LE FOUR ÉLECTRIQUE RENNERFELT

Ce type de four électrique pour fondre et raffiner le métal est tout nouveau. Jusqu'à présent il a trouvé son application particulièrement dans les fonderies d'acier où il a obtenu le plus grand succès dans ses modèles de petites dimensions, jusqu'à capacité de deux tonnes; et les inventeurs comptent étendre son usage aux plus grandes fonderies d'acier, de 50 tonnes et plus.

Principe. Le four est chauffé au moyen de l'arc électrique comme les fours Héroult ou Stassano, mais le principe de l'arc est différent. Il y a aussi des différences essentielles dans la construction du four.

Les fours électriques chauffés par des arcs peuvent se diviser en deux catégories principales: (1) les fours à arc indépendant, comme les fours Moissan ou Stessano, dans lesquels on maintient l'arc entre deux électrodes ou plus, et (2) les fours à chauffe directe, comme le four Héroult ou le Girod, dans lequel

chaque arc est formé entre une électrode de carbone et le métal ou autres matériaux que l'on veut fondre.

Dans ie four à chauffe directe la chaleur de l'arc est dirigée plus directement sur les matériaux que dans le four du type Stessano et, conséquence, l'efficacité tend à être plus élevée: mais le chauffage direct par l'arc se dirige moins facilement et cause plus de variations dans l'énergie électrique, surtout, comme c'est l'usage dans la pratique des fonderies, quand on emploie le four à fondre des riblons froids ou tout autre métal froid.

Fig. 3. Schéma du four Rennerfelt.

Déjà, en 1892, Henri Moissan employait un électro-aimant dans son four expérimental pour diriger l'arc vers le métal à fondre. De cette manière il augmentait l'efficacité de son four sans rien perdre de sa régularité ni de sa facilité de maniement. L'auteur ne savait pas qu'il existât un grand four électrique dans lequel un aimant ait été employé pour diriger l'arc sur le métal à fondre! Mais M. Rennerfelt a obtenu le même résultat par un arrangement spécial des électrodes et sans se servir d'un aimant extérieur.

— iLe four Anderson emploie des électro-aimants. Ils sont placés en dessous du four et dans le but de controler l'arc. D. Carnegie ‘’Liquid Steel, its manufacture and cost’ page 452.

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Cet arrangement, comme le montre la figure 3, se compose de trois électrodes dont deux sont horizontales et la troisième verticale. Elles reçoivent un courant biphasé, l'électrode verticale servant de retour commun pour les deux autres. L'arc électrique qui se produit ne s'étend pas directement entre les trois électrodes mais forme une flamme verticale qui se dirige de haut en bas en partant de l'étectrode verticale. De cette manière l'arc électrique est détourné vers la base par le courant électrique qui passe dans les électrodes et, plus le courant électrique est fort, plus la déviation est forte vers la base.

La figure 3 montre aussi les raccordements électriques qui permettent d'obtenir un courant biphasé de faible voltage de l'approvisionnement triphasé à haut voltage.

Construction. Le four consiste en une enveloppe cylindrique de tôle montée sur des tourillons de manière à ce qu'on puisse le pencher pour vider son contenu. A une extrémité, une ouverture munie d’une porte, sert à la fois pour le chargement et la coulée. L'enveloppe est doublée, d'abord de plaques d'amiante d’un pouce et quart d'épaisseur qui retiennent la chaleur et permettent la dilatation des briques, ensuite, naturellement, d'un rang de bonnes briques réfractaires, et, en dedans de ceci, d’un autre rang de briques de magnétite garnies, à la partie inférieure du four, avec une composition agglutinée de dolomite ou de magnésite.

Le mode de construction qui ressemble à celui d’un convertisseur de cuivre basique Pearce & Smith, permet aux briques de magnésite de servir pour la voûte comme aussi pour le fyer du four et, à cause de cela, on peut maintenir dans ce four une température très élevée sans crainte de fondre la voûte.

La disposition des trois électrodes dans le four est montrée à la figure 4 où l'on voit aussi que la cavité du four est ovale avec une ouverture au petit bout de l'ovale.

On emploie des électrodes traitées au graphite au lieu des électrodes en carbone amorphe meilleur marché dont on se sert habituellement dans les fours électriques. À cause de leur conductibilité plus élevée les électrodes traitées au graphite peuvent être bien plus petites que leurs équivalentes en électrodes de carbone amorphe et, pour cette raison, la différence dans le prix n'est pas très élevée.

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De plus, à cause de leurs dimensions plus petites, la voûte du four n'est pas autant affaiblie paï les ouvertures nécessaires bien qu'on doive pourvoir à l'entrée de trois électrodes au lieu de deux. Même dans les plus grands fours construits on n'a pas éprouvé de difficultés à employer les électrodes horizontales traitées au graphite. Pour les plus grands modèles (au-dessus, peut-être, de 3 tonnes) on a placé des électrodes supplémentaires ce qui évite d'avoir à employer des électrodes de fortes dimensions et ce qui distribue aussi la production de chaleur plus également dans tout le four.

La figure 5 montre le schéma d’un four Rennerfelt ayant quatre jeux d'électrodes. Il est cylindrique et muni d’une porte de chargement et d'un orifice de coulée à chaque extrémité. Il repose sur un bâti que l’on peut incliner par un mécanisme à pas de vis au lieu du support sur tourillons des modèles plus petits.

La planche VII représente un four de 2 tonnes à construit à Stockholm (où l’auteur l’a vu) et prêt à expédier aux usines Nobel, de Saint Pétersbourg. On voit distinctement la construction du four avec sa porte de chargement, ses tourillons, ses porteurs d'électrodes et ses régulateurs.

Résultats. Lepremier four de ce modèleaété construit en 1912 et il a été rapidement employé par les propriétaires de petites fonderies d'acier. L'auteur a visité quatre fonderies de ce genre en Suède et il y a vu trois fours Rennerfelt variant en capacité de } tonne à 1 tonne, tous régulièrement exploités. Ceci en outre du four de 2 tonnes } dont nous venons de parler. Ceux qui emploient ces fours sont très enthousiastes à leur sujet et les fours semblent parfaitement adaptés aux fonderies d'acier et à beaucoup d'autres usages où il ne faut fondre que de petites quantités de métal.

De petits fours d’une capacité de 600 kilogrammes peuvent produire de l'acier fondu pour couler de petits pièces et ceci avec une charge froide, en dépensant 700 à 8 kilowatt-heures Par tonne, quand on les exploite régulièrement. Cette consommation est tout à fait modérée pour un four aussi petit. En tenant compte des pertes par les arrêts on peut fixer à 1,000 kilowatt-heures le chiffre de la dépense en énergie pour la fonte

des petites pièces. L'usure des électrodes est donnée comme étant de 3 kilog. par tonne de fonte. Dans la plupart des fonderies que j'ai visitées l'énergie électrique servait, le jour à faire fonctionner les machines et, la nuit, à fondre l'acier dans le four électrique. Cette méthode d'utiliser l'énergie est, financièrement très avantageuse, mais elle ne fait pas voir le four sous un si beau jour au point de vue de la consommation électrique et de l'usure en électrodes par tonne d'acier, consommation et usure qui étaient plus élevées que ce que nous avons donné ci-dessus. Pendant le jour, on doit maintenir le four chaud au moyen d’un brûleur à pétrole ou d'une petite quantité d'énergie électrique.

L'énergie électrique nécessaire pour un four de 600 kgs. est 125 K.W. à 80 volts; pour un four de 1,000 kgs, 200 K.W. Pour les plus grands modèles l'énergie nécessaire par tonne de capacité diminuerait jusqu'à environ 120 K.W.

En outre de son emploi habituel pour la fonte des petites pièces d'acier on a utilisé le four Rennerfelt pour fondre le ferromanganèse pour l'usage des procédés Bessemer ou Siemens- Martin et des essais faits à Hallstahammar et à Ljusne ont pu se comparer favorablement avec les essais faits d'autres types de fours. La fusion d'une tonne de ferro-manganèse dans un four Rennerfelt préalablement chauffé a demandé environ 450 kilowatt-heures et moins de 2 livres d'électrodes. La perte de ferro par oxydation a été d'un peu plus que 1 pour cent.

Jusqu'à présent on a construit environ 20 de ces fours qui sont utilisés en Suède, Norvège, Angleterre et Russie; le plus grand a une capacité de 3 tonnes.

Grands modèles. Les fours contenant plus que 3 tonnes ne sont pas chauffés par un seul arc, comme les petits modèles, mais ont deux ou plusieurs séries d'électrodes, comme on le voit à la figure 5. M. Rennerfelt me dit que le four de 12 tonnes aura trois séries d'électrodes et 16/-6” de long; il demandera 1,500 kilowatts. Un four de 40 tonnes devrait avoir quatre jeux d'électrodes de 6” et 7” de diamètre et demanderait 4,800 kilowatts.

1 À Sahlin, The use of liquid-ferro-manganese in the steel process. Journal Iron & Steel Inst. 1914, II, page 213.