Entreprises et monde agricole

Des conseils pour agir

Mis à jour le 18/09/2018

Pour réduire la consommation d’énergie de votre fonderie, vous pouvez agir au niveau du poste fusion, de la sablerie, ainsi que sur le poste de traitement thermique. Des actions transversales (récupération de chaleur…) sont également possibles.

De par les différents procédés existants, les produits fabriqués en type et en nombre, les énergies consommées, mais aussi les marchés visés, chaque fonderie reste unique. Les bonnes pratiques énergétiques indiquées sur cette page constituent donc des pistes à explorer et à adapter bien sûr au cas par cas.
Les bonnes pratiques énergétiques sont extraites du guide « Maîtrise de l’énergie dans l’industrie de la fonderie », réalisé par le CTIF (Centre technique des industries de la fonderie) avec le soutien de l’ADEME.
Les actions à mettre en œuvre pour améliorer l’efficacité énergétique des fonderies peuvent être distinguées selon la partie du procédé où elles s’appliquent. Ci-dessous un schéma simplifié des principales étapes d’une fonderie (ne sont pas indiquées par exemple les actions de fabrication des moules et noyaux).
 
1 : la fusion par four à combustible, four électrique ou cubilot, 2 : l’élaboration d’alliages, 3 : la sablerie de  3 : la coulée 4 : le décochage 5 : la finition
Principales étapes du procédé de fonderie
 

Les trois phases sur lesquelles il est possible de réaliser de substantielles économies d’énergie sont :
  Les préconisations concernant la fusion seront distinguées selon le type de four auxquelles elles s’appliquent : Four à combustible, Four électrique ou Cubilot.

Enfin, quelques préconisations transversales concernent la limitation des pertes fumées et la récupération de chaleur, ainsi que les utilités.
 

Légende

Facilité Temps de retour sur investissement (TRI) Coût

*

Facile

+

Court terme

Faible

**

Moyennement facile

+/-

Moyen terme

€€

Modéré

***

Difficile

-

Long terme

€€€

Élevé

 

Fusion

Four À Combustible


 

Facilité

TRI

Coût

Préchauffer les charges.
Il y a d’autant moins d’énergie à compenser par le bain de métal liquide que le métal solide plongé dans le bain sera à plus haute température. Par exemple, en élevant la température de l’aluminium solide de 100 ℃ avant son changement d’état dans le bain, une réduction de 8 % de la chaleur utile par kilogramme de métal est possible.
À noter que lorsque le système de préchauffage des charges n’a pas été prévu dans l’installation initiale, l’adaptation du four n’est pas évidente.

***

-

€€€

Renforcer l’isolation des parois des fours.
Le choix d’un matériau hautement réfractaire aura un effet direct sur la consommation d’énergie. Mais la modification d’un réfractaire doit se faire en ayant au préalable effectué une consultation technique entre fondeurs, constructeurs des fours et fournisseurs des réfractaires.

***

+

€€€

Récupérer et valoriser la chaleur perdue du four.

***

+

€€€

Si cela est possible, faire circuler le métal liquide à l’intérieur du bain (depuis le bas du puits de chargement jusqu’à la chambre de combustion) avec des pompes électromagnétiques.

**

+/-

 

Four Électrique


 
Facilité TRI Coût

Remplacer les convertisseurs de courant.
Un gain de 15 % pour une fonderie de fonte avec une puissance installée de 1 200 kW et 2 fours de capacité unitaire de 1,5 tonne, a déjà été rapporté.

*

+/-

€€€

Adapter un four Basse Fréquence en Moyenne Fréquence : usage de convertisseurs statiques à thyristors en remplacement des groupes tournants. Ainsi, la densité de puissance peut passer de 300 kW/tonne à 1 000 kW/tonne.
Gain enregistré de 8 à 12 % sur la consommation énergétique du poste fusion.

***

+/-

€€€

Vérifier la qualité des ferrailles. L’influence de la qualité des ferrailles est significative, conduisant dans certains cas à plusieurs dizaines de pourcents d’augmentation de la consommation énergétique mise en jeu par rapport à des ferrailles propres.

*

+

Récupérer la chaleur en fin de batch par préchauffage de charge.

***

-

€€€

Conserver la chaleur en fin de batch par ajout d’un couvercle et optimisation de l’isolation.
Les économies envisageables sont fonction du mode opératoire de la fonderie et du temps d’ouverture du couvercle. Pour un four de taille moyenne (de 4 à 10 tonnes), elles restent de l’ordre de quelques centaines d’euros.

*

-

Procéder à la fusion avec le four ayant le réfractaire le plus ancien (meilleure conductivité) et au maintien en température avec le four ayant le réfractaire le plus récent (meilleure isolation).

**

+/-

€€€

Contrôler l’injection de recarburant en fonction du métal chargé.
Pour une fonderie de capacité de fonte de 6 000 tonnes par an, l’adaptation de la procédure d’ajout de recarburant conduit à une réduction de la consommation de 20 MWhélec/an.

***

-

€€€


Cubilot


 

Facilité

TRI

Coût

Installer une deuxième rangée de tuyères.
Plusieurs avantages non cumulatifs sont observés :

  • Le taux de coke mis en jeu pour un cubilot à double rangée de tuyères, à une température de métal donnée, est réduit de 5 à 24 %.

  • Le débit de fonte augmente de 10 à 25 % à débit de vent constant.

  • La teneur en carbone augmente.

*

+/-

€€

Injecter de l’oxygène (par dilution avant la boîte à vent, à l’aide d’une lance insérée dans les tuyères, ou directement dans le creuset).

***

+/-

€€

Étudier la possibilité d’une post-combustion des fumées du gueulard avec le dispositif HEF (High Efficiency Furnace).
En régime établi, le taux de coke entre-charge a déjà été réduit de 11 à 8 %.

***

-

€€€

Recouvrir le chenal de coulée des cubilots.
L’économie de coke associée est fonction de la longueur du chenal. Cela consiste uniquement à fabriquer des blocs de béton réfractaire.

*

+

Stocker le coke à l’abri de l’humidité.
Lorsque le coke est chauffé dans un cubilot, l’humidité s’évapore. Le stockage approprié permet de minimiser l’énergie nécessaire à l’évaporation de cette eau contenue dans le produit. Pour un coke contenant 10 % d’humidité, une réduction de 0,7 % du coke à enfourner est envisageable par rapport à un coke contenant 2 % d’humidité.

*

+

Procéder à la combustion du monoxyde de carbone dans les fumées et la valoriser avec un système de multiétagé d’échangeurs pour le refroidissement des fumées.

***

-

€€€

Augmenter la vitesse d’insufflation.
Sur un cubilot à vent froid d’une capacité de 6 tonnes par heure, la combustion portée au cœur du cubilot aurait augmenté la température de la fonte au chenal et diminué ainsi l’usure du réfractaire. De plus, le taux de coke diminue sensiblement.

**

+/-

€€

 

Sablerie


 
Facilité TRI Coût

Automatiser les malaxeurs.

***

-

€€€

Installer si besoin une VEV (Variation Électronique de Vitesse) sur le système de dépoussiérage et asservir en fonction de la production. Cette solution est éligible aux Certificats d'économies d'énergie avec la fiche IND-UT-102.

**

+/-

€€

Asservir les tapis et bandes transporteuses à la production.

**

+/-

€€

Utiliser un malaxeur à pleine charge et un pour autre les pointes de fonctionnement.

*

+

Pour en savoir plus, consultez notre rubrique dédiée aux moteurs électriques.

 

Traitement thermique


 
Facilité TRI Coût

Contrôler régulièrement l’état des joints.
La consommation en gaz naturel peut être réduite entre 0,3 et 0,8 % par exemple, grâce à la réfection du joint d’un four à cloche au gaz naturel pour une température de consigne de 1 000 ℃ et une température moyenne de 180 à 200 ℃ au niveau du joint.

*

+

Optimiser l’ouverture des portes.

*

+

Optimiser les cycles pour minimiser les remises en température.

*

+

Veiller au calorifugeage et à l’état du réfractaire.
La réduction de la consommation d’énergie finale dépasse rarement 10 à 15 % dans ce cas.

*

+

 

Pertes fumées/Récupération de chaleur


 
Facilité TRI Coût

Contrôler la (sur)pression de l’enceinte, afin d’optimiser le temps de circulation des fumées dans l’enceinte et donc leur permettre de céder un maximum d’énergie.

***

-

€€€

Préchauffer l’air comburant (par échange avec les fumées sortantes en mettant en place des brûleurs régénératifs par exemple).
Le rendement de combustion varie en fonction de la température et de la teneur en oxygène dans les fumées. Par exemple, la réduction de la température des fumées de 1 000 ℃ à 200 ℃ à teneur d’oxygène constante, contribue à augmenter le rendement de 45 à 90 %, grâce à ce type de brûleur.

***

-

€€€

Mesurer et contrôler le taux d’oxygène pour optimiser la combustion.

**

+

€€

Régler et automatiser les brûleurs.

***

+

€€

Installer un échangeur pour refroidir les fumées (par exemple la double enveloppe sur la cheminée).

**

+/-

€€€

Installer un échangeur Gaz/Gaz de type récupératif ou régénératif pour récupérer les pertes thermiques de l’étape de fusion afin d’alimenter les circuits de ventilation et de conditionnement d’air.

***

-

€€€

Récupérer la chaleur au niveau du cubilot pour la valoriser pour un autre usage.

  • La récupération de chaleur pour préchauffer l’air utilisé pour le séchage de peinture conduit à une réduction de la consommation en gaz naturel jusqu’à 70 %.

  • Une valorisation de la chaleur perdue a été implémentée sur le site de Sept Fons de PSA.

***

-

€€€

Augmenter la capacité de préchauffage d’un cubilot entre la zone de combustion de coke et le gueulard.
Des gains de plus de 10 % sur le taux de coke ont déjà été observés.

***

+/-

€€€

Installer un cycle organique de Rankine, consistant à produire de l’électricité à partir de la chaleur perdue. Un démonstrateur d’environ 1 MWe, soutenu par le programme ADEME-TOTAL, valorise ainsi de la chaleur fatale d’un cubilot à vent chaud.

***

-

€€€

Pour en savoir plus, consultez notre page dédiée à la récupération de chaleur.

 

 

 
 

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