LES FICHES TECHNIQUES Génération d'atmosphère endothermique par réacteur à passage de courant (RPC) EDF Industrie

ASCOFORGE Safe Rue de Verdun - BP109 57301 Hagondange Cx Tél.: 03 87 70 53 99 Fax.: 03 87 70 53 75

- Mise en production en moins d'une heure
- Réduction du coût de maintenance
- Faible coût de production
- Absence de CH4 résiduel

ASCOFORGE, division d'ASCOMÉTAL (groupe USINOR-SACILOR), regroupe toutes les filiales dont l'activité principale est le forgeage. Son expérience et son savoir-faire lui permettent de proposer à ses clients, en particulier de l'automobile, la meilleure réponse au problème posé. Implantée sur quatre sites, en France (SAFE à Hagondange et ESTAMFOR à Charleville-Mézières) et en Allemagne (SCHMIEDAG à Hagen et à Homburg), ASCOFORGE réalise un chiffre d'affaires d'un milliard de francs pour une production annuelle de 75 000 tonnes.

SAFE est la plus importante unité d'ASCOFORGE (60 %), spécialisée dans la fabrication des pièces de transmission de boîtes de vitesses qu'elle produit en grandes séries à l'aide d'équipements automatiques intégrés.

Les deux fours ECM avec chargeuse automatique

Avec un effectif de 500 personnes, la production de l'usine d'Hagondange est de 47 000 tonnes par an, représentant 50 millions de pièces expédiées aux constructeurs automobiles ou aux équipementiers d'Europe, des États-Unis et du Japon.

Facteurs essentiels de la gamme, des recuits de globulisation, de détentionnement et de régénération sont mis en œuvre avant et après forgeage. Pour moderniser le parc des unités de traitement et accroître son potentiel de production, la société acquiert en 1987 deux fours électriques HT ECM, d'une puissance de 600 kW, équipés de résistances à tubes à passage de courant (TPC) et dotés de générateurs d'atmosphères endothermiques traditionnels.

Au cours des cinq premières années d'utilisation, les problèmes de fiabilité étaient fréquents et concernaient :

- les catalyseurs, qui devaient être changés parfois au bout de quelques semaines seulement.

- les résistances chauffantes, dont la durée de vie ne dépassait pas six mois.

Courbes de température le long de la cornue de générateur endothermique

Par ailleurs, il n'était pas possible d'effectuer des traitements au-delà de 0,3 % de potentiel carbone. De juin 1993 à juillet 1994, les générateurs endothermiques ont été abandonnés au profit de l'injection directe "in situ" dans le laboratoire de N2 et de GN, ce qui a permis d'augmenter le potentiel carbone jusqu'à 0,6 % mais avec des détériorations rapides des résistances par dépôts de suie.

Les deux réacteurs SERTHEL montés sur les fours

Ayant eu connaissance des performances d'un nouveau générateur, endothermique après essais concluants sur un prototype, SAFE décida d'utiliser le premier exemplaire proposé par la société SERTHEL.

Ce nouveau procédé de production d'atmosphère endothermique est une application particulière des tubes à passage de courant montés comme résistances de chauffage dans de nombreux fours industriels, à l'instar des deux fours HT ECM.

Un réacteur avec son alimentation électrique

Le tube (le réacteur), traversé par le courant, s'échauffe directement par effet Joule alors que, dans les générateurs traditionnels, le chauffage est effectué à l'extérieur de la cornue. Les avantages multiples, qui font du RPC un produit d'avenir pour les atmosphères contrôlées, sont les suivants: - Régime atteint en moins d'une heure, d'où économie d'énergie car on peut couper l'alimentation pendant les arrêts de durées moyennes.

- Homogénéité des températures longitudinales et transversales, qui favorise le démarrage de la réaction d'oxydation dès le début de la cornue.

- Diminution du pic exothermique habituellement observé en début de cornue dans les générateurs traditionnels. Il n'y a plus de CH4 résiduel, le gaz endothermique est exempt de suie.

- Admission directe du gaz chaud dans le four évitant son refroidissement et son réchauffage, d'où un gain d'énergie.

- Régulations performantes des paramètres : les vannes à débit massique, ainsi que la température prise directement sur la cornue, conduisent à une réaction d'oxydation conforme à l'équilibre et ce, quelles que soient les variations des combustibles et du comburant. Le débit est variable et il n'y a plus de torchère.

Depuis le montage du premier générateur, et après une courte période de réglage, le fonctionnement est satisfaisant et les TPC de chauffage du four n'ont plus été changés.

Confirmant le succès de ce produit, un deuxième réacteur à passage de courant a été installé sur le second four.

Le RPC est un appareil breveté, développé en collaboration entre EDF et la société SERTHEL qui propose une gamme standard couvrant la plage de 15 à 120 m3(n)/h de gaz endothermique. Les RPC 30, montés à la SAFE, ont les caractéristiques suivantes :

Gestion de la production du réacteur à passage de courant RPC

Jean Claude Davério

Responsable des Services Généraux

Avec les deux réacteurs à passage de courant SERTHEL qui équipent les fours électriques HT ECM, nous obtenons enfin l'atmosphère endothermique équilibrée, sans CH4 résiduel, qui s'adapte instantanément à la composition réelle du GN fourni, grâce aux vannes asservies à débit massique.

Depuis leur installation, voici bientôt deux ans pour le premier réacteur et un an pour le second, nous travaillons avec les mêmes éléments chauffants dans les laboratoires des fours, alors que nous les remplacions tous les six mois en moyenne auparavant, soit d'ores et déjà un temps de retour sur investissement inférieur à deux ans.

Sur le plan de la consommation horaire, en régime continu, nous gagnons 22 kWh/four, soit 300 à 350 000 kWh dans l'année pour les deux fours.

En conclusion, nous pouvons dire que l'atmosphère endothermique générée par les RPC, en débit et en qualité, nous permet enfin d'exploiter notre unité de traitement thermique au flux nominal annuel de 19 000 tonnes.

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