fonderies d'aluminium

Fonderies d’aluminiumRisques et prévention

LA LIGNE PREVENTION

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE ET DE SÉCURITÉ30 rue Olivier-Noyer 75680 Paris cedex 14 . Tél. 01 40 44 30 00Édition INRS ED 8301ère édition . juillet 1999 . 5 000 ex. ISBN 2-7389-0781-4

Cet ouvrage présente les principaux risquesrencontrés dans les fonderies d'aluminium et les mesures de prévention adaptées.Il porte sur les risques majeurs spécifiques à ce type d'établissement, risquesprincipalement dus à la manipulation de l'aluminium liquide, pouvant conduire à des brûlures graves et à des explosions aux conséquences catastrophiques.

Ce document fait suite à la rédaction de cinq guides pratiques de prévention"Fonderies d'aluminium" (dits GPP) qui, par équipement (fours, machines de coulée,bâtiments) ou par fonction (manutention)proposent une démarche préventive baséesur un inventaire exhaustif des risques liés aux matériels employés et aux opérationseffectuées. Ce document de synthèse est destiné à faciliter leur approche et peut servir d'introduction à leur lecture.

© INRS, Paris, 1999.

L’INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE ET DE SÉCURITÉ

L’Institut national de recherche et de sécurité(INRS) est une association déclarée sans butlucratif (loi du 1er juillet 1901), constituée sousl’égide de la Caisse nationale de l’assurancemaladie. Il est placé sous la tutelle des pouvoirs publics et le contrôle financierde l’État. Son conseil d’administration estcomposé en nombre égal de représentantsdu Conseil national du patronat français et des organisations syndicales de salariés.

L’INRS apporte son concours aux servicesministériels, à la Caisse nationale de l’assurance maladie, aux Caissesrégionales d’assurance maladie, aux comitésd’hygiène, de sécurité et des conditions de travail, aux entreprises, enfin à toutepersonne, employeur ou salarié, quis’intéresse à la prévention. L’INRS recueille,élabore et diffuse toute documentationintéressant l’hygiène et la sécurité du travail :brochures, dépliants, affiches, films,renseignements bibliographiques... Il formedes techniciens de la prévention et procèdeen son centre de recherche de Nancy auxétudes permettant d’améliorer les conditionsde sécurité et l’hygiène de travail.

Les publications de l'INRS sont distribuéespar les Caisses régionales d'assurancemaladie. Pour les obtenir, adressez-vous au service prévention de la Caisse régionalede votre circonscription, dont vous trouverezl’adresse en fin de brochure.

LES CAISSES RÉGIONALES D’ASSURANCE MALADIE

Les Caisses régionales d’assurance maladiedisposent, pour diminuer les risquesprofessionnels dans leur région,d’un service prévention composé d’ingénieurs-conseils et de contrôleurs de sécurité. Par les contacts fréquents queces derniers ont avec les entreprises, ils sontà même non seulement de déceler les risquesprofessionnels particuliers à chacune d’elles,mais également de préconiser les mesurespréventives les mieux adaptées aux différentspostes dangereux et d’apporter, par leursconseils, par la diffusion de la documentationéditée par l’Institut national de recherche et de sécurité, une aide particulièrementefficace à l’action des comités d’hygiène, de sécurité et des conditions de travail.

ALSACE-MOSELLE(67 Bas-Rhin)14 rue Adolphe-Seyboth BP 39267010 Strasbourg cedex tél. 03.88.14.33.00fax 03.88.23.54.13

(57 Moselle)3 place du Roi-GeorgeBP 106257036 Metz cedex 1 tél. 03.87.66.86.22fax 03.87.55.98.65

(68 Haut-Rhin)11 avenue De-Lattre-de-Tassigny BP 48868020 Colmar cedex tél. 03.89.21.62.20fax 03.89.21.62.21

AQUITAINE(24 Dordogne, 33 Gironde, 40 Landes, 47 Lot-et-Garonne, 64 Pyrénées-Atlantiques)80 avenue de la Jallère33053 Bordeaux cedex tél. 05.56.11.64.00fax 05.56.39.55.93

AUVERGNE(03 Allier, 15 Cantal, 43 Haute-Loire, 63 Puy-de-Dôme)48-50 boulevard Lafayette63000 Clermont-Ferrandtél. 04.73.42.70.22 fax 04.73.42.70.15

BOURGOGNE-FRANCHE-COMTÉ(21 Côte-d’Or, 25 Doubs, 39 Jura, 58 Nièvre, 70 Haute-Saône, 71 Saône-et-Loire, 89 Yonne, 90 Territoire de Belfort)ZAE Cap-Nord38 rue de Cracovie21044 Dijon cedex tél. 03.80.70.51.22 fax 03.80.70.51.73

BRETAGNE(22 Côtes-d’Armor, 29 Finistère, 35 Ille-et-Vilaine, 56 Morbihan)236 rue de Châteaugiron35030 Rennes cedex tél. 02.99.26.74.63fax 02.99.26.70.48

CENTRE(18 Cher, 28 Eure-et-Loir, 36 Indre, 37 Indre-et-Loire, 41 Loir-et-Cher, 45 Loiret)36 rue Xaintrailles45033 Orléans cedex 1tél. 02.38.79.70.00fax 02.38.79.70.30

CENTRE-OUEST(16 Charente, 17 Charente-Maritime, 19 Corrèze, 23 Creuse, 79 Deux-Sèvres, 86 Vienne, 87 Haute-Vienne)4 rue de la Reynie87048 Limoges cedex tél. 05.55.45.39.00fax 05.55.77.40.64

ÎLE-DE-FRANCE(75 Seine, 77 Seine-et-Marne, 78 Yvelines, 91 Essonne, 92 Hauts-de-Seine, 93 Seine-Saint-Denis, 94 Val-de-Marne, 95 Val-d’Oise)17-19 place de l’Argonne75019 Paristél. 01.40.05.32.64fax 01.40.05.38.84

LANGUEDOC-ROUSSILLON(11 Aude, 30 Gard, 34 Hérault, 48 Lozère, 66 Pyrénées-Orientales)29 cours Gambetta34068 Montpellier cedex 2tél. 04.67.69.69.47fax 04.67.69.64.98

MIDI-PYRÉNÉES(09 Ariège, 12 Aveyron, 31 Haute-Garonne, 32 Gers, 46 Lot, 65 Hautes-Pyrénées, 81 Tarn, 82 Tarn-et-Garonne)2 rue Georges-Vivent31065 Toulouse cedex tél. 05.62.14.29.30fax 05.62.14.26.92

NORD-EST(08 Ardennes, 10 Aube, 51 Marne, 52 Haute-Marne, 54 Meurthe-et-Moselle, 55 Meuse, 88 Vosges)81-85 rue de Metz54073 Nancy cedex tél. 03.83.34.49.02fax 03.83.34.48.70

NORD-PICARDIE(02 Aisne, 59 Nord, 60 Oise, 62 Pas-de-Calais, 80 Somme)11 allée Vauban59662 Villeneuve-d’Ascq cedex tél. 03.20.05.60.28fax 03.20.05.63.40

NORMANDIE(14 Calvados, 27 Eure, 50 Manche, 61 Orne, 76 Seine-Maritime)Avenue du Grand-Cours, 2022 X76028 Rouen cedex tél. 02.35.03.58.21fax 02.35.03.58.29

PAYS DE LA LOIRE(44 Loire-Atlantique, 49 Maine-et-Loire, 53 Mayenne, 72 Sarthe, 85 Vendée)7 rue du Président Édouard HerriotBP 93405, 44034 Nantes cedex 1tél. 02.51.72.84.00fax 02.51.82.31.62

RHÔNE-ALPES(01 Ain, 07 Ardèche, 26 Drôme, 38 Isère, 42 Loire, 69 Rhône, 73 Savoie, 74 Haute-Savoie)26 rue d’Aubigny69436 Lyon cedex 3tél. 04.72.91.96.96fax 04.72.91.97.09

SUD-EST(04 Alpes-de-Haute-Provence, 05 Hautes-Alpes, 06 Alpes-Maritimes, 13 Bouches-du-Rhône, 2A Corse Sud, 2B Haute-Corse, 83 Var, 84 Vaucluse)35 rue George13386 Marseille cedex 5tél. 04.91.85.85.36fax 04.91.85.79.01

POUR COMMANDER LES FILMS (EN PRÊT), LES BROCHURES ET LES AFFICHES DE L’INRS, ADRESSEZ-VOUS AU SERVICE PRÉVENTION DE VOTRE CRAM OU CGSS

SERVICES PRÉVENTION DES CRAM

GUADELOUPEImmeuble CGRRRue Paul-Lacavé97110 Pointe-à-Pitretél. 05.90.21.46.00fax 05.90.21.46.13

GUYANEEspace Turenne-RadamontheRoute de Raban, BP 701597307 Cayenne cedex tél. 05.94.29.83.04fax 05.94.29.83.01

LA RÉUNION4 boulevard Doret97405 Saint-Denis cedex tél. 02.62.90.47.00fax 02.62.90.47.01

MARTINIQUEQuartier Place-d’Armes97232 Le Lamentin, BP 57697207 Fort-de-France cedex tél. 05.96.66.50.79fax 05.96.51.54.00

SERVICES PRÉVENTION DES CGSS

ED 830

Fonderies d’aluminiumRisques et prévention

Jérôme Triolet, Jean-Michel Petitingénieurs à l’INRS

2

Ce document a été rédigé par un groupe de travail constitué d'ingénieurs des services de prévention des Caisses régionales d'assurance maladie et de l'INRS, sous la coordination de Jérôme Triolet et Jean-Michel Petit.

CRAM de Rhône-Alpes : P. PerrinCRAM de Midi-Pyrénées : Y. GaltierCRAM d'Aquitaine : S. CoubesINRS : Catherine Pringalle

Des ingénieurs de Pechiney et de Fonlem Industries ont apporté leurs conseils techniques.

Nous remercions Pechiney de nous avoir fourni les photographies illustrant cet ouvrage.

SOMMAIRE

3

INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1. TERMINOLOGIE . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2. DONNÉES GÉNÉRALES . . . . . . . . . . 9

2.1. Description d’une fonderie d’aluminium . . . . . . . 9

2.2. Risques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2.1. Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.2.2. État des connaissances sur les projections

explosives liées au contact intempestif de l’aluminium liquide avec de l’eau . . . . 10

2.2.3. État des connaissances sur les accidents autres que ceux dus à un contact intempestif aluminium liquide-eau . . . . . . 12

3. PHASES PRINCIPALES. OPÉRATIONSET FONCTIONS ASSOCIÉES . . . . . . 14

3.1. Préparation des charges . . . . . . . . . . 14

3.1.1. Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.1.2. Zones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.1.3. Équipements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.1.4. Risques et moyens de prévention . . . . . . . 15

3.2. Élaboration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.2.1. Définition et chronologie des opérations . 163.2.2. Zone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.2.3. Équipements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.2.4. Risques et moyens de prévention . . . . . . . 18

3.3. Coulée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.3.1. Définition et principes . . . . . . . . . . . . . . . . 263.3.2. Zone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.3.3. Équipements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.3.4. Risques et moyens de prévention . . . . . . . 28

3.4. Parachèvement et transfert . . . . . . . . 31

3.4.1. Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.4.2. Zones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333.4.3. Équipements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333.4.4. Risques et prévention . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4. CONCEPTION DES BÂTIMENTS ET ENTRETIEN . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.1. Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.2. Implantation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.3. Génie civil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.3.1. Données de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.3.2. Réalisation des fosses de coulée . . . . . . . . 384.3.3. Fosses de fours, galeries techniques . . . . . 38

4.4. BÂTIMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.4.1. Structures porteuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.4.2. Toitures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.4.3. Façades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.4.4. Mesures de protection contre les effets

de la foudre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394.4.5. Locaux techniques annexes . . . . . . . . . . . . 39

4.5. Réseaux de fluides . . . . . . . . . . . . . . . 39

4.5.1. Données de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394.5.2. Gaz naturel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404.5.3. Fioul lourd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404.5.4. Chlore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404.5.5. Gaz de procédé (argon, azote) . . . . . . . . . 404.5.6. Air comprimé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404.5.7. Eau de procédé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404.5.8. Électricité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

4.6. Intégration des postes de travail . . . 40

4.7. Ambiances de travail . . . . . . . . . . . . . . 41

4.7.1. Ventilation et assainissement de l’atmosphère de travail . . . . . . . . . . . . . 41

4.7.2. Ambiance thermique au poste de travail . 424.7.3. Bruit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

4.8. Entretien des matériels et des installations . . . . . . . . . . . . . . . 43

4.8.1. Contrôle, entretien et dépannage des moyens de manutention . . . . . . . . . . . 43

4.8.2. Contrôle et maintenance des fours . . . . . . 444.8.3. Entretien des installations de coulée . . . . 44

4.9. Plan de circulation . . . . . . . . . . . . . . . 44

4.9.1. Circulation piétonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444.9.2. Circulation des engins . . . . . . . . . . . . . . . . 444.9.3. Plan d’évacuation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

4.10. Prévention. Alarmes. Secours . . . . . 45

4.10.1. Prévention des incendies . . . . . . . . . . . . . 454.10.2. Premiers secours en cas de brûlure . . . . . 45

ANNEXE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

BIBLIOGRAPHIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

EncadrésEncadré I - Démarche préventive des guides pratiques de prévention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Encadré II - Mécanisme physique des explosions 12Encadré III - Les principaux types de fours . . . . . . 18Encadré IV - Conception de la machine de coulée semi-continue verticale . . . . . . . . . . . . . 29Encadré V - Les équipements de protection individuelle en présence d’aluminium liquide . . . 32Encadré VI - Toxicité de l’aluminium et valeurs limites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

INTRODUCTION

4

Les quantités d’aluminium, mises enœuvre dans les fonderies françaiseset éventuellement fondues plusieursfois, sont de l’ordre de 400 000 à500 000 tonnes par an. Cette activi-té occupe actuellement quelques mil-liers de personnes qui sont exposéesà des risques multiples susceptiblesd’être élevés.

Cette brochure constitue un docu-ment de synthèse dont le but est deprésenter les principaux risques ren-contrés dans les fonderies d’alumi-nium et les mesures de préventionadaptées. Sans pour autant sous-esti-mer les autres risques, moins spéci-fiques et se retrouvant égalementdans d’autres industries lourdes, ellen’est pas exhaustive mais focaliséesur les risques majeurs spécifiques àce type d’établissement. Ces risquessont principalement dus à la manipu-lation de l’aluminium liquide et peu-vent conduire à des brûlures graveset à des explosions aux conséquencescatastrophiques, tant sur le planhumain que matériel.

Ce document fait suite à la rédactionde cinq guides pratiques de préven-tion “Fonderies d’aluminium” (ditsGPP) qui, par équipement (fours,machines de coulée, bâtiments) oupar fonction (manutention), propo-sent une démarche préventive baséesur un inventaire exhaustif desrisques liés aux matériels employés etaux opérations effectuées. Ce docu-ment se veut une synthèse déga-geant l’essentiel des problèmes, faci-litant leur approche et pouvant servird’introduction à leur lecture.

Le découpage retenu est calqué surl’enchaînement des opérations quipermettent, à partir du métal brut debase, d’obtenir en sortie de fonderiedes produits métallurgiques élaborés.Après un premier chapitre de généra-lités, seront donc traitées les phasesde préparation des charges, d’élabo-ration, de coulée puis de parachève-ment et de transfert. Enfin, un der-nier chapitre sera consacré à laconception des bâtiments et à leurentretien.

DÉMARCHE PRÉVENTIVE DES GUIDES PRATIQUES DE PRÉVENTION

Cette démarche préventive, définie au paragraphe 4 du guidepratique de prévention GPP 1, consiste à élaborer, à actualiser et à mettre en œuvre un dossier de prévention comprenant desinventaires de risques et des fiches d’exploitation spécifiques àchaque poste de travail.

1. Inventaire des risques et des méthodes préventives

Pour procéder à l’analyse générale des risques, on emploie desinventaires dans lesquels on fait figurer, pour chaque fonctionprincipale, opération, matériel principal, équipement et sous-ensemble d’équipement :- le ou les risques engendrés,- la ou les causes qui ont engendré le risque,- le ou les objectifs de prévention correspondant,- le ou les documents de référence,- les recommandations des fonderies relatives à l’équipement et à laprocédure.

Ainsi, les guides pratiques de prévention (GPP 1 à GPP 5)comportent un ensemble d’inventaires de risques, sous forme defiches, grilles ou tableaux dont un exemple est donné par le tableau a.

2. Fiches d’exploitation des postes de travail

Les contraintes locales d’implantation et les objectifs de productionont une influence sur l’aménagement des postes de travail et sur lesprocédures d’exploitation. Les utilisateurs devront en tenir compteen établissant des fiches d’exploitation spécifiques, en s’inspirantpar exemple du tableau b. Ces fiches contiennent les informationsnécessaires à l’amélioration des installations et à la mise en œuvredes procédures d’exploitation les plus sûres correspondant à l’étatde ces installations. Elles permettent de mettre en évidence lesproblèmes de sécurité à résoudre et de proposer des solutions ; ellesdoivent être révisées à chaque modification des postes de travail.

La démarche préventive proposée dans la série des guides pratiquesde prévention s’inscrit dans un système participatif évolutif, dans lamesure où les opérateurs disposent d’informations de base et sontinvités en permanence à mettre à jour leurs “recommandationsrelatives à l’équipement ou à la procédure” et à la compléter pardes fiches d’exploitation.

INTRODUCTION

5

Tableau a. Exemple d’inventaire des risques et des méthodes préventivesFonction : Solidification en plaques, lingots, billettesMatériel : Machine de coulée verticale

Équipements Risques Causes Objectifs de prévention

RèglementsNormes

Documents

Recommandations

Équipements Procédure

Fosse de coulée

1. Ensembledu puits

Vérifier le niveau d’eau

1.1. Puits Explosion Contactaluminium-eau-ciment

Empêcher le contactaluminium-ciment

GPP 1 Applicationd’un produitagréé sur les parois

Vérificationpériodique

1.1.2. Échellede descentefixe

Explosion Contactaluminium-eau-oxyde de fer-acier-métal

Empêcher lecontact aluminium-acier (métal)

GPP 1 Applicationd’un produitagréé, surl’échelle

Vérificationpériodique de l’état du revêtement

Diminuer le risqued’accrochage de l’aluminium sur les parois

GPP 1 Conceptionpour fosseneuve

Évaluation des fossesexistantes

Risquerespi-ratoire

Descente dansune atmosphèrenon respirable

Maintenirl’atmosphèrerespirable

ED 703 Procédure de descente dans la fosse

Chutes Dénivellation Empêcher la chute

ED 535 Conception Procédure de descente

Chutes Dénivellation Empêcher la chute

ED 535 Conceptionpour fosseneuveMise enconformitépour les fossesexistantes

Contactaluminium-eau-coquillettes

Empêcher lecontact aluminium-coquillettes

GPP 1 Surveillance de la fosse et évacuationpériodique des coquillettes

INTRODUCTION

6

Fonction/Moyen :

Risques/Causes :

Données concernant l'utilisation des équipements

Observations

Etat actuel Recherche de problème et propositions

Règlement : Date :

Normes : Nom :

Documents : Fonction des participants :

Tableau b. Exemple de fiche

1

TERMINOLOGIE

7

La terminologie utilisée dans les fon-deries d’aluminium peut varier d’unsite à l’autre. Le glossaire techniqueci-après propose et définit une termi-nologie commune applicable à l’en-semble des fonderies qui servira debase à l’ensemble du document.

GLOSSAIRE DES TERMESTECHNIQUES

alliage-mèrealliage d’aluminium contenant unou plusieurs éléments d’addition àforte teneur, utilisé pour la mise autitre des produits de fonderie

accessoiretout élément (chaîne, élingue, cé,etc.) adaptable sur un appareil demanutention et permettant la mani-pulation des produits

apparauxancienne dénomination pour ce quel’on désigne maintenant par “acces-soire”

bandeébauche de quelques millimètresd’épaisseur destinée au laminage àfroid

barreproduit en alliage spécial de grandelongueur obtenu par coulée conti-nue horizontale destiné à la réalisa-tion de conducteurs électriques

basculeurdispositif mécanique permettant devider une benne ou une poche

bennerécipient métallique rectangulairesans couvercle avec ou sans oreillespour le transport de produits solides

big bagconteneur souple pour la manipula-tion de produits pulvérulents

billetteproduit de fonderie cylindrique dequelques mètres de longueur. Ellepeut être brute ou éboutée (tête etpied de billette)

bobine de filfil enroulé (à spires régulières) tran-canné

bobine de tôletôle enroulée

bobinotdéchet de tôle enroulé

bolrécipient métallique en forme de bolou métal de récupération solidifiédans un bol

bottefil enroulé non trancanné

brassageopération consistant à remuer lemétal liquide pour homogénéiser sacomposition ou sa température

canne pyrométriquedispositif permettant de mesurer latempérature, constitué d’un thermo-couple protégé par une gaine

céaccessoire en forme de C adaptablesur un pont pour la manutention desbobines ou des palettes

chargeensemble des constituants qui sontintroduits dans un four

chargementopération consistant à introduire lesconstituants de la charge dans lefour

chargeusemachine ou engin de chargement

chute de plaquemorceau de plaque résultant d’unsciage. Il peut s’agir d’un éboutage(tête ou pied de plaque)

chute de rivepetit morceau de métal résultant dudébitage des bords de tôle

conditionnement (mode de)benne, trémie portable, palette, bigbag

coquillettemétal solidifié involontairement pré-sent en fond de fosse de métier àcouler sous forme fragmentée

couluremétal solidifié involontairement pen-dant la solidification

crassesous-produit résultant de l’écrémageou du décrassage (également appelé“écume”)

creusetrécipient permettant d’élaborer et decontenir des alliages liquides

décrassageopération consistant à enlever lescrasses collées aux parois des fours

dégazageopération consistant à éliminer lesgaz dissous dans l’alliage liquide

dégueuloirdispositif d’écoulement de l’alliageen cas de rupture de creuset

démoulageextraction des produits de fonderiehors du puits de coulée

éboutagesciage d’une ou des deux extrémitésd’un produit de fonderie

écrémageopération consistant à retirer du fourles crasses surnageant sur le métalliquide

écumecf. crasse

élaborationensemble des opérations effectuéessur le métal liquide

élingueaccessoire de manutention

épandageopération consistant à étaler lescrasses sur une aire spécifiée pourfaciliter leur refroidissement

1

TERMINOLOGIE

8

éperonaccessoire monté à la place desfourches d’un chariot pour la manu-tention des bobines

fagotensemble de profilés (de récupéra-tion) cerclés en forme de fagot

fardeaubillettes cerclées

fluxmélange de sels de traitement, géné-ralement pulvérulent, ajouté aumétal liquide

frittageopération de cuisson d’un réfractaire

goulottechenal d’amenée du métal liquide

gunitageréparation à chaud des réfractairespar projection de matériaux à lalance

lingotproduit solide empilable de formesdiverses destiné à être refondu

lingotièrerécipient ou moule métallique desection géométrique dans lequel lemétal se solidifie

lopinmorceau de billette

loucheoutil à long manche et à grandcuilleron hémisphérique

margellepièce métallique située dans la péri-phérie du four et assurant la protec-tion du réfractaire

mode opératoiredescription des actes physiques àeffectuer pour réaliser une opérationsur ou à l’aide d’une machine

palonnierdispositif supportant plusieurspoints d’accrochage destiné à lamanutention de produits longs dis-posés horizontalement

picoutil métallique pointu pour le net-toyage du four

piedpartie du produit coulée en premierdans la coulée semi-continue verti-cale

pied de bainmétal liquide laissée dans un four àla fin d’un transvasement ou d’unecoulée

pinceaccessoire dont la fonction de manu-tention est assurée par serrage entremors ou pointe

piquageopération consistant à détacher lesbourrelets de crasses des parois dufour

plaqueproduit de fonderie massif, de sec-tion rectangulaire et de quelquesmètres de longueur, elle peut êtrebrute ou éboutée (tête et pied deplaque)

pocherécipient métallique de transport demétal liquide avec ou sans couvercle

pointvolume occupé par un kilogrammede bronze ou par 1/3 de kilogram-me d’aluminium

poteyagedépôt d’un film réfractaire pour obte-nir un écran protecteur

pousseuraccessoire d’une chargeuse permet-tant d’introduire des produits mas-sifs dans un four (pouvant être com-biné avec un rotateur)

préparation (des charges)opération consistant à sélectionner,peser et regrouper tous les consti-tuants de la charge

procédureensemble des règles écrites fixant lesmoyens à mettre en œuvre pouratteindre un objectif

quenouillecomposant céramique, générale-ment conique, constituant un bou-chon amovible étanche au passagedu métal liquide

racleaccessoire métallique à très longmanche pour l’écrémage, le décras-sage ou le brassage

réfractaireséléments en briques ou en bétonconstituant l’intérieur du four et pou-vant être en contact avec le métalliquide

rehausseélément d’un four à creuset servantà préchauffer des charges ou élé-ment d’un four à creuset basculantservant à maintenir le creuset et faci-litant l’évacuation des gaz brûlés

ringardoutil métallique destiné au nettoya-ge du four

rotateuraccessoire d’engin permettant deretourner les produits transportés(pouvant être combiné avec un pous-seur)

séchageopération d’évacuation de toute pré-sence d’humidité

skipsystème de chargement d’un fourpar basculement

sowlingot de récupération

télingot particulier dont la section esten forme de T

trémie portable (en anglais flow-bin)petite capacité transportable vidan-geable par gravité

2

DONNÉES GÉNÉRALES

9

2.1. DESCRIPTIOND’UNE FONDERIED’ALUMINIUM

Avant d’aborder l’étude des risquesencourus dans les fonderies d’alumi-nium et les méthodes de leur pré-vention, il convient de décrire lesprincipaux matériels utilisés en seréférant à la figure 1. Cette figureconcerne à la fois les fonderies ditesde première et de deuxième fusion.Elles peuvent être alimentées tota-lement ou partiellement par du mé-tal liquide (provenant directementd’une unité d’électrolyse ou achemi-né par transports routiers spéciaux)ou par du métal solide provenant de recyclages internes ou d’approvi-sionnement extérieur sous forme delingots ou de déchets. Les installa-tions de ces deux types de fonderiessont assez semblables et peuventfaire l’objet d’études de préventioncomparables.

Après préparation des charges puisélaboration (fusion et traitementmétallurgique du métal liquide), lasolidification du métal est effectuée,suivant le type de produit à obtenir,par différents procédés de coulée.

Les produits solides bruts provenantde la coulée sont ensuite traités etconditionnés lors d’une phase dite deparachèvement avant une dernièrephase de transfert.

Ces cinq phases principales - prépara-tion des charges, élaboration, coulée,parachèvement et transfert - leurscaractéristiques technologiques, lesrisques associés ainsi que les mesuresde prévention adaptées seront déve-loppés dans des parties spécifiques.

Les bâtiments qui abritent les instal-lations et matériels de fonderies com-portent un ensemble de réseaux pourl’alimentation en eau, électricité,combustibles, gaz de traitement etproduits d’affinage. Ils doivent êtreconçus et réalisés selon des critèrespermettant de minimiser les risquesengendrés, ce qui fera l’objet de ladernière partie. Photo 1. Pechiney, site de Dunkerque en construction

Figure 1. Synoptique d’une fonderie d’aluminium

FLUIDES OPÉRATION MATÉRIELSÉNERGIES

Chargementdu métal

FusionElaboration

Maintien

ElectricitéEau

CombustibleAir

ElectricitéCombustibleCl2, Ar, N2

ElectricitéAir

EauCombustible

ElectricitéAir

EauCombustible

Traitementdu métal

Coulée

Parachèvement

Manutentiondes produits

PochesChariotsEngins

EnginsPontFours

Poche de dégazageFiltre

Dérouleur de fil

Machine de coulée

FoursMachine de sciageMachine de pesage

Pince de préhensionPont

Chariots

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2.2. RISQUES

2.2.1. Généralités

L’examen des accidents, quelles quesoient leur gravité ou leur importan-ce, survenus dans les sites où de l’alu-minium est élaboré, fait apparaîtreque 20 % d’entre eux se produisenten fonderie.

Le risque le plus préoccupant, spéci-fique des fonderies d’aluminium, estcelui qui résulte des projectionsexplosives susceptibles de se produirelorsque du métal liquide vient aucontact de l’eau de manière acciden-telle. Ce contact peut se produirenotamment par percée ou bascule-ment d’un produit en cours de solidi-fication ou par débordement demétal liquide. Ces projections explo-sives peuvent provoquer de graves etimportants dégâts par propagationd’onde de choc, effet de souffle etprojections balistiques et sont à l’ori-gine des accidents les plus graves quiont eu lieu dans des fonderies d’alu-minium. L’état des connaissancesconcernant ce risque fait l’objet du§ 2.2.2.

La présence de surfaces chaudesaccessibles, des flammes des brû-leurs, de l’aluminium liquide et deproduits solides accessibles encorechauds entraîne également desrisques de brûlures dans de nom-breux postes de travail en fonderie.

Outre les projections explosives d’alu-minium liquide, le risque chimiquepeut se présenter sous la forme derisques d’incendie ou d’explosion dusà la mise en œuvre des combustiblesliquides ou gazeux et à la présencede sources d’inflammation, ainsi quesous la forme de risques d’intoxica-tion dus à d’éventuelles émissions desubstances chimiques dangereusesdans l’atmosphère des lieux de tra-vail, sous forme solide (poussières),liquide (aérosols) ou gazeuse.

Enfin, comme dans toute industrielourde, les risques suivants sont éga-lement présents :- risques liés à la présence humainelors des manutentions ;

- risques de chute de hauteur, dontles conséquences peuvent êtreaggravées par la simultanéité desautres risques, dus notamment à laprésence des puits de coulée et defosses sous les fours ;

- risques de chute de plain-pied ;- risques mécaniques (cisaillement,coupure, écrasement ou heurt d’ob-jet) présents partout où coexistent,même temporairement, des opéra-teurs avec des parties d’installa-tion mobiles ou des produits enmouvement. Ces risques sont parti-culièrement présents lors des pha-ses de préparation des charges, de parachèvement et de transfert ;

- risques d’électrisation et d’électro-cution, plus particulièrement auxpostes de travail où l’activitédéployée peut engendrer des effortsde cisaillement, d’abrasion ou decompression sur les parties vulné-rables des installations électriques,permettant ainsi l’éventuel contactde l’opérateur avec des conducteursactifs dénudés ;

- risques de noyade (fosses de couléeremplies d’eau).

Répartition des accidents

La répartition des accidents survenusdans trois fonderies d’aluminium dela région Rhône-Alpes dans la pério-de 1995-1997, présentée dans letableau en annexe p. 48, montre

bien que les phases où est manipulél’aluminium liquide ou encore chaudsont particulièrement dangereuses.La coulée représente ainsi 42 % desaccidents et les brûlures environ25 % du total des accidents.

Le tableau 1 confirme ces observa-tions, les incendies ou débuts d’in-cendie, les déversements accidentelset les projections explosives d’alumi-nium liquide représentant environ50 % des incidents recensés dansune fonderie d’aluminium durantcette même période.

Par ailleurs, on observe que les opé-rations de manutention sont à l’origi-ne d’environ 25 % du total des acci-dents ou incidents.

2.2.2. État des connaissancessur les projections explosivesliées au contact intempestif de l’aluminium liquide avec de l’eau

De nombreux cas concrets de projec-tions explosives plus ou moins vio-lentes ont été signalés par la littéra-ture dans les fonderies d’aluminium,dont quelques-uns parmi les plustypiques sont décrits au § 2.2.2.1.

Ces projections explosives, qui se pro-duisent lorsque du métal liquide par-

Tableau 1Répartition par type de 204 incidents recenséspour la période 1995-1997dans une fonderie d’aluminium produisant environ 100 000 tonnes d’aluminium par an

(Ces incidents n’ont pas été à l’origine d’accident de travail)

Type d’incident % dans le type

Incendie ou début d’incendie 37

Déversement accidentel d’aluminium liquide 17

Projection explosive d’aluminium liquide 3

Incident lié au traitement des crasses 6

Incident d’origine électrique 7

Incident dû à un engin 21

Incident de manutention (autre que dû à un engin) 3

Autres 6

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vient au contact de l’eau de façonintempestive, peuvent se manifestersous deux formes distinctes :- les projections de métal, lorsque desphénomènes purement physiques,dus à la vaporisation instantanéed’eau, provoquent des projectionsvives de masses de métal liquide àquelques mètres des installations etexposent ainsi les opérateurs à unrisque de brûlures graves ;- les explosions très violentes, com-parables, d’après leurs effets, à cellesde plusieurs kilogrammes de TNT (tri-nitrotoluène), dues à des phéno-mènes physico-chimiques plus com-plexes ; les personnes exposées à ces explosions catastrophiques sontgénéralement mortellement bles-sées et les installations très grave-ment endommagées.

Ces phénomènes ont suscité un pro-gramme permanent de recherchesfondamentales dans les divers paysproducteurs. Ces recherches et l’expé-rience acquise dans les fonderies ontpermis de définir les conditions d’ap-parition de projections explosivesd’aluminium décrites au § 2.2.2.2.

Les fondeurs ont également définiune classification des explosions per-mettant un recueil des données sta-tistiques (cf. § 2.2.2.3).

2.2.2.1. Cas concrets d’explosionsd’aluminium dues à un contactintempestif de l’aluminium liquideavec de l’eau

Lors du chargement des fours(début de la phase d’élaboration)

• Des chutes de sciage, stockées dansune benne non couverte et située àl’extérieur, par temps de pluie, ont étéintroduites dans un four contenantun pied de bain de cinq tonnes ; uneexplosion s’en est suivie.

• Un sow d’aluminium ferreux prove-nant d’un parc externe non couvertfut poussé à l’intérieur du four dontles portes furent fermées immédiate-ment. L’explosion qui survint peuaprès a entraîné des dégâts matérielsimportants et l’immobilisation dufour pendant deux mois.

• Une projection de métal sur l’engin

de chargement s’est produite suite àl’enfournement de générateurs d’aé-rosols et de canettes humides conte-nus dans des bennes de stockage dechutes d’aluminium.

Lors de l’élaboration dans les fours• La percée du réfractaire et du circuit

de refroidissement à eau par dumétal surchauffé emprisonné dansles crasses des parois a entraîné l’ex-plosion et la destruction d’un four àinduction à creuset et soufflé la toi-ture de l’atelier.

• L’introduction dans un four d’un raclede brassage ayant séjourné partemps humide près d’une sortie a pro-voqué une explosion. Celle-ci par pro-jection de métal a légèrement brûléun opérateur travaillant dans l’axe dela porte du four.

Lors de la coulée• Trois ouvriers ont été brûlés, au

démarrage d’une coulée de plaques,par une explosion provoquée par undéversement de métal dans l’eau. Cedéversement a été consécutif à unaccrochage de plaques dans les lin-gotières.

• Six personnes ont été mortellementblessées par une explosion d’alumi-nium ayant dévasté une installationde coulée continue verticale. Des sur-faces horizontales dans le puits decoulée, ayant retenu de l’eau, sem-blent être à l’origine de cette explo-sion qui se produisit lors d’un déver-sement de métal en fusion.

• Juste avant la fin d’une coulée deplaques, quatre personnes ont ététuées et vingt-cinq gravement bles-sées par une explosion majeure sur-venue pendant un orage au momentoù un coup de foudre frappait le hallde fonderie.

2.2.2.2. Mécanisme et conditionsd’apparition d’explosions dues à un contact intempestifaluminium liquide-eau

Une première série de recherches (1,2, 3, 4 )* a permis de montrer que lesmétaux et alliages de métaux à l’étatliquide étaient plus ou moins suscep-tibles d’engendrer des explosions aucontact de l’eau dans certaines

conditions, qu’ils soient ou non faci-lement oxydables. Il a été égalementmis en évidence que la probabilité dedésintégration des gouttes de métalliquide est fonction :- de la température initiale du métal,- de la température initiale de l’eau,- du flux de chaleur échangé entre lemétal et l’eau, lequel dépend desconditions de vaporisation de l’eauautour des gouttes de métal.

Une recherche plus récente (5) a per-mis de mieux comprendre les condi-tions dans lesquelles des explosionspeuvent être initiées lors des contactssimultanés entre le métal liquide,l’eau et les parois de l’installation.Elle a montré que :- des explosions peuvent se produireaussi bien avec de l’aluminium (faci-lement oxydable) qu’avec du cuivre(moins facilement oxydable) et qu’ils’agit donc d’un phénomène plusphysique que chimique ;

- des revêtements de surface appro-priés (à base de peintures bitumi-neuses ou de résines époxydiques)rendaient l’explosion du métal liqui-de très peu probable. Ces revête-ments, qui ont une action locale surla tension superficielle de l’eau,empêcheraient l’inclusion de glo-bules d’eau entre les parois et lemétal liquide, répartissant ainsi lavaporisation de l’eau sur toute lasurface de contact ce qui évite lesprojections explosives.

Ces données ont été confirmées pard’autres recherches plus empiriques(6, 7, 8) ayant porté sur l’analyse de1 400 explosions expérimentales(dans des conditions proches desconditions industrielles) qui ont mon-tré que :- l’aluminium liquide peut exploserau contact de l’eau, notammentlorsqu’une paroi humide n’a pas ététraitée correctement ;

- la violence de l’explosion est fonc-tion de la nature du revêtement pro-tégeant les parois des installations :le calcaire, le plâtre, la rouille, l’hy-droxyde d’aluminium, la chaux viveaugmentent la violence de l’explo-

* Les chiffres entre parenthèses renvoient àla bibliographie à la fin de l’ouvrage.

2


12

sion, alors que les peintures bitumi-neuses ou les résines époxydiqueschargées de brai empêchent lesexplosions de se produire ;

- la probabilité et la violence de l’ex-plosion sont des fonctions crois-santes de la section d’écoulement etde la température du métal. Ellessont également fonction de la quan-tité et de la température du métalliquide qui atteint le fond des réci-pients et dépendent donc des dis-tances parcourues par le métaldéversé dans l’air puis dans l’eau derefroidissement ;

- dans le cas où les revêtements desparois sont appropriés et le parcoursdu métal dans l’air puis dans l’eauest suffisant, aucune projectionexplosive n’est observée.

Outre ces études sur le phénomènelui-même, des essais relatifs au com-portement de l’aluminium et de ses alliages ont permis de mieuxconnaître leur capacité à provoquerdes projections explosives.

2.2.2.3. Classification des explosions

L’organisation internationale “TheAluminum Association” (associationregroupant les principaux produc-teurs d’aluminium nord-américains) aproposé à ses adhérents d’utiliser àdes fins statistiques un classementdes explosions en trois forces, défi-nies d’après les sensations éprouvéespar le personnel, par ordre croissantde gravité (tableau 2).

2.2.3. État des connaissancessur les accidents autres que ceux dus à un contact intempestifaluminium liquide-eau

Nous présentons une sélection dequelques cas concrets d’accidents oud’incidents autres que ceux dus à desprojections explosives d’aluminiumdues à un contact aluminium liquide-eau dont il a été donné des exemplesdans le § 2.2.2.1 et qui sont spéci-fiques des fonderies d’aluminium. Cesaccidents sont classés selon la phaselors de laquelle ils se sont produits.

MÉCANISME PHYSIQUE DES EXPLOSIONS

Le mécanisme physique des explosions est explicité à partir d’unexemple : celui du chargement d’un bol humide dans un pied debain de métal liquide.

Le bol humide, stocké à l’extérieur par exemple, retient en soncœur de l’humidité symbolisée par une goutte d’eau de la tailled’une bille (fig. a).

Le bol est immergé dans le pied de bain. Instantanément, lafissure par laquelle s’est introduite l’humidité est bouchée par del’aluminium. L’eau va s’échauffer et se transformer en vapeur. Àl’air libre, cette transformation liquide/vapeur se ferait avec uneaugmentation de volume d’un facteur 1 700 ! Autrement dit, lagoutte d’eau de la taille d’une bille deviendrait un nuage devapeur de la taille d’un ballon de football. Dans cet exemple, lenuage de vapeur ne peut se développer. La pression à l’intérieurde la cavité va augmenter et chercher à vaincre la résistancemécanique du bol. Les forces de pression demeurent toujours lesmêmes, mais le bol s’échauffe et sa résistance mécaniquediminue. Il va bientôt céder sous la pression.

Le dégagement violent de la vapeur produit une explosionpouvant tuer, blesser ou brûler un opérateur et détruire la voûtedu four (fig. b). Il s’est écoulé environ dix minutes entre lechargement et l’explosion.

Fig. a. Le “bol humide”. Contientde l’eau liquide (de la taille d’une bille).

Fig. b. Explosion. La bille d’eau s’est transforméeen nuage de vapeur de la taille d’un ballon de football,projetant des particules d’aluminium. ▼

▼

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Lors de la préparation des charges

Des éboutages de plaques ont étéempilés sur une palette qui s’est rom-pue pendant la manœuvre. Un opé-rateur a été blessé au pied.

Au cours d’une manutention demétal liquide avec une poche de2,5 tonnes équipée d’un bras bascu-leur manuel, celui-ci s’est désolidarisédu palonnier de suspension, la pochea tourné librement autour de l’axe, ledéversement du métal a brûlé grave-ment l’opérateur.

Lors d’une collision entre un enginremorquant une poche de métalliquide et un chariot automoteur, lechoc a provoqué le déversement dumétal liquide hors de la poche, ce quia entraîné l’incendie de la remorque.

Lors de l’élaboration

Un accident de force 3 (cf. tableau 2)a eu lieu dans une usine de recycla-ge, tuant un employé et brûlant griè-vement deux autres, lors du char-gement d’un paquet de déchetscontenant du nitrate d’ammonium.

Un opérateur introduisait une bobinede fil dans un four à l’aide d’un cha-riot à fourches. En glissant, la bobinea projeté du métal liquide dans l’al-lée de circulation. Un conducteurd’un chariot porte-racle qui évoluaitdans cette allée a été gravementbrûlé.

Un écoulement de métal a provoquéun court-circuit et le basculementinvolontaire du four, ce qui a entraînéla vidange de celui-ci au sol et la des-truction du système hydraulique(immobilisation de l’installation pen-dant 15 jours).

Une surchauffe liée à l’oubli de remi-se en place du thermocouple devoûte après la révision annuelle aprovoqué une destruction de la voûtedu four de fusion.

Un violent incendie s’est développédans une fosse de rétention commu-ne à trois fours, après perçage de l’und’eux et fuite de métal liquide. Lesorganes de manœuvre (vérins) ontété détruits et, dans chacun des troisfours, dix tonnes de métal se retrou-vèrent prises en masse.

Un opérateur a été brûlé par la pro-jection de métal causée par l’intro-duction dans du métal liquide d’unracle recouvert de chlorure de magné-sium provenant d’un décrassage pré-cédent.

Lors d’un écrémage, en dégageant unengin en marche arrière, l’extrémitédu racle a heurté le conducteur duchariot à fourches qui, descendu deson engin, attendait pour enlever lesbols ; conséquences : contusions etbrûlures.

Des opérateurs ont été brûlés parl’émission de gaz de combustion horsdes portes, suite à l’accumulation degaz dans le four et au réallumagebrutal de celui-ci.

Lors de la coulée

Deux accidents similaires ont eu lieuavec des conséquences identiques(écrasement et brûlures) :- l’opérateur est intervenu dans lazone de chargement pendant lecycle automatique d’une louche ali-mentant une presse à injecter lesmétaux sous pression ; il s’est ainsitrouvé dans la trajectoire de lalouche transportant le métal ; aprèsavoir été percuté, il a été coincéentre la louche et le bâti de lamachine ;

- lors d’une opération de démoulagede plaque (mouvement vertical), undéplacement horizontal involontairea provoqué le heurt des plaques voi-sines entraînant leur basculementdans la fosse ; conséquence : dégâtsmatériels.

Lors du transfert

- Pendant une manutention au pont,une plaque de plusieurs tonnes sedécroche de la pince multi-format ettombe sur le sol de l’atelier.

- Lors du stockage, la rupture de lafourche a provoqué la chute au sold’une plaque de 10 tonnes qui avaitété positionnée en bout de fourche ;conséquence : dégâts matériels etmise au rebut.

Tableau no 2Classification des explosions d’aluminium

Phénomènesconstatés ou décrits par les témoins

Force 1 Force 2 Force 3

Lumière Faible Petit éclair Éclair intense

Dégâts matériels Aucun Faibles Considérables

Bruit Crépitements Bruit intense Bruitinsupportable

Vibrations Petitsfrémissements

Vibrationsmoyennes localisées à une installation

Vibrationsintenses,généraliséessusceptiblesd’atteindre les bâtiments

Projections de métal

Portée inférieureà 5 m

Portée compriseentre 5 m et 15 m

Portée supérieure à 15 m

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PHASES PRINCIPALES.OPÉRATIONS ET FONCTIONS ASSOCIÉES

14

L’opération globale de productionpeut être découpée en phases prin-cipales, pour lesquelles il est néces-saire de définir et d’organiser lesmoyens appropriés en hommes et enmatériel.

Ces phases principales sont les sui-vantes :- préparation des charges,- élaboration,- coulée,- parachèvement et transfert.

3.1. PRÉPARATION DES CHARGES

3.1.1. Définition

Une charge de four est constituée demétal (liquide ou solide), de produitsde recyclage et de produits d’addi-tion. L’ensemble de ces produits auxconditionnements divers doit êtreréceptionné, sélectionné, classé, mar-qué et pesé. La préparation descharges doit permettre de rendreaccessibles à la manutention pour lechargement la quantité nécessaire deces produits aux conditionnementsdivers.

La constitution de la charge d’un fourva nécessiter la manutention dequantités variables de différents pro-duits aux formes et dimensionsvariées impliquant l’emploi d’équipe-ments et accessoires spécifiques.

Le métal de base, l’aluminium, peutse présenter sous les formes sui-vantes :- métal liquide en poche spéciale pro-venant directement des unitésd’électrolyse,

- produits massifs plus ou moinsstables lors de leur manipulationtels des plaques, tés, billettes,blooms, éboutages de plaque,ébauches de fil, chutes,

- produits en feuilles enroulées ounon, lingots isolés ou en pile,

- produits de récupération massif(sow-bol), ou en vrac (coulures demétal, chutes de rive, éboutages debillettes, copeaux), contenus dansdes bennes ou des big bags.

Photo 2. Sows et bols d’aluminium

3

PHASES PRINCIPALES. OPÉRATIONS ET FONCTIONS ASSOCIÉES

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À ce métal de base sont très fré-quemment ajoutés d’autres métaux(souvent sous forme d’alliages-mères),de façon à améliorer certaines carac-téristiques des produits obtenus aprèsélaboration et coulée. Les produitsd’addition se présentent le plus sou-vent sous forme de grenaille, de pla-quettes, de rouleaux de fils, de lin-gots... La préparation de ces additionsse limite à une manutention, unepesée, une nouvelle manutention aumoment de l’incorporation dans lescharges, de sorte que le métal mani-pulé reste sous forme compacte et nese trouve pas sous forme pulvérulente(sauf dispositif d’injection adapté).

3.1.2. Zones

La préparation des charges s’effectuedans des aires couvertes spécifiquessituées à proximité des zones deréception et de stockage des matièrespremières, à l’écart et en amont deszones accueillant les fours et lesmachines de coulée.

Les emplacements de triage et depréparation des charges comportentdes zones d’évolution des engins demanutention, des allées de circula-tion pour piétons et des zones decoactivité où peuvent se trouversimultanément du personnel et desengins de manutention.

3.1.3. Équipements

Les équipements nécessaires à la pré-paration des charges sont des pochesde métal liquide et leurs véhicules detransport, des moyens de condition-nement spécialisés (bennes, palettes,trémies, conteneurs souples), des ins-tallations mécanisées de distributionpour les produits solides, des appa-raux de manutention (ponts, pinces,chariots à fourche ou engins spéci-fiques) et de pesage.

3.1.4. Risques et moyens de prévention

3.1.4.1. Manutentions

Dans cette phase de préparation descharges, les risques sont essentielle-

ment des risques de manutention dus à l’interaction directe homme/produit/moyens de manutention.L’analyse détaillée de ces risques etune démarche préventive adaptéesont disponibles dans le GPP 3.

Les matériels de manutention doi-vent être conformes aux dispositionsde la réglementation et aux exi-gences des normes en vigueur, com-plétées par des exigences de concep-tion spécifiques visant à les adapteraux opérations de manutention dansles fonderies.

Le contrôle et l’entretien de cesmoyens de manutention doivent êtreeffectués régulièrement.

Pour les moyens de manutention liésaux structures (ponts et potences), laliste des opérations d’entretien doitêtre précisée dans la notice du four-nisseur (cf. ED 716). La conceptiondes installations doit tenir compte deces nécessités d’entretien et des diffi-cultés que ces opérations peuvententraîner (cf. § 4.4.1).

Pour les moyens de manutention liésau sol (chariots automoteurs, enginsspéciaux, grues et portiques), la listedes opérations d’entretien doit êtredéfinie dans la notice du construc-teur.

Ces opérations sont faites dans leszones de la fonderie prévues à cet

effet quand les engins ne peuventquitter aisément la fonderie ou dansles ateliers spécialisés pour les autresengins. Si l’intervention est effectuéedans la fonderie, les opérateurs doi-vent être informés des risques encou-rus dans les fonderies ainsi que dessystèmes d’alarme.

Le choix, l’utilisation et l’implanta-tion des matériels de manutentiondépendent des caractéristiques tech-niques des options de production(métal et produits fabriqués), de l’im-plantation des bâtiments de fonde-rie, de l’implantation des équipe-ments de production et de l’analysedes risques auxquels sont exposés lesopérateurs chargés de la manu-tention lors de la préparation descharges.

Les principes à retenir pour la concep-tion des moyens de manutentionsont essentiellement :- l’adaptation des matériels de manu-tention aux caractéristiques deséquipements de production,

- l’adaptation des accessoires auxtypes de produits à manutentionner.

Les principes à mettre en œuvre dans les opérations de manutentionconsistent à :- limiter au minimum les manuten-tions manuelles (c’est-à-dire touteintervention faite à la main au coursd’une phase de manutention méca-nisée - guidage du produit, mise en

Photo 3. Stockage de produits d’addition

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16

place d’une cale...) et en évaluer lesrisques (ex. gerbage de piles, décou-pe de feuillards) ; l’ergonomie peutaider à maîtriser les risques lors dela manutention manuelle ; elle sup-pose une approche multidisciplinai-re mise en œuvre par les personnesqui possèdent des connaissances surla situation de travail sur l’hommeet sur l’activité industrielle (cf.ED 774) ;

- implanter les zones de manutentionet définir les plans de circulationpour que les trajectoires des enginsinterfèrent le moins possible avecles zones de présence des opéra-teurs au sol et avec celles dans les-quelles il existe un risque de projec-tions de métal liquide ;

- assurer la formation des opérateursaux procédures de manutention etleur qualification à la conduite desengins de manutention, en prenanten compte les risques inhérents à lacoactivité ;

- assurer l’information des agents desentreprises extérieures sur lesrisques liés aux opérations de manu-tention.

3.1.4.2. Produits dangereux

Pour tout produit chimique, lessources primaires et essentielles d’in-formation concernant l’évaluationdes risques et les précautions àprendre lors des manipulations sont :

- l’étiquetage réglementaire (quiindique les risques principaux),

- la fiche de données de sécurité (quicomplète et approfondit les infor-mations données par l’étiquetage).

Bien compris et exploités, les élé-ments fournis par ces documents doi-vent déjà permettre de mettre enplace un plan et des mesures de pré-vention lorsqu’il s’agit d’utiliser unproduit chimique dangereux.

Certains métaux additionnés à lacharge lors de la phase de prépara-tion (le plomb par exemple) peuventfaire courir des risques d’intoxication.Il est donc nécessaire, lors de l’utili-sation de tels produits, d’adopter desmesures préventives adaptées pourprendre en compte le mieux possiblele risque de maladies profession-nelles (cf. ED 486).

D’autres métaux, très réactifs tel lesodium, nécessitent des techniquesspécifiques d’utilisation.

Les mesures de prévention consistentà :- approvisionner ces métaux oualliages sous forme solide compacte,ne nécessitant pas de préparationparticulière (usinage, ...), à l’exclu-sion de toute présentation sousforme pulvérulente (sauf dispositifsde manipulation et d’injection adé-quats) ;

- porter des gants lors des manipula-tions ;

- respecter les règles habituelles d’hy-giène en particulier en ce quiconcerne les mains et les vête-ments ;

- étudier les conditions de stockage etde manutention pour éviter de créerartificiellement et inutilement despoussières ;

- informer le personnel sur les risquesde maladies professionnelles.

Lors de la mise au point ou de modi-fication importante des process d’éla-boration, il est recommandé de pro-céder à une analyse d’atmosphèrepour s’assurer que ces modificationsn’induisent pas une augmentationdes concentrations dans l’atmosphè-re du poste de travail et un dépasse-ment des valeurs limites d’expositionprofessionnelle.

3.2. ÉLABORATION

3.2.1. Définition et chronologiedes opérations

L’élaboration consiste à enfourner lescharges préparées, les fondre, tra-vailler le métal liquide dans le four,extraire et traiter les crasses chaudes.L’analyse détaillée de ces risques etune démarche préventive adaptéesont disponibles dans le GPP 4.

Les opérations débutent par la miseen chauffe du four qui consiste, ledispositif de chauffage du four étantarrêté depuis peu, en veilleuse ou enfaible puissance de maintien, à aug-menter sa puissance, selon un pro-gramme établi dépendant de l’étatthermique préalable afin de le mettredans les conditions nécessaires à uneopération de fusion ou de maintien.Après arrêt prolongé ou réfection du four, le redémarrage consiste àréchauffer progressivement le fourfroid selon un programme de montéeen température déterminé quidépend de l’intervention, du réfrac-taire et du four.

Après fusion complète des charges, lemétal liquide est maintenu à une

Photo 4. Briquettes d’alliage-mère contenant du manganèse

3


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température prédéterminée en fonc-tion de l’alliage et sa surface estdébarrassée des crasses (oxydesd’aluminium) qui surnagent lors del’écrémage. Cette opération est effec-tuée à l’aide d’un racle ou d’une écu-moire, soit manuellement, soit avecun chariot équipé spécifiquement,soit avec un engin spécialisé. Lemétal liquide peut également êtretraité par injection d’un gaz neutre(argon ou azote), de chlore ou addi-tion d’un produit chimique (chlorurede magnésium, etc.), afin d’améliorerses propriétés métallurgiques.

En final, avant transvasement, vidan-ge du four ou coulée, la compositiondu métal est ajustée pour obtenir lesspécifications de l’alliage désiré.C’est l’opération de mise au titre quiconsiste, après détermination de lacomposition du métal et de la quan-tité présente dans le four, à rajouterle complément des ingrédients(alliages mères, métaux d’addition)qui permettra d’obtenir la teneur vou-lue. L’opération est suivie d’un bras-sage pour homogénéiser la totalitédu métal fondu.

Le métal fondu est ensuite extrait enle faisant passer dans un autre fourou dans une poche par l’intermédiai-re d’une goulotte Ce transvasement

peut être effectué par basculementdu four ou par débouchage d’un troude coulée (ou orifice de transvase-ment). Lorsque tout le métal contenudans le four est transvasé, on parlealors de vidange du four.

3.2.2. Zone

Cette zone couverte contient les foursde fusion et de maintien et les équi-pements de travail sur four. C’est unedes zones essentielles de la fonderieoccupant une position centrale dansle bâtiment, à faible distance et enamont des installations de coulée.Des dégagements importants doi-vent être prévus autour des fourspour permettre les opérations ainsique l’évolution des engins et des pié-tons en sécurité.

3.2.3. Équipements

3.2.3.1. Fours

Les fours et leurs annexes sont lesprincipaux équipements permettantles opérations d’élaboration du métalavant la coulée. Ils peuvent êtrerépartis en deux catégories suivantleur fonction :

- les fours de fusion munis d’équipe-ments de chauffage puissants per-mettant la refonte du métal,

- les fours de maintien employés pourmaintenir liquide du métal chargédans cet état.

À chaque four de fusion est généra-lement associé un four de maintienbasculant.

Ces fours peuvent également êtreclassés selon les technologies qu’ilsutilisent (une description détailléedes différents types de fours est pro-posée dans le GPP 4).

3.2.3.2. Machines de service

Une ou plusieurs machines de servicedes fours assurent les travaux d’intro-duction des charges, le brassage etl’écrémage du métal liquide.

Il s’agit tout d’abord des équipe-ments de manutention classiquesdéjà rencontrés lors de la préparationdes charges, tels les poches de métalliquide et leurs véhicules de transport,ainsi que les ponts, pinces et chariotsà fourche. Certains chariots peuventégalement être équipés, pour le char-gement des fours, d’un conditionne-ment (benne, benne sur pousseur ourotateur).

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Certains fours peuvent être chargés àl’aide d’installations mécanisées plusspécialisées :- bennes à fond escamotable (coquil-les ou lamelles), palettes ou trémiespour le chargement des fours àvoûte escamotable,

- bennes basculantes ou tapis d’ali-mentation pour le chargement parla cheminée.

À ces apparaux de manutention,s’ajoutent les chariots automoteurséquipés en vue d’opérations plus spé-cifiques telles le brassage, l’écrémageet le décrassage du métal liquide. Ceschariots portent des râcles, sont équi-pés d’éperons ou de bras mobiles.

3.2.3.3. Fluides gazeux de traitement du métal liquide

Ces gaz (chlore, azote, argon, etc.)sont injectés dans le métal liquidelors de certaines étapes de l’élabora-tion. Leur mise en œuvre dans lesfours suppose des réseaux d’alimen-tation, des vannes et des systèmes decontrôle dans la zone des fours. Lestockage et la distribution de cesfluides seront traités dans le § 4.5.

3.2.3.4. Installations de traitement des crasses

Les crasses sont traitées de façon à ceque la plus grande partie du métalsoit récupérable sous une forme nonoxydée. Pour ce faire, les traitementsles plus utilisés sont :- le refroidissement rapide (épandagesur une aire aménagée ou passagedans des tubes tournants refroidis àl’eau),

- le transfert dans des enceintes sousgaz inerte pour refroidissement,

- le traitement dans des fours à bainde sel...

Ces installations font principalementcourir des risques de brûlures et d’in-halation de fumées.


Les risques inhérents à cette phasesont essentiellement :

LES PRINCIPAUXTYPES DE FOURSLes fours de type réverbèreLes fours de ce type, fixes oubasculants, servent aussi bienau maintien qu’à la fusion. Ilscomprennent :- une structure porteuse, fixe oubasculante, constituée de lacarcasse métallique, de la sole,des murs et de la voûte ; cettestructure en acier est garnie deréfractaire ; le garnissage desurface est de nature à résisteraux chocs mécaniques et àl’attaque du métal liquide ; sapeinture extérieure peut être unélément de sécurité quand sadégradation signale unvieillissement défaillant dugarnissage ;- des ouvertures de chargement :les portes (frontales dans lesfours traditionnels, latéralesfacilitant les opérations dans desconceptions plus récentes) sonten acier protégé par ungarnissage ; l’étanchéité estréalisée par conception du faitdu poids de la porte ; laprésence d’un joint intérieur estdevenue rare mais leurencadrement est parfois refroidià l’eau ; d’autres technologiessont employées pour lechargement qui peut s’effectuer,selon les types de four, parvoûte amovible (chargementtrès rapide, surtout pour desfours de grande capacité), parla cheminée (ce qui permetnotamment le séchage descharges et une économied’énergie) ;- des dispositifs de transvasement et de vidange,différents selon que le four estfixe ou basculant : pour les fours fixes, la vidange peut s’effectuerpar gravité, à travers un trou,en partie basse ; des quenouilles ou tampons,manœuvrés manuellement oumécaniquement permettent del’obturer ; la technologie

actuelle permet également devidanger les fours par diverssystèmes de pompage ou desiphonnage ; la vidange desfours basculants se fait par verse et les systèmes defermeture décrits pour les foursfixes peuvent être présents ; lebasculement est en généralassuré par des vérinshydrauliques habituellement aunombre de deux et calculéspour résister à la défaillance del’autre ; dans les fourstraditionnels, ils lèvent le fourpar le fond, ce qui nécessite unefosse profonde pour les logertandis que, dans les foursrécents, ils sont implantéslatéralement à l’extérieur etsoulèvent le four par le haut ;certains fours anciens, équipésde vis sans fin à moteursélectriques, présententl’inconvénient de risquer de nepouvoir inverser le basculementen cours de coulée ; il y a alorslieu de prévoir des systèmes defermetures étanches ;- des systèmes de chauffeutilisant diverses sourcesd’énergie ; le fioul lourd BTSno 2 (voir le fioul léger) ou legaz naturel à moyenne oubasse pression sont les pluscouramment utilisés ; lesbrûleurs se répartissent en deuxcatégories : un ou plusieursbrûleurs de fusion, pilotés enfonction de la température desfumées ou du bain et un brûleurde maintien modulé en fonctionde la température du bain ; lescontrôles de sécuritécomportent, entre autres, lamesure des températures devoûte, des fumées et du bain etla détection de flamme ;l’énergie électrique est parfoisutilisée pour assurer le maintienen température, les résistancesétant incorporées à la voûte ;les gaz de combustion sontévacués à l’extérieur par unecheminée permettant lebasculement du four.

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- les risques de brûlures et de projec-tions explosives dues à un contactintempestif du métal liquide avecde l’eau ;

- les risques liés à l’utilisation de pro-duits chimiques, qu’ils se traduisentsous la forme de risque d’explosionou d’incendie (gaz, fioul, huile desvérins...) ou sous la forme de risquetoxique (chlore, monoxyde de carbo-ne, fumées) ;

- les risques de brûlures au contact deparois, de métaux ou de crasseschauds ;

- les risques dus à la manutention etles risques de collision liés à la cir-culation des engins et des per-sonnes.

3.2.4.1. Projections explosivesdues à un contact intempestif du métal liquide avec de l’eau

L’arrivée au contact d’eau ou d’humi-dité et de métal liquide peut avoirquatre origines principales :- l’introduction d’une charge conte-nant de l’eau dans un pied de bainde métal liquide (ou inversement lacoulée de métal liquide sur unecharge contenant de l’eau déjà pré-sente dans le four) ;

- la percée d’un élément refroidi dufour amenant de l’eau au contactdu métal liquide ;

- le débordement ou la percée du fouret le déversement de métal liquidedans une fosse contenant de l’eauou sur le sol humide ;

- l’utilisation de matériel ou d’ou-tils humides pour traiter le métalliquide.

3.2.4.1.1. Introduction d’unecharge susceptible de contenir de l’eau dans du métal liquideIl n’est pas possible d’enfourner direc-tement dans du métal liquide cer-taines charges pouvant contenir del’eau (humidité, condensation, etc.)sans risquer des explosions violentes.

Ce type d’incident est à l’origine de lamajorité des projections explosivesde métal liquide survenant dans laphase d’élaboration. Il est à noterque, concernant les accidents surve-nus chez ses adhérents entre 1992 et1995, l’“Aluminum Association” fait

Photo 5. Four en cours de coulée par basculement

Photo 6. Ouverture d’un four de fusion

Photo 7. Trou et fissures formés lors du refroidissement d’un sow et susceptibles de piéger une quantité significative d’eau lors d’un stockage en extérieur

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ressortir que le chargement dedéchets représente la cause d’environ25 % des explosions survenant enfonderie.

Afin d’éviter ce risque, chaque fonde-rie, en fonction des conditions d’ex-ploitation, doit disposer de consignesd’enfournement prenant en compteles spécificités de son activité.

Le principe à appliquer est le sui-vant :- pas d’enfournement de corps creuxou de métal humide, oxydé ou pol-lué par des oxydants directementdans le métal liquide.

Les mesures préventives diminuant laprobabilité d’occurrence de ces acci-dents sont les suivantes :- les bennes de chargement des foursdoivent être à fond perforé (enmétal déployé par exemple) afin dene pas retenir de l’eau ;

- le chargement des déchets humidesne peut se faire que sur sole sècheou sur un matelas suffisant dedéchets secs ;

- les bols et sows achetés à l’extérieurdoivent être préchauffés avant intro-duction dans le métal liquide (lafusion sur sole sèche peut se fairesans préchauffage) ;

- les bols et sows produits en internedoivent être stockés à l’abri et refon-dus le plus rapidement possible ;

- le déversement de métal liquiden’est autorisé que dans des fourssecs et vides, des fours contenant dumétal solide porté à plus de 200 oCou du métal liquide ;

- le stockage du métal massif destinéà être enfourné dans du métal liqui-de doit se faire à l’abri.

3.2.4.1.2. Percée d’un élément de refroidissement du fouramenant de l’eau au contact du métal liquide

Ce type d’incident est dû à la coexis-tence de circuits de refroidissementalimentés en eau et d’aluminiumliquide dans certains fours, et ce depar leur principe de fonctionnement.Cette coexistence circuits de refroidis-sement alimentés en eau/métalliquide est systématique dans lesfours à induction.

Photo 8. Chargement d’un four d’élaboration à partir d’une pochecontenant du métal liquide provenant d’une unité d’électrolyse

Photo 9. Racle dans un four lors d’une opération d’écrémage

Photo 10. Ecrémage effectué à l’aide d’un chariot équipé d’un racle

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Les mesures préventives permettantde diminuer la probabilité d’occur-rence de ces incidents sont les sui-vantes :- les systèmes d’alimentation en eaudoivent garantir la permanence dudébit de façon à empêcher l’ab-sence locale de refroidissement quiconduit à des surchauffes et à despercements d’encadrements ou deréfractaires (notamment dans le casdes fours à induction) ;

- l’état du circuit d’eau doit êtrecontrôlé régulièrement ;

- lorsqu’il existe, le système de refroi-dissement de certaines parties desfours telles que les encadrements deportes, les brûleurs, etc., doit com-porter des vannes d’alimentation etd’arrêt en amont des pièces refroi-dies et doit être conçu pour que lavaporisation éventuelle de l’eau encas de fuite ou d’arrêt d’alimenta-tion ne provoque pas une mise enpression de l’installation.

3.2.4.1.3. Débordement ou percéedu four et déversement de métalliquide dans une fosse contenantde l’eau ou sur le sol humide

Des débordements peuvent avoir lieulors d’un chargement du four au-delàde ses capacités ou lors d’un déverse-ment brutal de métal solide dans unpied de bain. La percée d’un fourpeut être due à une faiblesse desréfractaires, un mauvais entretien ouun refroidissement inefficace deceux-ci.

Les mesures préventives permettantde diminuer la probabilité d’occur-rence de tels débordements ou perce-ments sont les suivantes :- les chariots de manutention doiventêtre appropriés aux conditions detravail pendant le chargement : lon-gueur du bras ou de la fourche dechargement suffisante (pour assurerle chargement “en douceur” desolides dans du métal liquide etainsi éviter des projections), cabinede protection contre les projections ;

- il faut toujours s’assurer que la capa-cité du four est suffisante pouraccueillir, en plus du métal liquidequ’il contient déjà, la charge qu’ilest prévu de rajouter, et en per-mettre le brassage ;

Les fours à creuset

Les fours de ce type, fixes oubasculants, peuvent être utiliséspour la fusion d’alliages oupour leur maintien àtempérature. Dans certains cas,ils peuvent aussi servir pour lafusion et le maintien simultané,ils sont alors appelés foursmixtes. Ils présentent :- une enveloppe métalliqueappelée “carcasse” qui définitl’encombrement du four,constitue la structure porteuse,maintient le garnissage isolant et réfractaire (composé deplusieurs couches de briques oude béton) et maintient le creuset en position ; commepour les fours de typeréverbère, la peintureextérieure peut être un élémentde sécurité quand sadégradation signale unvieillissement défaillant dugarnissage ;- un creuset permettantd’élaborer et contenir lesalliages liquides ; il peut êtremétallique (il doit alors êtrepoteyé), en graphite, encarbure de silicium ou unmélange des deux ; la formedes creusets dépend de l’usagedu four ; leur capacité varie dequelques points à 3 000 pointset ils sont généralement deforme conique ou tronconique,profonds et avec un bec decoulée pour les foursbasculants, très larges pour lesfours de maintien fixes (en vuedu puisage à la louche) ; lesconditions d’utilisation (mise enchauffe, chargement, type decreuset, ...), de montage descreusets et surtout demanutention et de stockage sont très importantes,notamment sur le plan sécurité ;- une ouverture de chargementpar la partie supérieure ducreuset, fermée par un couvercle lorsque la charge estsuffisamment fondue ; les deuxfonctions essentielles ducouvercle sont la protection

contre les projections et lerayonnement ;- des dispositifs permettantd’assurer la vidange manuelleou automatique à la louche decoulée, par gravité ou souspression d’air dans le cas desfours fixes ; la vidange desfours basculants estgénéralement effectuée par unsystème électro-hydraulique,mais, dans certains cas, c’estl’opérateur qui fait basculer lefour grâce à un systèmemécanique combinant unvolant, une vis et un ensemblede pignons ;- des systèmes de chauffeutilisant diverses sourcesd’énergie : les fours à fioul ou à gaz sont équipés de brûleursfixés à la carcasse et traversantle réfractaire ; une chambre decombustion est délimitée entrele creuset et le réfractaire, lebrûleur étant situé dans lapartie basse du four ettangentiellement au creuset,avec un angle défini pourpermettre à la flamme unerotation autour du “fromage” et du creuset ; la puissanceinstallée, donc le type debrûleurs, est fonction du type de four : fusion, maintien ou mixte ; les fours électriques àrésistances métalliques fixéessur le réfractaire et disposéesautour du creuset sont deconception classique ; les foursélectriques à barreaux radiants, dans lesquels leséléments radiants en carbure de silicium sont disposés autourdu creuset et montés dans dessupports réfractaires, sont deconception plus récente (leremplacement d’un ou deséléments se fait sans toucher aucreuset et au garnissage) ; lesgaz de combustion sontévacués à l’extérieur par unecheminée intégrée à la carcasse et reliée à la chambrede combustion dans le cas desfours fixes à fioul ou à gaz ;

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- les réfractaires doivent être étudiéset mis en place avec soin ; un contrô-le et une maintenance adaptés etréguliers sont essentiels (par exem-ple des mesures de température decarcasse permettent de prévenir lapercée) ;

- le décrassage se fait à fréquencevariable, en fonction du type de pro-duit refondu ; il s’effectue avec despics, racles, ringards, soit manuelle-ment, soit avec des engins ; c’estl’occasion de contrôler l’état duréfractaire et d’en effectuer la répa-ration (gunitage lorsqu’elle esteffectuée à chaud) ou la réfection àtempérature ambiante ; dans le casparticulier des fours à induction àcreuset, le brassage caractéristiqueoccasionne un dépôt de crasseslocalisé sur deux anneaux ; cesdépôts doivent être enlevés réguliè-rement ; après réagréage éventuel,on applique un enduit de protectionqui obstrue les porosités ;

- le stockage des creusets doit êtreréalisé dans un endroit propre, secet facile d’accès ; du fait de leur fra-gilité, les creusets doivent être mani-pulés avec précaution ;

- les creusets en fonctionnement fontl’objet de changements soit systé-matiques, soit après examen visuel ;

- des contrôles périodiques des élé-ments de pyrométrie et d’isolementélectrique doivent être effectués ; lescreusets métalliques ou les gainesmétalliques de protection des ther-mocouples doivent être nettoyéset/ou poteyés à fréquence déter-minée ;

- un contrôle visuel et dimensionnelde l’état du réfractaire ainsi qu’unsuivi de la consommation d’énergiedoivent être réalisés périodique-ment ;

- dans le cas particulier des fours àinduction, une conception limitantl’énergie aux besoins ou limitant latempérature permet de minimiser lerisque de défaut de régulation depuissance pouvant conduire au per-çage du réfractaire ; un système desuivi des paramètres électriques dela bobine et un contrôle rigoureuxdu refroidissement correct de l’in-ducteur (température des retoursd’eau) sont nécessaires pour dépis-ter les dérives et agir avant l’inci-

dent grave ; de plus, ces élémentspeuvent renseigner sur l’état d’usuredes réfractaires (la mesure de larésistance électrique d’un réfractairepermet de surveiller son état) ; dansce type de four, le circuit de refroi-dissement de la bobine est quasi-ment toujours fermé et équipé d’unéchangeur. Un réseau de secours està prévoir en cas de défaillance duréseau normal ;

- il serait souhaitable que les sols etles fosses des fours accessibles àl’eau et à d’éventuels déversementsd’aluminium liquide soient revêtusde peintures bitumineuses ou derésines époxydiques appropriées ;les puisards de reprise des fossesdoivent être munis d’un filtre et pla-cés dans des zones constammentimmergées.

3.2.4.1.4. Utilisation de matérielet/ou d’outils humides pour traiter le métal liquide

Ce type d’accident a les mêmes ori-gines physiques que les précédents,c’est-à-dire le contact aluminiumliquide - humidité.

Les mesures préventives permettantde diminuer la probabilité d’occur-rence de ces incidents sont les sui-vantes :- du métal liquide ne doit être verséque dans un four préchauffé dontles réfractaires sont secs ;

- la mise en place d’un garnissagenouveau et son séchage demandentbeaucoup de temps et de soin (dansle cas des fours à induction, certainséléments (cuve, inducteur...) peu-vent être prévus en réserve) ;

- le stockage des creusets doit êtreréalisé dans un endroit propre etsec ;

- n’utiliser au contact du métal liqui-de que des outils exempts d’humidi-té ; les stocker à l’abri des intempé-ries dans un lieu propre et sec ;

- avant d’utiliser des outils (louches,racles, auges, agitateurs, obtura-teurs et rigoles de coulée) aucontact du métal liquide, s’assurerpar un examen visuel soigné queleur poteyage est suffisant, bien réa-lisé et séché ; les préchauffer avantde les tremper.

3.2.4.2. Risques liés à l’utilisationde produits chimiques

Dans cette phase, les risques chi-miques peuvent se traduire par desrisques d’incendie et d’explosion, oupar des risques d’intoxication.

Les risques d’incendie et d’explosionsont dus principalement :- aux combustibles liquides ou gazeuxutilisés pour chauffer les fours,

- au chargement accidentel d’un pro-duit conduisant à une explosion aucontact de l’aluminium liquide.

Photo 11. Chariot spécialement équipé (rotateur, double écran de protection)s’apprêtant à charger des chutes d’aluminium dans un four de fusion

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Les risques d’intoxication ou d’as-phyxie sont dus principalement :- au chlore,- aux gaz de traitement inertants,- aux gaz de combustion, notammentau monoxyde de carbone.

Outre les mesures de ventilationgénérale et d’assainissement de l’airdes locaux de travail (cf. ED 720) quiseront décrites dans le § 4.7.1, danscertains cas, les moyens de préven-tion de ces risques peuvent êtreimportants et comporter des équipe-ments particuliers et des installationsde type ventilation mécanique oudétection. C’est le cas notammentpour le chlore ou des produits de sub-stitution utilisés dans les fonderies,pour lesquels le GPP 5 détaille plusparticulièrement les recommanda-tions d’équipements et de procé-dures.

3.2.4.2.1. Risques d’incendie et d’explosionDus aux combustibles liquides ou gazeux utilisés pour chaufferles foursLes combustibles liquides ou gazeux(fioul domestique ou lourd, gaz natu-rel) utilisés pour chauffer les fourspeuvent être à l’origine d’incendie oud’explosion en cas de dysfonctionne-ment (fuite, défaut de régulation decombustion, accumulation de gaznon brûlés, défaut de régulation duréchauffage de la cuve dans le cas dufioul lourd).

La surveillance et la maintenance desréseaux doivent être effectuées régu-lièrement de façon à minimiser lesrisques de fuite, et l’installation doitprésenter des vannes de barragerepérées et accessibles. Pour éviterl’accumulation de gaz non brûlés, lematériel doit être conçu de façon àpermettre le contrôle de la combus-tion et être vérifié périodiquement.Dans le cas du gaz naturel, une pré-ventilation de la chambre avant étin-celage doit être prévue.

Dus au chargement accidenteld’un produit incompatibleLe chargement par inadvertance deproduits chimiques incompatibles oude déchets pollués par ces mêmes

dans le cas des fours basculants ou des foursélectriques fixes, l’évacuationdes gaz et des poussières se fait à l’extérieur par unecheminée équipée en partiebasse d’une hotte.

Les fours à induction

Lorsqu’une charge conductriceest placée dans un champmagnétique alternatif, il sedéveloppe dans sa masse descourants induits (courants deFoucault) qui provoquent pareffet Joule sa montée entempérature, permettant ainsi safusion et son maintien à l’étatliquide. Le matériau à fondre ouà maintenir en température estconfiné dans un canal ou dansun creuset selon le type de four.Le four à canal est constitué parune cuve garnie de matériauxréfractaires à la partieinférieure de laquelle seraccorde le canal qui peut êtrevertical, horizontal, oblique,fermé ou ouvert. Le métalremplissant ce canal constitueune spire continue fermée parle métal de la cuve. C’est danscette spire que se développe lecourant induit par la bobine dutransformateur ainsi formé. Pareffet Joule, le métal s’échauffejusqu’à fusion dans la spire ;par conduction et convection, lemétal contenu dans la cuve estégalement fondu. Cette cuvecontenant le métal liquide estde forme cylindrique ourectangulaire. Le prélèvementde métal se fait soit par mise enpression, soit par basculementautour d’un axe horizontal, surdeux paliers axiaux à l’aide devérins hydrauliques.La cuve comporte une ou deuxportes de décrassage quipeuvent éventuellement servirau chargement. Sur cette cuvesont fixés, par l’intermédiaired’une platine boulonnée, le oules inducteurs, chaque inducteurpouvant présenter un ouplusieurs canaux. Le bloc

amovible comprend le ou lescanaux, les noyauxmagnétiques et les bobinesd’induction. Le refroidissementpeut se faire par air ou par eau.

Le canal de ces appareilsrequiert de grandes attentionscar le réfractaire est de formecomplexe donc difficile à mettreen œuvre, et son épaisseur estfaible (le noyau magnétiquepasse au milieu de la spire et dugarnissage entourant celle-ci).Les réfractaires des fours àinduction sont de plus soumis àdes contraintes spécifiques dufait des échanges thermiquesimportants et des brassagesélectromagnétiques. Leurqualité en alumine ou magnésieet leur mise en œuvre doiventêtre définies avec soin. Pour lebon fonctionnement du four, lescanaux doivent être maintenusen permanence dans du métalliquide afin d’éviter ladétérioration des réfractaires etle bouchage du canal par desdépôts de crasse. Un nettoyagefréquent des canaux parringardage est égalementnécessaire. La puissancespécifique est également limitéepour éviter la rupture de laveine liquide par effet de larésultante des forces derépulsion.

La particularité de la conduitede ces fours est la difficulté demesurer en continu latempérature du métal liquide.Dans le cas des appareilsrefroidis à l’eau, il faut assurerune permanence du débit del’eau et un contrôle rigoureuxdu refroidissement correct del’inducteur (risque de percée etd’explosion ou risque deblocage et difficulté devidange).

Le four à creuset se composeessentiellement d’une bobineinductrice entourant un creuseten réfractaire. La bobineinductrice est refroidie à l’eaucar elle chauffe par effet Joule

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produits chimiques peut égalementconduire à des explosions au contactde l’aluminium liquide. Des accidentsde ce type se sont produits avec desoxydants puissants (nitrates, chlo-rates...). Seuls un contrôle rigoureuxdes charges avant enfournement etune procédure de type assurancequalité sont susceptibles de limiter cerisque.

Dus à d’autres causes

Le déversement accidentel d’alumi-nium liquide dans la fosse situéesous le four peut entraîner l’inflam-mation de l’huile des vérins logésdans cette fosse, notamment en cas

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de fuite du liquide hydraulique. Pourlimiter ce risque, outre les mesuresdéjà décrites au § 3.2.4.1.3 pour évi-ter le déversement accidentel d’alu-minium liquide dans la fosse situéesous le four, l’huile utilisée doit êtredu type difficilement inflammable.

3.2.4.2.2. Risques d’intoxicationou d’asphyxie

Dus au chlore

Le chlore est, à température ambian-te et à pression atmosphérique, ungaz de couleur jaune verdâtre, pluslourd que l’air, d’odeur piquante etsuffocante, perceptible à une concen-

tration inférieure à 1 ppm. Il est engénéral stocké liquéfié sous sa proprepression de vapeur saturante. Il estfaiblement soluble dans l’eau. Lechlore est toxique par inhalation etirritant. C’est un produit très dange-reux (une exposition à une concen-tration de 1 000 ppm (ou 0,1 %) estrapidement fatale chez l’homme) etla VLE (valeur limite d’exposition pro-fessionnelle sur une durée inférieureou égale à 15 minutes) de ce produitest de 1 ppm, soit 3 mg/m3.

Une exposition des opérateurs auchlore peut se produire suite à unefuite sur l’installation d’alimentationou à une mauvaise évacuation desémanations issues du four.

La prévention de ce risque reposeessentiellement sur des vérificationspériodiques, sur un réseau de détec-tion et d’alarme chlore ainsi que surune formation à l’utilisation desappareils de protection respiratoire etdes exercices d’évacuation. Les cap-teurs doivent être judicieusement dis-posés, en tenant compte du fait quele chlore est plus lourd que l’air. Leréseau d’alarme chlore doit êtreconçu de telle façon que le signald’alarme soit facilement audible etreconnaissable de tous les postes oùdu personnel de fonderie ou d’entre-tien peut se trouver. Les appareilsindividuels de protection respiratoirepermettant la sûreté d’évacuationseront disposés judicieusement.L’évacuation s’opérera conformémentau plan d’évacuation (cf. § 4.9.3).

Des appareils de protection respira-toire isolants autonomes destinésaux équipes d’intervention seront disposés dans des endroits facile-ment accessibles et non exposés(situés en fonction des points derisques et des possibilités d’interven-tion) et le personnel sera formé à leurutilisation. Des consignes préciserontles conditions de surveillance duréseau d’alarme et des moyens deprotection.

Des visites et des exercices régulierset formalisés permettront de s’assurerdu bon respect des consignes (et ducaractère opérationnel des équipe-ments d’intervention).

et par conduction à travers lesréfractaires. Les spires sontisolées entre elles. Elles subissentdes effets mécaniques dus à lapoussée du réfractaire, auxeffets électrodynamiques et à lapression métallostatique. D’autrepart, elles vibrent à la fréquencedu courant. Elles doivent doncêtre maintenues solidement pouréviter les déformations.L’ensemble des constituants dufour est maintenu dans unchâssis, soit par une virole entôle très résistante avec lucarnepermettant de voir la bobine,soit par une charpentemétallique comprenant deuxceintures métalliques et descolonnes de liaison,généralement en profilé.L’ensemble constitue une cage à travers laquelle la bobine estvisible. Une troisième ceinturepeut porter les attaches desvérins de basculement.L’alimentation électrique de cesfours à induction est assuréepar un transformateurd’isolement. Pour les fours àbasse fréquence (50 Hz), labobine est alimentée entre deux phases ; un groupe decondensateurs permet d’ajusterl’énergie réactive. Une self decompensation associée à uneseconde batterie decondensateurs permet

d’équilibrer les intensitésabsorbées sur les trois phases.Grâce aux organesélectroniques, la commutationdes condensateurs estautomatique afin d’adapter lapuissance de fonctionnementaux variations descaractéristiques de la charge.La liaison avec la bobine se faitpar câbles secs ou refroidis pareau. Dans les fours à moyennefréquence, la bobine estsoumise à une fréquencecomprise entre 100 et3 000 Hz. Un transformateuralimente la partie puissance. Latension alternative du réseau est redressée par un montageen pont. Des batteries dethyristors assurent lacommutation de la bobine à lafréquence souhaitée.

Les fours àthermoplongeurs

Ils sont utilisés essentiellementpour le maintien des alliagesliquides. L’élément chauffantélectrique ou à gaz est disposédans une gaine réfractaire quiplonge dans l’alliage liquide. La puissance installée estgénéralement plus faible quesur les autres types de fours. Ilsont l’avantage d’être très isolésthermiquement.

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Le chlore est également susceptiblede réagir avec les hydrocarbures utili-sés pour chauffer les fours et avecleurs produits de combustion, pourproduire des composés organochlorésdangereux. Un asservissement intro-duction du chlore / non fonctionne-ment du brûleur doit permettre delimiter ce risque.

Dus aux gaz de traitementinertantsLe risque dû à ces gaz inertes servantau traitement du métal liquide dansles fours n’est pas un risque d’intoxi-cation mais un risque d’asphyxie quise produira lorsqu’un opérateur péné-trera dans une zone où l’air respirablea été remplacé par une accumulationde gaz inerte.

La prévention de ce risque reposeessentiellement sur des vérificationspériodiques, un entretien régulier desvannes et sur la mise au point de pro-cédures efficaces de consignation. Ilest également recommandé d’essayerde concevoir les installations defaçon à éviter la présence d’une dis-tribution de gaz inertant à proximitéd’un espace confiné où ce gaz pour-rait s’accumuler en cas de fuite. Dansles zones où le risque d’inertage estprévisible, un détecteur de niveaud’oxygène couplé à une alarme peutêtre présent en continu ou porté parles intervenants dans le cadre d’unaccès contrôlé.

Dus au monoxyde de carboneLe monoxyde de carbone (CO) est ungaz incolore, inodore et de densitévoisine de celle de l’air. C’est un produit toxique dont la VME (valeurlimite d’exposition professionnelle,moyenne sur un poste de travail de 8 heures) est de 50 ppm, soit55 mg/m3.

Dans la zone où se déroule la phased’élaboration, les fuites provenantdes fours sont la source de pollutionprincipale en monoxyde de carbone(la pollution due aux engins àmoteurs thermique n’est pas spéci-fique de cette phase et est traitéedans le § 4.7.1.3).

Par expérience, on sait que la ventila-tion obtenue par tirage thermique à

travers les cheminées des fours per-met de respecter globalement l’objec-tif d’une concentration inférieure à laVME dans l’atmosphère de cette zonede la fonderie. Des contrôles régulierspeuvent être effectués pour le vérifieret repérer une éventuelle dérive.

Dus aux fumées de combustion

Les fumées de combustion sont dan-gereuses, de par leur composition chi-mique et de par leur température quipeut conduire à des brûlures. Leurévacuation est normalement assuréepar tirage thermique à travers les che-minées des fours. Un défaut d’éva-cuation ou des fuites au niveau desouvertures lors du chargement peu-vent être à l’origine d’une pollutionde l’environnement du four. Uneconception adaptée ainsi que desvérifications et des contrôles pério-diques des cheminées doivent per-mettre de maîtriser ces problèmes.

3.2.4.3. Risques de brûlures au contact de liquides ou de solides chauds

Outre les risques de brûlures provo-quées par les projections explosivesd’aluminium liquide précédemmenttraitées, la phase d’élaboration faitcourir des risques importants de brû-lures ayant pour origines principales :- le contact avec des charges solidespréchauffées ou avec de l’alumi-nium liquide,

- le contact avec des parties chaudesdu four,

- le contact avec des outils chauds,- la projection de métal liquide lorsde l’enfournement brutal de chargessolides dans un pied de bain d’alu-minium liquide ou d’un déborde-ment.

La prévention de ces risques résideessentiellement sur une limitationmaximale des occasions de contactopérateur / matière chaude et sur le port d’équipements de protec-tion individuelle adaptés (cf. p. 32Les EPI en présence d’aluminiumliquide).

Les risques de projection de métalliquide lors de l’enfournement brutalde charges solides dans un pied de

bain liquide ou d’un débordementpeuvent être considérés comme liésaux opérations de manutention et lesmesures préventives seront présen-tées dans le § 3.2.4.4.

Des moyens de secours aux brûlésdoivent être immédiatement dispo-nibles à proximité des postes de tra-vail (cf. § 4.10.2).

3.2.4.4. Risques dus à la manutention ainsi qu’à la présence de personnel et à la circulation des engins

3.2.4.4.1. Risques dus à la manutentionAfin d’éviter les projections d’origine“mécanique” et les débordementslors de l’enfournement des charges,un mode opératoire rigoureux doitêtre respecté et cette opération nedoit être effectuée que par du per-sonnel spécialement formé. Il fauttout d’abord s’assurer que la capacitédu four est suffisante pour accueillir,en plus du métal liquide qu’ilcontient, la charge qu’il est prévu derajouter. Pour prévenir les risques deprojection de métal liquide lors del’enfournement de charges solides,les chariots de manutention doiventêtre appropriés aux conditions de tra-vail pendant le chargement : lon-gueur du bras ou de la fourche dechargement suffisante (pour assurerle chargement “en douceur” desolides dans du métal liquide et ainsiéviter des projections) et cabine deprotection contre les projections. Laprotection anti-incendie des enginsde service (notamment frontale etsupérieure) doit être prévue et ils doi-vent être équipés de bandages adap-tés aux ambiances thermiques.

Dans le cas de charges de métal liqui-de, l’utilisation de matériel adapté(poches, goulottes) bien positionnédoit limiter les risques de projection.Les vitesses de déplacement et debasculement des poches de métalliquide doivent être limitées.

La sécurité des conducteurs des foursdoit être assurée par l’éloignement etla protection, au moyen d’une cabineadaptée, des postes de commandesdes fours.

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3.2.4.4.2. Risques dus à la présence de personnel et à la circulation des enginsLes ouvertures mécanisées des fourset les dispositifs assurant leur bascu-lement font courir des risques, notam-ment de coincement et d’écrasement,aux opérateurs évoluant à proximité.Les systèmes de fermeture, leursactionneurs et leurs sécurités, qu’ilssoient mécaniques ou hydrauliques,doivent être vérifiés périodiquementet maintenus en parfait état.

Le basculement des fours fait aussicourir des risques d’écrasement pourles opérateurs. Les passages et accèsdoivent être aménagés de façon àlimiter ce risque. Dans les installa-tions neuves, on doit prévoir, dans lafosse accueillant les vérins, une garded’au moins 80 cm (homme à genoux)entre sol et four. Les automatismesemployés doivent tenir compte del’existence de ces risques.

La présence dans la même zoned’opérateurs au sol et de moyens demanutention, qu’ils soient automa-tiques (louches mobiles) ou conduitspar d’autres opérateurs (chariotsautomoteurs) induit également desrisques de collision, de coincementet d’écrasement dus à la coactivité.Les priorités engins / opérateurs doi-vent être organisées et définies, aumoyen notamment de balisages ausol des zones de circulation et de travail et de limitations d’accès (cf.

§ 4.9) ; les opérateurs en coactivitédoivent être spécialement formés.

Dans le cas particulier du déplace-ment des poches de métal liquide,une signalisation lumineuse et sono-re doit indiquer l’interdiction de laprésence d’un opérateur à proximité.

3.3. COULÉE

3.3.1. Définition et principes

La coulée du métal consiste à verserle métal liquide dans l’installation decoulée, le traiter en cours de couléeet le solidifier sous différentes formestels que plaques, billettes, lingots, filsou bandes.

Les procédés de fonderie se différen-cient par la nature des installationsde refroidissement du métal liquide.La solidification du métal est effec-tuée, suivant le type de produit àobtenir, par différents procédés decoulée parmi lesquels on distinguenotamment :- la coulée semi-continue verticale (deplaques, billettes et tés),

- la coulée continue horizontale (debarres et billettes),

- la coulée continue directe debandes de laminage,

- la coulée continue sur roue de lin-gots, fils et bandes,

- la coulée sur chaîne de lingots,- la coulée de grains et la fabricationde poudre,

- la coulée à la pièce :• moulage en coquilles par gravité,• moulage en coquilles par basse

pression,• moulage au sable.

Il a été choisi de se concentrer sur unprocédé de coulée spécifique aux fon-deries d’aluminium : la coulée semi-continue verticale. Il est possible detransposer l’analyse des risques effec-tuée autour de ce procédé particulieraux autres procédés, avec l’aide duservice prévention de la CRAM. Undocument particulier à la coulée à lapièce facilitera cette transposition.

Le procédé de coulée semi-continue verticaleCe vocable désigne un procédé parti-culier de mise en forme et de solidi-fication d’une masse d’aluminiumliquide. Les produits solides obtenusse présentent de façon générale sousla forme de plaques, de billettes oude lingots ayant la forme d’un T.

La solidification du produit s’effectueprogressivement dans un moule fixeappelé lingotière dont la hauteur estfaible par rapport aux dimensions duproduit coulé. Cette lingotière estouverte à ses deux extrémités etrefroidie extérieurement à l’eau. Elleest donc le siège d’un transfert ther-mique permettant l’évacuation de lachaleur libérée par le métal liquideen cours de solidification.

Le métal solide, dont le refroidisse-ment devient direct au sortir de la lin-gotière, est évacué en continu vers lebas alors que la lingotière est ali-mentée en métal liquide par le haut.

Lorsque le produit solidifié atteint lalongueur requise, on arrête l’alimen-tation en métal liquide puis le dépla-cement vertical du produit.

La coulée semi-continue verticale cor-respond donc à un procédé de miseen forme du métal liquide danslequel solidification du métal et éva-cuation du métal solidifié ont lieusimultanément et en continu jus-qu’au moment de la fin de coulée.

Photo 12. Fondeurs, protégés par une tenue de type 2,lors d’un début de coulée semi-continue verticale

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3.3.2. Zone

Cette zone occupe généralement uneposition centrale dans le bâtiment.Les machines de coulée se situentgénéralement à faible distance desfours et des installations de traite-ment du métal liquide. Elles sont des-servies par les équipements néces-saires à l’amenée du métal liquideainsi qu’au transfert des produits decoulée vers la zone de parachève-ment.

3.3.3. Équipements

3.3.3.1. Chenaux de coulée et goulottes

La machine de coulée est alimentéepar l’intermédiaire de chenaux decoulée et de goulottes, le métals’écoulant en général par gravitédans ces conduits. La section du che-nal d’arrivée doit être calculée enfonction du débit prescrit. Ces che-naux et goulottes renferment un iso-

lant thermique et doivent être correc-tement poteyés et séchés avant ledébut de la coulée.

3.3.3.2. Machine de coulée semi-continue verticale

Les principaux matériels constituantsd’une machine de coulée semi-conti-nue verticale, ainsi que leur rôle lorsde l’opération de coulée, sont repré-sentés sur les figures 2 et 3.

L’alimentation de la machine de cou-lée en métal liquide est assurée, àpartir de la goulotte d’amenée, parune busette fixée sur sa partie basse.Le diamètre de cette busette dépenddes dimensions du lingot et de lavitesse de coulée.

Un flotteur constitue, en associationavec la busette, un système decontrôle et de régulation du niveaude métal dans la lingotière. Le filtrene doit pas gêner le libre mouvementdu flotteur (dans certaines tech-niques, il n’y a pas de flotteur et par-fois pas de filtre).

Initialement, en début de coulée, lefaux fond obture le fond de la lingo-tière. En se solidifiant, le métal serétracte et coulisse alors librement àtravers cette lingotière dont les facesexternes conduisent la nappe d’eau

Photo 13. Métier de coulée lors d’un début de coulée semi-continue verticale

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de refroidissement issue des fentesdes boîtes à eau. Dans cette zone, lerefroidissement est indirect, à traversles parois de la lingotière, l’eau nedevant bien entendu pas entrer aucontact de l’aluminium tant que celui-ci n’est pas solidifié. En dessous de lalingotière, le refroidissement est direct,l’eau issue des fentes des boîtes à eauruisselant alors sur les parois du métalsolidifié. Le faux fond repose sur undescenseur qui permet d’évacuer versle fond de la fosse de coulée le produitsolidifié qu’il supporte.

La machine de coulée semi-continueverticale est ainsi constituée d’unensemble de matériels spécifiquesintervenant dans le transfert ther-mique (refroidissement d’abord indi-rect puis direct une fois que l’exté-rieur du produit de coulée estsolidifié) et dans le déplacement ver-tical du produit.

À cet ensemble sont associés desautomatismes de régulation et decommande du débit d’eau de refroi-dissement et des automatismes decontrôle et de régulation du déplace-ment vertical du descenseur.

3.3.3.3. Équipements de manutention

Les opérations de démoulage desplaques ou des billettes, parfois de grandes dimensions, nécessitentl’emploi de moyens de manutentionlourds, en général des ponts et leursaccessoires. Ces moyens de levage etde transport vont permettre de trans-férer les produits de coulée dans lazone où s’effectuera le parachève-ment.


L’analyse détaillée des risques liés àcette phase et une démarche préven-tive adaptée sont disponibles dans leGPP 2.

Le risque de projection explosive demétal liquide, particulier aux opéra-tions effectuées dans les fonderiesd’aluminium, constitue le risque prin-cipal lié aux opérations de coulée. Ilpeut être dû à des anomalies de fonc-tionnement ou à des défaillances dematériel.Figure 3. Fosse de coulée et produits en cours de solidification

Figure 2. Outillage de coulée. Transfert thermique - solidification

1. Produit solidifié2. Front de solidification3. Zone liquide de tête de produit4. Lingotière5. Fosse génie civil

6. Mécanisme du descenseur7. Câble du descenseur8. Descenseur9. Niveau de l’eau dans la fosse

10. Ruissellement eau refroidissement

1. Goulotte d’amenée du métal – répartiteur2. Busette – système contrôle niveau métal3. Flotteur – système contrôle niveau métal4. Tissu diffuseur5. Lingotière (Alu)

6. Traverses (lames d’eau)7. Boîte à eau8. Faux fonds9. Descenseur

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Le démoulage des produits solides,souvent de grande taille fait égale-ment courir des risques de manuten-tion dans cette phase.

Enfin, comme dans la phase d’élabo-ration, il existe un risque de brûluredes opérateurs par contact avec dumétal liquide, des solides ou descrasses chauds.

3.3.4.1. Projections explosives de métal liquide

D’une façon générale, ce risque appa-raît à l’occasion d’incidents de solidi-fication mettant en jeu des écoule-ments involontaires et non contrôlésde métal liquide. Le refroidissementdu métal liquide dans une lingotièrede coulée semi-continue verticale estun processus complexe, et la figure 4matérialise les zones de refroidisse-ment et de déversement ou “percée”qui peuvent éventuellement se pro-duire en cas d’incident de coulée. Ellerésume les observations et les hypo-thèses quasi certaines qui ont pu êtreformulées en étudiant un grandnombre de cas concrets d’incidentsde coulée.

Les incidents de solidification peu-vent être les suivants :- refroidissement irrégulier et insuffi-sant de la lingotière entraînant despercées de métal par refusion localede produits préalablement solidifiés ;

- libération de métal liquide lors dudéchirement d’une partie solidifiéesuite à des tensions internes exces-sives ;

- vitesse de descente trop rapideentraînant des percées de métal pardéchirement de la croûte solidifiée ;

- arrêt du descenseur pouvant entraî-ner des débordements de métal parsurverse au-dessus de la lingotière ;

- accrochage ou coincement du pro-duit solidifié en cours de couléeconduisant, lors du décrochage oudu décoincement, à des déverse-ments de métal liquide dans la fossede coulée.

La prévention de ces incidents doitêtre avant tout basée sur une bonneconception des machines de couléesemi-continue verticale (cf. encadré)et sur une formation adaptée desopérateurs.

Figure 4. Matérialisation du refroidissement dans une lingotière de coulée semi-continueverticale et des divers incidents de solidification pouvant se produire

CONCEPTION DE LA MACHINE DE COULÉE SEMI-CONTINUE VERTICALELa machine de coulée semi-continue verticale doit être définie entenant compte des objectifs de production et des risquesengendrés par la coulée. La conception de la machine doit tenircompte des connaissances disponibles dans la professionconcernant le comportement des alliages lors de la coulée. Parexemple, les métallurgistes disposent d’informations sur lasusceptibilité à la cambrure des métaux et alliages (fonction desconditions de coulée), sachant que, plus la cambrure est élevée,plus le risque d’accrochage des plaques sur les lingotières estimportant.La lingotière doit être conçue en fonction de la section du lingot etde la nature de l’alliage, de façon à ce qu’elle ne soit pas sujetteà présenter des déformations par voilage. Elle doit être exemptede dépôt, de rayure ou de fissure. Ses faces externes doivent êtreadaptées pour “conduire” la nappe d’eau de refroidissement.Le faux fond doit pouvoir constamment coulisser librement dans lalingotière (surtout lorsqu’il se dilate pendant la phase initiale dela coulée) et ses faces externes exposées aux déversements de

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3.3.4.2. Risques liés à la manu-tention des produits de coulée

Le démoulage des produits solides,souvent de grande taille, fait égale-ment courir des risques de manuten-tion dans cette phase. Les risquesprincipaux liés à ces manutentionslourdes, effectuées à l’aide de ponts,potences ou portiques équipés depinces et d’élingues sont principale-ment :

Photo 15. Démoulage des plaques du métierde coulée et transfert à l’aide d’un pont

Photo 14. Plaques encore en place dans lemétier de coulée juste avant leur démoulage

- l’écrasement d’un opérateur parchute du produit massif (due à undéfaut de serrage ou à une défail-lance du matériel de levage) ;

- le heurt de certaines parties de l’ins-tallation par le produit manuten-tionné, pouvant entraîner brûlureset dégâts matériels ;

- le heurt d’un opérateur au sol.

La prévention de ces risques doitavant tout être fondée sur l’emploid’un matériel approprié et préconisé(limites d’utilisation des apparaux demanutention), sur des contrôles pré-ventifs et des vérifications pério-

métal doivent être lisses. Certains alliages vont nécessiterl’utilisation de faux fonds galbés. En fonction de l’alliage, il peutêtre recommandé de les équiper d’un système d’écoulement d’eau conçu pour éviter certains phénomènes liés à lavaporisation entre faux fond et pied de plaque solidifié. De plus,tout accrochage de plaque doit pouvoir être détecté.Le support de faux fond doit être constitué d’une structuremétallique ajourée comportant le moins possible de surfaceshorizontales susceptibles de retenir de l’eau.Le descenseur doit être équipé d’un système de variation devitesse progressif et fiable, car les contraintes dans la zonecorticale solide du lingot dépendent notamment de ce paramètre.Le programme de descente est variable selon la section du lingotet la nature de l’alliage. Comme les autres éléments présents dansla fosse de coulée, le descenseur doit comporter le moins possiblede surfaces horizontales susceptibles de retenir l’eau.La fosse de coulée ne doit comporter que des faces verticales.Ses dimensions doivent tenir compte des cotes minimalesd’espacement entre produits et parois (ou entre produitsadjacents), de façon à minimiser les risques inhérents à toutdéversement de métal liquide en application des connaissancessur les explosions liées à l’aluminium liquide (cf.§ 2.2.2.2). Avantde toucher une paroi, un déversement de métal liquide doitpouvoir, dans le cas général, effectuer un parcours rendant laprojection explosive peu probable, c’est-à-dire :- pas moins de 500 mmm dans l’air (risque nettement réduit àpartir de 3 mètres),

- pas moins de 1 mètre dans l’eau (avant de rencontrer toutesurface horizontale immergée, y compris les coquillettes).

Le respect de cette condition est obtenu en ménageant unespacement minimal de l’ordre de 150 mm entre les faces desplaques coulées et entre celles-ci et les parois de la fosse.Les parois de la fosse, ainsi que tous les éléments nécessaires àson fonctionnement (à l’exception des outillages de coulée quifont l’objet d’une préparation et d’un séchage spécifique), doivent être complètement revêtus de peintures bitumineuses ouépoxydiques appropriées.L’état de propreté de la fosse doit être contrôlé régulièrement etelle doit être débarrassée périodiquement de ses coquillettes.Par ailleurs, avant le début de coulée, les faces des outillagesexposées au métal liquide (lingotières, faux fonds) doivent êtregraissées avec une graisse adaptée à l’alliage considéré.Sauf dans le cas de coulées spéciales utilisant des systèmes derefroidissement par eau pulsée, le débit d’eau doit êtresurabondant, stabilisé et contrôlé en permanence à partir d’unaffichage.Des systèmes de détection d’anomalie avec alarme visuelle etsonore concernant le circuit d’eau de refroidissement et la vitessede descente doivent également être prévus pour initier l’arrêt dela coulée afin d’éviter tout événement susceptible de conduire àune explosion.Les fondeurs doivent être formés pour conduire les installations decoulée et pour savoir quelle conduite tenir en cas d’incident audémarrage ou pendant la coulée, notamment en cas d’alarme etde procédure d’arrêt d’urgence.

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diques du matériel. Des procéduresde démoulage et des règles de manu-tention mises en œuvre par un per-sonnel formé et habilité doivent com-pléter ces mesures.

3.3.4.3. Risques de brûlures au contact de liquides ou de solides chauds

Outre les risques de brûlure provo-quée par les projections explosivesd’aluminium liquide, qu’une concep-tion adaptée de l’appareillage decoulée est le plus à même de préve-nir, cette phase fait courir des risquesimportants de brûlures ayant pourorigines principales :- le contact avec de l’aluminium li-quide,

- le contact avec des outils ou des par-ties de l’installation chauds,

- le contact avec des produits de cou-lée encore chauds.

La prévention de ces risques résideessentiellement sur une limitationmaximale des occasions de contactopérateur / matière chaude et sur le port d’équipements de protec-tion individuelle adaptés (cf. p. 32Les EPI en présence d’aluminiumliquide).

Le poste de coulée doit être conçu defaçon à assurer une bonne accessibi-lité aux zones nécessitant l’interven-tion de l’opérateur, le protégeantainsi des risques de contact acciden-tel avec des produits chauds (éviterpar exemple d’avoir à passer sousune goulotte contenant du métalliquide). On apportera un soin toutparticulier à la conception et à l’im-plantation des goulottes d’amenée et des bols de réception du métalliquide ainsi qu’à l’examen des zones d’évolution du personnel à ceniveau.

3.4. PARACHÈVEMENTET TRANSFERT

3.4.1. Définitions

Le parachèvement consiste à condi-tionner des produits solides bruts pro-venant de la coulée, généralement

Avant toute coulée, un certain nombre de vérifications et decontrôles doit être fait par le fondeur sur l’installation. À titred’exemple, le tableau ci-dessous donne une “check list” desvérifications et contrôles qui peuvent être effectués parl’opérateur avant le démarrage.Durant la coulée, il est souhaitable que les opérateurs puissents’abriter dans une cabine de commande conçue pour les protéger d’une explosion d’aluminium de force 2 et disposer enpermanence des appareils de mesure leur permettant de s’assurerque les consignes de coulée sont effectivement respectées.L’ergonomie du poste de commande doit aider l’opérateur dans ses prises de décision durant les opérations de coulée et réduire le risque de fausses manœuvres.L’accès aux postes de coulée doit être contrôlé et limité strictement aux seules personnes autorisées. Durant la coulée,personne ne doit intervenir sur le métier de coulée sauf en cas dedysfonctionnement nécessitant un arrêt d’urgence.

Opérations de coulée

Opérations sytématiques Opérations périodiques

Remarque importante : s’il s’avère impossible de respecter lesparamètres de coulée dans le délai imparti, il est nécessaire dedéclencher la procédure d’arrêt de coulée.

• Contrôle du niveau d’eau dans la fosse

• Préparation et séchage desfaux fonds et des lingotières

• Vérification du bonfonctionnement descommandes du descendeur

• Mise en place et réglage desoutillages de coulée(lingotières, faux fonds,flotteurs répartiteurs)

• Vérification du rideau d’eaude refroidissement deslingotières

• Démarrage de la couléeincluant l’admission du métalliquide, le réglage progressifmanuel ou automatique desparamètres de coulée,l’alimentation éventuelle du fild’affinage.

• Surveillance du bondéroulement de la couléeconformément aux données de sécurité

• Opérations de fin de couléeincluant le renvoi du trop pleinde métal liquide vers le four,l’arrêt du descenseur, ledémontage des outillages,l’extraction des lingots et lapréparation de la fosse pourla prochaine coulée

• Examen visuel des surfaces de la fosse

• Élimination des coulures(coquillettes)

• Vérification du bonfonctionnement de la cuveet du circuit gaz de lapoche de traitement

• Réfection du revêtementde fosse et des élémentsnécessaires à son bonfonctionnement

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Équipements de protection individuelle Exigences de performances

lunettes de protection à branches avec coquilleslatérales

conformité à la NF EN 1661 de classe optique 1

bouchons d’oreilles prémodelés, bouchonsd’oreilles façonnés par l’utilisateur ou bouchonsd’oreilles sur mesure

conformité à la NF EN 352-22

casque de protection pour l’industrie conformité à la NF EN 3973 et satisfaction del’exigence optionnelle relative à la projection demétal en fusion

gants de protection conformité à la NF EN 4074 et à la NF EN 3885

avec des niveaux de performances fonction desrisques thermiques et mécaniques identifiés

veste et pantalon ou combinaison de protection conformité à la NF EN 5316 - niveau A D1

bottes de sécurité ou chaussures de sécurité, en cuir

conformité à la NF EN 3457 ou à la NF EN 3468

avec une tige résistante aux petites projectionsde métal en fusion

1. NF EN 166 - Protection individuelle de l’œil - Spécifications.2. NF EN 352-2 - Protecteurs contre le bruit - Exigences de sécurité et essais - Partie 2 : bouchons d’oreilles.3. NF EN 397 - Casques de protection pour l’industrie.4. NF EN 407 - Gants de protection contre les risques thermiques.5. NF EN 388 - Gants de protection contre les risques mécaniques.6. NF EN 531 - Vêtements de protection pour les travailleurs de l’industrie exposés à la chaleur.7. NF EN 345 - Spécifications des chaussures de sécurité à usage professionnel.8. NF EN 346 – Spécifications des chaussures de protection à usage professionnel.

LES ÉQUIPEMENTS DE PROTECTION INDIVIDUELLE EN PRÉSENCE D’ALUMINIUM LIQUIDE

Deux types de tenues adaptées au travail habituellement effectué en présence d’aluminium liquide dansles fonderies d’aluminium peuvent être proposés. Ces tenues sont conçues pour protéger contre lesrisques de projections d’aluminium liquide, d’inflammabilité et de contacts avec des surfaces chaudes.Tous les équipements de protection individuelle qui les composent doivent porter le marquage CE et êtreaccompagnés d’une notice explicative précisant leurs performances et leurs limites de protection.

L’analyse du risque poste par poste doit permettre de déterminer les protections individuellesappropriées. À l’issue de cette analyse, un choix sera fait parmi les composants des tenues typessuivantes :

La tenue de type 1

Cette tenue de base est constituée à partir d’un ensemble d’équipements de protection individuelledevant être portés durant les différentes phases de transformation de l’aluminium liquide (élaboration,coulée).

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volumineux et massifs. Il peut com-prendre les phases suivantes :- un traitement thermique,- une mise à dimension,- un usinage des surfaces,- le contrôle,- le marquage et l’emballage.

Le transfert consiste, une fois le parachèvement effectué, à manipuleret à entreposer les produits entre lesdifférentes zones de la fonderie desti-nées au stockage des produits finis età l’expédition.

Photo 16. Aire de stockage de produits finis en extérieur

La tenue de type 2

Elle se compose d’équipements de protection conçus pour être portés au cours d’activités où le risqued’exposition aux projections de métal en fusion et aux flammes est élevé. Cette tenue doit être portéeau-dessus de la tenue de type 1 en ce qui concerne les vêtements et en remplacement de celle-ci pourles gants.

Chaque poste de travail étant spécifique en terme de risques et de contraintes, il est important, lors du choixdes modèles de protecteurs, de procéder à des essais au porter, afin d’évaluer le niveau de protection réelen situation de travail, mais aussi l’acceptabilité et le confort offerts par les tenues proposées.

Le port d’une tenue de protection adaptée peut revêtir une importance vitale dans certaines phasesdélicates du processus de transformation de l’aluminium lorsque toutes les autres mesures de prévention ont échoué comme le montre cet incident survenu en 1995. Au démarrage d’une coulée continue verticale,à la mise en marche du descenseur, le faux fond s’est décalé latéralement d’environ 5 cm à la sortie de lalingotière. Un déversement de métal liquide dans la fosse s’en est suivi, provoquant une explosion. Bienqu’ayant reçu d’importantes projections d’aluminium liquide, le fondeur, protégé par une tenue de type 2,n’a pas été blessé.

Pour les autres activités non exposées à l’aluminium liquide, il convient également de faire l’analyse durisque et de choisir les équipements de protection individuelle appropriés (cf. ED 275, ED 279, ED 319,ED 529, ED 780, ED 798, ED 811).

Équipements de protection individuelle Exigences de performances

heaume de protection conformité à la NF EN 5316 niveau A D2conformité de l’écran de protection à la NF EN 1661

et à son exigence additionnelle de projection demétaux en fusion et de solides chauds

gants de protection conformité à la NF EN 4074 et à la NF EN 3885

avec des niveaux de performances fonction desrisques thermiques et mécaniques identifiés

vêtements de protection au choix :- un ensemble veste et pantalon- un manteau- un tablier à manches

conformité à la NF EN 5316 niveau A D2

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3.4.2. Zones

La zone où s’effectue le parachève-ment comprend des aires d’implanta-tion des équipements et des aires dereprise des produits entre les diversesphases du parachèvement. Elle estsituée à l’écart de la zone accueillantles machines de coulée, en aval.

La zone dédiée au transfert en vue dustockage ou de l’expédition des pro-duits finis se situe en aval de la zonede parachèvement. Elle est constituéedes aires de stockage intérieures ouextérieures des produits finis et desaires d’évolution des équipements demanutention les desservant.

3.4.3. Équipements

L’équipement permettant de réaliserle parachèvement des pièces issuesde la fonderie comprend notamment :- des installations de traitement ther-mique,

- des installations de sciage, usinage,meulage, pesage,

- des systèmes de contrôle,- des équipements de conditionne-ment,

- des moyens de manutention : pontsroulants et leurs accessoires, cha-riots automoteurs et leurs acces-soires, grues et leurs accessoires.

Photo 17. Stockage de bobines de fil sur une aire couverte

Photo 18. Eboutage d’une plaque lors du parachèvement (installation de sciage)

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Des moyens de manutention, demême nature que ceux utilisés lorsdes opérations de parachèvement,ainsi que des infrastructures pour letransport, constituent l’essentiel deséquipements de la zone de transfertpour stockage et expédition.

3.4.4. Risques et prévention

Les risques encourus dans la phasede parachèvement sont essentielle-ment liés à la présence de machinesà marche automatique conçues pourdes pièces lourdes, encombrantes etparfois peu stables (billettes), et auxnombreuses manutentions et mani-pulations à effectuer. Des manuten-tions et manipulations semblables etles risques inhérents se retrouventlors du transfert pour stockage etexpédition.

L’aluminium sous forme divisée peutprésenter des risques d’incendie etd’explosion, nécessitant des mesurespréventives adaptées (cf. ND 1785).

Certaines opérations de contrôle(macrographie) utilisant des produitschimiques dangereux (acide fluorhy-drique, acide nitrique, soude...) néces-sitent des précautions particulières.

3.4.4.1. Risques liés aux machines

Les machines, essentiellement em-ployées dans la phase de parachè-vement, sont principalement desmoyens de sciage (scies à ruban oucirculaires), de fraisage (scalpeuses)et des machines-outils à fonctionne-ment automatique. Ces machinessont alimentées en pièces lourdes etencombrantes, le plus souvent defaçon automatisée.

Les machines et équipements de tra-vail doivent être conformes à la régle-mentation (cf. ED 770 et ED 804) etemployés conformément à leur des-tination.

3.4.4.2. Risques liés aux opérations de manutention

Dans la phase de parachèvement, lesmachines sont alimentées en pièceslourdes et encombrantes par desponts, pinces, engins de levage etconvoyeurs.

De plus, les pièces parachevées pré-sentent souvent des arêtes vives,tranchantes, qui peuvent être à l’ori-gine de coupures lors des manuten-tions manuelles ou aggraver l’effetd’un choc entre un opérateur et unproduit en mouvement.

Dans la phase de transfert, se rajou-tent aux risques précédents, desrisques liés à la coactivité et à l’im-brication dans cette zone, d’aires destockage, d’allées de circulation pourles piétons et de voies de passagepour les engins.

Les risques principaux liés à cesmanutentions sont :- l’écrasement d’un opérateur parchute du produit massif (due à undéfaut de serrage ou à une défail-lance du matériel de levage),

- le heurt de certaines parties de l’ins-tallation par le produit manuten-tionné,

- le heurt d’un opérateur au sol.

La prévention des risques liés à cesopérations repose sur les mêmesprincipes que ceux exprimés dans le§ 3.1.4.1 auquel on pourra se repor-ter. Par ailleurs, l’analyse détailléedes risques liés à la manutentionainsi qu’une démarche préventiveadaptée sont disponibles dans leGPP 3.

Photo 20. Transfert de plaques

Photo 19. Transfert de billettes

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CONCEPTION DES BÂTIMENTS ET ENTRETIEN

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4.1. GÉNÉRALITÉS

La sécurité et la santé des salariésdoivent être prises en compte dès laconception des lieux de travail etassurées tout au long de l’exploita-tion des installations, y compris lorsde leurs modifications.

Globalement, la méthodologie et lesétapes d’un projet de conceptiond’une fonderie d’aluminium sont lesmêmes que celles d’un lieu de travailen général. C’est pourquoi on se réfé-rera chaque fois que cela sera pos-sible à la réglementation concernantles obligations des maîtres d’ouvrageet aux principes généraux d’intégra-tion de la sécurité lors de la concep-tion des lieux de travail (cf. ED 718,ED 773 et CD-Rom COLTRA). Unedémarche préventive de conception,adaptée au cas des fonderies d’alu-minium, est disponible dans leGPP 5.

Ce chapitre expose commentprendre en compte, à la conceptionde nouveaux bâtiments, les connais-sances et les données essentielles desécurité spécifiques, relatives auxphases de transformation de l’alu-minium décrites dans les chapitresprécédents, plus particulièrement

Figure 6. Diagramme général de fabrication

les risques liés aux contacts entre le métal liquide et l’eau de refroi-dissement, aux manutentions, à la

conduite des fours, aux opérationsde coulée et aux ambiances de tra-vail.

Figure 5. Vue aérienne d’une fonderie d’aluminium type

Ressour ces

Fonctions

Energies Fluides de procédé Métal de base, liquide Services d’appuieau fonderie ou solide bureaux

Fluides argon locaux techniquesair comprimé chlore Consommables atelierseau azote réfractaires laboratoires

feuillardsfluides

1.1. Préparation des charges

Produits

Métal de base et déchets

Produits d’addition

1.2. Elaboration

1.3. Coulée

1.4. Parachèvement

1.5. Transfert

Crasses Produits finisplaques / tés / billettes /

lingots / fils / bandes

4

CONCEPTION DES BÂTIMENTSET ENTRETIEN

37

4.2. IMPLANTATION

La fonderie s’intègre dans le plan demasse général du site de production(cf. figure 5).

Les autres secteurs d’activité impo-sent des contraintes de situation auxbâtiments de la fonderie.

La donnée fondamentale à prendreen compte pour l’implantation est lediagramme général de fabrication(cf. figure 6). Ce diagramme indiqueles types de produits et leur tonnagemoyen, les matières premières néces-saires extérieures à l’usine et le métalaluminium de base. Ce métal estliquide pour les fonderies associéesaux usines d’électrolyse et solidepour les fonderies associées auxusines de transformation et de mou-lage.

L’étude de l’organisation des flux (cf.figure 7) permet, par une implanta-tion optimisée, d’assurer à la fois lesobjectifs de production et les objec-tifs de prévention des risques en limi-tant au maximum les interférencesentre l’homme, les équipements fixes

Figure 7. Organisation des flux principaux

ou mobiles et les produits lors dechaque phase de transformation dumétal.

La figure 8 donne un exemple d’im-plantation des fonctions et des maté-riels de fonderie.

Figure 8. Vue intérieure d’une fonderie

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4.3. GÉNIE CIVIL

4.3.1. Données de base

La réalisation des travaux de géniecivil nécessite la connaissance ou ladétermination de deux catégoriesprincipales de données de base.

Les données caractérisant le sol, lesous-sol et la nappe phréatique sontà déterminer par des sondages dereconnaissance, indispensables pourétablir les calculs de conception desfondations, des structures porteuses,des ouvrages enterrés, des réseaux dedistribution et du réseau spécifiquede protection contre la foudre.

La pression maximale de poinçonne-ment susceptible d’être appliquée surles aires de stockage et/ou de circu-lation des engins doit être détermi-née, autant à l’extérieur qu’à l’inté-rieur du bâtiment de fonderie, en vue de permettre le choix, le dimen-sionnement et la réalisation d’airesd’évolution durablement indéfor-mables.

4.3.2. Réalisation des fosses de coulée

Pour prévenir les risques liés auxfosses de coulée (cf § 3.3.4.1), celles-ci doivent être conçues de façon àprésenter une forme intérieuredépourvue de redan. Leur construc-tion doit résister à la fissuration, êtreréalisée à l’aide d’un béton hautecompacité, étanche dans la masse et apte à recevoir un revêtement desurface adapté à la prévention desprojections explosives d’aluminiumliquide.

4.3.3. Fosses de fours, galeries techniques

Les fosses de four doivent être dimen-sionnées de façon à présenter unecapacité de rétention supérieure aucontenu du four qu’elles accueille-ront et conçues pour empêcher toutdéversement dans les galeries tech-niques.

Le béton employé pour la construc-tion des fosses de four doit présenter

un état de surface apte à recevoir unrevêtement adapté à la préventiondes projections explosives d’alumi-nium liquide.

4.4. BÂTIMENT

4.4.1. Structures porteuses

Les bâtiments et chacun de leurs élé-ments doivent être dimensionnéspour résister à leur poids, aux sur-charges correspondant à leur typed’utilisation, ainsi qu’aux charges cli-matiques telles que neige ou vent.

Les planchers doivent être exemptsde bosses, de trous ou de plans incli-nés dangereux ; ils doivent être fixes,stables et non glissants.

Le bâtiment doit être étudié entenant compte des contraintes impo-sées par les moyens de manutentionliés au sol ou aux structures choisis. Ildoit être capable d’accueillir non seu-lement les moyens de manutentionmais aussi les moyens nécessairespour assurer les opérations de contrô-le, d’entretien et de dépannage deces équipements et accessoires demanutention. Les halls doivent êtredimensionnés de façon à permettrel’évacuation de la charge jusqu’auxzones de recouvrement de certainesfonctions de la fonderie, le déplace-ment de la poutre, l’accès aux super-structures et le parcage du pont.

L’application d’un revêtement anti-corrosion durable sur les charpentesmétalliques (galvanisation avantmontage par exemple) permet delimiter les interventions d’entretiendonc les risques de chute d’un inter-venant.

4.4.2. Toitures

Vu les risques de projections explo-sives d’aluminium liquide, on veilleraà assurer et à maintenir l’étanchéitéde la couverture vis-à-vis de l’eau depluie. On choisira notamment desdispositifs ouvrants (exutoires defumées, dispositifs de ventilation)s’opposant par conception de façonpermanente aux pénétrations depluie.

Compte tenu du nombre et de la gra-vité des accidents survenus, onapportera la plus grande importanceà permettre, par une conceptionadaptée, de bonnes conditions d’in-tervention ultérieures au niveau destoitures. Une protection sera prévueen périphérie des toits par garde-corps, acrotères et lignes de vie inoxy-dables solidement ancrées, et l’accèsaux toits sera verrouillé par clé consi-gnée.

Sur les toits fragiles, on prévoira l’ins-tallation de cheminements d’accèsfixes munis de garde-corps ou longéslatéralement par une ligne de vie,continus depuis les échelles jus-qu’aux points d’intervention.

Les bâtiments doivent être conçus etdisposés de manière à ce que lalumière naturelle puisse être utiliséepour l’éclairage des locaux de travail.L’intégration à la toiture d’élémentstranslucides (de résistance méca-nique supérieure ou égale à 1 200joules/m2) en quantité suffisantedoit donc permettre d’assurer l’éclai-rage diurne autant que possible avecla lumière naturelle.

Le choix d’un type de couverture avec correction acoustique intégréed’origine (couvertures avec parementintérieur, absorbant, sandwichesmétalliques avec isolation thermo-acoustique intégrée) participe à laréduction des bruits aériens parabsorption sur les parois.

4.4.3. Façades

Le choix de bardages présentant uncoefficient d’absorption acoustiqueaussi élevé que possible dans lagamme des bruits les plus élevés par-ticipe à la réduction des bruitsaériens.

Les locaux destinés à être affectés autravail doivent comporter à hauteurdes yeux des baies transparentesdonnant sur l’extérieur (hauteur d’al-lège ≤ 1 m).

Les façades doivent par ailleursménager des portes distinctes pour le passage des engins et pour celuides piétons. On prévoira des portes

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munies de hublots offrant une visibi-lité dans les deux sens, afin de limiterles risques de collision ou d’écrase-ment.

4.4.4. Mesures de protectioncontre les effets de la foudre

Les dispositions de protection contreles effets de la foudre doivent êtreconformes à la réglementation, enparticulier aux textes émanant duministère de l’Environnement (arrêtédu 28 janvier 1993 et circulaire d’ap-plication du 28 octobre 1996).

L’élément fondamental d’une bonneprotection contre les effets de lafoudre est le réseau de terre. Son rôleest d’écouler les courants dans le sol,sans créer de différences de potentieldangereuses, particulièrement cellesconsécutives à un impact de foudre.Le bâtiment est un collecteur defoudre à laquelle il faut offrir le che-min le plus direct à la terre.

Pour ce faire, il faut réaliser une cagede Faraday qui englobe complète-ment l’ensemble des installations, y compris les fosses et tous lesréseaux de fluides. Toutes les massesfixes métalliques, dont l’appareillagedes fosses, seront connectées à lacage de Faraday par des liaisonséquipotentielles. Les interconnections

d’équipotentialité entre des partiesmobiles et fixes devront être conçuespour résister aux importantescontraintes mécaniques et ther-miques.

Chaque conducteur de descente ver-ticale, notamment les piliers enca-drant les zones des fosses de coulée,devra être relié à une prise de terrespécialisée.

Tout poste d’alimentation électriquegénéral doit être protégé contre lafoudre et se trouver le plus loin pos-sible des bâtiments de fonderie. Ladistribution d’électricité moyennetension, depuis le poste général del’usine, en limite de site, jusqu’auxdivers points d’utilisation, sera réali-sée en câble isolé et correctementprotégé afin de limiter les risquesinduits par un coup de foudre directet les risques de contact direct à l’in-térieur de l’usine. Les câbles nus surpoteau sont à proscrire.

Un exemple de protection contre lafoudre est donné en figure 9.

4.4.5. Locaux techniquesannexes

Des ateliers annexes sont intégrés àl’intérieur de la fonderie et sont dis-posés sur le pourtour du bâtiment. Ils

sont constitués de locaux fermés,bien individualisés et comprennentles ateliers de maintenance, les labo-ratoires de contrôle ou les locauxtechniques de distribution des éner-gies. Ils ne sont pas spécifiques d’une fonderie (cf. ED 718, ED 773 etCD-Rom COLTRA).

En revanche, l’atelier de réfection desréfractaires des poches, chéneaux etgoulottes est un atelier spécifique dela fonderie. À ce titre, son intégrationdans le plan de masse doit être parti-culièrement bien étudiée. En effet,cet atelier doit être accessible auxmoyens lourds de manutention deséquipements dont le réfractaire doitêtre rénové. Ceci impose que ce localspécifique puisse être desservi par lesponts de la fonderie. De plus, la miseen œuvre des réfractaires induit descontraintes environnementales parti-culières quant à l’évacuation deseffluents et des poussières générés.

4.5. RÉSEAUX DE FLUIDES

4.5.1. Données de base

Dans une fonderie, seuls les fluidesnécessaires au process doivent êtredistribués. L’application de ce princi-

Figure 9. Principe de protection contre la foudre par cage de Faraday maillée (d’après SP 1076)

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pe doit être vérifiée par un examenapprofondi et systématique de tousles réseaux de distribution et d’éva-cuation prévus.

Ne sont considérés ici que les fluidesdistribués par un réseau fixe lié auxbâtiments : combustibles (gaz etfioul), gaz de traitement (chlore,argon, azote), eau de procédé, électri-cité, air comprimé. Un tel réseau defluide comporte des éléments phy-siques qui permettent d’assurer lesfonctions d’alimentation, stockage,distribution, répartition et évacua-tion.

Les risques induits par la présence dece réseau dans la fonderie peuventêtre directs (intoxication en cas defuite de chlore, incendie/explosionen cas de fuite de fluide combustible)ou indirects (explosion à la couléeconsécutive à une coupure d’eau deprocess).

4.5.2. Gaz naturel

La prévention doit porter principale-ment sur la suppression des possibili-tés de fuite et sur l’identification duréseau afin d’éviter les confusions ousa destruction accidentelle. Pour ceci,on prévoira :- une conception privilégiant autantque possible un passage extérieurdes canalisations,

- une peinture normalisée des instal-lations contenant du gaz naturel etleur repérage,

- un programme d’entretien et de testpériodique des vannes d’isolement,

- une procédure de permis de fouillepour éviter les destructions acciden-telles.

4.5.3. Fioul lourd

La prévention doit porter sur la limi-tation et la détection des éventuellesfuites (détecteurs de niveau), sur lamise en place de rétentions notam-ment autour du stockage et de l’airede dépotage. Le réchauffage des ins-tallations de stockage et de distribu-tion doit être régulé de façon à évi-ter :

- la prise en masse du combustiblequi pourrait conduire à des vidangesd’urgence de fours,

- la surchauffe du combustible et lesrisques d’incendie induits.

4.5.4. Chlore

Les risques liés à l’utilisation du chlo-re ont été traités dans le § 3.2.4.2.2.

L’alimentation, le stockage et la dis-tribution de ce gaz toxique, ainsi quele réseau d’alarme chlore, compor-tant des détecteurs et des moyensd’alarme.

4.5.5. Gaz de procédé (argon, azote)

La prévention du risque dû à ces gaz(essentiellement risque d’asphyxiepar anoxie et brûlure par contactavec l’azote liquide) doit reposer surla suppression des possibilités defuite et sur l’identification du réseau.Pour ceci, on prévoira :- un accès réservé aux installationsd’alimentation,

- une identification claire et lisibledes réseaux,

- un programme de vérificationsréglementaires et d’entretien desvannes,

- une procédure de consignation desinstallations.

4.5.6. Air comprimé

Les canalisations et postes de distri-bution seront identifiés par une pein-ture normalisée en prenant bien soinde différencier les réseaux 6/8 et2/3 bars.

Un programme de vérifications etentretien périodique sera prévu.

4.5.7. Eau de procédé

Maintenir la continuité d’alimenta-tion en eau de procédé est essentielpour éviter des accidents du typeexplosion d’aluminium liquide lorsdes phases d’élaboration et de coulée.

Pour éviter d’éventuelles coupuresd’alimentation, on prévoira :

- un réservoir d’eau en charge d’unecapacité suffisante pour terminerune coulée engagée,

- la surveillance du niveau d’eau dansles châteaux d’eau (avec alarme),

- le repérage des vannes et de leursens de manœuvre,

- une identification claire et lisibledes réseaux,

La prévention du risque de projectionexplosive due à un contact alumi-nium liquide-eau repose égalementsur :- l’interdiction de l’usage du PVC nonprotégé comme matériau constitutifdes canalisations,

- le passage des canalisations endehors des zones à risque de déver-sement de métal liquide.

4.5.8. Électricité

Le maître d’ouvrage doit concevoir etréaliser les bâtiments et les installa-tions électriques des lieux de travailde façon à garantir la sécurité destravailleurs (cf. ED 723).

4.6. INTÉGRATION DES POSTES DE TRAVAIL

L’intégration des postes de travail àl’intérieur du bâtiment de fonderiedoit tenir compte de l’ensemble descontraintes suivantes :- disposition des principaux équipe-ments imposés par le plan masse,

- zones d’évolution et de dégagementnécessaires au travail des opéra-teurs du poste,

- minimisation de la sujétion aux prin-cipaux risques liés aux activités defonderie.

Les choix à retenir s’avéreront biensouvent des compromis cherchant àharmoniser les impératifs d’implanta-tion du matériel et ceux dus à la pré-sence des opérateurs.

Les zones situées à la périphérie des postes de travail doivent fairel’objet d’une attention particulière à cause des possibilités de recouvre-

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41

ment avec des zones d’évolutiond’engins ou même, lorsque cela nepeut être évité, avec d’autres postesde travail.

Cabines de commande

L’explosion la plus probable suscep-tible d’atteindre la cabine de com-mande est une explosion de force 2(cf. tableau 2), due par exemple à un décrochage de plaque pendue audébut de la coulée.

La cabine de commande sera conçuede façon à minimiser, pour le person-nel d’exploitation, les conséquencesd’une telle explosion :- les murs sont réalisés de préférenceen béton armé dont le ferraillage estdistribué dans les trois dimensions ;

- les accès aux cabines sont disposésde façon que les portes ne s’ouvrentpas dans la direction de l’appareilde coulée ou du four ;

- les fenêtres ou baies vitrées sont réa-lisées en verre feuilleté (il faudraveiller à ce que l’insertion de lafenêtre garantisse la résistance à laflexion, que le châssis support soittel que le souffle éventuel de l’ex-plosion ne puisse le désolidariserdes murs ou parois) ;

- tous les équipements intérieurs dela cabine sont rendus solidaires duplancher.

On étudiera les mesures de protec-tion complémentaires susceptibles de minimiser l’effet de souffle sur lacabine.

4.7. AMBIANCES DE TRAVAIL

4.7.1. Ventilation et assainissement de l’atmosphère de travail

4.7.1.1. Généralités

Les fonderies sont des locaux à pollu-tion spécifique. Leur ventilation estdonc nécessaire et obligatoire pourgarantir l’aération et l’assainissementde l’air (cf. ED 720).

L’activité industrielle génère en effet,à l’intérieur de l’atelier, des émissionsde gaz, de poussières et de fuméesdangereuses pour la santé et la sécu-rité des opérateurs. Les mesures deventilation et d’assainissement del’air doivent permettre de maintenirla concentration des divers polluantsdans l’atmosphère du lieu de travailen deçà des valeurs limites d’exposi-tion professionnelle aux agents chi-miques (cf. ND 1945).

Ces mesures permettent de maintenirun état satisfaisant de l’atmosphèrevis-à-vis de la santé du personnel,d’éviter les élévations exagérées detempérature, les odeurs et la stagna-tion des fumées dans le bâtiment etsous la toiture, ce qui réduit égale-ment le risque de corrosion des ins-tallations.

4.7.1.2. Principes

Le captage des polluants émis par lesinstallations fixes doit être réaliséavec le maximum d’efficacité avantdissipation dans l’atmosphère del’atelier. C’est le cas des fumées etémissions gazeuses des fours qui sontrejetées à l’extérieur. Les fuites acci-dentelles de gaz de traitement, lespoussières produites doivent être cap-tées aux points d’émission les plusprobables et évacuées à l’extérieuraprès traitement éventuel.

Les émissions qui ne peuvent êtrecaptées à la source, par exemple lesgaz émis par les moteurs thermiquesdes engins de manutention et lesdégagements de chaleur doivent êtretraitées par la ventilation générale del’atelier. Communément, celle-ci estréalisée par convection naturelle dufait de la chaleur émise par les fourset les poches d’aluminium liquide. Laprésence de ces sources de chaleurau-dessus du niveau du sol de l’ate-lier engendre en effet des mouve-ments ascensionnels qui favorisentl’évacuation de l’air pollué à traversdes aérateurs statiques disposés entoiture. L’air neuf provenant de l’exté-rieur pénètre dans l’atelier par desprises d’air (persiennes) prévues enpartie basse des parois du bâtiment ;la conception de ces persiennes doit

intégrer les conditions météorolo-giques sévères et ne pas permettre,par exemple, de laisser rentrer l’eaude pluie par fort vent.

Pour tenir compte de contraintes par-ticulières, un complément de ventila-tion mécanique, associée ou nonpour l’air insufflé à un préchauffage,peut être envisagé.

4.7.1.3. Origines, nature et estimation de ces émissions

Du point de vue des émissions et dutraitement de la ventilation, le bâti-ment peut être divisé en trois zones(figure 10).

Les zones 1 et 3 sont caractériséespar des émissions de monoxyde decarbone (CO) provenant des moteursthermiques des engins.

La zone 2 située au voisinage desfours est caractérisée par :- une charge thermique très concen-trée,

- des émissions de fumées pour la plu-part captées, à l’exception de cellesqui se dégagent par les portes desfours quand elles sont ouvertes,

- des émissions de monoxyde de car-bone (CO) provenant des moteursthermiques des engins de manuten-tion qui évoluent devant les fours.

Dégagement de chaleur

Pour un four de 60 tonnes de capaci-té, on peut considérer une perte ther-mique totale de 2 000 MJ.h– 1. Cettevaleur comprend les pertes du fourlui-même, de la cheminée et du pré-chauffage des goulottes.

Il faut prendre en compte, dans lecalcul de la quantité de chaleur àévacuer, les sources annexes (pochesde métal, produits chauds en coursde refroidissement...).

Émission de CO par les engins et les poids lourds

Le taux d’émission de CO des enginset poids lourds doit être inférieur ouégal à 11,2 g.kWh– 1.

On estime le débit de CO dégagé parles engins et poids lourds (exprimé en

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g.h– 1) en multipliant ce taux par lapuissance totale (exprimée en kW)des véhicules à moteur thermiqueadmis à circuler dans la fonderie. Parprécaution, on considère que leurfonctionnement est permanent.

Émission de CO par les installations fixes

Le taux d’émission de CO calculépour les fours (fuites) est applicableaux autres installations fixes (brû-leurs, poches de traitement et filtra-tion, traitement des réfractaires...). LeCO dégagé est proportionnel à lapuissance de chauffe des fours (cf.§ 3.2.4.2.2).

4.7.1.4. Méthodes de calcul

Par expérience, on sait que le tiragethermique permet de respecter glo-balement les objectifs de base de laventilation. Ponctuellement, il y acependant lieu de s’assurer que latempérature et la concentrationmoyenne en polluants dans tous lespoints de l’atelier où évolue le per-sonnel sont satisfaisantes. Le CO estle polluant pilote à prendre en consi-dération pour évaluer localement laqualité de la ventilation.

Étant donné la complexité des pro-blèmes de ventilation, il est recom-mandé de s’adresser à un bureaud’études spécialisé, sur la base d’uncahier des charges donnant les carac-téristiques aérauliques du bâtiment

et celles des sources d’émission. Il estsouhaitable de confirmer la théoriepar des essais sur maquette.

4.7.2. Ambiance thermique aux postes de travail

Les équipements et caractéristiquesdes locaux de travail doivent per-mettre d’adapter la température àl’organisme humain pendant le tempsde travail, compte tenu des méthodesde travail et des contraintes phy-siques supportées par les travailleurs.

L’objectif est donc la réalisation d’uneambiance thermique modérée entempérature et, éventuellement, enhygrométrie et en vitesse d’air (cf.ED 718). On tiendra compte :- des dispositions du Code de laconstruction,

- des dispositions du Code du travail,- de la norme NF X 35-203 précisantdes fourchettes de températuresacceptables en fonction du typed’activité des personnes et des sai-sons.

Des données plus précises sur le com-portement humain à la chaleur et surles valeurs limites d’exposition sontrapportées dans la note documen-taire ND 1886.

Cet objectif pourra être réalisé parassociation :- d’une ventilation naturelle fondéesur les principes cités dans le § 4.7.1,

- d’une isolation permanente multi-fonction (thermique et acoustique)des façades et notamment du toit,

- du préchauffage éventuel de l’air decompensation neuf à introduiredans le bâtiment pour assurer lefonctionnement des installations decaptage et de ventilation généraleambiante (cf. § 4.7.1 ; ED 657 ;ED 718),

- d’installations ponctuelles de chauf-fage ou de rafraîchissement de l’air(cf. ED 718),

- d’éventuels systèmes de récupéra-tion d’énergie.

4.7.3. Bruit

4.7.3.1. Généralités

Le niveau maximal compatible avecla protection de l’ouïe est de :- 85 dB(A) pour le niveau d’exposi-tion quotidienne,

- 135 dB(A) pour le niveau de pres-sion acoustique de crête.

Dès que ces seuils sont atteints, desdispositions correctives sont à mettreen œuvre.

Les locaux où doivent être installésdes machines ou appareils suscep-tibles d’exposer les travailleurs à unniveau d’exposition sonore supérieu-re à 85 dB(A) doivent être conçus,construits ou aménagés, de façon àréduire la réverbération du bruit surles parois de ces locaux, lorsque la

Figure 10

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réverbération doit occasionner uneaugmentation notable du niveaud’exposition des travailleurs, et à limi-ter la propagation du bruit vers lesautres locaux occupés par des tra-vailleurs.

Les fréquences de plus grande fragili-té de l’ouïe se situent aux alentoursde 4 000 hertz ; l’exposition prolon-gée à des bruits potentiellementlésionnels étend progressivementcette surdité (hypoacousie) auxautres fréquences audibles.

4.7.3.2. Principes

La prévention du risque bruit doitêtre intégrée dès l’établissement descahiers des charges d’équipementsneufs et des bâtiments ; ceci néces-site la connaissance de toutes lessources à installer, leur implantationet les caractéristiques acoustiques dulocal (cf. NST 56). Les bâtiments exis-tants peuvent faire l’objet d’un traite-ment de correction permettant de lesrendre moins réverbérants.

La réduction de la réverbération dubruit peut être obtenue par :- l’emploi de systèmes de couvertureet de bardage intégrant d’originel’absorption acoustique, plus parti-culièrement préconisés dans le casde bâtiments à créer,

- l’emploi de faux plafonds, solutionenvisageable pour des ateliers dedimensions limitées. Un soin parti-culier devra être apporté à l’étudedu passage des cheminées et auxproblèmes d’incendie et d’explosionde poussières (dépoussiérage pério-dique).

Quelle que soit la solution envisagée,elle doit prendre en compte lesrisques spécifiques liés aux pous-sières et aux gaz chauds.

La complexité du sujet conduit à pré-coniser le recours à des sociétés d’in-génierie spécialisées en acoustiqueintérieure, auxquelles il convient despécifier de manière contractuelleles objectifs de performance àatteindre. La reconnaissance de leurcompétence fait l’objet d’attributiond’une qualification professionnelle.

Dans les cas où les niveaux d’exposi-tion sont irréductiblement supérieursaux valeurs réglementaires précitées,il faut avoir recours au port par le personnel de moyens de protectionindividuelle appropriée de l’ouïe (cf.ND 1959).

4.7.3.3. Locaux réservés

Une limitation du niveau sonoreauquel sont exposés les travailleurspeut également être obtenue enréservant des locaux particuliers àdes rôles spécifiques.

Certains locaux doivent être réservéspour l’implantation d’équipementsbruyants autonomes. Ces équipe-ments bruyants sont à désolidariserde la structure du bâtiment par dessuspensions anti-vibratiles et à entou-rer de parois assurant une isolationacoustique telle que le niveau dubruit, mesuré hors local, soit inférieurau niveau admissible pour la destina-tion des locaux contigus.

D’autres locaux de la fonderie, àusage de bureaux, seront implantésle long d’une façade du bâtiment.Leur structure est dissociée de lastructure porteuse des voies de roule-ment (des ponts) de manière à éviterla transmission des vibrations géné-ratrices de bruits ; leur dallage estdissocié des massifs de fondation dela structure porteuse des ponts rou-lants par des joints anti-vibratilesautorisant la libre dilatation desstructures.

4.8. ENTRETIEN DESMATÉRIELS ET DESINSTALLATIONS

La sécurité et la santé des salariésdoivent être assurées tout au long del’exploitation des installations. Pourceci, les matériels composant les ins-tallations de fonderie doivent fairel’objet d’un entretien et d’une main-tenance réguliers. Sans sous-estimerla nécessité d’entretien et de mainte-nance du reste des éléments consti-tutifs de l’installation (équipement

électrique par exemple), nous nousconcentrerons sur les moyens demanutention, les fours et les installa-tions de coulée.

Lors de ces opérations de maintenan-ce et de réparation, la sécurité despersonnels d’intervention doit égale-ment être prise en compte, notam-ment par l’adoption et le respect deprocédures de consignation et dedéconsignation rigoureuses et adap-tées (cf. ED 754).

4.8.1. Contrôle, entretien et dépannage des moyens de manutention

4.8.1.1. Moyens de manutentionliés aux structures

On trouve la liste des contrôles dansla brochure ED 716 ; la liste des opé-rations d’entretien est précisée dansla notice du fournisseur. Toutes lesopérations d’intervention sur lesponts sont complexes : la plus fré-quente est le changement du câblede levage, l’une des plus délicates estle changement d’un galet.

Toutes ces opérations peuvent êtrefaites soit depuis la superstructure dupont, soit depuis une plate-forme fixede cantonnement et d’intervention,soit depuis une nacelle élévatrice, uti-lisable comme moyen d’évacuation.

Des plans de prévention particuliersdoivent être élaborés pour éviter desinterférences entre les moyens fixeset mobiles mis en œuvre pour lamanutention des outillages et ceuxemployés par les opérateurs respon-sables de la maintenance.

Les opérations effectuées depuis les superstructures nécessitent desmoyens d’accès et d’évacuation ainsique des mesures de préventiondétaillées dans le GPP 3.

4.8.1.2. Moyens de manutentionliés au sol

Les opérations d’entretien de cesmatériels sont définies dans la noticedu constructeur.

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Elles doivent être effectuées de préfé-rence dans des ateliers spécialiséssitués à l’extérieur de la fonderie.Quand les engins ne peuvent quitteraisément la fonderie, des zones de lafonderie peuvent être prévues à ceteffet. Dans ce cas, les opérateurs doi-vent être informés des risques encou-rus dans les fonderies ainsi que dessystèmes d’alarme.

4.8.2. Contrôle et maintenance des fours

La maintenance formalisée porteraprincipalement sur l’entretien préven-tif complété par des examens pério-diques des installations.

L’entretien préventif concernera systé-matiquement, selon des procédurespréétablies, tous les éléments tech-niques tels que les brûleurs, les venti-lateurs, les inducteurs, les ensembleshydrauliques, les organes de com-mande, de mesures et de sécurité.

Les examens périodiques, qui doiventdéclencher des opérations de mainte-nance adaptées, permettent de :- surveiller la dégradation éventuelledu réfractaire (depuis un simpleexamen visuel jusqu’au mesurageprécis des températures de parois),

- déclencher le nettoyage éventuel dela fosse accueillant le four où descoulures accidentelles de métal enfusion ont pu se produire,

- prendre en compte les anomaliesdécelées lors de la conduite du four.

Dans le cas particulier des fours àcreuset, les creusets en fonctionne-ment feront l’objet de changementssoit systématiques, soit après examenvisuel. Des contrôles périodiques deséléments de pyrométrie et d’isole-ment électrique doivent être effec-tués. Les creusets métalliques ou lesgaines métalliques de protection desthermocouples doivent être nettoyéset/ou poteyés à fréquence détermi-née. Un contrôle visuel de l’état duréfractaire et un contrôle dimension-nel du “fromage” doivent être réaliséspériodiquement ainsi que des suivisde consommation d’énergie.

Dans le cas particulier des fours àinduction, le suivi des paramètres de

fonctionnement (cf. § 3.2.4.1.3) peutrenseigner sur l’état d’usure desréfractaires et est nécessaire pourdépister les dérives et agir avant l’in-cident grave. L’inducteur et les cir-cuits d’eau doivent subir une visitecurative périodique. Il convient égale-ment de vérifier très souvent lescontacteurs en tenant compte desprescriptions des constructeurs.

Pour les fours à induction à creuset,le brassage caractéristique occasion-ne un dépôt de crasses localisé surdeux anneaux. Ces dépôts doiventêtre enlevés. Après réagréage éven-tuel, on applique un enduit de pro-tection qui obstrue les porosités.

4.8.3. Entretien des installations de coulée

Un entretien régulier des installa-tions de coulée semi-continue verti-cale est indispensable pour limiter lesrisques de projection explosive d’alu-minium liquide.

Les câbles du descenseur, leursattaches, poulies et tambours doi-vent être vérifiés périodiquementpour éviter une éventuelle ruptureentraînant la chute de la plaquedans la fosse.

La fosse doit être nettoyée et débar-rassée des coquillettes régulière-ment ; une procédure de descentedans la fosse, avec contrôle perma-nent de la qualité de l’atmosphère(cf. ED 703), est nécessaire pour évi-ter le risque d’asphyxie.

4.9. PLAN DE CIRCULATION

Les circulations sont surtout à l’ori-gine de deux risques :- les collisions, notamment entre pié-tons et chariots automoteurs,

- les heurts et chutes, principalementsur les parcours piétonniers.

Les voies de circulation doivent êtreimplantées de telle façon que les pié-tons ou les véhicules puissent les uti-

liser facilement et en toute sécurité.Les travailleurs employés à proximiténe doivent encourir aucun danger.Pour ceci, il est prévu des portes etdégagements destinés aux piétons,séparés des voies de circulation réser-vées aux véhicules, ainsi que la signa-lisation et le marquage au sol desvoies de circulation.

Le plan de circulation ne doit pasaller à l’encontre des règles relativesà la prévention des incendies, nicontrarier la bonne évacuation de lafonderie en cas de fuite de gaztoxique ou d’incendie.

4.9.1. Circulation piétonne

Afin de prévenir le risque de collisionavec des engins, on séparera physi-quement, toutes les fois où c’est pos-sible, les trajets des piétons et les cir-cuits des engins. Cette séparationsera notamment matérialisée par :- la protection des passages réservésaux piétons,

- des portes piétonnes distinctes despassages réservés aux engins,

- le marquage au sol et la signalisa-tion des circuits.

De plus, afin de limiter le risque debrûlure particulier aux installationsde fonderie, les allées de circulationréservées aux piétons devront éviterdans la mesure du possible les zonesoù peut se trouver du métal liquide.

Enfin, il convient par ailleurs :- d’éviter les obstacles sur les par-cours : éléments de machines dépas-sant dans les allées (en statique ouen dynamique), obstacles au sol ouprès du sol (canalisations, tuyauxflexibles, caillebotis...) ;

- de prévoir des emplacements suffi-sants dans l’atelier pour les stocksintermédiaires, les bennes à déchetsou à crasses et les chariots en atten-te, de façon à ce que les opérateursne soient pas amenés à encombrerles allées réservées à la circulationpiétonne ;

- de soigner particulièrement les solssur ces parcours en utilisant desrevêtements résistants, faciles d’en-tretien et homogènes tout au longdes parcours à suivre.

4


45

4.9.2. Circulation des engins

Les dimensions des emplacements etdes allées de circulation doivent êtrecalculées en tenant compte desrègles qui imposent un passage laté-ral de chaque côté de l’engin ou desa charge maximale autorisée de50 cm et un intervalle de 40 cmentre deux engins chargés suscep-tibles de se croiser (cf. ED 766 etED 718).

Les carrefours, les sorties de zone etles aires d’évolution doivent êtreimplantés en tenant compte du plande circulation spécifique de la fonde-rie et aménagés en fonction des limi-tations inévitables du champ visuelimposées par l’engin au conducteuret des distances de freinage corres-pondant à la vitesse et aux chargesmaximales autorisées (cf. GPP 3 etED 715).

Si des matériels sont tels qu’ils nepuissent quitter l’atelier facilement,un (ou plusieurs) emplacement(s)doi(ven)t être prévu(s) dans la fon-derie pour permettre leur contrôle,entretien et dépannage (à l’écart deszones d’évolution des engins).

4.9.3. Plan d’évacuation

Il doit exister un plan d’évacuation etil doit être connu de tous les person-nels présents dans la fonderie.

Les maîtres d’ouvrage et les chefsd’établissements utilisateurs sonttenus dans ce domaine d’observerdiverses dispositions réglementaires ;en particulier, les postes de travaildoivent être situés à moins de dixmètres d’une issue ou d’un local don-nant directement sur l’extérieur,sachant qu’en cas d’impossibilité, desmesures compensatoires obligatoiresdoivent être validées (cf. ED 789 etED 718).

Le circuit d’évacuation doit être bali-sé et muni d’éclairages de sécurité ; ildoit éviter les zones où des fuites degaz toxiques (chlore par exemple)sont susceptibles de se produire. Desdispositions particulières sont appli-cables aux postes situés en hauteur

pour l’accès aux réseaux de canalisa-tions et autres équipements tech-niques : il est notamment instam-ment recommandé de prévoir unedouble issue. Le point de ralliementdoit être déterminé en tenant comp-te des vents dominants.

Des exercices d’évacuation doiventêtre effectués régulièrement. Ils sontl’occasion de vérifier le bon fonction-nement des balisages et des alarmes,et de s’assurer que tout le personnel,y compris le personnel d’entretien etdes sociétés intervenantes, connaîtles consignes.

4.10. PRÉVENTION.ALARMES.SECOURS

4.10.1. Prévention des incendies

À ce sujet, on se référera utilement àla brochure ED 789 “Incendie et lieude travail”.

Les sources d’inflammation les plusfréquentes dans les fonderies sont :- les crasses chaudes,- les accumulations de gaz chauds,- les fuites de métal liquide,- les travaux par points chauds.

Certains facteurs favorisent le déve-loppement et la propagation dessinistres :- la continuité d’éléments combus-tibles dans les structures,

- la continuité d’éléments combus-tibles dans les réseaux,

- la fuite de liquides hydrauliquesinflammables,

- la présence de charges combustiblesindésirables,

- l’accumulation de poussières com-bustibles.

4.10.1.1. Principes

Les principes à intégrer lors de laconception sont :- ne pas créer de zone favorisant l’ac-cumulation de poussières et/ou degaz chauds ;

- considérer la facilité de nettoyagecomme un impératif ;

- compartimenter les éléments com-bustibles continus et prévoir desportes coupe-feu ;

- protéger par des blocs coupe-feu lescâbles et canalisations en galeriestechniques ;

- ne faire passer aucun câble ou cana-lisation de produit combustibledans les zones où du métal liquidepeut se trouver normalement ouaccidentellement ;

- utiliser autant que possible, pourtous les groupes hydrauliques, unehuile difficilement inflammable ;

- disposer les vannes d’isolement desréseaux de fluides inflammablesdans des zones accessibles et éloi-gnées du risque et les compléter parune vanne d’arrêt général située endehors de l’atelier.

Les principes à mettre en œuvredurant l’exploitation sont :- repérer et nettoyer systématique-ment, avec du matériel de sécuritéen atmosphère explosible, les en-droits où des poussières peuvents’accumuler ;

- éliminer tous les éléments combus-tibles indésirables (bois, chiffons,papiers, solvants, etc.) ;

- appliquer des procédures prévoyantaprès intervention l’inspection et labonne remise en place des blocscoupe-feu de protection des réseauxde câbles.

4.10.1.2. Lutte contre l’incendie

En cas d’incendie, l’usage de l’eau eststrictement prohibé dans toutes leszones où celle-ci pourrait atteindre dumétal liquide présent normalementou accidentellement.

Les moyens d’intervention recom-mandés sont :- du sable sec ou de l’alumine si dumétal liquide est impliqué,

- des extincteurs à dioxyde de carbo-ne et des extincteurs à poudre poly-valente pour d’autres types d’incen-die hors feux de poussières.

Des moyens et des procédures de sur-veillance doivent être mis en placepour s’assurer que :

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46

- les services de secours sont bieninformés des dangers particuliersencourus dans les fonderies ainsique des méthodes spécifiques delutte contre l’incendie dans ces éta-blissements ;

- le sable prévu pour combattre unéventuel incendie est maintenu sec ;

- la coupure des installations en ali-mentation d’énergie, fluides et ven-tilation fonctionne correctement etpeut se faire aisément.

Un certain nombre de réseaux dedétection et d’alarmes doivent êtreprévus, en cas de fuite de gaz inerte(argon, azote) ou toxique (chlore) eten cas d’incendie. Ces signaux doi-vent être facilement audibles etreconnaissables depuis tous lespostes concernés par l’alarme. Le casdu réseau d’alarme chlore a été traitédans le § 3.2.4.2.2.

4.10.2. Premiers secours en cas de brûlure

Le risque de brûlure par contact avecdes produits chauds ou par projec-tion de métal liquide est importantdans les fonderies. Des moyens depremiers secours spécifiques doiventdonc être prévus.

Dans les ateliers où existe un risquede brûlure, il doit y avoir au moins un membre du personnel formé ausauvetage-secourisme du travail etconnaissant en particulier la condui-te à tenir pour ce risque spécifique.Ces secouristes feront l’objet d’unrecyclage régulier.

Dès qu’il y a brûlure thermique, ilfaut un refroidissement prolongé parl’eau.

Il faut que les moyens de premierssecours aux brûlés soient disposés defaçon à être :- proches des zones de risque,- clairement identifiables,- facilement et rapidement acces-sibles.

Leur conception doit obéir égalementaux règles suivantes :- utilisation parfaitement ergono-mique,

- absence de toute possibilité decontact entre l’eau et le métal liqui-de même en cas de débordement oude projection,

- évacuation de l’eau sans risquesd’écoulement dans la zone des uni-tés de coulée.

Différents procédés de refroidisse-ment à l’eau permettent d’effectuerles premiers secours. Parmi ceux-ci,les plus courants sont :- des douchettes autonomes porta-tives, permettant un arrosage immé-diat de la victime mais le plus sou-vent insuffisant en cas de brûlureétendue. Leur usage bénéfique doitalors être complété par l’emploi desautres moyens de refroidissement(ou de décontamination en cas deprojection de produits chimiquescorrosifs tels que l’acide chlorhy-drique) ; il conviendra de vérifierque leur utilisation ne risque pas demettre en contact l’eau avec leszones de coulée ;

- des douches de sécurité, distribuantune eau à une température de 20-25 oC pendant 15 à 20 minutes, de

préférence avec des rampes laté-rales assurant une aspersion de l’en-semble du corps ; la température dedistribution initiale ne doit enaucun cas être inférieure à 20 oC, demanière à éviter la survenue d’unétat de choc hypothermique chezl’accidenté ; les commandes d’ouver-ture et de maintien de l’aspersionpeuvent être de différents types(commandes à main par palette outringle rigide, commandes au piedpar plate-forme) ; certains modèlessont conçus de manière à ce quel’accidenté puisse être allongé surune surface plane, la distribution del’eau étant alors répartie sur toutl’ensemble du corps à l’aide de têtesou de rampes d’aspersion ;

- des gels d’eau : des produits detaille diverse (de la compresse à lacouverture), recouverts d’un gelaqueux colloïdal, sont actuellementcommercialisés. Ils permettent derefroidir efficacement des brûluresd’importances différentes et assu-rent une couverture de la zoneatteinte limitant les risques d’infec-tion. Ces systèmes sont en parti-culier utiles dans des ateliers oùl’installation de douches n’est paspossible.

Les moyens de premiers secours, quidoivent être mis en œuvre le plusrapidement possible afin d’éviter des complications majeures, serontaccompagnés et suivis des gesteshabituels de secourisme applicablesdans ces circonstances. L’évacuationde l’accidenté devra se faire dans lesmeilleures conditions.

Tous ces moyens doivent faire l’objetde vérifications périodiques.

4


47

TOXICITÉ DE l’ALUMINIUM ET VALEURS LIMITES

L’aluminium est considéré commepeu dangereux pour la santélorsqu’il se présente sous formede poussières métalliques et decomposés insolubles relativementpurs. Toutefois, des cas de fibrosepulmonaire ont été signalés chezdes ouvriers exposés àl’aluminium en poudre. D’autresatteintes respiratoires (asthme,hyperréactivité bronchique, ...)sont possibles si ce métal estassocié à d’autres polluants (cas

du soudage, de la fonderie, del’électrolyse) et il convient àchaque fois d’en tenir compte.Des atteintes neurologiques ontégalement été observées chezdes sujets traités par des selsd’aluminium. Les concentrationssanguines et tissulaires relevéessont dans ces cas nettement plusélevées que celles pouvantrésulter d’une expositionprofessionnelle et ce risque paraît donc faible.

Les sels solubles de l’aluminium,notamment les chlorures, lesfluorures et les sulfates,présentent un caractère irritantnettement plus marqué quel’aluminium métallique ou sescomposés insolubles.

Le tableau ci-dessous, regroupeles valeurs limites d’expositionprofessionnelle concernantl’aluminium et certains de ses composés.

France RFA USAVME (mg.m– 3) MAK (mg.m– 3) TLV - TWA (mg.m– 3)

Aluminium métal 10 / 10

Aluminium pulvérulent (poussières alvéolaires) 5 1,5 /

Fumées de soudage d’aluminium 5 1,5 (alvéolaire) 5exprimé en Al exprimé en Al

Trioxyde d’aluminium (alumine) 10 1,5 (alvéolaire) 10exprimé en Al exprimé en Al

Sels solubles de l’aluminium 2 / 2exprimé en Al

Composés alkylés de l’aluminium 2 / 2(organo-métalliques) exprimé en Al

* VME = moyenne sur un poste de travail de 8 heures* MAK = valeur moyenne pondérée sur une journée de travail* TLV-TWA = moyenne pour 8 h par jour et 40 h par semaine

ANNEXE

48

Répartition de 454 cas d’accidents survenus dans trois fonderies d’aluminium de la région Rhône-Alpes dans la période 1995-1997

Phase

% dans

le totaldes

accidents

Nature de l’opération

% dans

la phase

%dans

le totaldes

accidents

Nature des lésions

% dans

la phase

% dans

le totaldes

accidents

Préparation 3 Circulation 21 0,7 Contusions 64 2,0des charges Manutention 50 1,5 Plaies 29 0,9

Autre 29 0,9 Brûlures 0 0,9Atteintes aux yeux 7 0,2Autres 0 0,9

Élaboration 15 Circulation 13 2,0 Contusions 37 5,5Manutention 13 2,0 Plaies 6 0,9Chargement 12 1,8 Brûlures 26 3,7Fusion/Maintien 17 2,4 Atteintes aux yeux 24 3,5Affinage/ Autres 7 1,1Décrassage 39 5,7Autre 6 0,9

Coulée 42 Circulation 9 4,0 Contusions 24 10,4Manutention 30 12,5 Plaies 31 13,2Autre 61 26,0 Brûlures 36 15,2(spécifique Atteinte aux yeux 8 3,5de la coulée) Autres 1 0,2

Parachèvement 29 Circulation 11 3,3 Contusions 34 9,7et transfert Manutention 24 6,8 Plaies 39 11,2

Parachèvement 54 15,4 Brûlures 10 2,9Autre 11 3,1 Atteintes aux yeux 15 4,2

Autres 2 0,7

Maintenance 11 Maintenance 96 10,6 Contusions 28 3,1et conception Plaies 42 4,6

Conception/ Brûlures 10 1,1Mise au point 4 0,4 Atteintes aux yeux 20 2,2

Autres 0 0,9

ANNEXE

49

Répartition des accidentspar phase

Répartition des accidentspar nature de l’opération

Répartition des accidentspar nature des lésions

BIBLIOGRAPHIE

50

Documents études et recherches concernant les fonderies d’aluminium

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Documents édités par l’INRS, disponibles auprès des Caisses régionales d’assurance maladie

Guides pratiques de prévention Fonderies d’aluminium

ND 1825-143-91 Guide pratique de prévention GPP 1.Fonderies d’aluminium. Analyse générale des risques

ND 1836-144-91 Guide pratique de prévention GPP 2.Fonderies d’aluminium. Analyse et prévention des risquesliés aux machines de coulée.

ND 2000-160-95 Guide pratique de prévention GPP 3.Fonderies d’aluminium. Analyse et prévention des risquesliés aux manutentions.

ND 2044-166-97 Guide pratique de prévention GPP 4.Fonderies d’aluminium. Analyse et prévention des risquesliés aux fours.

ND 1976-157-94 Guide pratique de prévention GPP 5.Fonderies d’aluminium. Analyse et prévention des risquesliés aux bâtiments.

Autres brochures et articles

FT 47 Oxyde de carbone (fiche toxicologique)

FT 51 Chlore (fiche toxicologique)

ND 1567-122-86 Projections explosives de métal liquide dansles fonderies d’aluminium. Causes et prévention.

ND 1785-140-90 Incendies et explosions lors du travail desalliages d’aluminium et de métaux facilement oxydables.Mesures préventives.

DMT 46 TR 21 Asthme, alvéolite, fibrose pulmonaire dansl’industrie de l’aluminium et de ses sels.

ND 1715-134-89 La protection des travailleurs contre le bruit.

ND 1886-148-92 Valeurs limites d’exposition aux agentsphysiques en ambiances de travail.

ND 1941-150-93 Équipements de travail et équipements deprotection individuelle (EPI). Conditions d’utilisation etpériodicité des vérifications.

ND 1945-153-99 Valeurs limites d’exposition professionnelleaux agents chimiques en France.

ND 1959-155-94 Les protecteurs individuels contre le bruit(PICB). Performances, choix, utilisation.

ED 252, ED 275, ED 279, ED 319, ED 529 Équipements deprotection individuelle. Répertoire des fournisseurs (têteet voies respiratoires, membres, corps, matériel desauvetage et de secours).

ED 389 Mémento de l’élingueur.

ED 486 Les maladies professionnelles.

ED 581 Schémas électriques des machines industrielles etsécurité.

ED 657 Guide pratique de ventilation 1. L’assainissement del’air des locaux de travail.

ED 703 Guide pratique de ventilation 8. Ventilation desespaces confinés.

ED 715 La circulation dans l’entreprise. Méthode de recueilde données pour déterminer les zones de croisementsmultiples.

ED 716 Ponts roulants.

ED 718 Conception des lieux de travail et sécurité.Démarches, méthodes et connaissances techniques.

ED 720 Aération et assainissement des ambiances de travail.

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ED 723 Protection des travailleurs dans les établissementsqui mettent en œuvre des courants électriques.

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ED 754 Consignations et déconsignations.

ED 773 Conception des lieux de travail. Obligation desmaîtres d’ouvrage. Réglementation.

ED 774 Ergonomie et prévention.

ED 776 Méthode d’analyse des manutentions manuelles.

ED 780 Les appareils de protection respiratoire. Choix etutilisation.

ED 789 Incendie et lieux de travail.

ED 802 Les extincteurs mobiles.

ED 804 Conception des équipements de travail et desmoyens de protection.

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Divers

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COMPOGRAVURE

IMPRESSION, BROCHAGE

I M P R I M E R I E C H I R AT

42540 ST-JUST-LA-PENDUE

JUILLET 1999

DÉPÔT LÉGAL 1999 N° 7081

IMPRIMÉ EN FRANCE