Brevet FR2026756A1 — publié le 19700918

La présente invention concerne un four de fusion sous vide comportant une partie inférieure qui entoure le creuset pour le métal liquide ou le lingot, et une partie supérieure mobile destinée à recevoir des électrodes fusibles, une chambre de sas avec 5 une vanne pour assurer l'étanchéité au vide de la partie inférieure étant interposée entre cette dernière et la partie supérieure. Le problème que veut résoudre l'invention est de concevoir un four dans lequel le contenu du creuset puisse se refroidir sous vide lorsque la partie supérieure est ôtée, sans que l'effet 10 d'étanchéité nécessaire entre le rebord du creuset et la vanne de sas diminue après line. longue durée de service du four et du creuset. En même temps, le mécanisme de commande de la vanne du sas doit être protégé des avaries et des salissures. On sait en effet que la portée de joint du rebord du creuset ainsi que le mécanisme -15 de la vanne de sas sont exposés aux éclaboussures de métal en fusion projetées vers le haut au cours du fonctionnement du four, Enfin, la pression d'appui de la vanne du sas sur le rebord du creuset doit être augmentée au début du remplissage de la partie supérieure du four, afin d'empêcher dès le début la pé-20 nétration éventuelle d'air lorsque les différences de pression sont ! faibles des deux côtés de la vanne. On connaît un four à arc de fusion sous vide du type décrit ci-dessus dans lequel le rebord du creuset est protégé des éclaboussures de métal en fusion par un anneau spécial de protection. 25 Cet anneau, qui doit être équipé d'un mécanisme de commande supplémentaire, ne peut cependant empêcher que durant toute la durée de fonctionnement du four à arc des éclaboussures de métal et des poussières ne pénètrent dans la chambre de sas et ne mettent en danger cette chambre ainsi que les mécanismes qu'elle contient pour 30 la vanne et l'anneau de protection contre les projections. En outre, la protection du rebord du creuset n'est possible que de façon imparfaite. Enfin, la vanne du sas ne repose que par son propre poids sur le rebord du creuset, de sorte que les forces qui assurent l'étanchéité sont relativement modestes. La contribution à 35 l'effet d'étanchéité apportée par la pression atmosphérique ne se manifeste que peu à peu durant le remplissage de la chambre de sas, de sorte que des fuites initiales éventuelles subsistent souvent. Les inconvénients inhérents à la solution connue sont 69 44527 2 2026756 supprimés par l'invention qui prévoit pour cela que la partie supérieure du four traverse au moins partiellement la chambre à sas et peut être déposée sur le rebord du creuset. Etant donné que, dans ce but, il faut que la partie supérieure du four soit disposée 5 avec possibilité de coulissement longitudinal par rapport à la paroi supérieure de délimitation de la chambre de sas, avec une étan-chéité absolue aux gaz, l'invention prévoit en outre, afin d'éviter de devoir faire un usinage très précis de la partie supérieure du four et de la chambre de sas dans la zone de pénétration, de dispo-10 ser entre la partie supérieure du four et la chambre de sas, un élément intermédiaire élastique, étanche aux gaz, qui permet à la partie supérieure de se déplacer longitudinalement sans qu'il y ait rupture du vide. En outre, pour accroître la pression d'appui et par con-15 séquent l'effet d'étanchéité entre le rebord du creuset et la vanne du sas, l'invention propose de concevoir cette vanne et la partie supérieure du four de façon telle que cette dernière puisse être déposée sur la vanne. Grâce à cette mesure on peut, lorsque cela est nécessaire, faire agir tout le poids (considérable) de la par-20 tie supérieure du four pour engendrer la pression d1appui, de sorte que toute entrée d'air pendant ou après le remplissage de la partie supérieure du four est pratiquement exclue.' D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description de formes d'exécution avantageuses 25 faite ci-après avec référence au dessin sur lequel - les figures 1 à 4 sont des vues en coupe longitudinale au travers d'un four à arc sous vide, dans la zone de la chambre de sas, au cours de différentes phases de travail, et - la figure 5 est une vue partielle du bord du creuset, 30 de la partie supérieure du four et de la vanne du sas. La fig. 1 représente le four à arc sous vide en position de fusion. L'électrode.fusible 1 est entourée sur une partie de sa longueur par une partie supérieure 2 du four, cette partie étant composée d'un chemisage 3 et d'un corps de four 4 solidaire de ce 35 chemisage. La partie supérieure 2 comporte en outre une couronne 5 solidaire du corps 4. Cette couronne est reliée par l'intermédiaire d'un soufflet 6 à la couronne mobile 7 qui prend appui, par l'intermédiaire d'une bague d'étanchéité 8-et sous l'effet de la pression exercée par plusieurs ressorts 9 répartis sur la périphérie, 69 44527 2026756 contre la bride fixe 10 de la chambre de sas 11. Entre cette chambre et le chemisage 3 est disposé un tube de compensation de pression 12. A son extrémité inférieure le chemisage 3 est fermé par une bride 13 avec une tôle de protection 14. La bride 13 s'appuie 5 sur le rebord 15 du creuset 16 qui sert à recevoir le bain de fusion 17 ou le lingot. Ce creuset est entouré par un pot refroidis-seur 18. Entre ce pot et le creuset amovible se trouve de l'eau en tant que liquide refroidisseur. Le pot refroidisseur 18 est, au moyen de sa bride 19 et de joints annulaires, isolé du rebord de 10 creuset 15 ainsi que de la bride inférieure 20 de la chambre de sas 11. Dans la chambre'de sas se trouve la vanne 23 conçue sous forme d'un plateau pouvant rouler sur des galets 21 et des rails 22. *5 La fig.l montre clairement qu'une partie importante du rebord 15 du creuset est recouverte par la partie supérieure 2 du four, à savoir par la bride 13 du chemisage, de sorte qu'il est protégé contre les éclaboussures de métal en fusion. La bride 13 et le chemisage 3 empêchent en outre que l'intérieur de la chambre 20 de sas 11 et le mécanisme de commande de la vanne 23 situé dans cette chambre et non représenté ne soient souillés ou endommagés par ces éclaboussures ou des poussières. La fig. 2 représente le four sous vide après achèvement du processus de fusion, le reste d'électrode étant retiré. La par-25 tie supérieure 2 du four est représentée en position soulevée, la bride 13 du chemisage s'étant éloignée du rebord 15 du creuset juste suffisamment pour que le plateau 23 du sas puisse être engagé dans l'intervalle. Ce n'est cnie pendanc la cour Le durée de 3 'introduction du plateau que le /'eLord 15 usc exocsâ .3-;. danger de salis— 30 sures. Cependant, étant donné que la pat-tie supérieure 2 du four n'a été que Lrès peu soulevée, l'intérieur de la chambre de sas 11 est protégé dans une grande mesure contre les éclaboussures de métal et les poussières. Le déplacement de la partie supérieure du four est rendu possible par la déformation de l'élément intermédiai-35 re 6 élastique et étanche aux gaz, sans qu'il faille casser le vide dans le four ou dans la chambre de sas. Le joint annulaire 8 continue de maintenir le vide dans le four par l'effet de la pression exercée par la couronne mobile 7 repoussée par les ressorts 9. 3AD ORÏGÏNAI^ 69 44527 4 2026756 La fig. 3 représente le four après que la vanne 23 du sas a atteint sa position de fin de course au-dessus du creuset 16. Les galets du plateau de cette vanne -n'ont pas été représentés, par simplification. La partie supérieure 2 du four s'est posée sur 5 le plateau 23 par la bride 13 et appuie de tout son poids sur le rebord 15 du creuset par l'intermédiaire du joint annulaire 24. L'étanchéité du creuset par rapport à l'atmosphère est alors assurée, de sorte que la partie supérieure 2 du four et avec elle,par l'intermédiaire du tube compensateur de pression 12, la chambre de 10 sas, peuvent être remplies. La fig. 4 représente le four après remontée de la partie supérieure 2 qui s'est séparée de la chambre de sas 11 et de la partie inférieure du four. Au cours de cette remontée la couronne mobile 7 a été entraînée, ce qui a été assuré par le fait que les 15 ressorts 9 répartis autour de la partie supérieure du four ont été combinés à un dispositif d'entraînement 25 composé, dans cet exemple, d'une douille 26 dans lequel peut coulisser longitudinalement, outre le ressort 9, un tirant 27 qui se trouve entraîné, par l'intermédiaire d'un disque formant butée 28, lorsque la douille 26 a 20 décrit une course à vide prédéterminée. Le tirant 27 étant fixé à la couronne 7, il entraîne celle-ci lorsque la course à vide a été franchie. Cette disposition évite le risque de distendre l'élément intermédiaire élastique 6. Dans la position selon la fig. 4 le bain de métal en fusion 17 peut se refroidir et la partie supérieure 2 25 peut être soit déposée sur une autre partie inférieure, soit garnie d'une seconde électrode fusible. La fig. 5 est une vue partielle, à plus grande échelle, du rebord de creuset 15 représenté à la fig, 1, 0« creuset esc raccordé de façon étanche aux liquides à la bx j.de 19 du pot de re-30 froidissement 18, l'étanchéité étant assurée par le joint annulaire 29. De son côté le pot refroidisseur est boulonné à la couronne inférieure 20 de la chambre de sas il, avec interposition d'un joint annulaire 30. Sur sa face inférieure la vanne 23 du ses comporte un joint annulaire 24 supporté par le porte-joint 31. Ce joint porte, 35 après que la vanne 23 a été avancée jusqu'à la position représentée aux fig. 3 et 4, sur la portée d'étanchéité 32 du rebord 15 du creuset, cette portée étant délimitée par deux gorges annulaires 33. Dans la position selon la fig. 5 la portée 32 est entourée et recou- BAD ORlGWÂÎt 69 44527 5 2026756 verte par la tôle de protection 14 dont la section est en forme d'U. Cette tôle est fixée à la bride 13 du chemisage 3, cette bride étant à son tour reliée au chemisage 3 de' la partie supérieure 2 du four. L'appui de cette partie du four sur le rebord 15 du creuset est assuré en dehors de la portée d'étanchéité 32, de sorte que cette dernière est exclusivement réservée à la réception du joint 24. Il est naturellement à conseiller de munir la vanne 23 du sas d'évidements et de raccords pour une circulation de fluide refroidisseur non représentée au dessin. 44527 6 2026756 REVENDICATIONS 1.- Ftiur de fusion sous vide comportant une partie inférieure qui entoure le creuset pour le métal liquide ou le iingot, et une partie supérieure mobile destinée à recevoir des électrodes 5 fusibles, une chcimbre de sas avec une vanne pour assurer l'étanchéi-té au vide de la partie inférieure étant interposée entre cette dernière et la partie supérieure, ce four étant remarquable en ce que la partie supérieure du four traverse au moins partiellement la chambre à sas et peut être déposée sur le rebord du creuset. 2.- Four de fusion selon la revendication 1, remarquable en ce qu'il comporte, disposé entre la partie supérieure du four et la chambre de sas, un élément intermédiaire élastique, étanche aux gaz, qui permet à là partie supérieure de se déplacer longitudina-lement sans casser le vide. 15 3.- Four de fusion selon les revendications 1 et 2, remarquable en ce que l'élément intermédiaire élastique étanche aux gaz est relié d'une part rigidement à la partie supérieure du four, d'autre part à une couronne qui est fixée à la partie supérieure du four avec interposition d'un dispositif d'entraînement 20 et qui peut être déposée sur la chambre de sas. 4.- Four de fusion selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce que la partie supérieure du four peut être déposée sur la vanne du sas. 5.- Four de fusion selon l'une quelconque des revendi-25 cations précédentes, remarquable en ce que le creuset comporte, dans la zone dans laquelle vient reposer la partie supérieure du four, une portée d'étanchéité prévue pour la vanne, cette portée étant en retrait par rapport au rebord et entourée par deux rainures dans lesquelles pénètrent une tôle de protection à section en 30 U qui entoure ladite portée.