Brevet FR2029694A1 — publié le 19701023

le fonctionnement des fours électriques à arc à grande puissance, pour lesquels on met en oeuvre des transformateurs représentant 400 à 500 kVA par tonne, exige des électrodes de graphite susceptibles de laisser passer des courants de très forte intensité» Il faut 5 adapter à des densités de courant et à des charges thermiques de plus en plus élevées la conductibilité de la matière graphitique utilisée ainsi que ses qualités de résistance aux chocs thermiques et à l'oxydation. On y parvient en utilisant des cokes de pétroles toujours de plus haute qualité, présentant un très bon comportement à la 10 transformation en graphite, en ayant recours à des températures de graphitisation plus élevées, et en procédant à une imprégnation additionnelle à la poix, ce qui, par rapport au procédé de fabrication classique, rend nécessaire un traitement supplémentaire au four pour réaliser une cokéfaction ultérieure. Toutes ces phases opératoires 15 sont onéreuses et elles augmentent le prix de revient des électrodes» En outre l'imprégnation de l'électrode, exigée pour diminuer la ré-sistivité de la matière graphitique, la prédispose davantage à la fissuration et la rupture» Il est en outre très important pour le fonctionnement économique 20 d'un four à arc électrique de grande puissance* que le prélèvement de courant à partir du réseau d'alimentation s'effectue de façon aussi régulière que possible, sans effets particuliers de réaction vis-à-vis de celui-ci» En opérant avec un arc court on a pu réduire ces phénomènes d'instabilité, souvent dits de "flicker", mais sans pouvoir 25 toutefois parvenir à les éliminer» En outre, quand on travaille avec un arc sous faible tension et forte intensité, il apparaît un plus fort aplatissement de la pointe de l'électrode que dans le cas des conditions inverses» On a donc cherché à améliorer la stabilité de l'arc par emploi d'électrodes creuses, avec ou "sans amenée de gaz 30 stabilisateurs» On y est parvenu, mais ce procédé comporte, l'inconvénient d'exiger une électrode tubulaire, éventuellement très dense, qui en tout cas est plus coûteuse que les électrodes massives couramment utilisées auparavant» l'emploi de gaz provoque des frais supplémentaires que les avantages métallurgiques du procédé n'ont pas 35 jusqu'ici pu compenser» la présente invention vise à permettre d'augmenter les possibilités de charge électrique de l'électrode, de réduire sa sensibilité à l'oxydation, de conserver sa résistance au fendillement et de stabiliser l'arc en évitant dans toute la mesure du possible les phéno-mènes de "flicker". 70 03069 2 2029694 Grâce à une addition par mélange ou par imprégnation effectuée lors de la fabrication de l'électrode lie graphite» l'on obtient que celle-ci renferme à l'état fini une quantité de borures de titane propre à réaliser un abaissement marqué dê sa résistance électrique, 5 une réduction de sa sensibilité à 1',oxydation et une stabilisation de l'arc quand cette électrode est utilisée dans un fôur électrique, les borures de titane peuvent s'ajouter directement au mélange brut destiné à la réalisation de l'électrode et qui se présente d'ordinaire sous une forme granulaire renfermant des cokes de pétrole ainsi 10 que du goudron et de la poix. Ils ne subissent alors aucun changement au cours du processus de fabrication et n'interviennent que lorsqu'on a introduit l'électrode dans le four. On connaît deux borures de titane, savoir le monoborure TiB et le diborure TiBg ; en outre le titane peut absorber des quantités 15 considérables de bore sous forme de solution solide et à cet état il assure- également les avantages de l'invention, la petite proportion de carbure de titane qui peut apparaître lors du processus de graphi-tisation en suite de réactions superficielles entre les particules d'addition et le carbone ou le graphite, ne constitue pas un incon-20 vénient, la teneur globale en composés titane-bore peut s'élever jusqu'à 20 a/o, mais on la tient avantageusement entre 1 et 8 #, l'incorporation des borures à l'électrode de graphite peut s'effectuer de diverses manières : 1°) Par mélange d'agents de réaction à la matière de départ 25 lors de la fabrication de l'électrode, 2°) Par imprégnation de ces agents dans l'électrode cuite avant la graphitisation, les composés titane-bore se forment ensuite à partir de 1 300° C au cours de cette dernière opération, 3°) Par mélange de borUres de titane avéc la matière de 30 départ. Ce mode d'incorporation peut s*effectuer, dans le cas des électrodes qui sont encore à graphiter. Il est particulièrement avantageux pour celles qui ne dôivent pas être" soumises à là graphitisation, telles que les électrodes utilisées' dans le procédé de gougeage à l'arc, là également l'on rencontre les mêmes problèmes que dans le 35 cas des électrodes de grandes dimensions pour fours électriques à arc, les très fortes intensités mises en oeuvre dans ce procédé de découpage avec jet d'air exigent des conductivités électriques plus élevées et une meilleure résistance à l'oxydation, la stabilisation de l'arc permet de réaliser un meilleur fonctionnement, 40 Dans le cas de l'addition sous forme finie l'on peut ajouter 70 03069 3 2029694 ainsisu mélange des alliages titane-bore, du monoborure de titane ou du diborure de ce métal» Quand on ajoute au mélange les agents d'une réaction à intervenir, l'on dispose à cet égard de diverses variantes suivant la réac-5 tion escomptée» L'on peut par exemple ajouter au mélange brut destiné à constituer l'électrode du Ti02 et du î au cours de la graphitisation l'on a alors la réaction ci-après : Ti02 + B203 + 5 0 >T1B2 + 5 CO 10 On peut encore utiliser du B^C, du titane et du B^O^. La réaction devient alors : 7 Ti + 3 B4C + B203 >7 TiB + 3 CO 15 Ces modes opératoires ne sont d'ailleurs donnés qu'à titre d'indication. L'incorporation de composés de titane ou de bore dans une électrode déjà cuite peut être réalisée avec des composés de type tita-20 ne-silicone et des composés organiques de bore en solution organique avec dilution subséquente du solvant (éventuellement par entrée d'humidité) de sorte qu'il se produit une décomposition de ces composés organiques. La décomposition peut également être effectuée par voie purement thermique, 25 Par rapport aux électrodes normales de charbon ou de graphite, celles obtenues par mises en oeuvre du procédé suivant l'invention se caractérisent par une possibilité de charge électrique notablement plus élevée, par une plus forte résistance à l'oxydation et par une grande stabilité de l'arc0 30 il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents» 35 70 03069 4 2029694 REVENDICATIONS 1 - Electrode à grande puissance en charbon ou en graphite avec ou sans charges habituelles, caractérisée en ce qu'en vue d'augmen- 5 ter ses possibilités de charge électrique, sa résistance à l'oxydation et la stabilité de l'arc, on lui a fait comporter des composés de titane et de bore, tels que TiB et TxB^t avec ou sans impuretés à base de carbures. 2 - Electrode suivant la revendication 1, caractérisée en ce 10 qu'elle renferme du TiB et/ou du ïiB^. 3 - Electrode suivant la revendication 1, caractérisée en ce que sa teneur en combinaisons de titane et de bore est d'au plus 20 % 4 - Electrode suivant la revendication 3, caractérisée en ce 15 que sa teneur en combinaisons de titane et de bore est comprise entre 1 et 8 fa.