Brevet FR2080904A1 — publié le 19711126

La présente invention concerne les appareils de fusion élec-.trique de métaux, et en particulier ceux qui sont destinés à fabriquer simultanément plusieurs lingots. L'appareil de l'invention destiné à la fusion électrique 5 d'un métal comprend un dispositif de support commun à plusieurs moules comportant chacun une extrémité supérieure ouverte, un dispositif de support commun à plusieurs électrodes et disposé de façon à supporter chaque électrode au-dessus de l'un des moules, l'extrémité inférieure de l'électrode pénétrant dans l'ex-10 trémité ouverte du moule, le support d'électrode ne pouvant pas s'abaisser vers le support de moule, et un dispositif destiné à déplacer le dispositif de support de moules vers le dispositif de support d'électrodes,de façon qu'il soit possible de maintenir l'extrémité inférieure de chaque électrode dans le bain fondu con-15 tenu dans le moule associé, au cours de la consommation des électrodes lors de la formation des lingots dans les moules. L'invention concerne aussi un appareil de fusion électrique de métaux qui comprend un dispositif de support commun à plusieurs moules ayant chacun une extrémité supérieure et une extrémité in— 20 férieure ouvertes, un dispositif de support commun à plusieurs électrodes disposé de façon à supporter chacune d'elles au-dessus de l'un des moules, l'extrémité inférieure de chaque électrode pénétrant dans l'extrémité supérieure du moule, le dispositif de support d'électrode ne pouvant pas se déplacer vers le bas, vers 25 le dispositif de support de moules,un dispositif destiné à supporter un dispositif de fermeture étanche des extrémités inférieures des moules, et un dispositif destiné à déplacer le dispositif de support de moule^èt le dispositif de support de fermeture vers le dispositif de support d'électrodes,de manière que l'extrémité in-30 férieure de chaque électrode puisse rester immergée dans un bain fondu contenu dans le moule associé, au cours de la consommation ies électrodes lors de la formation de lingots dans les moules, le dispositif de support de moules étant mobile et pouvant s1 éloigner du dispositif de support cie fermeture, vers le dispositif :ie 35 support d'électrodes,de façon que ies parties inférieures soliûi-fiées des lingots en cours de formation puissent dépasser par les extrémités inférieures ouvertes des moules. 71 00693 -2- 2080904 Le dispositif de fermeture des extrémités inférieures des moules peut comprendre des plaques de base individuelles ou une plaque commune. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res-5 sortiront mieux de la description qui va suivre, donnée en référence aux. dessins annexés sur lesquels : la figure 1. est une élévation latérale, en coupe partielle, d'un appareil de fusion électrique de métal selon l'invention ; la figure 2 est une élévation latérale, en coupe partielle, 10 d'un autre appareil de fusion électrique de métal selon l'invention ; _ la figure 3 est une vue en plan d'un appareil comportant six moules analogues à ceux qu'on a représenté sur la figure 1 et disposés en cercle ; et 15 la figure 4 est une vue eû plan d'un appareil comportant six moules analogues à ceux qui sont représentés sur la figure 2 et disposés en cercle. On se réfère d'abord au dispositif de la figure 1 dans lequel des pinces 3 d'extrémité fixent à des emplacements distants -des 20 électrodes consommables 1 sur une traverse horizontale 2. Celle-ci est fixée à un mât vertical 4 de manière-que chaque électrode 1 pénètre par le haut dans un moule annulaire 5 destiné à un lingot séparé. Chaque moule 5 est refroidi, par exemple à l'aide d'un rideau d'eau 6 qui s'écoule à l'extérieur de la paroi annulaire depuis une 25 conduite annulaire 8 jusqu'à une rigole 9 de recueil. L'extrémité .de ai inférieure de chaque electrode 1 est immergée dans un bain 10/laitier, dessus, d'un bain 11 de métal fondu qui se forme de façon continue au cours de la fusion progressive de la matière de l'électrode, sous l'action de la chaleur créée par le passage du courant élec-30 trique dans le laitier 10 entre l'électrode 1 et le bain 11. Etant donné le refroidissement apporté par le rideau d'eau 6, le métal fondu par une électrode 1 dans un moule 5 se solidifie progressivement vers le haut en formant un lingot solide 12 qu'on sépare ensuite du moule. Une plate-forme 13 porte les quatre moules 5 pla-35 ces côte à côte en formant une rangée, la plate-forme dépassant d'un chariot 14 qui peut se déplacer verticalement le long du mât 4 sous l'action d'un treuil 15 entraîné par un moteur électrique 16. BAD ORIGINAL 71 00693 -3- 2r80904 En conséquence, on peut régler la profondeur de l'immersion des extrémités inférieures des électrodes 1 dans les bains 10 et leur distance des contre-électrodes constituées par les bains 11 d'un métal fondu, par groupe s,en réglant le treuil 15. Un ensemble 5 17 commande le moteur électrique 16 qui entraîne le treuil 15* en fonction de signaux indiquant la vitesse de dépôt de métal fondu par les électrodes et fournis par des dispositifs 18 qui détectent les paramètres électriques des circuits des électrodes. Chaque dispositif 18 peut fournir des signaux indiquant 10 le courant qui passe dans l'électrode associée, et l'ensemble 17 peut combiner ces signaux et régler la position du chariot 14» en fonction du courant moyen. Dans une variante, chaque dispositif 18 détecte à la fois le courant et la tension et fournit des signaux indiquant l'impédance qui existe entre l'électrode 1 et la contre-15 électrode formée par le bain de métal 11. l'ensemble 17 permet alors la combinaison de ces signaux et le réglage de la position du chariot 14 en fonction de l'impédance moyenne. le dispositif représenté sur la figure 2 comporte quatre électrodes consommables 21 fixées à une traverse horizontale 22 20 par des pinces 23 d'extrémité à des emplacements distants, la traverse 22 est fixée à un mât vertical 24, de façon que chaque électrode 21 pénètre par le haut dans un moule séparé 25 possédant des extrémités supérieure et inférieure ouvertes, l'extrémité inférieure pouvant être fermée par une plaque de base 26 é les quatre 25 moules 25 forment une rangée portée par un bras 27 horizontal allant d'un chariot 28 comportant des roues 29 pouvant suivre_des glissières (non représentées) allant jusqu'en haut du mât 24. Un ensemble 30 d'entraînement monté sur le chariot 28 permet d'élever ou d'abaisser le chariot en fonction des signaux fournis par l'en-30 semble de commande 31• Des quatre plaques 26 forment une rangée portée par une plate-forme 32 partant d'un autre chariot 33 comportant des roues 34 pouvant se déplacer sur les glissières du mât 24. Un autre ensemble 35 d'entraînement monté sur le chariot 33 permet d'élever et d'abaisser le chariot 33 en fonction des signaux 35 fournis par l'ensemble 31. L'extrémité inférieure de chaque électrode 21 est immergée dans un bain 37 de laitier au-dessus d'un bain 38 de métal fondu qui se forme de façon continue au cours de 71 00693 -4- 2-80904 la fusion progressive de l'électrode, sous l'action de la chaleur créée par le passage du courant électrique dans le laitier 37 entre l'électrode 21 et le "bain 38. Le métal fondu par les électrodes 21 dans les moules 25 se solidifie progressivement vers 5 le haut en formant un lingot solide 39 qu'on sépare ensuite du moule 25. On peut utiliser l'appareil de fusion électrique de la figure 2 de la manière suivante pour former quatre lingots 39 de hauteur supérieure à celle du moule 25. Les chariots 28 et 33 oc-10 cupant d'abord des positions dans lesquelles les plaques 26 ferment les extrémités inférieures des moules 25» on introduit une quantité de laitier 37 dans chaque moule 25 et on fixe quatre électrodes consommables 21 d'un métal destiné à former-les lingots 39 à lraide de pinces 23. On relie les électrodes 21 et les plaques 15 26 à une source monophasée convenable et on fait circuler des courants destinés à fondre les électrodes. Au fur et à mesure de la formation des lingots 39 sur les plaques 26, le niveau du laitier 37 s1élevant dans les moules 25» on élève lentement les chariots 28 et 33 sur le mât 24 de façon que les bouts des électrodes 21 20 continuent à plonger dans le laitier. On peut refroidir à l'eau les moules 25 et les plaques 26 avec une vitesse de refroidissement convenable pour que la partie inférieure des lingots 39 se solidifie avant que le laitier 37 n'atteigne l'extrémité supérieure des moules 25. On élève alors le chariot 28 le long du mât 24 plus 25 rapidement que le chariot 33 de façon que les extrémités supérieures des moules 25 se trouvent au-dessus du niveau du laitier 37» et que les extrémités solidifiées des lingots 39 dépassent des extrémités inférieures des moules 25 lors de l'accroissement de la longueur des lingots 39. Une sonde 41 commande la différence de 30 vitesse des chariots 28 et 33 et contrôle le niveau du laitier 37 dans l'un des moules 25, tout en fournissant un signal à un dispositif différentiel 42 de commande de l'un des ensembles 30 et 35. L'ensemble 31 commande des déplacements verticaux des chariots 28 et 33 par l'intermédiaire des ensembles 30 et 35» en fonction des 35 signaux indiquant la vitesse de dépôt du métal fondu par les électrodes et provenant de dispositifs détecteurs 40 permettant le contrôle des paramètres électriques des circuits. Chaque dispositif 40 71 00693 -5- 2 G 8 0 9 0 4 peut fournir des signaux indiquant l'intensité du courant de l'électrode associée et l'ensemble 31 peut régler la position des chariots 28 et 33 en fonction du courant moyen. Dans une variante, chaque dispositif 40 peut contrôler à la fois le courant et la tension et 5 peut fournir des signaux indiquant l'impédance qui existe entre l'électrode associée 21 et sa contre-électrode constituée par le bain de métal fondu 38. L'ensemble 31 de commande combine ces signaux et règle la position des chariots 28 et 33 en fonction de l'impédance moyenne. 10 Le dispositif de la figure 3 comprend six électrodes consom mables 51 fixées chacune à un bras radial 52 d'une armature 53 par des pinces 54. L'armature 53 est fixée à un mât vertical 55 de manière que chaque électrode 5t pénètre par le haut dans un moule séparé 56 analogue à ceux qu'on a déjà décrit en référence à la fi-15 gure 1. Une plate-forme annulaire 57 porte six moules 56 placés en cercle et peut se déplacer le long du mât vertical 55 sous l'action d'un moteur électrique (non représenté). Un ensemble 5§ commande le moteur électrique qui entraine la plate-forme 57 en fonction de signaux indiquant la vitesse de dépôt du métal fondu par 20 les électrodes 51 et provenant de dispositifs détecteurs 59 qui contrôlent les paramètres électriques des circuits d'électrodes. Chaque dispositif 59 peut fournir des signaux indiquant l'intensité du courant passant dans l'électrode 51 associée et l'ensemble 58 peut combiner ces signaux et régler la position de la plate-forme 25 57 en fonction du courant moyen. Dans une variante, chaque dispositif 59 contrôle à la fois le courant et l'intensité et fournit des signaux indiquant l'impédance qui existe entre l'électrode 51 et la contre-électrode associée formée par le bain de métal fondu dans le moule 56. L'ensemble 58 peut alors combiner ces signaux et ré-30 gler la position de la plate-forme 57 en fonction de l'impédance moyenne. Le dispositif représenté sur la figure 4 comprend six électrodes consommables 61 fixées chacune à un bras radial 62 d'une armature 63 par des pinces 64 d'extrémité. L'armature 63 est fixée 35 sur un mât vertical 65 de manière que chaque électrode 61 pénètre par le haut dans un moule 66 séparé, analogue à ceux qu'on a déjà décrits . en référence à la figure 2. Les six moules 66 sont disposés 71 00693 ~6~ 2080904 en cercle et des bras radiaux 67 d'une armature 68 destinés à se déplacer verticalement le long du mât 65 supportent ces moules. Un ensemble d'entraînement (non représenté) monté sur l'armature 68 permet d'élever et d'abaisser l'armature 68 en fonction des si-5 gnaux reçus de l'ensemble de commande 69. Une plate-forme annulaire 71 mobile le long du mât 65 supporte les six plaques 70 de base disposées en cercle. Un autre ensemble d'entraînement (non représenté) monté sur la plate-forme 71 permet d'élever et d'abaisser la plate-forme en fonction des signaux reçus de l'ensemble 69. 10 Ce dernier commande, par l'intermédiaire des ensembles d'entraînement, les déplacements verticaux de l'armature 68 et de la plateforme 71 en fonction des signaux indiquant la vitesse de dépôt du métal fondu par les électrodes 61 et provenant de dispositifs détecteurs 72 destinés à contrôler les paramètres électriques des 15 circuits d'électrodes.Chaque détecteur 72 peut fournir des signaux indiquant l'intensité du courant passant dans l'électrode associée 61 et l'ensemble 69 de commande peut amener l'armature 68 et la plate-forme 71 en position en fonction du courant moyen. Dans une variante, chaque dispositif 72 permet de contrôler à la fois le 20 courant et la tension et peut fournir des signaux indiquant l'impédance existant entre l'électrode associée 61 et la contre-électrode formée pa.r un bain de métal fondu du moule associé 66. L'ensemble 69 permet alors de combiner ces signaux et de régler la position de l'armature 68 et de la plate-forme 71 en fonction de l'impédance 25 moyenne. L'appareil#selon l'invention et représenté sur les figijyes 2 et 4 présente des avantages en ce que le déplacement vers le haut des plaques, vers les électrodes fixes, est beaucoup plus faible que le déplacement vers le bas des électrodes mobiles, vers le 30 moule fixe, dans un dispositif classique dans lequel on déplace l'électrode vers le moule. Cette disposition permet une réduction considérable des câbles souples d'alimentation électrique reliés aux plaques de base et qui permettent ce déplacement par rapport aux câbles souples reliés aux pinces d'électrodes dans un dispositif 35 classique. En conséquence, l'impédance des câbles souples est réduite et le facteur de puissance du circuit fournissant l'énergie se trouve amélioré.. 71 00693 -7- 2080904 Il est "bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de ladite invention, qui est défini dans les revendications annexées. 71 00693 -8- 2080904 REVENDICATIONS 1. Appareil de fusion électrique d'un métal, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de support commun à plusieurs moules ayant chacun une extrémité supérieure ouverte, un dispositif 5 de support commun à plusieurs électrodes et disposé de façon que chaque électrode se trouve au-dessus d'un moule avec son extrémité inférieure pénétrant par l'extrémité supérieure du moule, le dispositif de support d'électrodes ne pouvant pas descendre vers le dispositif de support de moules,et un dispositif destiné à dépla- 10 cer le dispositif de support de moules vers le dispositif de support d'électrodes de manière que l'extrémité inférieure de chaque électrode reste immergée dans un bain de laitier plaeé dans le moule associé lors de la combustion des électrodes au cours de la formation de lingots dans les moules. Î5 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de support de moule est mobile le long d'un mât sur lequel est fixé le dispositif de support d'électrodes. 3. Appareil selon l'une des-revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif destiné à déplacer le dispositif de 20 support de moule^comprend un ensemble de commande excité par un signal indiquant la vitesse de dépôt du métal fondu par les électrodes . 4. Appareil selon la revendication 3> caractérisé en ce que plusieurs-dispositifs détecteurs qui fournissent un signal indi- 25 quant l'intensité du courant passant dans l'électrode associée fournit le signal indiquant la vitesse de dépôt du métal fondu, et en ce que l'ensemble de commande combine les signaux des dispositifs détecteurs et déplace le dispositif de support de moules en fonction du courant moyen. 30 5. Appareil selon la revendication 3» caractérisé en ce que plusieurs dispositifs détecteurs contrôlent l'intensité du courant et le potentiel d'une électrode associée donne des signaux indiquant l'impédance qui existe entre l'électrode associée et la contre électrode formée par le métal fondu, ces signaux constituant le 35 signal indiquant la vitesse de dépôt du métal fondu, et en ce que l'ensemble de commande combine les signaux des dispositifs détecteurs et déplace le dispositif de support de moules, en fonction de 71 00693 -9- 2080904 1' impédance moyenne. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5» caractérisé en ce que les moules ont leurs extrémités inférieures ouvertes et comprennent un dispositif destiné à supporter un dis-5 positif de fermeture de leurs extrémités inférieures, et un dispositif destiné à déplacer le dispositif de support de fermeture par rapport au dispositif de support de moules de manière que les parties inférieures solidifiées des lingots en cours de formation puissent passer par les extrémités inférieures ouvertes des moules. 10 7. Appareil de fusion électrique de métaux, caractérisé en ce qu'il comprend un .dispositif de support commun à plusieurs moules comportant chacun une extrémité supérieure ouverte et une extrémité inférieure ouverte, un dispositif commun à plusieurs électrodes et destiné à supporter chacune d'elles au-dessus d'un moule, 15 l'extrémité inférieure de l'électrode pénétrant par l'extrémité supérieure du moule, le déplacement vers le bas du dispositif de support d1électrodeEjfrers le dispositif de support de moules étant interdit, un dispositif destiné à supporter un dispositif de fermeture des extrémités inférieures des moules,, et un dispositif des-20 tiné à déplacer le dispositif de support de moules et le dispositif de support de fermeture vers le dispositif de support d'électrodes de manière que l'extrémité inférieure de chaque électrode reste immergée dans un bain de laitier contenu dans le moule associé, lors de la combustion des électrodes au cours de Information des lingots 25 dans les moules, le dispositif de support de moules étant mobile du dispositif de support de fermeture vers le dispositif de support d'électrodes,de manière que les parties inférieures solidifiées des lingots en cours de formation passent par les extrémités inférieures ouvertes des moules. 30 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le dispositif de support de fermeture comprend une plate-forme mobile verticalement le long d'un mât sur lequel est fixé le dispositif de support d'électrodes. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, 35 caractérisé en ce que les moules sont supportés côte à côte en formant une rangée, sur le dispositif de support approprié. 71 00693 -10- 2080904 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de support d'électrodes comprend une traverse sur laquelle des pinces fixent les électrodes. 11. Appareil seion l'une quelconque des revendications 1 à 5 8, caractérisé en ce que les moules sont supportés en cercle par , . ^ le dispositif approprié. 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 et 11> caractérisé en ce que le dispositif de support d'électro-de^feomprend une armature munie de "bras sur lesquels des pinces 10 fixent les électrodes. 13". Appareil selon ltune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de fermeture des extrémités inférieures des moules comprend une plaque de base commune ou des plaques individuelles.