Brevet FR2086189A1 — publié le 19711231

La présente invention concerne le domaine de 1'électrométallurgie spécialisée, et a plus particulièrement pour objet un procédé d'élaboration de lingots sous laitier électroconducteur et un dispositif pour sa mise en oeuvre, et elle 5 peut être appliquée à la production d'aciers et d'alliages. On connaît bien un procédé d'élaboration de lingots sous laitier électroconducteur, avec utilisation de courant continu et alternatif et*d'électrodes non consommables en graphite ou en silite. 10 Cependant, les électrodes en graphite et en silite ne peuvent être pratiquement considérées comme des électrodes non-consommables, car pendant l'opération d'élaboration sous laitier électroconducteur, les électrodes de ce type, sous l'effet des hautes températures et sous l'action chimique du 15 laitier, se dissolvent progressivement en introduisant dans le bain de laitier en fusion des inclusions étrangères sous forme de produits de dissolution des électrodes. Il en découle que pendant la refusion des mébaux, ces derniers sont saturés de carbone, de silicium et d'additions 20 nocives telles que le soufre, le phosphore etc..., ce qui affecte la qualité du métal du lingot. Comme l'ont démontré les résultats des recherches pour la réalisation du procédé sous laitier électroconducteur avec fusion de métaux et utilisation de courant continu de polarité 25 directe, il est avantageux d'utiliser des électrodes métalliques non-consommables refroidies. L'utilisation d'électrodes de ce type prévient la saturation du métal refondu en additions nocives. Cependant les électrodes de ce type, surtout pendant le 30 fonctionnement en courants alternatif et continu de polarité inverse, sont soumises à une désintégration électro-chimique, ce qui provoque en outre l'encrassement du bain de fusion par des additions étrangères, ainsi que l'usure prématurée de l'électrode elle-même. 35 On se heurte en outre à ces mêmes difficultés pendant la coulée d'ébauches creuses. Dans ce cas aussi, l'électrode métallique refroidie, en particulier le manchon .ou épingle 71 13578 2 2086189 utilisé pour le moulage de l'enceinte interne de l'ébauche, subit une désintégration électrochimique. le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus. 5 L'invention vise donc un procédé d'élaboration de lingots sous laitier électroconducteur, ainsi qu'un dispositif pour sa mise en oeuvre, permettant de prévenir la désintégration électrochimique des électrodes métalliques non-consommables refroidies,, et, de cette façon, d'augmenter leur durée de vie 10 en améliorant la pureté.du métal de refusion. Ce problème est résolu du fait que dans ledit procédé d'élaboration de lingots sous laitier électroconducteur avec utilisation d'une électrode métallique non-consommable refroidie selon l'invention la partie de l'électrode non consommable 15 plongée dans le bain est léchée par des flux de gaz sous pression. Cela permet de prévenir.la désintégration électrcchimique des électrodes non consommables. Dans le dispositif proposé pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention du type comportant une électrode 20 métallique non consommable refroidie comportant des orifices disposés dans la partie de l'électrode plongée dans le bain de fœLon, selon l'invention la surface en bout de cette partie de l'électrode comporte des canaux guidant le flux de bulles de gaz s'échappant desdits orifices de l'électrode. 25 II est préférable que la surface en bout de l'électrode non consommable trempant dans le bain soit sphérique, ce qui assure un mouvement régulier des flux de gaz, qui forment alors une enveloppe protectrice sur toute la partie de l'électrode non consommable plongée dans le bain. 30 Selon une variante de réalisation du dispositif conforme à l'invention, dans un dispositif pour la fusion de lingots creux, du type comportant un mandrin ou épingle métallique refroidie servant à la formation de l'enceinte interne des lingots et employée comme électrode non consommable. Selon 35 l'invention les parois du mandrin ou épingle au niveau des bains de métal et de laitier comportent des canaux et des orifices pour l'amenée du gaz. 71 13578 3 2086189 Lesdits canaux, dont les orifices débouchent dans les parois du mandrin ou épingle, peuvent être disposés tangentiellement à la paroi. Cela permet d'allonger le parcours des bulles de gaz 5 engendrant l'enveloppe protectrice à la surface de la partie du mandrin ou épingle ( de 1'électrode non consommable )plongée dans le bain de fusion. le procédé et le dispositif réalisés conformément à la présente Invention sont utilisés avec succès pour résoudre 10 les problèmes mentionnés ci-dessus. Pour une meilleure compréhension de l'invention, on en donne ci-dessous une description détaillée au moyen d'exemples non limitatifs- de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé proposé, avec référence aux dessins annexés 15 qui représentent : - la figure 1, une vue d'ensemble du dispositif pour l'élaboration de ligots sous laitier électroconducteur ; - la figure 2, une électrode métallique non consommable refroidie, vue d'endessous ; 20 - la figure 3, une vue èn coupe.suivant III-III de la figure 2 ; - la figure 4, une vue d'ensemble du dispositif pour l'élaboration de lingots creux sous laitier électroconducteur ; - la figure 5, une vue en coupe suivant Y-Y de la figure 4. 25 Comme on le voit sur la figure 1, le dispositif pour l'élaboration de lingots sous laitier électroconducteur comporte une lingotière 1 et un fond 2 refroidis, une électrode métallique non consommable refroidie 3 et des électrodes consommables 4. La partie de l'électrode non consommable 3 plongée dans le 30 bain de laitier 5 est dotée d'orifices 6 et de canaux 7 (figures 1, 2 et 3). Le dispositif est alimenté par une source de courant 8 branchée entre l'électrode non consommable 3 et le fond 2. Le dispositif fonctionne de la façon suivante . 35 Avant de procéder à la fusion sous laitier électroconducteur, on place l'électrode non consommable 3 dans la lingotière 1 71 13578 4 2086189 et on y envoie le liquide de refroidissement 9 et le gaz 10 (ou le mélange de gaz), le laitier en fusion est versé dans la lingotière 1 pour former le bain de laitier 5. le gaz 10, par l'intermédiaire des orifices 6 ménagés dans l'électrode 5 non consommable 3, s'échappe sous forme de bulles de gaz 11 et débouche dans la zone du bain de laitier 5 adjacente à l'électrode non consommable 3, et forme une enveloppe de gaz protégeant l'électrode non consommable 3 contre la désintégration électrochimique. Les bulles de gaz 11 se répartissent 10 d'une façon régulière, par l'intermédiaire des canaux 7, suivant toute la surface de la partie de l'électrode 3 plongée dans le bain de laitier 5 .Ensuite, on applique à l'électrode non ccnsomnable 3 et au fond 2 la tension de la source 8 d'alimentation en courant alternatif ou continu, après quoi on in-15 troduit les électrodes consommables 4 dans le bain de laitier. Quand la surface en bout inférieure des électrodes consommables entre en contact avec le bain de laitier 5, leur fusion s'amorce. Le métal liquide se formant par suite de la fusion des électrodes consommables coule dans la lingotière 1 et forme le lingot 12. 20 Les électrodes consommables 4 peuvent être exécutées sous forme de tiges en acier et/ou alliage de différentes formes, ou de tiges obtenues par compression et frittage de poudres ou autres matériaux en morceaux. La surface en bout de l'électrode non consommable 3 25 plongée dans un bain de laitier 5 peut être de forme sphérique ou de toute autre forme curviligne , ce qui permet à la partie de l'électrode non consommable 3 plongée dans le bain de fusion d'être progressivement léchée par les bulles de gaz 11. Une variante du dispositif de l'invention, destiné à 30 l'élaboration de lingots creux sous laitier électroconducteur, comporte elle aussi une lingotière refroidie 13 (figure 4) et un fond 14 avec un orifice, une électrode consommable 15 et un mandrin ou épingle refroidi 16 pour la formation de l'enceinte interne du lingot 17 à obtenir,ledit mandrin servant d'électrode 35 non consommable. BAD ORIGINAL 71 13578 2086189 Dans les parois dé l'épingle 16, aux niveaux dès bains'de métal 18 et de laitier 19 respectivement , sont ménagés des canaux 20 comportant des orifices 21 pour l'amenée du gaz et des agents de réaction issus du distributeur de gaz 22. 5 Les canaux 20 comportant les orifices 21 et ménagés .dans les parois du mandrin ou épingle 16 (figure 5) sont disposés ■ tangentiellement à l'axe de celle-ci. Sur la figure 4 est en outre représentée la source d'alimentation 23 branchée entre l'électrode consommable 13 et 10 le mandrin ou épingle 16. Ce dispositif fonctionne d'une façon analogue à celle décrite plus haut avec la seule différence que pendant toute l'élaboration du lingot creux 17 on effectue un déplacement relatif du mandrin ou épingle 16, de la lingotière 13 et du fond 14 sur lequel est fixé le lingot 17, à 15 une vitesse proche de la vitesse d'élévation du bain de laitier 19» Dans les exemples décrits, la partie de l'électrode consommable plongée dans le bain est léchée par les flux de gaz sous une pression inférieure à la pression hydrostatique engendrée par une colonne du bain dont la hauteur est égale à la longueur 20 de l'électrode non consommable plongée dans le bain. Comme flux de gaz peuvent être utilises des gaz inertes tels que l'hélium, l'argon ou autres gaz, mélanges de gaz ou mélanges de gaz et de poudre. Toutefois, quand des courants de convection sont présents 25 dans le bain, on effectue le léchage de la portion de l'électrode non consommable plongée dans le bain de fusion par des courants gazeux sous une pression, qui peut être inférieur à la pression hydrostatique de ladite colonne de bain de fusion. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux 30 modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituants des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celle-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. 71 13578 6 2086189 REVENDICATIONS 1.- Procédé d'élaboration de lingots sous laitier électroconducteur, avec utilisation d'une électrode métallique non consommable refroidie, caractérisé en ce que la partie de l'électrode non consommable plongée dans le bain de fusion est léchée 5 par un flux de gaz sous pression. 2.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1 , du type comportant une électrode métallique non consommable refroidie dotée d'orifices disposés dans la partie de l'électrode plongée dans le bain de fusion, caractérisé en ce -] 0 que sur la surface en bout de la partie de l'électrode non consommable plongée dans le bain comporte des canaux guidant et répartissant le fux de bulles de gaz 'échappant desdits orifices sur toute la surface de la partie de l'électrode plongée dans le bain. 15 3-- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la surface en bout de la partie de l'électrode plongée dans le bain de fusion est sphérique. 4.- Dispositif pour la mise en œuvre du procédé suivant la revendication 1, du type comportant un mandrin ou 20 épingle refroidi servant à la formation de l'enceinte interne du lingot à obtenir et utilisé en tant qu'électrode métallique non consommable, caractérisé en ce que dans les parois dudit mandrin ou épingle au niveau des bains de métal et de laitier sont ménagés des canaux et des orifices pour l'amenée du gaz. 25 5.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits canaux et orifices ménagés dans les parois du mandrin ou épingle sont disposés tangentiellement à l'axe dudit mandrin. 6.- Les lingots caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé suivant la revendicationl .