Brevet FR2233414A1 — publié le 19750110

L'invention concethe le matériel d électrométallurgie spéciale, et a essentiellement pour objet une installation pour la refusion de métaux sous laitier électroconducteur et l'élaboration de lingots par refusion sous laitier électroconducteur. On connait des installations de refus ion sous laitier électroconducteur comprenant une colonne verticale. Suivant les guides de la colonne se déplacent des chariots, dont un chariot supérieur servant à déplacer l'électrode, et un chariot, inférieur assurant le déplacement de la lingotière. Les fours ainsi conçus sont de construction simple. Toutefois, ils ne conviennent pour l'élaboration de lingots de poids élevés (plus de 5 tonnes), car, pour que la colonne ait une rigidité suffisante, il faut que sa section soit très importante. On connaît aussi des installations de refusion sous laitier électroconducteur à plusieurs colonnes. L'emploi de plusieurs colonnes permet de construire des installations à grandie capacité de charge (jusqu'à 200t & u-delà), car les colonnes sont reliées par un chapiteau et ont une grande rigidité pour une faible section de colonne. D^ordinaire, dans de tels fours, les porte-électrodes avec les électrodes à refondre et les lingotières refroidies sont fixés à des traverses disposées horizontalement, dans des plans parallèles, et dotées de commandes pour leur déplacement vertical. Bes électrodes sont reliées électriquement à une source d'alimentation, et la lingotière comporte des organes la fixant à la traverse.Cependant, il est désavantageux d'élaborer, dans ces installations, des lingots dont les masses diffèrent fortement l'une de l'autre. I1 est aussi désavantageux d'utiliser de tels fours pour élaborer des lingots de forme, par exemple des manivelles de vilebrequin, car la refusion des électrodes à refondre, selon la méthode moderne d'élaboration de tels lingots, a lieu non pas directement dans la lingotière assurant le moulage, mais dans un creuset séparé, d'où le métal fondu s'écoule dans la lingotière. Dans ce cas, la lingotière est fixe tandis que le creuset se déplace par rapport à elle. Une telle installation eSt de conception beaucoup plus compliquée. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients précités. I1 s'agissait donc de créer une installation de refusion sous laitier électroconducteur de conception telle qu'elle permettrait d'élaborer des lingots de poids variés (de 1 à 200 tonnes, et meme au-delà), avec production simultanée de deux, trois et quatre lingots ayant des formes différentes, ainsi que d'obtenir assez facilement des lingots de forme. La solution consiste en une installation de refusion sous laitier électroconducteur, comprenant des colonnes reliées par un chapiteau, sur lesquelles sont montées des traverses disposées horizontalement dans des plans parallèles et pourvus de commande pour leur déplacement vertical suivant les colonnes, la traverse supérieure étant destinée à la fixation de porteélectrodes avec des électrodes à refondre reliées électriquement à une source d'alimentation, tandis que la traverse inférieure reçoit une lingotière refroidie avec ses organes- de fixation à la traverse, installation dans laquelle, d'après l'invention, les deux traverses sont constituées par deux parties, chacune desquelles est un chariot se déplaçant sur la colonne indépendamment de l'autre, tandis que les porte-électrodes avec les électrodes à refondre et les lingotières avec leurs organes de fixation sont montés sur les extrémités opposées des chariots supérieurs et inférieurs respectivement, l'une des extrémités de chaque chariot se trouvant entre les colonnes. Une telle réalisation constructive de l'installation proposée pour la refusion de métaux sous laitier électroconducteur permet d'élaborer des lingots de poids variés et de formes différentes, plusieurs lingots étant élaborés simultanément. En outre, l'installation faisant 1' objet de l'invention est de conception bien plus simple que les installations connues de même type. D'autre part, l'installation est caractérisée en ce que chaque chariot inférieur est équipé d'éléments d'amenée de courant reliant la lingotière à la source d'alimentation. I1 est utile de prévoir dans chaque chariot inférieur un dispositif pour le raccordement des éléments d'amenée de courant à des éléments de contact de la lingotière. On peut réaliser dans chaque Chariot inférieur des cavités closes pour l'amenée et l'évacuation d'un agent de refroidissement, isolées l'une de l'autre et mises respectivement en communication avec la conduite générale de pression et la conduite générale de retour du circuit de refroidissement de l'installation. I1 est aussi avantageux de réaliser les organes de fixation de la lingotière de telle façon qu'ils permettent de corriger l'alignement de la lingotière par rapport aux électrodes. I1 est également possible de réaliser l'installation de telle façon que le porte-électrodes comporte des manchons isolés du porte-électrodes et de la masse de l'inatallation, manchons dans lesquels on prévoit des logements pour la fixation de demi-produits à refondre non parcourus par le courant. De plus, on peut monter dans le porte-électrodes des éléments d'appui rendant possible le déplacement des électrodes pour permettre de corriger leurs positions relatives. Enfin, il est avantageux que les organes de fixation de la lingotière soient isolés électriquement de la masse de I'installation. Dans ce qui suit, la présente invention est expliquée par la description détaillée d'un exemple de réalisation concret mais non limitatif, illustré par les dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente une vue d'ensemble d'une installation pour la refusion de métaux sous laitier électroconducteur, suivant l'invention (en coupe longitudinale); - la figure 2 représente une vue de la meme installation en coupe transversale, le chapiteau étant enlevé; - la figure 3 représente le détail III de la figure 2; - la figure 4 représente une vue en coupe suivant IV-IV de la figure D; - la figure 5 représente le détail de la-fixation de la lingotière, suivant l'invention (vue en coupe longitudinale); - la figure 6 représente une vue suivant la flèèhe VI de la figure 1; - la figure 7 représente le détail VII-VII de la figure 1;; - la figure 8 représente une vue suivant la flèche VIII de la figure 7; - la figure 9 représente une vue d'une installation conforme à l'invention, avec une lingotière mobile et une lingotière fixe (en coupe longitudinale). L'installation pour la refusion de métaux sous laitier évctToconducteur comprend des colonnes 1 (figures 1 et 2) réunies par un chapiteau 2. le nombre de colonnes dépend du poids des lingots à élaborer. La description qui va suivre est relative, à titre d'exemple, à une installation comportant deux colonnes. Les colonnes 1 ont une section rectangulaire et portent des traverses 3 et 4 disposées horizontalement dans des plans parallèles. Ces traverses sont dotées de commandes (non représentées) pour leur déplacement vertical suivant les colonnes 1. Dans la suite de la description, les traverses 3 et 4 seront appelées respectivement -"traverses supérieures" et "traverses inférieures" conformément -à leur disposition. Chaque traverse 3 et 4 est constituée par deux parties, chacune desquelles est un chariot adapté pour se déplacer verticalement suivant la colonne 1 indépendamment de l'autre. tes chariots de la traverse supérieure 3 sont désignés par les chiffres de repère 5, et ceux de la traverse inférieure 4,- par les chiffres 6. Chaque chariot 5 et 6 porte deux bras 7 et 8 respectivement, disposés aux deux extrémités opposées de chaque chariot 5 et 6, l'un des bras 7 ou 8 de chaque chariot 5 ou 6 se trouvant entre les colonnes 1. Sur chaque bras supérieur 7 des chariots 5 est monté un porte-électrodes 9 avec ses organes de fixation. Dans le porteélectrodes 9 sont fixées des électrodes à refondre 10, reliées électriquement à une source d'alimentation (non représentée) à l'aide d'éléments conducteurs 11. Dans le porte-électrodes 9 sont prévus des manchons î7 isolés du porte-électrodes 9 par des douilles appropriées 12 (figure D) et comportant des logements 14 pour la fixation de demi-produits à refondre 15 non parcourus par le courant. le porte-électrodes 9 comporte des éléments d'appui 16 (figure 4), montés de telle façon qu'ils puissent etre déplacés les uns par rapport aux autres pour la correction de la position des électrodes 10 lors du réglage du four, et des éléments de-serrage 17 isolés du porte-électrodes 9 par une plaque 18. Les chariots inférieurs 6 reçoivent les lingotières 19 (figure 5) ou les creusets. A cet effet, les bras 8 sont dotés d'organes de fixation, dont Ils conception peut varier suivant les cas. Pans 11 exemple considéré, les organes de fixation sont constitués par un coulisseau 20 placé dans une rainure 21 qui est usinée dans le bras 8 du chariot 6. La surface supérieure du coulisseau 20 est inclinée et sert de surface d'appui à un second coulisseau 22, dont la surface contactant le coulisseau 20 est inelinéesous un meme angle que la surface supérieure du coulisseau 20. De la sorte, la surface supérieure du coulisseau 22 est parallèle aux glissières de la rainure 21.Une vis 2, retenue en translation dans le coulisseau 20, coopère au moyen de son filetage avec le coulisseau 22, de telle façon que lors, de sa rotation le coulisseau 22 se déplace par rapport au coulisseau 20. le coulisseau inférieur 20 est doté d'un filetage et engagé sur une vis de manoeuvre 24 qui, lors de sa rotation, déplace le coulisseau 20 dans la rainure 21. Le coulisseau 22 comporte un axe cylindrique vertical 25 s'engageant dans une rainure correspondante 26 de la lingotière 19, dont les appuis sont dotés de plaques 27 assurant l'isolement électrique de sa carcasse par rapport au chariot 6. Pour l'amenée et l'évacuation de l'eau de refroidissement circulant dans la lingotière 19, on a ménagé dans le corps du chariot 6 des cavités closes isolées l'une de l'autre. 'te liquide de refroidissement venant de la conduite générale de pression du circit de refroidissement du four arrive dans la cavité 28 (figure 6). La cavité 29 st raccordée à la conduite générale de retour dudit circuit. Des tuyaux flexibles 30 (figure 5) raccordent les cavités 28 et 29 du chariot 6 aux cavités correspondantes du système de refroidissement de la lingotière 19. Pour le raccordement électrique de la lingotière 1 9 sont prévues, sur le chariot inférieur 6, des barres creuses 31 (figure 7) refroidies à l'eau. La lingotière 19 est dotée d'éléments de contact 32 (figures 7 et 8) qui s'engagent dans des pinces 33, assurant la connexion des barres 39 aux éléments de contact 32 de la lingotière 19. Pour permettre les déplacements de la lingotière 19, les barres creuses 31 sont engagées dans un manchon 34 avec interposition d'une douille 35 (figure 7), de telle façon qu'elles puissent se déplacer horizontalement dans le manchon 34 le long de l'axe de son alésage, et tourner autour de l'axe vertical du manchon 34 par rapport au corps du chariot 6. L'élaboration d'un lingot dans l'installation conforme à l'invention s'effectue de la façon suivante. On fixe dans les porte-électrodes 9 les électrodes à refondre 10, et l'on place sur les bras 8 du chariot inférieur 6 une lingotière 19. A l'aide des organes de fixation on centre la lingotière 19 par rapport aux électrodes 10 en se servant de la vis 23 agissant sur les coulisseaux 20 et 22. Grâce à la coopération entre les surfaces inclinées, le coulisseau 22 se déplace en translation verticale. Ceci permet de mettre la lingotière 19 en position verticale. Par rotation des vis de manoeuvre 24 sur les deux bras 8, on déplace les coulisseaux 20 et 22 de façon à obtenir des écartements égaux entre les parois de la lingotière 19 ét les électrodea à refondre 10. Par deplácement du chariot 6, on met la lingotière 19 en position basse initiale. D'une manière connue n soi, par exemple par coulée de laitier à partir d'une poche, on obtient un tain de laitier dans la lingotière 19, puis on met les électrodes 10 sous tension. Au fur et à mesure que le lingot 36 (flgure 9) croit, on déplace la lingotière 19 en montée, en maintenant le niveau du bain de métal à une distance constante de la tranche inférieure de la lingotière 19. Une fois la refusion de l'électrode 10. achevée, on arrête la montée de la lingotière 19 et on en évacue le laitier d'une manière connue en soi, par exemple à l'aide d'un dispositif à siphon de conception connue. En faisant monter la lingotière 19, on libère le lingot 36, puis on l'éloigne de la zone de travail par roulage du chariot 37. l'installation peut élaborer deux lingots simultanément. Pour élaborer un lingot de poids élevé (supérieur à 10 t) on utilise les deux consoles intérieures 7 et 8 des chariots 5 et 6 de l'installation. La méthode d'élaboration et la séquence des opérations de réglage ne diffèrent pas de ceux décrits plus haut. Toutefois, les électrodes 10 sont placées, dans ce cas, sur les deux chariots supérieurs 5. La lingotière 38 (figure 9) peut etre fixe, posées ut un chariot 79 servant à la mettre en place ou à l'évacuer, ou mobile, fixée aux bras du chariot comme décrit plus haut. L'installation objet de l'invention permet non seulement d'élaborer des lingots à section simple, constante sur toute leur hauteur, mais aussi des lingots de forme. Une méthode moderne d'élaboration des lingots de forme prévoit la refusion des électrodes non pas directement dans la lingotière 19, mais dans un creuset 41 (montré en traits fins sur la figure 1) ayant, avec la lingotière 40, un bain de laitier commun. Dans ce cas, le creuset 41 se déplace par rapport à la lingotière fixe 41 moulant le lingot. Pour élaborer des lingots par cette méthode, on monte, sur les brans 8 du chariot inférieur 6, le creuset 41 dont l'un des côtés s'applique contre la lingotière 40. Bes électrodes 42 sont alors refondues dans le creuset 41. Le métal coule suivant la sole du creuset et vient remplir la cavité delta lingotière 40, où il se solidifie. Au fur et à mesure que le niveau du métal s'élève dans la lingotière 40, le creuset 41 est déplacé vers le haut. De -la sorte, une meme installation peut élaborer simultanément deux lingots dont les dimensions et les formes sont très différentes. L'installation peut élaborer des lingots de poids élevé, aussi bien de forme que simples. les creusets peuvent être placés de part et d'autre de la lingotière, car les chariots de l'installation sont-disposés en opposition. Cela donne la possibilité de doubler le rendement lors de l'élaboration de lingots de forme. L'installation décrite permet d'atteindre le but visé, et ce, d'une façon extremement simple Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E N D I C A T I O N S REVNDICAT IONS 1. Installation pour la refuston de métaux sous laitier électroconducteur, du type comprenant des colonnes reliées par un chapiteau, sur lesquelles sont montées des traverses disposées horizontalement dans des plans parallèles et pourvues de commandes pour leur déplacement vertical suivant les colonnes, dont une traverse supérieure destinée à la fixation d'un porte-électrodes avec des électrodes à refondre reliées électriquement à une source d'alimentation, et une traverse inférieure recevant une lingotière refroidie avec ses organes de fixation à la traverse, caractérisée en ce que les deux traverses sont constituées chacune par deux parties, chacune desquelles est un chariot se déplaçant sur l'une des colonnes indépendamment de l'autre chariot de la meme traverse, tandis que les porte-électrodes avec les électrodes à refondre, d'une part et les lingotières avec leurs organes de fixation, d'autre part, sont montés respectivement sur les extrémités mutuellement opposées des chariots supérieurs et inférieurs respectifs, l'une des extrémités de chaque chariot étant disposée entre lesdites colonnes. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque chariot comporte des éléments d'amenée de courant raccordant la lingotière à la source d'alimentation précitée. 7. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que dans chaque chariot inférieur est prévu un dispositif pour le raccordement desdits éléments d'amenée de courant à des éléments de contact de la lingotière. 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que dans chaque chariot inférieur sont ménagées des cavités closes pour l'amenée et l'évacuation d'un agent de refroidissement, isolées l'une de l'autre et mises respectivement en communication avec la conduite générale de pression et la conduite générale de retour du circuit de refroidissement de l'installation. 5. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les organes de fixation de la lingotière sont réalisés de telle façon qu'ils permettent de corriger l'alignement de la lingotière par rapport aux électrodes. 6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le porte-électrodes comporte des manchons pour la fixation de demi-produits à refondre non parcourus par le courant, ces manchons étant isolés des électrodes à refondre et de la masse de l'installation. 7. Installation.sèlon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée encre que le porte-électrodes comporte des éléments d'-appui montés de façon à permettre de déplacer les électrodes les unes par rapport aux autres pour corriger leur position. 8. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée enoce que les organes de fixation de la lingotière sont isolés électriquement de la masse de l'installation.