Brevet FR2267384A1 — publié le 19751107

L'invention a pour objet des perfectionnements aux procédés de refusion d'une électrode consommable sous laitier électroconducteur. On connais depuis longtemps des installations de refusion électrique sous laitier des métaux Dans la plupart des installations, le métal à refondre se présente normalement sous la forme d'une longue électrode consommable dont l'extrémité inférieure pénètre dans un laitier se trouvant dans le fond d'une lingotière. L'électrode est reliée à une alimentation électrique et le courant entre l'électrode et le fond de la lingotière provoque la fusion de l'électrode sous forme de gouttes de métal qui traversent le laitier et viennent se déposer au fond de la lingotière0 Un procédé analogue est utilisé pour la soudure ou le rechargement de métaux sous laitier. Dans ces procédés, on utilise des électrodes de dimensions importantes et, en courant alternatif, on constate que le courant ne passe que dans la partie externe de l'électrode, le long d'une mince pellicule de matière d'une épaisseur de l'ordre du millimètre. Ce phénomène, connu sous le nom d'effet de peau, est la cause d'une augmentation importante de la résistance effective de l'électrode et par conséquent, de perte électrique. L1 invention a pour objet des perfectionnements aux procédés de refusion ou de soudure sous laitier électro-conducteur permettant de remédier à ces inconvénients. Selon l'invention, l'électrode est placée à l'intérieur d'une chemise d'isolation thermique. Suivant une caractéristique importante de l'invention, la chemise d'isolation est prévue pour que 11 élévation de température due au passage du courant dans 1' électrode maintienne la plus grande partie possible de l'électrode à une température supérieure à celle du point de Curie. L'invention va maintenant entre décrite avec plus de détails en se référant à deux modes de réalisation particuliers, donnés à titre d'exemple et représentés sur les dessins annexés. La figure 1 représente schématiquement une installation de refusion sous laitier perfectionnée selon l'invention. La figure 2 représente, en coupe transversale, une variante de réalisation de l'électrode. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une installation de refusion sous laitier comprenant une électrode -1 suspendue par sa partie supérieure à un étrier 2 et dont l'extrmité inférieure plonge dans un laitier électro-conducteur 3 contenu à l'intérieur d'une lingotière 4 reliée, ainsi que l'électrode par l'intermédiaire de l'étrier 2, à une source de courant alternatif 5. On sait que le passage du courant dans le laitier entre la pointe de l'électrode et le lingot provoque par effet Joule la fusion de l'électrode sous forme de gouttes qui traversent le laitier 3 et s'accumulent dans le foni de la lingotière 4 en formant un lingot 6. Selon l'invention, l'électrode 1 est placée à l'intérieur d'une chemise protectrice 7 qui isole thermiquement l'électrode. Il en résulte que la chaleur dégagée par le passage du courant dans l'électrode I ne peut plus se dissiper dans l'atmosphère ambiante aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur de la lingotière. De la sorte, la chemise protectrice 7 permet de maintenir la plus grande partie possible de l'électrode i à une température supérieure à la température du point de Curie du métal constituant l'électrode. Or on sait qu'à une température supérieure à la température de Curie, la peau extérieure par laquelle passe le courant augmente sensiblement puisqu'elle peut etre de l'ordre du centimètre alors qu'elle est seulement de tordre du millimètre à une température inférieure. Il en résulte que, gracie à la chemise protectrice 7 la section utile de passage du courant augmente, la résistance électrique de l'électrode diminue et par conséquent, les pertes éleetriques diminuent également. On peut ainsi faire une économie d1é- nergie électrique. Bien entendu, bien que ce ne soit pas l'objet essentiel de l'invention, l'isolation de l'électrode ne peut que diminuer les pertes thermiques à l'intérieur de la lingotière et améliorer le bilan général.Cependant, la caractéristique essentielle de l'invention réside dans le fait que l'électrode est isoléethermique ment non seulement a' l'intérieur de la lingotière, mais également à l'extérieur, et en fait sur la plus grande partie possible de sa longueur. Bien entendu, le perfectionnement selon l'invention peut s'appliquer aussi bien au procédé classique de refusion sous laitier qui est représenté sur la figure 1, qu'au procédé connu de soudure sous laitier électro-conducteur, les avantages apportés par l'isolation thermique de l'électrode etant de mdme nature et fonction des dimensions de ltélectrode. En outre, le procédé peut s'appliquer aussi bien auxdispo sitifsutilisant une électrode que plusieurs. Dans ce cas, le système d'électrode se composera dtune pluralité d'éléments longitudinaux accolés ou séparés. La figure 2 représente, à titre d'exemple non limitatif, un système d'électrode où chaque élément 10 est placé à l'intérieur d'une chemise 70, les éléments ainsi isolés étant accolés. Bien entendu, selon les caractéristiques recherchées, on pourra juger préférable de séparer plus ou moins les éléments les uns des autres. En revanche, dans certain cas, l'électrode se composera d'un certain nombre d'éléments accolés, et c'est l'ensemble qui sera placé à l'intérieur d'une chemise d'isolation, Le matériau constituant la chemise de protection de l'é- lectrode sera choisi principalement en fonction de ses propriétés d'isolation et, du fait que la chemise protectrice est consommée en même temps que ltélectrode, on choisira un matériau réfractaire compatible avec le laitier électro-conducteur pour ne pas modifier défavorablement les propriétés de celui-ci. On pourra, par exemple, réaliser la chemise d'isolation en laitier expansé, ou en matériau à base d'amiante ou de verre. L'épaisseur de la chemise de protection sera déterminée en fonction des qualités thermiques du matériau employé et de l'intensité du courant traversant l'électrode de telle sorte que, par effet Joule, l'électrode soit maintenue, dans la plus grande partie possible de sa longueur, à une température supérieure à celle du point de Curie du métal la constituant. Â titre d'exemple, dans le cas d'une électrode de forte section ( = 2 m ) et de grande longueur (8 m) et avec les hypothéses suivantes : o Point de Curie : 8000C o Résistivité : 50 microhm-x centimètre o Effet de peau : épaisseur : 4 mm o Intensité : 90.000 Ampères La chute de tension résistive dans l'électrode est de 14 volts. Sans isolation, la température dans l'axe de l'électrode ntattein dra pas le point de Curie. On maintient une isolation convenable à'aide par exem- ple d'une épaisseur de 2 cm de Ilaowool. L'intérieur de l'électrode atteindra 8000C au bout de quelques heures. Et par conséquent l'épaisseur de peau augmentant, la chute de tension deviendra inférieure à 2 volts. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails des modes de réalisation qui ont été décrits mais elle englobe au contraire toutes les variantes et notamment celles qui nten différeraient que par 11 emploi de moyens équivalents. C'est ainsi que la chemise de protection thermique pour rait ne pas être accolée contre la paroi extérieure de l'électrode mais en être séparée par un intervalle. REVENDICAtIONS 10- Perfectionneeents aux procédés de refusion d'une électrode consommable sous laitier électro-conducteur, caractérisés par le fait qu'au moins la plus grande partie de l'électrode est placée à l'intérieur d'une chemise d'isolation thermique. 20- Perfectionnements selon la revendication 1, caractérisés par le fait que la chemise d'isolation est réalisée en en matériau réfractaire consommable compatible avec le laitier électroconducteur. 30- Perfectionnements selon la revendication 1, caractérisés par le fait que la chemise d'isolation est prévue pour que l'é- lévation de température due au passage du courant maintienne la plus grande partie possible de la longueur de l'électrode à une température supérieure à celle du point de Curie. 40- Perfectionnements selon la revendication 1, caractérisés par le fait que la chemise d'isolation est en un matériau compatible avec le laitier. 50- Perfectionnements selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisés par le fait que la chemise d'isolation est en laitier expansé. 60- Perfectionnements selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisés par le fait que la chemise d'isolation est en un matériau à base d'amiante. 70- Eerfectionnements selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisés par le fait que la chemise d'isolation est en un matériau à base de verre. 80- Perfectionnements selon la revendication 1, caractérisés par le fait que le système d'électrodes se compose d'une pluralité d'éléments longitudinaux accolés ou séparés, chaque élément étant placé à l'intérieur d'une chemise d'isolation thermique0 90- Perfectionnements selon la revendication 1, caractérisés par le fait que l'électrode se compose d'une pluralité d'éléments, longitudinaux accolés, l'ensemble étant placé à l'intérieur d'une chemise d'isolation thermique.