Brevet FR2338617A1 — publié le 19770812

La présente invention concerne les porte-électrodes de four électrique métallurgique à électrodes multiples. Il est plus avantageux d'appliquer la présente invention dans les fours électriques métallurgiques spéciaux utilisés pour la refusion des métaux sous laitier électroconducteur. En plus, la présente invention peut être utilisée dans les fours ordinaires à arc électrique, les fours électriques à vide et les fours à plasma d'arc. On contact actuellement des fours métallurgiques électriques à électrodes multiples, dans lesquels les électrodes consommables sont amenées simultanément dans le bain de laitier. les portes-électrodes de ces fours sont conçus de la manière suivante. Ils ont une aire d'appui commune dans laquelle sont pratiqués des trous à travers lesquels passent les électrodes consommables. Sur cette aire sont placées les pinces conductrices de courant. les électrodes consommables sont fixées dans lesdites pinces et isolées électriquement l'une de l'autre. La connexion de chaque pince à -la phase correspondante de la source d'alimentation et le raccordement des pinces entre elles d'après le schéma nécessaire s'effectuent à l'aide d'un système constitué par des tubes refroidis en cuivre creux, des barres en cuivre d'une grande section et dwun roseau spécial de câbles. En règle générale, les pinces conductrices de courant sont fabriquées sous forme de pièces massives en cuivre dans lesquelles sont prévues des enceintes pour l'amenée du fluide de refroidissement. On place plusieurs électrodes consommables (six ou plus) dans le bain de laitier en les disposant suivant tme circonférence. Il est alors désirable de veiller à ce que la distance entre les électrodes consommables soit commensurable avec le diamètre des électrodes consommables. Lorsque cette condition est observée, le courant principal passe entre les électrodes voisines raccordées aux bornes différentes de la source de courant. I1 se produit dans ce cas un échauffement intensif du bain de laitier et une fusion régulière des électrodes consommables. Si l'on augmente la distance entre les électrodes consommables jusqu'à des valeurs qui ne sont pas commensurables avec leurs diamètres, le courant principal commence à passer par les parois du cristallisateur qui contient le bain de laitier. Il s'ensuit un échauffement irrégulier du bain de laitier et une fusion irrégulière des électrodes consommables, ce qui compromet les propriétés de raffinage du bain de laitier, aire la stabilité du processus de refusion du métal sous laitier électroconducteur. Tout cela conduit, à son tour, à la baisse de la qualité du métal produit à la suite de la refusion sous laitier électroconducteur. La nécessité de placer les électrodes consommables dans le bain de laitier suivant une circonférence à des distances commensurables avec leur diametre impose de disposer aussi les pinces conductrices de courant aux mimes distances. Cependant, les grandes dimensions des pinces et la complexité du réseau d'alimentation en courant empclient de réaliser une telle disposition des pinces. Dans le but d'augmenter l'espace libre sur lequel on peut disposer les pinces conductrices de courant, on diminue le diamètre de la partie à fixer des électrodes consommables, appelées "têtes d'inventaire" (tettes rapportées réutilisables), ou bien on augmente le diamètre suivant lequel on fixe les électrodes, mais dans ce cas la "tête d'inventaire" a une forme en L compliquée. Dans l'un comme dans l'autre cas on constate des pertes supplémentaires d'nergie électrique, qui sont dues à la modification de la superficie de la section de la têtue d'inventaire',. En plus, l'utilisation de "tettes d'inventaire" de forme compliquée rend difficile le montage des électrodes consommables sur le porte-électrodes et leur remplacement. lies pinces conductrices de courant montées sur un plateau d'appui sont des pièces massives en cuivre ce qui empêche de disposer le nombre nécessaire de pinces suivant la circonférence de petit diamètre suivant laquelle sont placées les électrodes consommables. Darus ce cas, il est difficile tatrt d'amener le courant électrique aux pinces conductrices vu le on-ue, sur le plateau d'appui, de place libre pouvant être utilisée pour la disposition de tubes creux de barre en cuivre et d'un réseau de câbles pour l'alimentation en courant, que de remplacer les électrodes consommables dans les pinces coeiductrices. Le but de la présente invention consiste à supprimer les insonvéwients mentionnés On s'est donc proposé de mettre au point un porteélectrode s de four électrique métallurgique à électrodes multiples, dans lequel les électrodes consommables seraient disposées suivant une circonférence aussi près que possible l'une de l'autre, tout en assurant une disposition simple des électrodes consommables dans le porte-électrodes et en simplifiant leur alimentation en courant électrique. Ce problème est résolu du fit que le porte-électrodes de four électrique métallurgique à électrodes multiples, constitué par un plateau d'appui percé d'orifices débouchants en nombre égal à celui des électrodes consommables, est composé d'a moins deux parties réunies- rigidement entre elles et isolées '-lectriue::ent l'une de l'autre, dans chacune desquelles sont pratiqués au moins deux orifices dont la forme assure la fixation des "têtes d'inventaire" des électrodes consommables, tandis -ue les autres orifices sont destinés au passage des électrodes consommables, lesdites parties du plateau d'appui étant disposées l'une au-dessus de l'autre de manière que les orifices assurant la fixation des "têtes d'inventaire" des électrodes consommables de l'une des parties du plateau d'appui soient disposés coaxialejent en face des orifices pour le passage des électrodes consommables de la partie sous-jacente du plateau d'appui, chacune desdites parties du plateau d'appui tant excusée en matériau électroconducteur,-branchée sur la borne correspondante de la source de courant et servant à amener le courant électrique aux électrodes consommables fixées à ladite partie. lie plateau d'appui étant ainsi constitué par deux parties, on monte sur chacune d'elles des électrodes consommables connectées à une seule borne de la source de courant. On supprime ainsi la nécessité de monter des pinces conductrices de courant sur chaque partie du plateau d'appui, et chaque partie du plateau d'appui est utilisée en tant que conducteur de courant, ce qui permet de supprimer la nécessité d'utiliser des tubes refroidis en cuivre, des barres conductrices de courant et un réseau de câble pour l'amenée du courant aux électrodes consommables, et simplifie le remplacement des électrodes dans le porte-électrodes. Il est avantageux de prévoir, entre la paroi intérieure de l'orifice pour le passage des électrodes consommables et la surface extérieure de l'électrode consomable, un espacement excluant le claquage entre l'électrode consommable et la partie du plateau d'appui à travers laquelle passe l'électrode consommable. Il est désirable de réaliser creuses les parties du plateau d'appui, pour y amener un fluide de refroidissement. Grtce à une telle réalisation des parties du plateau d'appui, le fluide de refroidissement arrivant dans l'enceinte de chaque partie du plateau d'appui baigne directement les endroits de fixation des "têtes d'inventaire" des électrodes consommables. On supprimer ainsi les canalisations amenant le fluide de refroidissement à chacue pince conductrice de courant. Il est avantageux de fabriquer le plateau d'appui en cuivre. Cela permet d'éviter de grandes pertes d'énergie électrique à l'amenée du courant aux électrodes consonsables. L'invention est expliquée ci-apr?s par la description d'un exemple de réalisation concret mais non limitatifs avec références aux dessins annexées sur lesquels : - la figure 1 représente une vue de profil du porteélectrodes d'un four électrique métallurgique à quatre électrodes, alimenté en courant biphasé - la figure 2 est une vue en plan du porte-électrodes du four électrique métallurgique à quatre électrodes, alimenté en courant biphasÉ - la figure 3 est une vue en coupe suivant III-III (figure 2) du porte-électrodes du four électrique métallurgique à quatre électrodes, alimenté en courant biphasé ;; - la figure 4 est une vue en coupe suivant IVS (figure 2) du porte-électrodes du four électrique métallurgique à quatre électrodes, alimenté en courant biphasé ; - la figure 5 illustre la disposition du porteélectrodes sur l'aire du four électrique à quatre électrodes - la figure 6 est une vue de profil du porte-électrodes d'un four électrique métallurgique à six électrodes, alimenté en courant triphasé. - la figure 7 est une vue en plan du porte-électrodes du four électrique métallurgique à six électrodes, alimenté en courant triphasé - la figure 8 est une vue en coupe suivant VIII-VIII (figure 7) du porte-électrodes du four électrique métallurgique à six électrodes, alimenté en courant triphåsé - la figure 9 est une vue en coupe suivant IX-IX (figure 7) du porte-électrodes du four électrique métallurgique à six électrodes, alimenté en courant triphasé - la figure 10 est une vue en coupe suivant X-X (figure 7) du porte-électrodes du four électrique métallurgique à six électrodes, alimenté en courant triphasé. le porte-électrodes du four électrique métallurgique à quatre électrodes, par exemple d'un four pour la refusion des métaux sous laitier électroconducteur, utilisé par exemple d'après le schéma d'alimentation par courant biphasé 'FrLectrode- électrode't est constitué par un plateau d'appui 1 composé de deux parties (figures 1, 2). lies parties du plateau d'appui 1 sont fixées rigidement l'une à l'autre et isolées électriquement l'une de l'autre à l'aide d'un joint isolant 2. Dans chacune des parties du plateau d'appui 1, on a pratiqué des orifices pour la fixation et le passage des électrodes consommables 3; lesdits orifices sont pratiqués suivant une circonférence et leur nombre est égal au nombre total d'électrodes consommables. Chaque électrode consommable 3 comporte une partie 4 fixée dans le plateau 1 et nommée "tête d'inventaire" (figures 2, 3, 4) de ltélectrode consommable 3. La "têtue d'inventaire" 4 est exécutée en forme de pyramide tronquée ou de cône tronqué. Sa partie étroite est assemblée au corps de l'électrode consommable 3. La partie élargie de la "tête d'inventaire" 4 est destinée à la fixation de l'électrode consommable 3 dans les parties du plateau d'appui 1. Deux de tous les orifices de chaque partie du plateau d'appui sont destinés à la fixation des '1ttes d'inventaire" 4 des électrodes consommablea 3. A cet effet, la surface intérieure de ces orifices est exécutée sous forme d'une pyramide tronquée ou d'un cône tronqué dont la petite base est orientée vers le bas. La surface intérieure de ces orifices forme une surface de contact 5 utilisée pour l'amenée du courant aux électrodes consommables (figures 3, 4) et servant en meme temps de moyen de fixation des "tettes d'inventaire" 4 prenant appui sur ces surfaces de contact 5. lies autres orifices de chaque partie du plateau d'appui 1 sont destinés au passage des électrodes consommables 3. Ils sont de forme rectangulaire et permettent le passage des têtes d'inventaire" 4 des électrodes consommables 3. Entre la surface intérieure de l'orifice pour le passage de l'électrode consommable 3 et la surface extérieure de l'électrode consommable 3 est prévu un espacement excluant le claquage entre l'électrode consommable 3 et la partie du plateau d'appui 1 à travers laquelle passe ladite électrode. En règle générale, cet espacement n'est pas inférieure à 10 mm. lies auteurs de l'invention ont établi qu'un tel espacement assure le passage du courant à travers les électrodes consommables sans claquage électrique dans les limites de 5000 à 15 000 A, qui sont les intensités ordinairement utilisées pour la refusion sous laitier électroconducteur des électrodes conso^-ables. Si le courant passant par les électrodes consommables dépasse les limites mentionnées, il est nécessaire d'augmenter dans une mesure correspondante la valeur de l'espacement. lies parties du plateau d'appui 1 sont montées et réunies en superposition de manière que les orifices d'une partie du plateau d'appui destinés à la fixation des électrodes consommciles 3 se placent coaxialement en face des orifices pour le passage des électrodes consommables 3 de l'autre partie du plateau d'appui Chaque partie du plateau d'appui 1 comprend une aire decontact 6 qui constitue une partie du corps de cette partie du plateau d'appui 1 et est destinée à amener le courant électrique à ladite partie du plateau d'appui depuis le conducteur de courant 7 (figure 5) disposé sur une aire 8 pour le montage du porte-électrodes du four de refusion sous laitier électroconducteur. lies conducteurs de courant 7 disposés sur l'aire 8 du four de refusion sous laitier électroconducteur pour le montage du porte-électrodes à l'aide de tubes creux refroidis en cuivre, de barre conductrices et d'un réseau de cibles (non représentés sur les figures) sont reliés à une source de courant~9 (figure 2, 5, 7). le porte-électrodes utilisé pour le schéma d'alimentation en courant triphasé comporte, à la différence de la conception décrite ci-dessus, un plateau d'appui 1 compose de trois parties (figures 6, 7) empilées l'une sur l'autre en étant isolées l'une de l'autre par dés joints isolants 2. Chaque partie du plateau 1 est connectée à la phase correspondvLte de la source d'alimentation 9. Ainsi, des électrodes consommables 3 connectées à une seule borne de la source de oe urant 9 sont montées sur chaque partie du plateau d'appui 1. Ceci permet de réduire le nombre total de pinces conductrices de courant sur chacune des parties du plateau d'appui, et d'utiliser les parties du plateau d'appui 1 en tant que conducteurs de courant, ce qui supprime la nécessité d'utiliser des tubes creux refroidis en cuivre, des barres conductrices de courant et un réseau de câbles pour l'amenée du courant aux électrodes consommables, et simplifie le remplacerent des électrodes consommables dans le porteélectrodes. lies parties du plateau d'appui 1 (figures 3, 4, 7, 8, 9) du porte-électrodes du four électrique métallurgique à électrodes multiples sont exécutées creuses pour l'amenée de fluide de refroidissement 10 dans celles-ci. Ainsi, chaque partie du plateau d'appui 1 est dotée d'une enceinte où est amené le fluide de refroidissement 10 et des surfaces de contact 5 qui sont des éléments des corps des parties des plateaux d'appui 1. Pour cette raison, le fluide de refroidissement 10 arrivant dans ltenceinte de chaque partie des plateaux d'appui 1 parvient immédiatement aux surfaces de contact 5. Ceci permet de supprimer les canalisations amenant le fluide de refroidissement à chaque surface de contact. Chaque partie du plateau d'appui 1 est fabriquée en cuivre pour éviter de grandes pertes d'énergie électrique à l'amenée de courant électrique aux électrodes consommables 3. Pour préparer le porte-électrodes au service, il faut opérer comme suit. On place le porte-électrodes dans un banc spécial sur lequel les électrodes consommables 3 avec les têtes d'inventaire11 4 sont engagées d'en haut dans les orifices du porte-électrodes. Une partie des électrodes sont maintenues par les surfaces de contact 5 de la partie sus-jacente du plateau d'appui, tandis que l'autre partie des électrodes sont maintenues par les -surfaces de contact 5 de la partie sousjacente du plateau d'appui Ceci fait, on place le porte-électrodes aSec les électrodes consommables 3 sur l'aire 8 du four (figure 5) de manière que les aires de contact 6 (figures 2, 5, 7) des plateaux d'appui 1 se trouvent posés sur les conducteurs de courant 7 de l'aire 8 du four sur laquelle est placé le porte-électrodes. Il est possible de placer d'abord sur l'aire 8 du four le porte-électrodes sans électrodes consommables 3, et d'y disposer ensuite les électrodes consommables 3. On raccorde la source de fluide ce refroidissement (non représentée sur les figures) aux plateaux 1. A l'application de la tension électrique, le courant arrive par le réseau de câbles, une barre conductrice et les tubes creux refroidis en cuivre aux conducteurs de courant 7 de l'aire 8 sur laquelle est posé le porte-électrodes. Ensuite, le courant électrique parvient aux aires de contact 6 des plateaux d'appui 1, et puis, par les plateaux appui 1, parvient aux surfaces de contact 5 et aux "testes d'inventaire" 4 des électrodes consommables 3. Après cela, le processus de refusion sous laitier électroconducteur s' amorce et se déroule selon la succession ordinaire. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné quta 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. REVENDICATIONS 1. Porte-électrodes de four électrique métallurgique à électrodes multiples, du type constitué par un plateau d'appui percé d'orifices en nombre égal à celui des électrodes consommables du four, caractérisé en cd que le plateau d'appui est constitué par au moins deux parties assemblées rigidement l'une à l'autre et isolées électriquement l'une de l'autre, dans chacune desquelles sont pratiqués au moins deux orifices dont la torme assure la fixation des "tettes d'inventaire" ou têtes rapportées réutilisables des électrodes consommables tandis que les autres orifices de chacune desdites deux parties sont destinés au passage desdites électrodes consommables lesdites parties du plateau d'appui étant disposées l'une audessus de l'autre de manière que ceux des orifices de l'une desdites parties qui sont destinés à la fixation des "tettes d1 inventaire des électrodes consommables soient placés coaxialement en face de ceux des orifices de l'autre desdites parties qui sont destinés au passage des électrodes consommables, chacune desdites parties du plateau d'appui, fabriquée en matériau électroconducteur, étant connectée à la borne correspondante d'une source de courant et servant à amener le courant électrique aux électrodes consommables fixées à ladite partie. 2. Porte-blectrode de four électrique métallurgique à électrodes multiples suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, entre la paroi intérieure de chacune orifice pour le passage d'une électrode consommable-et la surface extérieure de l'électrode consommable correspondante est ménagé un espacement suffisant pour exclure le risque de claquage électrique entre l'électrode consommable et la partie du plateau d'appui à travers laquelle passe cette électrode. 3. Porte-électrode de four électrique métallurgique à électrodes multiples suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque partie du plateau d'appui est creuse pour permettre l'admission d'ur fluide de refroidissement dans ladite partie. 4. Porte-électrode de four électrique métallurgique à électrodes multiples suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le plateau d'appui est fabriqué en cuivre.