Brevet FR2340989A1 — publié le 19770909

La présente invention concerne le matériel électrométallurgique, notamment les fours à laitier électroconducteur. L'invention peut être appliquée à la refusion d'électrodes consommables sous une couche de laitier liquide et à ltélaboration de lingots de qualité en métaux ou alliages de ceux-ci, dans la sidérurgie et la métallurgie des non-ferreux. On connaît largement des fours à laitier électroconducteur, comprenant une colonne réalisée sous la forme d'une boîte verticale entièrement soudée, à section rectangulaire, dans lequel sont prévues des nervures de rigidité et une cavité (cheminée) dans laquelle se déplace le contrepoids du chariot porte-électrode. A l'extérieur, la colonne comporte des guidages verticaux suivant lesquels le chariot porte-électrode et le chariot de cristallisoir se déplacent à l'aide de galets. Le cristallisoir est placé sous le porte-électrode. Elle est posée sur une plaque de fond qui est fixée sur un chariot automoteur. les tuyaux flexibles du circuit de refroidissement aboutissant au cristallisoir et à la plaque de fond sont situés de part et d'autre de la colonne du four à laitier électroconducteur. En outre, les câbles amenant le courant à la plaque de fondoentour- nant eux aussi les parois extérieures de la colonne. les inconvénients de tels fours à laitier électroconducteur sont liés avant tout à la longueur excessive des cibles amenant le courant à la plaque de fond, d'of la résistance active et la réactance d'induction trop élevées de ces câbles et l'altération des performances technico-économiques, avec, en premier lieu, une augmentation des pertes électriques. tes cabales d'amenée de courant eontournant la colonne y induisent des courants qui provoquent son échauffement. Il y aussi augmentation de la longueur des tuyaux flexibles du circuit refroidissant le cristallisoir et la plaque de fond. La disposition- des câbles d'amenée de courant et des tuyaux flexibles du circuit de refroidissement rendent malaisé l'accès au four à laitier électroconducteur et gênent sa conduite et son entretien. On connut aussi des fours à laitier électroconducteur ayant une colonne constituée par deux montants entièrement soudés, à section en caisson, formant entre eux un entre-deux sur toute la hauteur. Les montants sont fixés sur une fondation et solidarisés à la partie supérieure par un châssis commun. A l'intérieur des montants se déplacent aussi des contrepoids. Suivant les guidages des montants se déplacent le chariot porte-électrode et le chariot de cristallisoir. Be cristallisoir est posé sur une plaque de fond qui est fixée sur un chariot. Les cibles amenant le courant à la plaque de fond passent dans l'entre-deux des montants. Ils sont plus courts que dans les fours à laitier électroconducteur ayant une colonne sous la forme d'un seul caisson à parois pleines. L'accès au four est amélioré, les pertes électriques sont moindres. Toutefois, les fours à laitier électroconducteur de cette conception ont leurs inconvénients spécifiques. La présence des deux montants espacés constituant la colonne fait que le four est moins compact, que son encombrement, et son poids (sa masse) sont plus grands. Des difficultés et des incommodités technologiques surgissent dans la fabrication, le transport et le montage des montants séparés, dont les guidages doivent être réalisés et montés parallèles, avec une précision suffisante pour le déplacement normal du chariot porte-électrode et du chariot de cristallisoir sur toute la hauteur de la colonne. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients énumérés ci-dessus. On stest-donc proposé de créer un four à laitier électroconducteur qui serait plus compact, léger, commode et économique en utilisation (avec de meilleures performances technicoéconomiques) gråce à la modification de la conception de la colonne et à une disposition appropriée de ses sous-ensembles. La solution consiste en ce que, dans un four à laitier électroconducteur sur la colonne verticale duquel sont montés un chariot porte-électrode et un chariot de cristallisoir se dépla çant suivant des guidages, des tuyaux flexibles d'un circuit de refroidissement aboutissant au cristallisoir et à la plaque de fond sur laquelle est posée celle-ci, et des câbles d'amenée de courant aboutissant en outre à la plaque de fond, d'après l'inventon la colonne verticale est dotée d'un nombre pair de supports dans l'entre-deux desquels passent les câbles d'amenée de courant et les tuyaux flexibles du circuit de refroidissement, les guidages des chariots étant posés sur la colonne verticale et sur les supports. Le four à laitier électroconducteur proposé est plus compact ; son encombrement et son poids (sa masse) sont moindres il est commode tant pour la fabrication et le montage que pour l'utilisation, et il est plus économique (ses performances technicoéconomiques sont meilleures). L'adjonction d'un nombre pair de supports à la colonne permet de former sous celle-ci un entre-deux pour le passage des cables d'amenée de courant et des tuyaux flexibles allant à la plaque de fond et au cristallisoir. Le nombre pair de supports permet d'obtenir la disposition la plus commode et la plus rationnelle des élements du circuit de refroidissement et de l'amenée de courant, étant donné que les tuyaux flexibles du circuit de refroidissement et les cables d'alimentation en courant peuvent être disposés suivant l'axe longitudinal du four (de la colonne) et leur longueur peut être réduite au minimum. Il est préférable de doter la colonne de quatre supports, car dans ce cas on peut au besoin accéder au dessous de la colonne et aux organes avoisinants du four de tous les côtés. La longueur minimale des câbles d'amenée de courant permet d'abaisser les pertes dans le réseau court, d'élever le facteur de puissance et les autres indices du four (tels que le rendement du four à laitier électroconducteur, sa consommation spécifique d'énergie électrique). Plus bas on donne une description détaillée d'un mode de réalisation concret, mais non limitatif de l'invention, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 présente schématiquement une vue d'ensemble d'un four à laitier électroconducteur dont la colonne est dotée d'un nobmre pair de supports, dans l'entre-deux desquels passent les cibles d'amenée de courant et les tuyaux flexibles du circuit de refroidissement, conformément à l'invention - la figure 2 représente une vue en coupe suivant II-II de la figure 1 ; - la figure 3 représente une vue en coupe transversale suivant III-III de la figure 1 - la figure 4 représente une variante du four à laitier électroconducteur sur deux supports - la figure 5 représente une vue en coupe transversale suivant V-V de la figure 1. Le four à laitier électroconducteur (figures 1, 2) faisant l'objet de l'invention comprend une colonne 1 réalisée sous la forme d'une boîte entièrement soudée à section rectangulaire, avec ou sans nervures de rigidité à l'intérieur. A sa partie inférieure la colonne 1 s'achève par un flasque inférieur 2. A l'aide d'un flasque 3 (analogue au flasque inférieur 2) dont ils sont solidaires, quatre supports 4 (figure 3), par exemple de forme tubulaire, sont fixés rigidement au flasque inférieur 2 de la colonne 1 par un assemblage démontable ou non (par boulons ou par soudage). Selon l'encombrement et la masse du four à laitier électroconducteur, le flasque 3 (figures 1, 2) peut être doté de deux supports 5 (figure 4) ou d'un autre nombre pair de supports. Chaque support 4 (figures 1, 2 et 3) comporte une semelle 6 réalisée sous la forme d'une bride ou d'un châssis soudé, dans laquelle ou lequel sont percés des trous 7 pour la fixation à la fondation. A l'aide de boulons 8 passant à travers les trous 7, les supports 4 sont fixés à la fondation du four laitier électroconducteur. Sur la colonne verticale 1 (figure 1) et sur les supports 4, qui constituent à la partie inférieure le prolongement de la colonne 1 , sont fixés des guidages communs 9 verticaux, suivant lesquels se déplacent au moyen de galets 10 le chariot Il porte-électrode et le chariot 12 de cristallisoir, montés sur la colonne i. Sur le chariot 11 porte-électrode est fixé un porteélectrode 13, doté d'un mécanisme 14 pour le serrage et le maintien des électrodes consommables 15 et d'une aménée de courant 16 les mettant sous tension. A la partie inférieure du chariot 11 porte-électrode, du c8té du porte-électrode 13, sont amarrées des chaines 17 portant des anneaux 18 pour l'accouplement au chariot 12 de cristallisoir. Sur le chariot 12 de cristallisoir, en alignement avec les chaînes 17, sont respectivement prévus des crochets 19 sur lesquels les anneaux 18 des chaînes 17 sont engagés lors de l'accouplement des chariots 11 et 12. Sur sa paroi verticale, le chariot 12 de cristallisoir 12 comporte des griffes 20 pour la prise du cirstallisoir 21, lequel se trouve sous le porte-électrode 13, sur une plaque de fond 22. La plaque de fond 22 est fixée sur un chariot automoteur 23. Au cristallisoir 21 et à la plaque de fond 22 aboutissent respectivement les tuyaux flexibles 24 et 25 du circuit de refroidissement, raccordés aux conduites de pression et de retour par l'intermédiaire d'un collecteur 26. Afin de réduire leur longueur, de rendre l'ensemble compact et de faciliter la conduite et l'en- tretien du four à laitier électroconducteur, les tuyaux flexibles 24 et 25 sont posés à travers l'entre-deux des supports 4. En outre, sur la plaque de fond 22 sont connectés les cables d'amenée de courant 27 du réseau court 28, lequel est branché sur la source d' alimentation du four à laitier électroconducteur, par exemple sur un transformateur 29.Les câbles 27 amenant le courant à la plaque de fond 22 sont eux aussi posés à travers l'entre-deux des supports 4 et situés plus près de l'axe de la colonne 1, afin que leur longueur soit minimale et que leur distance par rapport à la paroi intérieure des supports 4 soit maximale (ce qui permet de supprimer ou de réduire l'induction de courant dans les supports 4 et d'abaisser les pertes d'énergie électrique). ta transmission de courant du réseau court 28 à l'amenée de courant 16 du porte-électrode 13 est assurée par des cibles 30. Le déplacement du chariot porte-électrode 11 et du chariot 12 de cristallisoir s'effectue à l'aide d'une commande 31 montée sur le bout supérieur de la colonne 1. La commande31 comporte des pignons menants 32 et des galets porteurs 33. Des chaînes 34 contournant les pignons 32 et les galets porteurs 33 relient le chariot 11 porte-électrode à un contrepoids 35 (figures 1, 5) qui est placé à l'intérieur de la colonne 1 pour équilibrer les masses mobiles et alléger la marche de la commande 31 (figure 1). Le four à laitier électroconducteur faisant l'objet de l'invention, réglé par exemple pour la marche suivant le schéma "électrodeplaque de fond" (montage monocircuit) fonctionne pour l'essentiel comme suit. Le chariot 11 porte-électrode (figure 1) est mis en position extrême haute, et le chariot 12 de cristallisoir, en position extrême basse. Le cristallisoir 21, posé au préalable sur la plaque de fond 22, estamené sous le porte-électrode 13 à l'aide du chariot 23. L'électrode consommable 15 est engagée dans le porte-électrode 13, puis elle y est serrée par le mécanisme 14. Be cristallisoir 21 est aligné avec l'électrode consommable 15. A l'aide de la commande 31, le chariot 11 est descendu jusqu'à immersion d'une longueur déterminée de l'électrode consommable 1 5 dans la couche de laitier liquide versé au préalable dans le cristallisoir 21 par n'importe quel procédé connu. Le transformateur 29 est mis sous tension. Le circuit à forte intensité 28, les câbles 27 et 30 et l'amenée de courant 16 transmettent la tension à la plaque de fond 22 et à l'électrode consommable 15. Le cricuit électriqt-e est alors fermé entre l'électrode consommable 15 et la plaque de fond 22 par le laitier en fusion. La refusion de l'électrode 15 commence. Après l'élaboration du lingot, on déplace le chariot 11 porte-électrode en montée afin d'extraire le reste de l'élec- trode 15 du cristallisoir 21, puis de l'évacuer. Après refroidissement du lingot, le cristallisoir 21 est soulevé à l'aide du chariot 12 du cristallisoir pour dévêtir le lingot. A cet effet, le chariot 11 porte-électrode est amené en position extrême basse, les anneaux 18 des channes 17 sont engagés sur les crochets 19 du chariot 12 du cristallisoir, puis le chariot 11 porte-électrode est de nouveau déplacé en montée. Les chaînes 17 se tendent et le chariot 12 du cristallisoir commence à monter. Les griffes 20 du chariot 12 du cristallisoir 21 accrochent ce dernier et le font monter pour dévêtir le lingot. te mouvement de montée du cristallisoir 21 est suivi par les tuyaux flexibles 24 du circuit de refroidissement qui lui sont raccordés et passent à travers l'entre-deux des supports 4. Le lingot dévêtu resté sur la plaque de fond 22 est retiré de dessous le porte-électrode 13 à l'aide du chariot 23. Après enlèvement du lingot de dessus la plaque de fond 22 et nettoyage du cristallisoir 21, le chariot 23 est ramené sous le porte-électrode 13. Le chariot 12 auquel est suspendu le cristallisoir 21 est descendu en position extrême basse pour poser le cristallisoir 21 sur la plaque de fond 22. Les anneaux 18 sont dégagés des crochets 19, c'est-à-dire que le chariot 12 du cristallisoir est désaccouplé d'avec le chariot 11 porte-électrode Ensuite le chariot 11 porte-électrode est remonté jusqu'à sa position extrême haute. Ensuite toutes les opérations d'utilisation du four à laitier électroconducteur se répètent. L'entre-deux formé par les supports 4 fixés à la partie inférieure de la colonne 1 permet la disposition libre des tuyaux flexibles 24 et 25 du circuit de refroidissement et des câbles 27 amenant le murant à la plaque de fond 22, quelle que soit la position des chariots 11 et 12, de la plaque de fond 22 -avec son chariot 23, et du cristallisoir 21. Si la hauteur (longueur) et la masse de la colonne 1 sont grandes, il est avantageux que sa partie inférsre, c'est-àdire 1* flatue 3 avec les supports 4, soit réalisée démontable, afin de faciliter la fabrication, le transport et le montage. De la sorte, le four à laitier électroconducteur venant d'être décrit, dont la colonne est dotée d'un nombre pair de supports dans-ltentre-deux desquels passent les cibles d'amenée de courant et les tuyaux flexibles du circuit de refroidissement, est plus compact, plus commode et plus économique en utilisation. La longueur minimale des câbles d'amenée de courant, leur disposition rationnelle, permettent d'abaisser les pertes électriques, de diminuer la consommation spécifique d'énergie électrique, d'élever le rendement du four à laitier électroconducteur. La conception proposée pour la colonne et la disposition correspondante des éléments du circuit électrique et du circuit de refroidissement peuvent être appliquées non seulement aux fours à laitier électroconduteur analogues (au point de vue conception), mais aussi à d'autres installations et fours à laitier électroconducteur pour usages similaires, mais de conception différente de celle décrite. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple0 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. RE 7E Nt i CA T i ON Four à laitier électroconducteur, du type comportant une colonne verticale 1 sur laquelle sont montés un chariot 11 de porte-électrode et un chariot 12 de cristallisoir mobiles suivant des guidages 9, et dans lequel les tuyaux flexibles 24, 25 d'un circuit de refroidissement aboutissent audit cristallisoir et à une plaque de fond 22, sur laquelle est posée ce dernier, tandis qu'à ladite plaque de fond aboutissent en outre des câbles 27 d'alimentation en courant, c a r a c t é r i s é en ce que la colonne verticale (1) comporte un nombre pair de supports (4) dans l'entre-deux desquels passent les cibles 27 d'alimentation en courant et les tuyaux flexibles (24,25) du circuit de refroidissement, les guidages (9) des chariots (11, 12) étant disposés à la fois sur la colonne verticale (1) et sur les supports (4).