Brevet FR2345524A1 — publié le 19771021

La présente invention concerne lçéquipement électrométallurgique et, plus exactement, les porte-électrodes. L'invention peut être utilisée pour le serrage et le maintien en position d'électrodes consommables lors de leur refusion dans les fours lectriques à laitier, ainsi que pour le serrage et le maintien d'électrodes non consommables dans d1au- tres installations, par exemple dans les fours de fusion par flux. On connaît déjà des électrodes de fours électriques à arc, à laitier, et des fours de fusion par flux de différents types comprenant une tête en porte-à-faux sur laquelle, séparée par un joint isolant, est fixée une plaque de contact. La plaque de contact est munie de cibles d'amenée du courant électrique et d'un mécanisme pour laprécompression de l'électrode sur la plaque de contact et pour son maintien en cours de travail (mécanismes hydraulique, à ressort, pneumatique à ressort ou du type à pince, etc.). L'inconvénient majeur de ces porte-électrodes réside dans le fait qu'ils ont une tête en porte-à-faux qui ne peut serrer et maintenir qutune seule électrode ayant une section diter- minée. Pour serrer une électrode ayant une section différente, il faut avoir recours à un autre porte-électrodes ou à une tête adaptatrice qui est soudée ou vissée à l'électrode. Dans le cas où il est nécessaire de serrer simultanément deux électrodes, on a besoin d'un deuxième porte-électrode similaire. La soudure des têtes adaptatrices aux électrodes est une opération qui exige beaucoup de travail et un équipement de soudage approprié complexe. L'installation dans le four, par exemple dans le four électrique à laitier, de deux porte-électrodes similaires simultanément provoque l'augmentation de son poids, de ses cotes d'encombrement, rend la construction plus volumineuse, plus compliquée, moins commode et moins rationnelle quant à son utilisation. On connais aussi des porte-électrodes, par exemple pour des fours électriques à laitier, qui sont réalisés sous forme doun corps en acier inoxydable, muni d'une tête en porte-à-faux avec un ou deux logements prévus pour le montage des électrodes. Sur une paroi des logements sont fixées les plaques de contact avec les cibles d'amenée du courant. Sur le corps du porte-électrode sont montés les mécanismes pour le serrage des électrodes dont le nombre est égal à celui des électrodes à monter. Chaque mécanisme se présente sous forme d'un tube abritant des ressorts de serrage, et il peut se déplacer dans des guides. Le tube se trouve lié par des leviers de serrage à la tige d'un vérin hydrauliqueet à l'électrode à serrer. Lorsque le tube se déplace vers le haut sous l'action des ressorts préalablement comprimés, l'électrode est serrée par le levier de serrage. L'électrode est desserrée par le vérin hydraulique qui, avec sa tige et le levier correspondant, déplace le tube vers le bas en comprimant le jeu de ressorts. Le tube en se déplaçant vers le bas fait tourner le levier de serrage de l'électrode autour de l'axe d'articulation de la fixation et éloigne le levier de serrage de l'électrode. Les constructions de tels porte-électrodes seat plus compactes et permettent de serrer simultanément une ou deux électrodes ayant une section déterminée (épaisseur). Cependant, l'inconvénient majeur de la construction de ces porte-électrodes réside dans le fait que, pour la refusion des électrodes de différentes sections, on a besoin de souder aux électrodes les têtes adaptatrices, ce qui exige, comme mentionné plus haut, beaucoup de travail et un équipement de soudage compliqué. La présente invention vise à supprimer les inconvénients susmentionnés. L'invention a pour objet un porte-électrode compact et simple permettant de serrer et de maintenir des électrodes du paisseur quelconque, grace à l'emploi dans la construction de pièces d'insertion interchangeables, facilement montables et démontables sur les plaques de contact, en cours d'utilisation. Le problème posé est résolu du fait que, dans le porteélectrode, par exemple pour un four électrique à laitier, comprenant une tête en porte-à-faux avec des logements, pour le montage des électrodes, sur une paroi desquels se trouvent fixées des plaques de contact électriquement conductrices avec les cibles d'amenée de courant électrique, selon loinvention, les plaques de contact sont munies des pièces d'insertion fabriquées en ma tière électriquement conductrice, dont l'épaisseur est choisie en fonction de l'épaisseur de l'électrode à monter, et par le fait que chaque pièce d'insertion interchangeable possède une cavité de refroidissement reliée aux cavités correspondantes de la plaque de contact et du câble d'amenée du courant par les tubes servant à amener et à évacuer l'agent réfrigérant. Le porte-électrode conforme à l'invention est plus simple et plus compact, il est universel et économique en utilisation. Le porte-électrode permet de monter et de refondre les électrodes de différentes sections sans souder à ces dernières des têtes adaptatrices, ce qui réduit sensiblement le coût du produit fini par suite de la diminution considérable de la quantité de travail nécessaire à réaliser lors de la préparation des électrodes. I1 n'est plus indispensable d'équiper le four de plusieurs porte-électrodes ayant des dimensions types pour des électrodes ayant des sections déterminées. Le porte-électrode est commode en cours d'utilisation car, pour le remplacement des pièces d'insertion interchangeables, le démontage et le montage de n'importe quel autre ensemble faisant partie du porte-électrode ne sont pas nécessaires. Gracie à l'utilisation des mêmes tubes pour l'amenée de l'agent réiri- gérant aux pièces d'insertion interchangeables ou l'évacuation de cet agent et grace à la fixation des pièces d'insertion interchangeables à l'aide de boulons facilement démontables, on réduit le temps nécessaire pour le réajustage du porte-électrode en vue d'utiliser des électrodes de section différente. I1 est avantageux de disposer les trous de raccordement des tubes, destinés à amener et à évacuer l'agent réfrigérant et percés dans les pièces d'insertion interchangeables, suivant le rayon de rotation des tubes par rapport aux axes correspondants de leur fixation à la plaque de contact et.au cable d'amenée de courant, le rayon de rotation de chaque tube devant être égal à sa longueur. Une telle disposition des trous dans les pièces d'insertion interchangeables permet d'utiliser les mêmes tubes pour amener l'agent réfrigérant aux différentes pièces d'insertion interchangeables et évacuer cet agent, ce qui réduit le nombre des pièces du porte-électrodes à remplacer, diminue son poids et rend plus simple son réajustage. I1 est préférable de réaliser dans les pièces d'insertion interchangeables des trous taraudés pour le raccordement des tubes servant à l'amenée et à l'évacuation de l'agent réfrigérant car, dans ce cas, le montage et le démontage des pièces d'inser- tion interchangeables deviennent plus simples et exigent moins de temps. I1 est avantageux d'exécuter sous forme articulée la fixation des tubes d'amenée et d'évacuation de l'agent réfrigérant aux plaques de contact et aux pièces d'insertion interchangeables, ce qui leur permet de tourner autour de l'axe de fixation lors du remplacement des pièces d'insertion interchangeables et compense les imprécisions technologiques conjuguées de la fabrication et du montage des éléments. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit d'un exemple de réalisation de l'invention, donné à titre non limitatif, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 représente d'une façon schématique une vue d'ensemble du porte-électrode conforme à l'invention, destiné par exemple à un four électrique à laitier, dans lequel les plaques de contact sont munies de pièces d'insertion interchangeables en matière électriquement conductrice la figure 2 représente, à l'échelle agrandie, le raccordement des tubes pour l'amenée de l'agent réfrigérant aux pièces d'insertion interchangeables, et pour l'évacuation de cet agent, comme il est montré sur la figure i la figure 3 est une coupe à échelle agrandie, suivant la ligne III-III de la figure 2 la figure 4.est une coupe à échelle agrandie suivant la ligne IV-IV de la figure 2 la figure 5 est une vue à échelle agrandie suivant a flèche A de la figure 1 ; et la figure 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5. Le porte-électrode destiné par exemple à un four électrique à laitier (fig. 1), selon l'invention, comprend une tête 1 en porte-à-faux de construction soudée, reliée au corps 2 du porte-électrode. La tête en porte-à-faux 1 est une poutre 3 de section rectangulaire fabriquée, par exemple, en tôle d'acier. A une extrémité de la poutre 3 se trouvent soudés deux supports de butée 4 ; deux arêtes 5 sont soudées perpendiculairement à la poutre dans a partie médiane, la seconde extrémité de la poutre 3 étant introduite dans le corps 2 du porte-électrode. La tête 1 en porte-à-faux est rigidement liée au corps 2 du porte-électrode au moyen de la poutre 3 et des arêtes 5. Entre les supports 4 et les arêtes 5 sont réalisés des logements 6 pour le montage des électrodes 7. Le corps 2 du porte-électrode a une construction soudée avec nervures de renforcement et avec paliers pour la mise en place et pour la fixation des éléments du porte-électrode. Le corps 2 possède une bride 8 destinée à la fixation du porte-électrode sur le chariot 9, disposé sur la colonne verticale 10 du four électrique à laitier. Dans les logements 6 sont montées aussi des plaques de contact Il (fig. 2) qui, par l'intermédiaire des joints isolants 12 et 13, sont fixées aux supports 4 à l'aide des boulons 14 et des écrous 15. Les boulons 14 et les écrous 15, eux aussi, sont isolés des supports 4 par des douilles 16 et des rondelles 17 isolantes. Les plaques de contact Il sont fabriquéés en cuivre ou en bronze et chacune possède une cavité refroidie par eau. Les cibles 18 et 19 d'amenée du courant sont exécutés en cuivre et sont fixés aux plaques de contact 11 au moyen des boulons. Les extrémités des cibles d'amenée de courant 18 et 19 portent des raccords 20 soudés (fig. 3), munis de trous coniques. Pour avoir la possibilité de monter dansle porte-électrode des électrodes 7 de différentes épaisseurs (B, C, D, etc.), on utilise des pièces d'insertion interchangeables 21 (fig. 1,2), qui sont fixées aux plaques de contact Il par des boulons 22 et des goupilles de fixation 23. Les pièces d'insertion interchangeables 21, fabriquées elles aussi en cuivre ou en bronze, sont munies de cavité de refroidissement par eau. Lt épaisseur des pièces d'insertion interchangeables 21 est choisie en fonction de l'épaisseur des électrodes 7 à monter. Les pièces d'insertion interchangeables 21 et les plaques de contact 11 possèdent chacune deux trous coniques taraudés 24 (fig. 2,4) qui sont mis en communication avec les cavités de refroidissement par eau correspondantes. Dans les trous taraudés 24 se trouvent vissés des raccords 25 (fig. 4) avec les trous coniques. Pour amener l'eau de refroidissement aux plaques de contact Il (fig. 2) et aux pièces d'insertion interchangeables 21 et évacuer cette eau, on a prévu des tubes 26, 27 et 28 dont les extrémités portent des raccords filetés soudés 29 (fig. 3, 4), ayant une surface demi-sphérique.A l'aide des écrous à chapeau 30, les tubes 26, 27, et 28 sont reliés aux raccords file tés 20 et 25 correspondants des cables d'amenée de courant 19 et 18, des plaques de contact Il et des pièces d'insertion in terchangeables 21, c'est-à-dire que les tubes 26, 27 et 28 mettent successivement en-communication les cavités refroidies par eau de ces différents éléments. Pour serrer les électrodes 7 (fig. 1 et 5) sur le corps 2, on prévoit deux mécanismes 31 à ressort et levier. Chacun des mécanismes 31 à ressort et levier possède un levier de serrage 32 à deux bras, qui est articulé à l'axe 33 (fig. 5) fixé au corps 2 (fig. 1). Par l'extrémité du bras court, le levier de serrage 32 (fig. 5) bute contre l'électrode 7, tandis que, par l'extrémité du bras long, exécuté sous forme d'une fourche, il est conjugué avec le tube 34 (fig. 6) par l'inter- médiaire des tourillons 35 disposés sur ses extrémités diamé- tralement opposées. Le tube 34 est installé verticalement, et peut se déplacer dans des guides 36 et 37. Le guide 36 est rigidement fixé au corps 2, tandis que le guide 37 l'est à un cylindre d'appui 38 qui, lui aussi, est rigidement fixé au corps 2. Sur le tube 34 sont disposés des tourillons 39 sous un angle de 90- par rapport à l'axe des tourillons 35. Sur l'extrémité supérieure du tube 34 est percé un trou taraudé 40. A l'intérieur du tube 34 se trouve disposé d'une façon coaxiale une barre 41 qui est fixée au cylindre d'appui 38 à l'aide d'un écrou 42. Sur la barre 41 se trouvent engagées plusieurs paires de petits et grands (selon le diamètre) ressorts de compression qui ont la m8me longueur (hauteur) ; les petits ressorts de compres sion 44 sont disposés à l'intérieur des grands ressorts de compression 43, les ressorts de compression 43 et 44 stappuant sur le cylindre d'appui 38. Pour assurer une compression préalable (de travail) des ressorts 43 et 44, un boulon façonné 45, muni d'un trou axial débouchant 46 pour le passage de la barre 41, est vissé dans le trou taraudé 40 du tube 34. L'extrémité filetée supérieure de la barre 41 porte, vissé, un écrou 47 qui limite le déplacement du tube 34 vers le haut sous l'action des ressorts 43 et 44. Le tube 34 est conjugué par l'intermédiaire des tourillons 39 avec le levier 48 à deux bras articulé à l'axe 49, qui est fixé au corps 2. L'extrémité libre du levier 48 est articulée à l'extrémité de la tige 50 d'un vérin hydraulique 51 (fig. 1) qui, lui aussi, est articulé au corps 2. Le porte-électrode est muni, dans sa partie inférieure, d'un écran calorifuge 52 pour protéger ses éléments contre la radiation directe. Le porte-électrode assemblé et réglé pour le montage des électrodes requises fonctionne de la façon suivante. Lorsqu'on amène le liquide dans la cavité du vérin hydraulique S1 (fig. 5), l'extrémité du levier 48, articulée à la tige 50, se déplace vers le haut. A ce moment là-, la seconde extrémité du levier 48, conjuguée au tube 34 (fig. 6) par l'intermédiaire des tourillons 39, se déplace vers le bas de pair avec le tube 34 qui, par le boulon façonné 45, comprime les grands et petits ressorts de compression 43 et 44 pour une valeur de leur course sommaire (qui reste après la compression préalable des ressorts). Dans ce cas, l'extrémité du levier de serrage 32 cfig. 5), conjuguée par l'intermédiaire des tourillons -35 avec le tube 34, se déplace aussi vers le bas, tandis que l'autre extrémité tournée vers l'électrode 7, et engagée dans le logement 6 à travers un trou prévu dans l'arbre 5, se déplace vers le haut, c'est-à-dire que le levier de serrage 32, en tournant sur l'axe 33, quitte sa position initiale et libère le logement 6 pour la mise en place et le montage de l'électrode 7. L'électrode 7 est engagée dans le logement 6 prévu dans la tête en porte-à-faux 1. Ensuite, on supprime la pression dans la cavité du vérin hydraulique 51 et le tube 34 se déplace vers le haut sous l'action des ressorts 43 et 44. Avec cela, l'extrémité du levier de serrage 32 se déplace aussi vers le haut et, par conséquent, sa seconde extrémité orientée vers l'électrode 7 s'abaisse, vient en butée contre l'électrode 7 et la presse d'une façon sûre contre la pièce d'insertion interchangeable 21, ou contre la plaque de contact 11 dans le cas où l'on utilise le porte-électrode sans pièces d'insertion interchangeables. Ainsi donc, les électrodes 7 sont desserrées par le vérin hydraulique 51 et serrées par lteffort des ressorts de compression 43 et 44. Pour remplacer les pièces d'insertion interchangeables, on ne détache que les tubes 27 et 28 (fig. 2), et on dévisse les boulons 22. Une fois les pièces d'insertion interchangeables 21 remplacées, les tubes 27 et 28 sont reliés aux trous correspondants des pièces d'insertion interchangeables, disposés suivant les rayons R1 et R2 des tubes respectifs par rapport à l'axe de fixation au tuyau d'amenée de courant 19 et à la plaque de contact 11. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qus précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Porte-électrode, par exemple pour un four électrique à laitier, comprenant une tête en porte-à-faux avec des logements, prévus pour le montage des électrodes, sur une des parois desquels se trouvent fixées des plaques de contact électriquement conductrices avec des cules d'amenée de courant, caractérisé en ce que les plaques de contact sont munies de pièces dtinser- tion interchangeables en matière électriquement conductrice, dont l'épaisseur est choisie en fonction de l'épaisseur de lté- lectrode à monter, chaque pièce d'insertion interchangeable possédant une cavité de refroidissement reliée par des tubes, destinés à amener et à évacuer l'agent réfrigérant, à la cavité respective de refroidissement de la plaque de contact et du cKble d'amenée de courant. 2. Porte-électrode selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trous pour le raccordement des tubes servant à amener et à évacuer l'agent réfrigérant, trous percés dans les pièces d'insertion interchangeables, sont disposés suivant le rayon de rotation des tubes par rapport aux axes d'articulation respectifs de leur fixation à la plaque de contact, à l'amenée de l'agent réfrigérant, au tuyau d'amenée de courant et à l'éva- cuation de l'agent réfrigérant, le rayon de rotation de chaque tube étant égal à sa longueur. 3. Porte-électrode selon la revendication 1, caractérisé en ce que le raccordement suivant les trous percés dans les pièce ces d'insertion interchangeables pour la connexion des tubes d'amenée et d'évacuation de l'agent réfrigérant est taraudé, tandis que la fixation des tubes d'amenée et d'évacuation de l'agent réfrigérant est articulée.