Brevet FR2360857A1 — publié le 19780303

La présente invention concerne les fours métallurgiques a chauffage électrique par arc et plus particulièrement la protection contre l'oxydation des électrodes à base de graphite. Dans ces fours, les électrodes d'amenée du courant, généralement au nombre de trois, traversent-la voûte amovible du four par trois ouvertures et sont, par ailleurs, fixées sur des éléments de levage qui permettent de les extraire ou de les introduire dans le four. On conçoit donc que ces électrodes, en fonctionnement, comportent une extrémité très chaude, celle qui se trouve dans le four et une zone encore chaude hors du four et en contact avec l'air. En cours de fonctionnement ces électrodes s'usent par oxydation en raison de la temperature élevée dans le four et surtout au niveau du passage de la voûte où l'électrode, encore chaude, est en contact avec l'air. Or la consommation d'électrode, élément coûteux, entre pour une part non négligeable dans le prix de revient de l'acier.Ceci explique que depuis longtemps on a expérimenté de nombreux dispositifs pour essayer de limiter l'usure des électrodes. Si certains résultats intéressants ont pu être obtenus les dispositifs expérimentés n'ont pas encore donné entière satisfaction. Le but de la présente invention est de fournir un nouveau dispositif permettant à la fois de refroidir l'électrode et de limiter l'oxydation au niveau du passage de la voûte. A cet effet l'invention a pour objet un dispositif de protection des electrodes en graphite des fours électriques a arc, constitue par une structure extensible entourant l'électrode et comportant deux points d'ancrage, l'un sur la voute du four et le second sur les points mobiles de serrage de l'électrode, et des moyens pour introduire un gaz de refroidissement neutre à la base de la structure extensible. Ces moyens d'introduction sont constitués par une boite à gaz annulaire, solidaire de la voute du four, et sur laquelle est fixee la partie inférieure de la structure extensible. La boute à gaz comporte deux séries de sorties gaz permettant de diriger un courant de gaz annulaire contre l'électrode et un courant de gaz dirigé vers le haut dans la structure extensible. La structure extensible est formée d'une série de manchons métalliques de diamètre décroissant embolies les uns dans les autres et comportant à leur partie supérieure et a leur partie inférieure des moyens coopérant pour qu'un manchon supérieur entraine un manchon inférieur lorsque l'électrode decrit un mouvement ascendant vertical. Selon un autre mode de réalisation, la structure extensible est formée par une manche souple en tissu de fibre de carbone. L'invention sera d'ailleurs mieux comprise grâce à la description qui suit donnée a titre d'exemple en regard de la planche de dessin annexee sur laquelle - la figure unique représente une vue en coupe du dispositif de protection lorsque l'électrode est en position haute et en position basse. Sur cette figure on a représente une électrode en graphite 1 prise dans une pince porte-electrode 2 et maintenue par un patin de serrage 3. On n'a pas représente les amenées de courant qui sont inutiles pour la compréhen- sion de l'invention. Sur la partie gauche de la figure on a représenté les positions relatives de la voûte du four 4 et de l'électrode 1 lorsque cette dernière est en position basse, descendue dans le four, et sur la partie droite l'électrode en position haute. Sur la partie superieure de la voûte est fixée une pièce métallique circulaire 5 comportant une arrivée d'un gaz neutre 6 et une chambre circulaire 7 de répartition du gaz. Des ouvertures 8 debouchant en regard de l'électrode permettent de diriger contre l'électrode une partie du gaz admis dans la chambre 7.Une deuxième serie d'ouvertures 9 orientées vers le haut permet de souffler de bas en haut une autre partie du gaz neutre. Le dispositif de protection en luSmeme 10 est constitué d'une série de manchons metalliques 11 (a, b, c, d, e) disposés- concentriquement et emboîtés les uns dans les autres lorsque l'électrode est en position basse. Le manchon superieur 11 d est rendu solidaire de la pince porte-électrode 2 de même que le manchon inferieur 11 e est fixé, par soudure parexemple, à la partie supérieure de la botte a gaz 5.On notera également que tous les manchons intermédiaires lia, llb, lic, sont munis a leur périphérie supérieure d'un rebord intérieur 12 et à leur périphérie inferieure d'un rebord extérieur 13. En ce qui concerne le manchon supérieur iid il ne comporte qu'un rebord extérieur alors que le manchon inférieur lie ne comporte qu'un rebord interieur. En position de fonctionnement, représentée sur la partie gauche de la figure tous les manchons sont emboStes les uns dans les autres a la manière des éléments d'une longue vue repliee.Lorsque l'on soulève le porte-électrode celuici entraîne dans son ascension le manchon iid qui, à son tour, par l'intermédiaire de son rebord exterieur, souleve le manchon lia par son rebord intérieur. L'opération se déroule de la même manière pour les autres manchons jusqu'à leur déploiement complet. Ainsi quelle que soit la position de l'électrode, celle-ci est enfermee et isolée dans une chambre parcourue par un courant de gaz neutre. En effet le courant de gaz horizontal, forme par les ouvertures 8 forme un joint gazeux qui isole la gaine constituée par les manchons de l'atmosphère chaude du four et le courant de gaz vertical forme une gaine gazeuse qui refroidit l'électrode et l'isole de tout contact avec de l'air oxydant. Lorsque la structure extensible est réalisée avec des manchons metalli- ques ces derniers sont fabriqués en acier réfractaire. Il est également possible de réaliser une manche souple en tissu de fibres de graphite. Cependant, quel que soit le mode de réalisation, on comprend que, lorsque l'on extrait l'électrode du four, elle est portee à haute température et rayonne une importante énergie calorifique qui pourrait entrainer la mise hors service de la structure extensible. Pour atténuer l'échauffement consécutif au rayonnement de l'électrode, on accroît le débit de gaz neutre lorsque des tronçons d'electrodes portés à haute température commencent à sortir du four. Comme on le comprend, le dispositif objet de l'invention permet de diminuer l'usure des électrodes de four à arc, d'une part en les refroidissant et d'autre part, en isolant le graphite chaud de l'air qui joue le rôle d'un oxydant énergique. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de protection des electrodes en graphite des fours électriques à arc, pour en limiter l'usure, caracterise en ce qu il comprend une structure extensible entourant l'électrode et comportant deux points d'ancrage, l'un sur la voûte du four et le second sur les moyens mobiles de serrage de l'électrode et des moyens pour introduire un gaz de refroidissement neutre à la base de la structure extensible. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caracterise en ce que les moyens d'introduction du gaz sont constitues par une chambre annulaire solidaire de la voûte, comportant des sorties de gaz pour diriger un courant de gaz dans un plan horizontal et des sorties de gaz pour diriger un courant de gaz verticalement dans la structure extensible, la base de cette dernière etant fjxé sur la chambre annulaire. 3 - Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la structure extensible est formée par une série de manchons métalliques de diamètres décroissants embo7tés librement les uns dans les autres, et comportant à leur partie superieure et à leur partie inférieure des moyens coopérant entre eux pour qu'un manchon supérieur entraine un manchon inferieur lorsque le support d'électrode décrit un mouvement ascendant vertical. 4 - Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la structure extensible est formée par une manche souple en tissu de fibres de carbone.