Brevet FR2360366A1 — publié le 19780303

La présente invention concerne les installations pour 1'41aboration de lingots de gros tonnage par refusion sous laitier électroconducteur. On connatt universellement des installations pour I'glaboration de lingots sous laitier électroconducteur, comportant des colonnes verticales sur lesquelles est fixé au moins un porte-électrodes- recevant une ou plusieurs électrodes à refondre et leur amenant le courant électrique. Sur lesdites colonnes, au-dessous du porte-électrodes, est montée avec possibilité de déplacement vertical une lingotière refroidie, placée sur une plaque de fond refroidie. La cavité de la lingotière est réalisée débouchante et la section de passage de sa partie supérieure est plus large que celle de sa partie inférieure. La partie supérieure plus large de la cavité de la lingotière refroidie sert de capacité pour le bain de laitier et pour la fusion des électrodes. Sa partie inférieure plus étroite sert à l'accumulation du métal fondu et à sa solidification en lingot. La valeur de la section droite de la partie inférieure de la lingotière est choisie sensiblement proche de la valeur de la section droite de l'électrode à refondre ou de la somme des sections des électrodes à refondre dans le cas où l'on fait fondre plusieurs électrodes simultanément. Au cours de la refusion sous laitier électroconducteur, les électrodes à refondre et a plaque de fond restent fixes, tandis que la lingotière refroidie est déplacée en montée au fur et à mesure de l'élaboration du lingot. Dans l'installation faisant l'objet du brevet français (nO d'enregistrement national 69.20277), la lingotière refroidie est placée sur une plaque de fond dotée d'une saillie oui au début de la refusion, est complètement engagée, d'en-dessous, dans la cavité de la lingotière. La face supérieure de cette saillie est située bien plus bas que la portion de paroi assurant le moulage du lingot dans la lingotière refroidie. Auqaessus de la saillie, dans la partie inférieure de la lingotière refroidie, il reste un espace pour la formation du pied du lingot. Au cours de l'élaboration du lingot, les premières portions de métal liquide se solidifient sur la face de la saillie. Au fur et à-mesure que le lingot élaboré croit en hauteur on fait monter la lingotière refroidie. La vitesse de croissance du lingot et, par conséquent, la vitesse de montée de la lingotière refroidie, sont choisies de manière à assurer l'élaboration d'un lingot de haute qualité. Pour cela, la lingotière refroidie est déplacée en montée de telle façon que presque toute la partie supérieure du lingot en cours de solidification soit dans la partie inférieure formante de la lingotière refroidie. Une fois la fusion des électrodes achevée, on évacue le laitier de la lingotière refroidie. On enlève les culots des électrodes en commun avec les éléments porte-électrode dans lesquels sont fixés (soudés) les bouts des électrodes à refondre. On fait monter la lingotière jusqu'à ce que le lingot élaboré sorte complètement de sa partie inférieure, puis on extrait de l'installation, par roulage, le chariot portant la plaque de fond et le lingot se trouvant sur celle-ci. Dans l'installation connue, pour l'élaboration de lingots d'un poids de 150 à 200 t et au-dessus, on emploie d'ordinaire des électrodes à refondre relativement courtes, dont la longueur de chacune est égale à la hauteur du lingot à élaborer. les électrodes refondre sont fixées dans le porteélectrodes, lequel est maintenu sur une structure métallique relativement simple, par exemple sur des colonnes avec des guides pour le déplacement vertical de la lingotière refroidie, le long des colonnes. ne la sorte, l'installation connue permet de résoudre le problème de la fabrication de lingots de grand poids. Toutefois, dans l'înstallationconnue, il est nécessaire d'employer des éldments porte-électrode relativement longs, auxquels on soude les électrodes à refondre. Dans le cas d'élaboration de lingots d'un poids allant jusqu'à 200 t, la longueur desdits éléments atteint 4 à 5 m. Ceci est dd au fait qu'après achèvement de la refusion, la lingotière refroidie doit être remontée jusqu'à de que la tête du lingot sorte complètement ae la cavité de la lingotière.Nais comme les électrodes sont réunies aux éléments porte-électrode par assemblage fixe, la surcourse de la lingotière refroidie en montée suivant les colonnes ne peut être assurée qu'en augmentant la longueur desdits éléments d'une valeur au moins égale à la hauteur de la paroi de la partie formante de la lingotière refroidie. Pour un lingot de 200 t, cette hauteur est de 1,5 à 2 mètres. L'augmentation de la longueur des éléments porteélectrode se traduit par une augmentation de la résistance et de la réactance d'induction du four, ce qui entraîne une augmentation de la puissance de la source de courant électrique utilisée pour l'alimentation de l'installation. L'emploi d'éléments porte-électrode longs fait que l'installation connue a une hauteur relativement grande et, par conséquent, sa construction nécessite la mise en oeuvre d'une grande quantité de matériaux(ordinatrement d'acier). Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients énumérés. On s'est proposé pour cela de créer une installation pour l'élaboration de lingots de gros tonnage par refusion sous laitier électroconducteur, dans laquelle la plaque de fond de la lingotière refroidie serait conçue de manière à rendre l'installation plus économique que l'installation connue utilisée à des fins analogues, et ceci, gracie à la réduction de sa hauteur, de son poids et aela surface occupée, ainsi que grâce à l'abaissement de la puissance de la source d'alimentation. La solution consiste en une installation pour l'élaboration de lingots de gros tonnage par refusion d'électrodes sous laitier électroconducteur, comprenant des colonnes verticales sur lesquelles est fixé au moins un porte-électrode recevant une ou plusieurs électrodes et leur amenant le courant électrique, une lingotière refroidie placée sous le portewélectrodes et montée de façon qu'elle puisse se déplacer verticalement le long des eolouness la cavité de cette lingotière étant débouchante et sa section de passage dans la zone du bain de laitier étant plus grande que sa section de passage dans la zone de moulage du lingot, cette dernière section de passage ayant une valeur sensiblement proche de celle de l'aire de section droite de I'électrode ou des électrodes refondues simultanément, et une plaque de fond placée sous la lingotière refroidie et dotée d'une saillie verticale refroidie qui s'engage d'en-dessous dans la cavité de la lingotière refroidie et qui constitue le fond de celle-ci au début de la refusion, installation dans laquelle, d'après l'invention, la saillie refroidie prévue sur la plaque de fond refroidie et s'engageant partiellement dans la cavité de la lingotière refroidie au débit de la refusion, a une hauteur supérieure à la hauteur de la portion moulante de la paroi de la lingotière refroidie et une section droite permettant la descente de la lingotière refroidie jusqu'à un niveau tel que ladite portion moulante de la paroi de la lingotière refroidie soit plus bas que la face supérieure de la saillie refroidie. Une telle forme de la plaque de fond, avec une saillie ayant les dimensions indiquées, permet de faire descendre la lingotière refroidie jusqu'à une position dans laquelle la face inférieure du lingot se trouve hors des limites de la zone de moulage du lingot, ce qui facilite l'extraction de celui- ci hors de la lingotière refroidie par un pont roulant. Cela, à son tour, permet d'employer des éléments porte-électrode plus courts(deu fois plus courts pour le maintien des électrodes à refondre, ainsi que de réduire la longueur des colonnes, et rend possible la réalisation d'une installation de refusion sous laitier électroconducteur plus compacte que celles connues. Il est avantageux que la hauteur de la saillie refroidie de la plaque de fond soit comprise entre 1,05 et 1,2 fois la hauteur de la portion moulante de la paroi de la lingotière refroidie. Une telle hauteur de la saillie refroidie permet de résoudre d'une maniera optimale le problème posé. Elle est suffisante pour la préhension du lingot par le pont roulant et son enlèvement de dessus la saillie de la plaque de fond sans endomrzagement de la portion formante de la paroi de la lingotière refroidie, laquelle se trouve à ce moment dans sa position basse. Il est souhaitable que, dans la zone du bain de laitier, la cavité de la lingotière refroidie aille en s'élargissant vers le haut de telle façon que la portion supérieure de la paroi la délimitant dans cette zone fasse un angle de 2 à 100 avec la vertical. De telles limites d'inclinaison de ladite portion de paroi de la lingotière refroidie permettent, à la fin de la refusion, de faire descendre sans entrave la lingotière et de dégager de sa partie formante le pied du lingot se trouvant sur la face supérieure de la saillie, laquelle, à la fin de la descente de la lingotière, est à un niveau plus haut que celui de la portion formante de la paroi de la lingotière refroidie. Une inclinaison inférieure à 20 de la portion supérieure de la paroi de la lingotière refroidie pourrait entraîner un coz-ncement de la partie supérieure de la lingotirèe par le laitier solidifié. Une inclinaison supérieure à 100 de ladite portion de paroi se traduit par une augmentation considérable et injustifiée de la partie supérieure de la lingotière. Pour une meilleure compréhension de l'invention, on décrit plus bas, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'installation proposée pour l'élaboration de lingots de gros tonnage par refusion sous laitier électroconducteur, avec référence au dessin unique annexé dans lequel: - la figure i représente l'installation pendant la pdriode initiale de la refusion (vue en coupe suivant un plan vertical) - la figure 2 représente la même installation que la figure 1,;mai8 à la fin de la refusion, au moment où le lingot est saisi pour son enlèvement de dessus la saillie de la plaque de fond. L'installation pour l'élaboration de lingots de gros tonnage par refusion sous laitier électroconducteur comprend un socle 1 (figures 1 et 2) , des colonnes verticales 2 montes sur le socle 1, un porte-électrode 3 (figure 1) fixé sur les colonnes 2 à l'aide de traverses supérieures 4 ayant une ouverture 5. Dans le porte-électrode 3 sont fixés des éléments porte-électrode 6, qui amènent le courant aux électrodes à refondre 7. Sur des traverses inférieures 8 est fixé, avec possibilité de déplacement vertical le long des colonnes 2, une lingotière refroidie9 placée sur une plaque de fond refroidie 10. La lingotière refroidie 9 comporte une cavité débouchante 11 dont la section de passage dans la zone du bain de laitier 12 est plus grande que sa section de passage dans la zone de moulage du lingot 13. La section de passage dans la zone de-moulage du lingot 13 est choisie sensiblement proche de l'aire de section droite de l'électrode, ou des électrodes 7 refondues simultanément. Dans la zone du bain de laitier i2, la cavité il de la lingotière refroidie 9 va en s'élargissant vers le haut, de telle façon que la portion supérieure 14 (figure 2) délimitant cette zone, de la paroi de la lingotière refroidie 9 forme avec la vertical un angle 4 qui peut titre de 2 à 100. Sur la surface active supérieure de la plaque de fond refroidie i0 est réalisée une saillie verticale refroidie 15 s'engageant par le bas dans la cavité 11 de la lingotière refroidie 9 et constituent son fond au ddbut de larefusion Dans le jeu entre la saillie refroidie 15 et la portion inférieure 16 de la paroi de la lingotière refroidie 9 est placé un joint 17 en amiante. La saillie refroidie 15 a une hauteur H plus grande que la hauteur h de la portion de paroi inférieure 16 assurant le moulage du lingot 13 dans la lingotière refroidie 9, et une section droite permettant la descente de la lingotière refroidie 9 jusqu'à un niveau ou la portion moulante 16 de la paroi de la lingotière refroidie 9 se trouvera plus bas que la face supérieure de la saillie refroidie 15. Il est préférable que la hauteur H de la saillie refroidie 15 sur la plaque de fond 10 soit de 1,05 à 1,2 fois supérieure à la hauteur h de la portion moulante 16 de la paroi de la lingotière refroidie 9. Pour déplacer la lingotière refroidie 9, il est prévu une commande de déplacement vertical (non représentée sur le dessin). L'installation peut comporter plusieurs porte-électrodes 3 (figure 1). Le lingot élaboré 13 peut être sorti de la lingotière refroidie 9 à l'aide de la pince 18 (figure 2) du pont roulant de l'atelier (non représenté sur le dessin). L'installation pour 1' élaboration de lingots de gros tonnage par refusion sous laitier électroconducteur fonctionne de la façon suivante. Au commencement de la refusion, on place la lingotière refroidie 9 (figure 1) sur la plaque de fondzefroidie 10, de telle façon que la saillie refroidie 15 soit partiellement engagée dans la partie inférieure de i cavité 11 de la lingotière refroidie 9, et que la face supérieure de la saillie refroidie 15 se trouve plus bas que de la portion moulante 16 de la paroi, à une distance suffisante pour la formation du pied du lingot 13. Dans le jeu entre la saillie refroidie 15 et la portion moulante 16 de la paroi de la lingotière refroidie 9, on place un joint 17 en amiante. Dans la cavité 11 de la lingotière refroidie 9 on verse du laitier en fusion qui forme le bain de laitier 12, dans lequel on plonge les électrodes à refondre 7. Ensuite, on alimente les électrodes à refondre 7 à partir d'une source de courant électrique (non représentée sur le dessin). Le courant électrioue circule dans le bain de laitier 12, soit entre les électrodes à refondre 7 seulement, soit entre les électrodes à refondre 7 et la saillie 15 de la plaque de fond refroidie 10 (selon le schéma des connexions électriques des élérodes à la source d'alimentation) et dégage de la chaleur qui réchauffe le bain de laitier 12 jusqu'à la température de fusion des électrodes à refondre 7. le métal liquide descend sur la face supérieure de la saillie 15 z'y refroidit et se solidifie en formant le lingot 13. Après formation du pied du lingot 13 dans l'espace au-dessous de la portion moulante 16 de la paroi de la lingotière refroidie 9, on fait monter la lingotière 9 à l'aide d'une commande (non représentée sur le dessin) qui est liée cinématiquement aux traverses inférieures 8. On règle la mont ce de la lingotière refroidie 9 de telle façon que le niveau du métal liquide, au fur et à mesure que de nouvelles portions de métal s'ajoutent gu lingot, se trouve auprès de la limite supérieure de la portion formante 16 de la paroi de la lingotière refroidie 9. Après fusion des électrodes 7 (jusqu'à qu'il ne reste que des culots courts sur les éléments porte-électrode 6) on coupe l'alimentation électrique et on arrête la montée de la lingotière refroidie 9. Ceci fait, on évacue le laitier de la partie supérieure 14 de la lingotière refroidie 9 et on enlève du porte-électrode 3 les culots des éléctrodes fondues 7 et les éléments porte-électrode 6. Lorsque le lingot 3 se refroidit, sa section droite diminue, ce qui permet de descendre la lingotière refroidie 9 (figure 2) jusqu'à sa position basse sur la plaque de fond 10. Dans cette position, la saillie refroidie 15 est complètement engagée d'en-dessous dans la cavité il de la lingotière refroidie 9 et sa face supérieure se trouve à 100 à 200 mm plus haut que la limite supérieure de la portion moulante 16 de la paroi de la lingotière refroidie 9. Pour enlever le lingot 13 de dessus la saillie refroidie 15, on engage à travers l'ouverture 5 des traverses supérieures 4 la pince 18 du pont roulant, à l'aide duquel on évacue ensuite le lingot 13. Dans l'installation proposée, les éléments porteélectrode, ai lieu d'avoir quatre mètres comme dans les installations connues, peuvent n'avoir que deux mètres. Ceci réduit notablement la longueur totale des éléments porte-électrode avec les électrodes à refondre et, par conséquent, diminue d'une façon marquée la résistance et la réactance d'induction du four. Il en résulte une diminution de la chute de tension dans les éléments porte-électrode et une diminution des pertes de chaleur dues au passage du courant électrique à travers ces éléments. En outre, pour l'alimentation de l'installation, on peut utiliser une source de courant électrique moins puissante. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a eté donne' qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituants 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. IoevENDIOATIONS 1. Installation pour l'élaboration de lingots de gros tonnage par refusion d'électrodes sous laitier electroconduc- teur, du type comprenant aes colonnes verticales sur lesquelles est fixé au moint un porte-électrodes recevant une ou plusieurs électrodes et leur amenant le courant électrique, une lingotière refroidie placée sous le porte-électrodes et monte de façon qu'elle puisse se déplacer verticalement le long des colonnes, ladite lingotière comportant une cavité debouchante dont la section de passage dans la zone du bain de laitier est plus grande que sa section de passage dans la zone de moulage du lingot cette dernière ayant une valeur sensiblement proche de celle de l'aire de section droite de l'électrode ou des électrodes refondues simultanément, et une plaque de fond placée sous la lingotière refroidie et pourvue d'une saillie verticale refroidie qui s'engage d'endessous dans la cavité de la lingotière refroidie, dont elle constitue le fond au début de la refusion, caractérisée en ce que la saillie refroidie prévue sur la plaque de fond refroidie êt s'engageant partiellement, dans la cavité de la lingotière au début de la refusion a une hauteur supérieure à la hauteur de la partie moulante de la paroi de la lingotière refroidie et une section droite permettant la descente de la lingotière refroidie jusqu'à un niveau où ladite partie moulante de la paroi de la lingotière refroidie se trouve plus bas que la face supérieure de ladite saillie refroidie. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la hauteur de la saillie refroidie de la plaque de fond est de 1,05 êt 1,2 fois supérieure à la hauteur de la partie moulante de la paroi de la lingotière refroidie. 3. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que, la partie supérieure de la cavité de la lingotière refroidie destinée à contenir le bain de laitier, va en s'élargissant vers le haut de telle façon que sa paroi forme un angle de 2 à 100 avec la verticale.