Brevet FR2364591A1 — publié le 19780407

La présente invention concerne les dispositifs de chauffage électriques utilisant le chauffage direct à l'arc électrique et, plus précisément, un dispositif de chauffage à l'arc électrique sous vide. Bes dispositifs de ce genre peuvent être utilisés comme sources de chaleur dans les procédés métallurgiques pour la fusion, l'affinage, le dégazage, les traitements thermiques, le soudage, la réduc- tion des métaux et alliages ainsi que dans d'autres procédés de traitement à haute temperature sous vide des matériaux conducteurs de ltélectricité. Be principe de fonctionnement des dispositifs de ce genre repose sur l'utilisation d'un arc électrique dans le vide entre une cathode creuse chaude réalisée en matériau thermo-émissif et la pièce à chauffer en matériau conducteur de ltélectricité. Be chauffage direct à l'arc électrique consiste essentiellement à amorcer et à entretenir un puissant arc électrique entre deux électrodes à savoir la pièce à réchauffer ou à traiter en matériau conducteur et une électrode non consommable ou non fusible. Bes arcs électriques sont généralement caractérisés par de fortes intensités (plusieurs centaines ou milliers d'ampères) et par de basses tensions (de quelques dizaines de volts). Bes électrodes non consommables ae subdivisent en électrodes dites "chaudes" lorsque l'arc électrique est créé et maintenu par émission thermo-électronique à partir d'une électrode fortement chauffée et en électrodes dites "froides" lorsque l'arc électrique traverse les vapeurs du matériau à chauffer. Bes électrodes chaudes sont en règle générale connectées au pôle négatif d'une source de courant continu c'est-å-dire qu'elles servent de cathodes, alors que les électrodes froides sont réunies à une source de courant alternatif ou au pôle positif d'une source de courant continu c'est-à-dire qu'elles sont des anodes. On fabrique généralement les électrodes froides non consommables en cuivre et on les refroidit intensivement à l'eau. Pour éviter la destruction de l'électrode à l'endroit de son contact avec l'arc électrique, il est indispensable de déplacer rapidement l'arc électrique par rapport à la surface de l'électrode. On y arrive en faisant tourner une électrode réalisée sous forme de disque ou de c3ne ou en faisant tourner l'arc électrique sous l'effet d'un champ magnétique à la surface toroïdale de l'électrode. Toutes les élec trodes froides exigent des systèmes compliqués de refroidissement, d'alimentation en énergie électrique et de déplacement par rapport à la pièce à chauffer.En outre, les électrodes froides ne permettent d'obtenir que des arcs électriques courts, de quelques centimètres, ce qui limite leurs possibilités d'utilisation, notamment lorsqu'on place le matériau à refondre dans la zone de chauffage de l'arc électrique. l'es électrodes chaudes non consommables, réalisées sous forme d'une tige unique en matériau réfractaire thermo-émissif, notamment en graphite ou en tungstène, ne permettent pas d'obtenir dans le vide un arc électrique homogène d'une grande longueur (atteignant des dizaines de centimètres) qui soit stable dans l'espace. Dans le cas de l'utilisation d'arcs électriques de quelques centimètres de longueur, ces électrodes se recouvrent de vapeurs et de gouttes de ma matériau à traiter ce qui provoque l'érosion rapide et le transfert du matériau de l'électrode sur la pièce à traiter. En 1956, on a découvert un type nouveau d'arc électrique engendré soute vide par une cathode chaude thermo-émissive réalisée sous la forme d'un tube dont l'extrémité ouverte est orientée-vers l'anode qui est la pièce à chauffer. Be dispositif connu comporte une chambre à vide logeant un tube Immobilisé dans un support refroidi, à travers lequel on envoie à l'intérieur du tube un gaz inerte qui crée une différence de pressions entre la chambre à vide et l'enceinte du tube qui est une cathode creuse chaude. Be gaz à l'intérieur du tube qui constitue l'enceinte cathodique est ionisé par les électrons émis par la surface interne de la cathode creuse chaude et ensuite le gaz ionisé proprement dit (c'est-à-dire le plasma) sert d'émetteur puissant c'est-à-dire de source d'électrons qui entretient l'arc électrique entre la cathode tubulaire (creuse) chaude et la pièce à chauffer qu'est l'anode. On stabilise en outre l'arc électrique par un champ magnétique longitudinal coaxial avec la colonne de l'arc électrique. l'arc électrique obtenu se distingue par la haute stabilité de ses caractéristiques électriques et par sa stabilité dans l'espace lorsque la cathode creuse chaude est sensiblement éloignée de l'anode (se trouvant à des dizaines de centimètres de celle-ci), par son rendement énergétique élevé (supérieur à 50 %) et par la grande lon gévité de la cathode creuse chaude ce qui s'explique par l'absence de tache cathodique concentrée qui détruit la matière de la cathode. On appelle ce genre d'arc électrique "décharge à cathode creuse chaude11 ou "rayon plasmo-électronique", alors que les dispositifs de chauffage à l'arc électrique sous vide reçoivent respectivement le nom de "dispositifs à cathode creuse chaude" ou de "canons plasmo électroniques". On contact encore un autre dispositif de chauffage électrique à l'arc sous vide à cathode creuse chaude (brevet des Etats-Unis d' Amérique NO 3 210 454). Ce dispositif comporte une chambre à vide réunie à un système de pompage qui maintient à l'intérieur de la chambre à vide une pression de 10 2 à 5.10 3 mm de Hg. A l'intérieur de la chambre à vide est monté un support de la pièce à traiter conducteur de l'électricité et se présentant sous la forme d'une lingotière refroidie à l'eau contenant la pièce à traiter qui est en une matière conductrice que l'on se propose de refondre en lingot et qui se présente sous forme de poudre ou de granules.A l'intérieur de la chambre à vide, coaxialement avec le support conducteur de la pièce à traiter et à une distance déterminée de cette pièce se trouve une cathode creuse chaude en alliage thermo-émissif (tungstène ou tantale) réalisée sous forme de tube. Par l'une de ses extrémités, la cathode creuse chaude est réunie à un porte-cathode refroidi à l'eau et réalisé en un matériau conducteur de l'électricité, alors que l'autre extrémité de la cathode creuse chaude qui constitue une enceinte cathodique ouverte est orientée vers la pièce à traiter.Pour amorcer et entretenir un arc électrique entre la cathode creuse chaude et la pièce à traiter, on a prévu une source de tension continue dont le pole positif est réuni au support conducteur de la pièce à traiter, le pôle négatif de ladite source étant réuni au portecathode. Be dispositif comporte un solénoïde qui crée un champ magnétique continu coaxial avec la colonne de l'arc électrique et qui prévient l'apparition de déchargesélectriques parasites entre le portecathode et les éléments du dispositif qui sont au potentiel de l'anode. En outre, il confine et focalise la colonne de l'arc électrique. Be moyen pour l'admission du gaz dans l'enceinte cathodique est un conduit ménagé dans le porte-cathode. Be gaz inerte admis à travers ce conduit permet de réaliser une différence de pression entre l'enceinte cathodique et la chambre à vide. Ce gaz inerte envoyé dans l'enceinte cathodique est préalablement ionisé par une décharge à haute fréquence. Ensuite, on met en marche une source de tension continue qui entretient un arc électrique entre la cathode creuse chaude et la pièce à traiter qui constitue un lingot formé au cours de la refusion du matériau admis dans le support conducteur de la pièce à traiter servant de lingotière. L'un des principaux paramètres définissant l'efficacité du traitement au moyen du dispositif à cathode creuse chaude est l'intensité tolérée de l'arc électrique et, par conséquent, la puissance du dispositif de chauffage à l'arc électrique sous vide. La valeur de l'intensité tolérée du courant est limitée par les dimensions des cathodes creuses chaudes en alliages thermo-émissifs. C'est ainsi que dans l'un des dispositifs connus, on emploie des cathodes creuses chaudes de 1,6 à 16,0 mm de diamètre et d'une longueur d'environ 75 mm, ce qui permet de réaliser un arc électrique sous une tension d'environ 50 Vet pour un courant de quelques centaines d'ampères. l"arc électrique d'une puissance maximale de 400 kW et d'une intensité de 5 000 A a été obtenu avec une cathode creuse chaude de 40 mm de diamètre et d'une longueur d'environ 300 mm. Pour augmenter l'intensité du courant de l'arc électrique il est indispensable d'aecrottre les dimensions de la cathode creuse chaude, le diamètre, la longueur du tube et l'épaisseur de ses parois. Toutefois, le prix de revient des tubes en alliages thermo-émissifs est très élevé, de sorte que l'utilisation des dispositifs de chauffage à l'arc électrique sous vide, à cathode creuse chaude, en particulier dans le cas du fonctionnement avec des arcs électriques de grande puissance, est actuellement peu rentable. Pour l'utilisation des dispositifs à cathodes creuses chaudes, il est indispensable de mettre en oeuvre un champ magnétique coaxial à l'arc électrique. En l'absence de champ magnétique, on observe l'ionisation de l'atmosphère raréfiée à l'intérieur de la chambre à vide, et il apparatt des décharges d'arc parasites du porte-cathode en matériau conducteur aux parois conductrices de l'électricité de la chambre à vide, généralement réunies électriquement à la pièce à traiter. le champ magnétique est créé par un solénoide enroulé sur la chambre à vide ou bien logé dedans. l'installation d'un solénoSde limite les dimensions de la chambre à vide, crée des difficultés au cours des opérations et empêche l'observation du traitement du maté riau. La forme de la cathode creuse chaude réalisée en un tronçon de tubes définit la forme circulaire de la zone de chauffage à la surface de la pièce à traiter. Si l'on cherche à obtenir une zone de chauffage de forme oblongue ovale, on utilise souvent à la fois plusieurs cathodes creuses chaudes ce qui, tout en augmentant l'en- combrement, a comme inconvénient la tendance au rapprochement des arcs électriques des cathodes creuses chaudes voisines. On s'est donc proposé de créer un dispositif de chauffage à l'arc électrique sous vide qui permette d'augmenter sensiblement l'intensité de courant tolérée ainsi que la puissance de l'arc électrique entre la cathode creuse chaude et la pièce à traiter tout en réalisant une zone de chauffage sur la surface de la pièce à traiter non seulement de forme ronde, mais aussi de forme ovale. L'invention a donc pour objet un dispositif comprenant une chambre à vide contenant un support conducteur de l'électricité et portant la pièce à traiter, une cathode creuse chaude en alliage thermoémissif disposée à une certaine distance de la pièce à traiter et ayant une enceinte cathodique orientée vers cette pièce et un portecathodes en matériau conducteur de l'électricité, fixé à la cathode creuse chaude, un moyen d'admission de gaz dans l'enceinte cathodique et une source de tension continue branchée sur le porte-cathode et sur le support conducteur de la pièce à traiter pour obtenir un arc électrique entre la cathode creuse chaude et la pièce à traiter, ce dispositif étant caractérisé en ce que la cathode creuse chaude est réalisée sous forme de tiges, la profondeur de l'enceinte cathodique dépassant d'au moins 1,5 fois sa dimension transversale minimale. Il est préférable que les tiges de la cathode creuse chaude soient fixées directement au porte-cathode par l'une de leurs extrémités, l'autre extrémité de chacune des tiges étant orientée vers la pièce à traiter. Il est avantageux que les extrémités des tiges fixées dans le porte-cathode soient disposées sur une circonférence. Selon une autre caractéristique, les extrémités des tiges immobilisées dans le porte-cathode se trouvent sur des segments de deux droites parallèles espacées l'une de l'autre. Bes tiges de la cathode creuse chaude peuvent être rendues solidaires par leur surface latérale de dispositifs de serrage conduc teurs de l'électricité et fixs réunis au porte-cathode, et ces tiges pouvant entre disposées dans au moins deux plans. Il est avantageux de ménager un Jeu entre au moins deux tiges voisines. Il est également judicieux que le jeu entre les extrémités de tiges voisines orientées vers la pièce à traiter soit inférieur au jeu entre les extrémités opposées desdites tiges immobilisées dans le porte-cathode. Une autre solution, encore plus avantageuse, consiste à placer la cathode creuse chaude à l'intérieur d'une enveloppe en matériau stable en température disposée à proximité immédiate de la cathode creuse chaude, la paroi de l'enveloppe orientée vers la pièce à traiter ayant un orifice pour le passage de l'arc électrique émis par la cathode creuse chaude en direction de la pièce à traiter. Il est très judicieux que l'enveloppe soit rendue solidaire du porte-cathode. Be porte-cathode peut êre disposé à l'intérieur d'un tube conducteur électriquement isolé aussi bien du porte-cathode que du support conducteur de la pièce à traiter. l'enveloppe est de préférence fixée sur le tube conducteur de l'électricité. Il est avantageux de faire en sorte que le tube conducteur et l'enveloppe soient réalisés sous la forme d'un élément de construction monobloc en un matériau stable en température et conducteur de l'électricité. Il est commode de pratiquer au moins un orifice dans les parois de l'enveloppe pour l'admission du gaz dans l'enceinte cathodique. Il est encore plus avantageux de prévoir au moins un conduit entre le tube conducteur et le porte-cathode pour l'admission du gaz dans l'enceinte cathodique. L'invention permet de rendre plus efficace le traitement de la pièce grâce à l'accroissement de la puissance de l'arc électrique amorcé entre la cathode creuse chaude composée de tiges et la pièce conductrice à traiter. Be prix de revient du dispositif est abaissé par l'utilisation d'éléments et de pièces réalisés en des matériaux peu onéreux. C'est ainsi que par comparaison à un dispositif connu à cathode creuse chaude, le coft du dispositif suivant l'invention, n'est à puissance égale, qu'une fraction de celui du dispositif connu. L'utilisation de tiges formant la cathode creuse chaude qui sont des éléments simples et identiques, permet d'accrortre sensiblement la puissance du dispositif chauffant. C'est ainsi qu'un dispositif suivant 1 'inven- tion a subi des essais avec des courants d'environ 16 000 A et des puissances dépassant -1 000 kW ce qui dépasse de loin les puissances des sources thermiques à arc électrique sous vide disponibles à l'heure actuelle. Be dispositif suivant l'invention se prête au réglage de-la concentration de la puissance dans la zone de chauffage à la surface de la pièce à traiter par la modification de la longueur de l'arc électrique et de la pression dans la chambre à vide ainsi que par la modification de la configuration de la zone de chauffage et ceci par des moyens plus simples que la focalisation magnétique et le balayage de l'arc électrique, moyens utilisés actuellement. Toutes ces particularités permettent de réaliser un procédé antidéflagrant d'élaboration des métaux, en particulier de titane, quand on choisit dans la zone de chauffage une concentration de puissance suffisamment élevée pour mettre en fusion le métal, mais insuffisante pour la dégradation de la paroi métallique refroidie du support de la pièce à traiter, support qui se présente sous la forme d'un creuset ou d'une lingotière. La forme allongée de la zone de chauffage créée par le dispositif suivant l'invention permet d'industrialiser la production de lingots plats en lingotières, le traitement thermique de surfaces étendues ainsi que d'autres procédés. le dispositif suivant l'invention est capable de fonctionner sous une pression dans la chambre à vide de 0,5 à 5,0 mm de Eg ce qui est pratiquement impossible avec des dispositifs de chauffage à hautes températures sous vide d'autres types, notamment avec les canons à électrons avec les dispositifs à cathodes chaudes non consommables ou avec les générateurs de plasma à arc. Pour l'alimentation du dispositif suivant l'invention, il est possible d'employer des sources de courant continu utilisées dans des fours à arc sous vide destinés à l'élaboration des métaux ce qui facilite aussi bien la création de nouvelles unités d'élaboration et de fonderie sous vide que la mise en place dans des unités en fonctionnement de dispositifs de chauffage à l'arc électrique sous vide suivant l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés dans lesquels la Fig. 1 représente une vue en coupe longitudinale de l'ensem- ble du dispositif de chauffage à l'arc électrique sous vide, suivant l'invention, pour le traitement de pièces réalisées en des matériaux conducteurs de l'électricité suivant l'invention; la Fig. 2 représente une vue en plan selon la ligne II-II de la Fig. 1 de la zone de chauffage à la surface de la pièce à traiter suivant l'invention; la Fig. 3 représente une vue en plan d'une autre forme de la zone de chauffage à la surface de la pièce à traiter, suivant l'invention;; la Fig. 4 représente une vue en coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la Fig.- 1 d'un porte-cathode avec des tiges fixées sur lui,suivant l'invention; la Fig. 5 est une vue en coupe transversale d'une variante de la disposition des tiges dans le porte-cathode, suivant l'invention; la Fig. 6 représente une vue en coupe transversale d'une autre variante de la disposition des tiges dans le porte-cathode, suivant l'invention; la Fig. 7 représente une vue en coupe longitudinale d'une partie du porte-cathode dans lequel sont immobilisées des tiges, suivant l'invention; la Fig. 8 représente une vue en coupe longitudinale d'une partie du porte-cathode dans lequel les tiges sont immobilisées au moyen de montants de fixation suivant l'invention; la Fig. 9 représente une vue en coupe suivant la ligne IX-IX de la Fig. 8;; la Fig. 10 représente une vue en coupe longitudinale d'une variante de l'ensemble du dispositif de chauffage à l'arc électrique sous vide suivant l'invention; la Fig. 11 représente une vue en coupe longitudinale d'une partie du porte-cathode sur-lequel sont rapportées des tiges et une enveloppe realiseesen un matériau stable en température, suivant l'invention; la Fig. 12 représente une vue en coupe longitudinale d'une autre variante de l'ensemble du dispositif de chauffage à l'arc électrique sous vide suivant l'invention; la Fig. 13 représente une vue en coupe longitudinale d'un portecathode avec des tiges logées dans une enveloppe, réalisées sous la forme d'un élément de construction monobloc avec un tube conducteur de l'électricité, suivant l'invention; la Fig. 14 est une vue en coupe suivant la ligne XIV-XIV de la Fig. 13;; la Fig. 15 est une vue en coupe transversale d'une variante dans laquelle les tiges sont placées à l'intérieur de l'enveloppe, suivant l'invention la Fig. 16 représente une vue en coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation du dispositif de chauffage à l'arc électrique sous vide pour le traitement de pièces réalisées en un matériau conducteur de l'électricité, suivant l'invention. l'e dispositif de chauffage à l'arc électrique sous vide pour le traitement de pièces réalisées en un matériau conducteur comporte une chambre à vide 1 (Fig. 1) comportant des parois conductrices 2 et contenant un support conducteur 3 portant la pièce Bonductrice 4 à traiter, une cathode creuse chaude 5 en alliage thermo-émissif (dans le mode de réalisation décrit, cet alliage contient du tungstène avec addition d'oxydes de thorium, de lanthane ou d'yttrium). La cathode creuse chaude 5 comporte des tiges 6 immobilisées dans un porte-cathode conducteur 7. Bes tiges 6 sont fixées directement au porte-cathode 7 par l'une de leurs extrémités, leur autre extrémité étant orientée vers la pièce à traiter 4. Bes tiges 6 forment l'enceinte cathodique 8 orientée vers la pièce à traiter 4. le profondeur de l'enceinte cathodique 8 limitée par les tiges 6 est au moins 1,5 fois supérieure à sa dimension transversale minimale. Dans le porte-cathode 7 est ménagé un conduit 9 destiné à l'admission d'un gaz dans l'enceinte cathodique 8 (flè-che 10). Un orifice 11 prévu dans la chambre à vide 1 sert à évacuer le gaz par pompage (flèche 12) gracie à quoi une dépression est maintenue à l'intérieur de la chambre à vide 1. Be conduit 9 permet de créer la différence de pression requise entre l'enceinte cathodique 8 et l'enceinte de la chambre à vide 1. la porte-cathode 7 est connecté au p8le négatif d'une source 13 de tension continue, alors que le support conducteur 3 de la pièce à traiter 4 est connecté au pôle positif de la source 17 de tension continue. l'énergie de la source 13 de tension continue permet de réaliser un arc électrique 14 entre la pièce à traiter 4 et la cathode creuse chaude 5. la pièce à traiter 4 est chauffée par l'arc électrique 14 dans la zone de chauffage 15. Be support conducteur 3 de la pièce à traiter 4 est isolé électriquement des parois 2 de la chambre à vide 1 par un isolateur 16. Un autre isolateur formé par une douille isolante 17 isole électriquement le porte-cathode 7 des parois 2 de la chambre à vide 1 et assure un assemblage étanche entre le porte-cathode 7 et la chambre à vide 1. Ia Fig. 2 représente une zone de chauffage 15 de forme circulaire qui se forme à la surface de la pièce à traiter 4 sous l'effet de l'énergie dégagée par l'arc électrique 14 (Fig. 1). La Fig. 3 représente une zone de chauffage 15 de forme ovale qui se forme à la surface de la pièce à traiter 4 lorsque l'arc électrique 14 (Fig. 1) dégage de l'énergie électrique sur cette pièce. l'a Fig. 4 représente une vue en coupe selon la ligne IV-lV de la Fig. 1 et représente l'une des variantes possibles de montage des tiges 6 de la cathode creuse chaude 5 dans le porte-cathode 7 muni d'un conduit 9 pour l'admission du gaz dans l'enceinte cathodique 8 (Fig. 1). les tiges 6 (Fig. 4) sont fixées dans le porte-cathode 7 à l'une de leurs extrémités et ces extrémités sont réparties suivant la circonférence "a" et adhèrent intimement les unes aux autres. Pour une telle disposition des tiges 6, la zone de chauffage 15 (Fig. 2) à la surface de la pièce à traiter 4 a une forme de cercle. La zone de chauffage 15 (Fig. 2) a la meme forme circulaire si l'on fixe les tiges 6 (Fig.5) dans le porte-cathode 7 de façon & à mé- nager un jeu 18 entre au moins deux tiges voisines 6. Be porte-cathode 7 présente également un conduit 9 pour l'admission du gaz à l'intérieur de l'enceinte cathodique 8 (Fig. 1). Si les extrémités des tiges 6 fixées dans le porte-cathode 7 (Fig. 6) sont disposées le long des segments "b", et "b"' de deux droites parallèles, la zone de chauffage 15 (Fig. 3) à la surface de la pièce à traiter 4 a une forme allongée quasi-ovale. Be porte-cathode 7 (Fig. 6) présente trois conduits 9 pour réaliser une distribution plus uniforme du gaz dans le volume de l'en- ceinte cathodique 8 (Fig. 1). Entre deux tiges voisines 6 de la cathode creuse chaude 5 (Fig.6) sont ménagés des jeux 18. La Fig. 7 représente encore une autre variante possible de montage des tiges 6 dans le porte-cathode 7 muni d'enceintes de refroidissement 19 et d'un conduit 9 pour l'admission du gaz dans l'encein- te cathodique dans le sens de la flèche 10. Bes extrémités libres des tiges 6 se rapprochent, grâce à quoi le jeu 18' entre ces extrémités libres orientées vers la pièce à traiter 4 (Fig. 1) est inférieur au jeu 18 entre les extrémités opposées des tiges 6 fixées dans le porte-cathode. La Fig. 8 représente l'une des variantes possibles de fixation des tiges 6 dans le porte-cathode 7 réalisé par deux montages comportant des montants de fixation 20. Chacun des montants 20 fixe au porte-cathode 7 un groupe de quatre tiges 6 disposées dans l'un des plans longitudinaux "p" ou "h". Bes tiges 6 se trouvent dans deux plans "p" et "h" décalés d'une certaine distance l'un par rapport à l'autre. Par les conduits 9 ménagés dans le porte-cathode 7 on admet le gaz dans l'enceinte cathodique 8 dans le sens de la flèche 10. la Fig.9 qui est une coupe selon la ligne IX-IX de la Fig. 8, on voit que le porte-cathode 7 a trois conduits 9 pour l'admission du gaz dans l'enceinte cathodique 8. Un tel montage des tiges 6 dans le porte-cathode 7 permet de réaliser une zone de chauffage 15 (Fig. 3) à la surface de la pièce à traiter 4 d'une forme allongée sans augmenter les dimensions transversales du porte-cathode 7 comme dans l'appareil représenté sur la Fig. 6. Ia Fig. 10 représente une vue en coupe longitudinale d'une variante de dispositif de chauffage à l'arc électrique sous vide utilisé pour le chauffage de matériaux conducteurs liquides, notamment de métaux en fusion. la chambre à vide 1 delimitee par des parois 2 contient un support conducteur sous forme d'une poche conductrice 21, la pièce à traiter (à chauffer) se présentant sous la forme d'un matériau conducteur liquide 22 et une cathode creuse chaude 5 dont les tiges 6 sont fixées dans le porte-cathode 7 et forment l'enceinte cathodique 8. Be porte-cathode 7 est fixé coaxialement à l'intérieur d'un tron çon de tube conducteur 23 muni d'enceintes de refroidissement 24. La douille isolante 17 assure une fixation rigide et étanche du porte-cathode 7 sur le tube conducteur -23 et les isole électriquement l'un de l'autre. Une autre douille isolante 25 isole électriquement le tube conducteur 23 des parois 2 de la chambre 1 et de la poche conductrice 21 qui contient le matériau conducteur liquide à réchauffer 22. Comme le tube 23 est éleetriquement neutre, il constitue un blindage électrique ce qui prévient l'apparition de décharges électriques parasites entre le porte-cathode 7 chargé négativement et le matériau liquide 22 chargé positivement, la poche conductrice 3 et les parois 2 de la chambre à vide 1. La douille isolante 25 qui isole électriquement le tube conducteur 23 des parois 2 de la chambre à vide 1 constitue également un joint à vide entre ces éléments. Cela permet de soumettre le tube conducteur 23 avec le porte-cathode 7 à un mouvement de translation qui les rapproche du matériau à réchauffer 22 ou qui les en éloigne (la flèche 26). Te déplacement du tube conducteur 23 et du portecathode 7 s'effectue au moyen d'un mécanisme d'entratnement (non représenté sur la Fig. 10) qui permet éventuellement de monter à demeure le tube conducteur 23 avec le porte-cathode 7 à l'intérieur de la chambre à vide 1. Le porte-cathode 7 est muni d'enceintes de refroidissement 19 et d'un conduit 9 destiné à admettre le gaz dans l'enceinte cathodique 8 dans le sens de la flèche 10. Par l'orifice 11 pratiqué dans la paroi 2 de la chambre à vide 1, on évacue le gaz de la chambre à vide 1 dans le sens de la flèche 12 au moyen d'un système de pompage (non représenté sur la Fig. 10). La Fig. Il représente une vue en coupe longitudinale d'une partie de porte-cathode 7 et son enceinte de refroidissement 19. le porte-cathode 7 est rendu solidaire des tiges 6 de la cathode creuse chaude 5 qui délimite l'enceinte cathodique 8. La cathode creuse chaude 5 est entourée d'une enveloppe 27 en un matériau stable en température, l'enveloppe étant fixée au porte-cathode 7. Dans la paroi 28 de l'enveloppe 27, on a ménagé un premier orifice 29 orienté vers la pièce à traiter 4 (Fig. 1). C'est par cet orifice 29 que passe l'arc électrique 14 entre la cathode cluse chaude 5 et la pièce à traiter 4 (Fig. 1). Dans la paroi 28 (Fig. 11) de l'enveloppe 27 est ménagé également un second orifice 30. C'est par ce second orifice 30 que l'on admet le gaz pénétrant dans l'enceinte cathodique 8 par les jeux 18' et 18 ménagés entre les tiges voisines 6 (flèche 31). L'enveloppe 27 protège la cathode creuse chaude 5 contre les projections de gouttes du matériau à traiter fondu (Fig. 10) et oriente l'écoule- ment du gaz qui sort par l'orifice 30 à travers le jeu 18' ménagé entre les tiges 6 vers l'enceinte cathodique 8. La Fig. 12 représente une vue en coupe longitudinale d'un ensemble d'un dispositif de chauffage à l'arc électrique sous vide dans lequel la chambre à vide 1 délimitée par les parois 2 contient un support conducteur sous forme d'un creuset 32 contenant le matériau solide conducteur 33 qui doit subir une refusion. La cathode creuse chaude est entourée de l'enveloppe 27 en graphite fixée au tube conducteur 23 et fixée électriquement sur celui-ci. Be gaz est admis dans l'enceinte cathodique 8 par un conduit 34 dans la direction de la flèche 35 et par les jeux 18 et 18' entre les tiges 6. Sur la Fig. 13, les tiges 6 se rapprochent les unes des autres vers la pièce à traiter 4 (Fig. 1), et le jeu 18t (Fig. 13) entre les extrémités des tiges 6 orientées vers la pièce à traiter 4 (Fig. 1) est inférieur au jeu 18 entre les extrémités opposées de ces tiges 6 fixées dans le porte-cathode 7 (Fig. 13). l'enveloppe 27 est réalisée en un matériau conducteur stable en température et constitue un élément de construction monobloc avec le tube conducteur 23. l'enveloppe 27 protège la cathode creuse chaude 5 contre les projections des gouttes de métal en fusion 33 (Fig, 12) et s'oppose également à la naissance de décharges électriques parasites entre le porte-cathode 7 et les parois 2 (Fig. 12) de la chambre à vide 1 dirigeant l'écoulement du gaz à la sortie de l'orifice 50 (Fig. 13) par les jeux 18 et 18' ménagés entre les tiges 6 dans l'enceinte cathodique 8. Sur la Fig. 14 qui représente une vue en coupe transversale selon la ligne XIV-XIV de la Fig, 13, les tiges 6 fixées à l'une de leurs extrémités dans le porte-cathode 7 sont installées de façon que le jeu 18' (Fig. 13) entre les extrémités des tiges 6 orientées vers la pièce à traiter 4 (Fig. 1) soit inférieur au jeu 18 entre les extémités des tiges 6 fixées dans le porte-cathode 7(Fig. 14). La zone 15 (Fig. 2) à la surface de la pièce à traiter 4 créée par la cathode creuse chaude considérée a une forme circulaire étant donné que les extrémités des tiges 6 fixées dans le porte-cathode 7 (Fig. 14) sont disposées sur la circonférence "a". Dans les parois 28 de l'enveloppe 27 sont ménagés le premier orifice 29 destiné au passage de l'arc électrique 14 (Fig. 1) et le second orifice 30 (Fig. 14) destiné à admettre le gaz à l'intérieur de l'enveloppe 27 et ensuite par les jeux 18 et 18' (Fig. 13) entre les tiges 6 dans 11 enceinte cathodique 8. La Fig. 15 représente une coupe transversale de l'enveloppe 27, les tiges 6 étant montées à l'intérieur. Bes tiges 6 sont fixées par l'une de leurs extrémités dans le porte-cathode 7 de façon que le Jeu 18' (Fig. 13) entre les extrémités des tiges 6 orientées vers la pièce à traiter 4 (Fig. 1) soit inférieur au Jeu 18 entre les extrémités des tiges 6 fixées dans le porte-cathode 7 (Fig. 15) et les tiges 6 se rapprochent vers la pièce à traiter 4 (Fig. 1). La zone de chauffage 15 (Fig. 3) à la surface de la pièce à traiter 4 réalisée par la cathode d'une forme donnée a une configuration allongée étant donné que les extrémités des tiges 6 fixées dans le porte-cathode 7 (Fig. 6) se trouvent sur les segments "b" et "b"' de deux droites parallèles.Le premier orifice 29 (Fig. 15) ménagé dans les parois 28 de l'enveloppe 27 pour le passage de l'arc électrique 14 (Fig. 1) a une forme rectangulaire, le deuxième orifice 30 (Fig. 15) est prévu pour l'admission du gaz à l'intérieur de l'enceinte cathodique 8 par le jeu 18 entre les tiges 6. La Fig. 16 représente une vue en coupe longitudinale du dispositif de chauffage à l'arc électrique sous vide qui est utilisé pour la cristallisation. La chambre à vide 1 dans laquelle est ménagé un orifice il pour l'évacuation du gaz par pompage dans la direction de la flèche 12 contient un support conducteur sous forme d'une lingotière 36 refroidie par eau avec un lingot élaboré 37 que l'on évacue, après la cristallisation, de la chambre à vide 1 par l'orifice 38 dans la direction de la flèche 39. Dans la douille isolante 17 est pratiqué un conduit 34 pour l'admission du gaz dans l'enceinte cathodique 8 dans le sens de la flèche 35. La cathode creuse chaude 5 se trouve à l'intérieur de l'enve- loppe 27 rapportée sur tube conducteur de l'électricité 23. L'enveloppe 27 protège la cathode creuse chaude 5 contre les projections de gouttes de métal en provenance du lingot 37 élaboré dans la lingotière 36 et dirige, dans l'enceinte cathodique 8, l'écoulement de gaz en provenance du conduit 34. le porte-cathode 7 rendu solidaire du tube 23 conducteur de l'électricité au moyen d'une douille isolante 17, est capable de se déplacer le long de la douille isolante 25 (son sens de déplacement est indiqué par la flèche 26) qui exerce les fonctions d'un joint à vide. Bes déplacements du porte-cathode 7 avec le tube conducteur 23 sont réalisés par un mécanisme de déplacement non représenté sur la figure. La Fig. 1 représente un moyen pour l'admission du gaz, constitué par un système 40, notamment par un réservoir à gaz comprimé servant à introduire le gaz dans l'enceinte cathodique 8 par l'ori -fice 9 dans le sens de la flèche 10. Des moyens de ce genre pour l'admission du gaz sont prévus également dans d'autres versions du dispositif, mais par convention ils ne sont pas représentés sur les Fig. 2 à 16. l'e dispositif de chauffage à l'arc électrique sous vide suivant l'invention fonctionne de la manière suivante. On évacue l'air de la chambre 1 (Fig. 1) au moyen de pompes à vide (non représentées) à travers l'orifice il dans le sens de la flèche 12 jusqu a ce que la pression dans la chambre à vide I de- vienne inférieure à 20 mm de Rg, de préférence jusqu'à une pression de 10 à i à 3 mm de Hg. On admet dans l'enceinte cathodique 8 par le conduit 9 pratiqué dans le porte-cathode 7, dans la direction de la flèche 10, un gaz de préférence inerte tel que l'argon ou l'he- lium en quantité suffisante pour créer une différence de pressions entre l'enceinte cathodique 8 et l'enceinte de la chambre à vide 1. Généralement, la pression à l'intérieur de l'enceinte cathodique 8 dépasse de plusieurs dizaines de fois la pression qui règne à l'intérieur de la chambre 1, le débit du gaz étant d'autant plus élevd que la pression de service dans la chambre 1 est grande. il se chiffre par 0,01 à 1,0 m3/h. Be gaz admis à travers le porte-cathode 7 par le conduit 9 est extrait en continu par pompage hors de la chambre à vide 1 à travers l'orifice 11 dans la direction de la flèche 12, l'intérieur de la chambre 1 étant maintenu sous la dépression nécessaire pour le traitement de l'ouvrage 4, généralement dans une gamme de pressions de 20 à 10 mm de Kg. Pour l'amorçage d'un arc électrique 14 entre la cathode creuse chaude 5 et la pièce à traiter 4 il est indispensable de procéder à une ionisation préalable du gaz à l'intérieur de l'enceinte cathodique 8 et de porter les tiges 6 à la température qui correspond à l'émission thermoélectronique, généralement supérieure à-2 0000 C. On y arrive de la façon suivante : entre la pièce à traiter 4 et la cathode creuse chaude 5 on applique une tension continue de la source 13, le pôle positif de la source 13 de tension continue étant branché sur le support 7 électroconducteur fixant l'ouvrage 4 alors que le pôle moins de la source 17 est réuni au porte-cathodes 7 dans lequel est fixée la cathode creuse chaude 5. On choisit généralement la tension de la source 13 entre 30 et 100 V. On réalise l'amorçage de l'arc électrique 14 en appliquant une tension à haute fréquence à partir d'une source d'alimentation auxiliaire (non représentée) entre le porte-cathode 7 et le support 3 conducteur de l'électricité que l'on débranche après l'amorçage de l'arc principal 14 entretenu par la source 13 de tension continue. Après le réchauffage des tiges 6 de la cathode creuse chaude 5 jusqu'aux températures provoquant une émission thermo-électronique active et, après l'achèvement de l'ionisation du gaz dans l'enceinte cathodique 8 limitée par les tiges 6 et après branchement du pôle moins de la source 13 de courant continu sur le porte-cathode 7 et du pôle plus de la source 13 sur le support conducteur 3 avec la pièce à traiter 4, l'arc électrique 14 entre les tiges 6 et la pièce à traiter 4 est entretenu spontanément. les électrons sont émis par la surface latérale des tiges 6 orientées à l'intérieur de l'enceinte cathodique 8 et sont attirés par les ions positifs contenus dans le plasma dans l'enceinte 8 et provoquent une ionisation additionnelle des atomes neutres et des molécules du gaz admis en continu dans l'enceinte cathodique 8.A son tour, le gaz (le plasma) ionisé dans l'enceinte cathodique 8 émet des électrons dans la direction de la pièce à traiter 4 et crée des conditions pour l'entretien de l'arc électrique 14 entre les tiges 6 de la cathode creuse chaude 5 et i'ouvrage à traiter 4. l'e nombre de tiges 6 dans la cathode creuse chaude 5, leurs sections et les dimensions transversales de l'enceinte cathodique 8 sont définis essentiellement par l'intensité de courant maximale de l'arc électrique 14. l'es essais ont montré qu'une tige 6 fabriquée en tungstène lanthanisé (W + 1 % de La203) de 10 mm de diamètre résistent pendant des périodes prolongées à des courants d'environ 1000 A. A mesure que le courant de l'arc électrique 14 augmente, il faut augmenter non seulement la section des tiges 6, mais encore les dimensions transversales de l'enceinte cathodique 8. C'est ainsi que pour travailler dans la gamme des courants de 500 à 2 000 A, il suffit de disposer les tiges 6 (Fig. 4) sur une circonférence "a" d'un diamètre intérieur de 10 à 12 mm alors que pour des courants d'arc électrique de 8 000 à 15 000 A, il est indispensable que le diamètre intérieur de l'enceinte cathodique 8 (Fig. 1) soit égal à 45 à 50 mm. Au fur et à mesure que l'intensité du courant de l'arc électrique 14 dans le dispositif donné augmente, la tension de l'arc électrique 14 passe de 3 à 5 V pour chaque 1 000 A. la tension de lrarc électrique 14 augmente sensiblement elle aussi, au fur et à mesure que la pression dans la chambre à vide 1 baisse et peut dépasser notamment 100 V. Comme le circuit à vide est caractérisé généralement par une vitesse d'évazuation constante de l'air hors de la chambre à vide 1, la pression à l'intérieur de la chambre à vide et par conséquent la tension et la puissance de l'arc électrique 14 peuvent être réglées par modification du débit du gaz admis par le conduit 9 dans le portecathode 7. C'est ainsi que, à débit de la pompe à vide invariable, pour un débit de gaz de 0,8 m3/h il ya production d'un arc électrique 14 d'une intensité de 3 000 A, sous une tension de 28 V, à une pression dans la chambre à vide de 1,0 mm de Hg, alors que pour un débit de gaz de 0,05 m3/h, il y a production d'un arc électrique 14 pour une intensité de 3 000 A, sous une tension de 45 V, à une pression de 0,1 mm de Hg.Au fur et à mesure que la pression dans la chambre à vide 1 baisse, l'arc électrique 14 devient plus dispersé et n'exerce pratiquement pas d'efforts sur le matériau à traiter. De cette manière, en réglant la pression dans la chambre à vide 1 ainsi que le débit du gaz on peut faire varier dans de larges limites les possibilités énergétiques et technologiques du dispositif de chauffage à l'arc électrique à vide suivant l'invention. Bes tiges 6 (Fig. 4) de la cathode creuse chaude 5 sont immobilisées dans le porte-cathode 7 suivant une circonférence 'ta" grâce à quoi la zone 15 (Fig. 2) de chauffage à la surface de la pièce à traiter 4 a une forme circulaire. La longueur des tiges 6 (Fig. 1) qui forment ltenceinte cathodique 8 dépasse au moins de 1,5 fois la dimension transversale minimale de l'enceinte cathodique 8 car la zone de gaz ionisé dans l'enceinte cathodique 8 est localisée audessus de l'extrémité libre des tiges 6 à une distance égale environ à la dimension transversale de l'enceinte cathodique 8.Lorsque la longueur des tiges 6 dépasse la dimension transversale de l'enceinte cathodique 8 de plus de 5 fois, le soufflage par le gaz de la zone à l'intérieur de l'enceinte cathodique 8 est entravé, mais le dispositif est cependant capable de fonctionner. Si les extrémités des tiges 6 fixées dans le porte-cathode 7 (Fig. 6) sont disposées le long des segments "b" et 'job"' de deux droites parallèles, la zone de chauffage 15 (Fig. 3) à la surface de la pièce à traiter 4 a une forme ovale. Un accroissement de la concentration de puissance dans la zone de chauffage 15 (Fig. 1) peut entre réalisé si l'on dispose les tiges 6 (Fig.7) de manière qu'elles se rapprochent de l'ouvrage à traiter 4 (Fig. 1). Cela provoque un confinement de la colonne de l'arc électrique 14 entranant une réduction de la surface de la zone de chauffage 15 sur la pièce à traiter 4 et une augmentation de la densité de l'écoulement de chaleur sur la zone de chauffage 15. Si les extrémités de tiges 6 fixées dans le porte-cathode 7 (Fig. 14) et qui se rapprochent dans le sens de la pièce 4 (Fig. 1) sont disposées sur la circonférence "a", la zone 15 (Fig. 2) de chauffage à la surface de l'ouvrage à traiter 4 a une forme circulaire. Dans le cas où les extrémités fixées des tiges 6 (Fig. 15) qui se rapprochent de la pièce à traiter 4 (Fig. 1) sont disposées le long des segments "b" et "b"' (Fig. 15) de deux droites parallèles, la zone de chauffage 15 (Fig. 3) à la surface de la pièce à traiter 4 a une configuration allongée. Bes processus dtionisation et d'amorçage de l'arc électrique 14 (Fig. 1) dans l'enceinte cathodique 8 (Fig. 8) limitée par les tiges 6 dans deux plans, se déroulent de la façon décrite plus haut. Une telle disposition des tiges 6 (Fig. 8) reliées au porte-cathode 7 au moyen de montants de fixation 20 en matériau conducteur de l'électricité permet d'augmenter la surface émettrice de l'enceinte cathodique 8 formée par les tiges 6, en comparaison avec le mode de fixa tion représenté sur la Fig. 6. Cela permet, à son tour, de réaliser une zone de chauffage 15 (Fig. 1) à la surface de la pièce à traiter 4, dont la forme devient ovale fortement allongée (non représenté). La modification de la forme et de la surface de la zone de chauffage 15 à la surface de la pièce à traiter 4 permet d'appliquer des traitements aux pièces de formes variées d'élaborer la lingotière 36 (Fig. 16), des lingots 37 tant de section circulaire qu'allon- gée (ces sections ne sont pas représentées sur la figure). l'a Fig. 10 représente une vue d'ensemble d'un dispositif de chauffage à l'arc électrique à vide utilisé pour chauffer un matériau conducteur de l'électricité liquide 22. Après l'évacuation du gaz de la chambre à vide 1 par l'orifice 11 dans le sens de la flèche 12, après l'admission d'un gaz inerte par le conduit 9 (flèche 10) dans l'enceinte cathodique 8 et après branchement de la source i3 de tension continue sur une cathode creuse chaude 5 et à la poche 21, l'amorçage de l'arc électrique 14 entre la cathode creuse chaude 5 et le matériau conducteur de 1'électricité liquide réchauffé 22 est obtenu par venue en contact d'au moins une tige 6 avec le matériau conducteur de l'électricité liquide réchauffé 22 ce qui s'obtient par déplacement du porte-cathode 7 et du tube 23 conducteur de l'électricité qui en est solidaire, le long de la douille isolante 25 dans le sens du matériau conducteur liquide 22. Be mécanisme de déplacement réuni au porte-cathode 7 et assurant le déplacement de ce dernier le long de la douille isolante 25 n'est pas représenté sur la Fig. 10. Dans certains cas pendant le fonctionnement du dispositif de chauffage à l'arc électrique à vide on observe l'ionisation du gaz à l'intérieur de la chambre à vide 1 proprement dite ce qui favorise les fuites de courant du porte-cathode 7 vers les parois 2 de la chambre à vide 1 électriquement réunies à la poche 21; de ce fait le tube 23 conducteur de l'électricité avec les enceintes de refroidissement 24 étant électriquement isolé aussi bien du porte-cathode 7 que de la poche électro-conductrice 21 contenant le matériau électroconducteur liquide 22, exerce des fonctions de blindage électrique. Au moyen du tube conducteur 23 on introduit le porte-cathode 7 avec la cathode 5 dans la chambre à vide 1. En déplaçant le tube 23 avec le porteocathode 7 et la cathode creuse chaude 5 le long de l'axe de l'arc électrique 14 on modifie la longueur de l'arc électrique 14. Cela est nécessaire non seulement pour l'amorçage de l'arc électrique 14, mais encore pour la modification de la concentration de puissance dans la zone de chauffage 15 (Fig. 2) ainsi que pour la simplification du chargement et du déchargement du matériau liquide à traiter 22 (Fig. 10). la distance entre la cathode creuse chaude 5 et le matériau à traiter 22, c'est-à-dire la longueur de l'arc électrique 14, peut varier entre-de larges limites de 5 cm à 100 cm. l'a modification de la longueur de l'arc électrique 14 permet de régler la quantité d'énergie dégagée dans la zone de chauffage 15 (Fig. 2) ce qui élargit les possibilités du dispositif de chauffage à l'arc électrique à vide suivant l'invention.C'est ainsi que le dispositif suivant l'invention utilisé avec des arcs électriques 14 d'une longueur de 5 à 20 cm peut être utilisé comme une source très intense de chauffage, pour la fusion des métaux réfractaires et avec des arcs électriques 1-4 de plus de 20 cm de longueur il peut être employé comme source de chaleur dissipée n'entratnant pas la fusion de la pièce à traiter 4 (Fig. 1) ce qui est nécessaire pour le traitement thermique de la pièce 4. Quand on met en fusion des matériaux conducteurs de l'électricité solides 33 (Fig. 12) la cathode creuse chaude 5 est soumise à l'action de projections et de vapeurs du matériau fondu 33. Par con séquent, pour augmenter la longévité de la cathode 5 celle-ci est entourée d'une enveloppe 27 (Fig. 11) réalisée en matériau stable en température ou d'une enveloppe 27 (Fig. 12) en matériau conducteur de 11 électricité stable en température. On admet le gaz dans l'enceinte cathodique 8 par un conduit 34 pratiqué dans la douille isolante 17, dans la direction de la flèche 35. il est indispensable de ménager un jeu 18 au moins entre un couple de tiges voisines 6 (Fig. 5) qui donne accès au gaz dam l'enceinte cathodique 8 à partir du conduit 34 (Fig. 12). L'enveloppe 27 dirige le gaz à la sortie du conduit 34, à travers le jeu 18 entre les tiges 6, dans l'enceinte cathodique 8 (Fig. 5). Un premier orifice 29 (Fig. 11) dans les parois 28 de l'enveloppe 27 orienté vers la pièce à traiter 4 (Fig. 1) est prévu pour le passage de l'arc électrique 14 (Fig. 11). La réalisation de l'enveloppe 27 (Fig. 13) en matériau conducteur de l'électricité permet de la réunir (au point de vue de sa construction) avec le tube conducteur de l'électricité 23, le gaz arrivant dans la direction de la flèche 31 par le second orifice 30 ménagé dans la paroi du tube conducteur de l'électricité 23 qui constitue un prolongement de la paroi 28 de 11 enveloppe 27. Une telle construction est avantageuse dans le cas où l'on installe le portecathode 7 et la cathode creuse chaude 5 entièrement à l'intérieur de la chambre à vide 1. Be dispositif de chauffage à arc électrique à vide pour-la fusion des matériaux solides 33 (Fig. 12) placés dans un creuset de fusion 32 fonctionne comme décrit dans ce qui précède; toutefois, l'arrivée du gaz dans l'enceinte cathodique 8 est assurée non pas à travers le porte-cathode 7, mais à travers le conduit 34 entre le porte-cathode 7 et le tube conducteur de l'électricité 23, dans la direction de la flèche 35.Grâce à la présence d'une enveloppe 27 en matériau conducteur, l'arc électrique 14 entre la cathode 5 et la pièce à traiter 4 peut être obtenu par amorçage préalable d'un arc électrique de faible puissance (non représenté) entre la cathode chaude creuse 5 et l'enveloppe 27, à partir d'une source auxiliaire de tension continue (non représentée) que lton débranche après lla- morçage de l'arc électrique principal 14 entretenu par la source 13 de tension continue. Be dispositif de chauffage à l'arc électrique à vide représenté sur la Fig. 16 est utilisé au cours de l'élaboration d'un lingot 37 dans une lingotière conductrice de l'électricité 36. Dans le cas considéré l'admission du gaz dans l'enceinte cathodique 8 est assurée par le conduit 9 dans le porte-cathode 7 où le gaz arrive dans la direction de la flèche 10 et par le conduit 34 entre le porte-cathode 7 et le tube conducteur de l'électricité 23, dans le sens de la flèche 35. Cela permet d'envoyer dans l'enceinte cathodique 8 un gaz à faible potentiel d'ionisation comme l'argon et dtintroduire dans la chair bre à vide 1, par le conduit 34, d'autres gaz indispensables pour les réactions métallurgiques comme 1'hydrogène, l'azote, l'ammoniac ou le méthane. Après l'évacuation du gaz par pompage à travers l'orifice 11 dans le sens de la flèche 12 et après branchement de la source de courant continu 13 sur le porte-cathode 7 et la lingotière conductrice 36 avec le lingot 37, on amorce un arc électrique 14 entre la cathode 5 et la lingotière 37 en amenant en contact au moins une tige 6 avec le lingot à traiter 37, Be contact est réalisé en déplaçant le tube conducteur de l'électricité 27 le long de la douille isolante 25 dans le sens de la flèche 26. Après l'amorçage de l'arc électrique 14 le tube 23 est déplacé en s'écartant du lingot 27 et est immobilisé à une distance imposée au moyen d'un mécanisme de déplacement (non représenté).Ensuite le processus de traitement du lingot 37 se déroule comme décrit plus haut; à la fin de la cristallisation on extrait le lingot 37 de la chambre à vide I par l'orifice 38 dans la direction de la flèche 39. L'invention va être maintenant illustrée par plusieurs exemples. Exemple 1 On place une pièce à traiter 4 sous forme d'un lingot de molybdène de 250 mm de diamètre et de 270 mm de hauteur dans une chambre à vide 1 (Fig. 1) à refroidissement par eau, (ledit refroidissement par eau n'est pas représenté sur la Fig. 1) sur une plaque de cuivre isolée des parois 2 de la chambre à vide 1. La cathode creuse chaude 5 est réalisée en huit tiges 6 de 120 mm de longueur et de 10 mm de diamètre réalisées en tungstène lanthanisé (W + 1 % de lia203). Bes extrémités des tiges 6 (Fig. 6) sont immobilisées dans le-porte-cathode 7 sur deux segments ("b" et "b"')de droites parallèles de 48 mm de longueur, l'écartement entre eux étant de 25 mm. le jeu entre les tiges voisines 6 dans chaque rangée est égal à 6 mm. On introduit le porte-cathode en cuivre refroidi à l'eau 7 (Fig. 1) dans la chambre à vide 1 à travers la douille isolante 17. On envoie de l'argon dans l'enceinte cathodique 8 entre les deux rangées de tiges 6, par deux conduits 9 prévus dans le portecathode 7. En mettant en court-circuit la cathode creuse chaude 5 et la surface plane de l'ouvrage à traiter 4 on amorce un arc électrique 14 et on l'entretient pendant 15 minutes sous le régime suivant: pression dans la chambre à vide 1 à0,8 mm de Hg, débit d'argon 0,3 m5/h, longueur de l'arc électrique 14 à 180 mm, intensité du courant dans l'arc électrique 14 à 6 000 A, tension de l'arc électrique 14 à 42 V. il se forme à la surface de la pièce 4 à traiter un bain de métal en fusion qui s'écoule par un orifice préalablement ménagé dans la pièce à traiter 4. le bain a une profondeur de 40 mm alors que sa section dans le plan horizontal a la forme de la zone de chauf fage 15 de la Fig. 3, d'une longueur de 180 mm et d'une largeur de 100 mm. Exemple 2 On installe dans la chambre à vide 1 (Fig. 12) à refroidissement par eau (non représenté), un creuset 32 en graphite contenant un lit de fusion en rebuts broyés d'un alliage de titane. La cathode creuse chaude 5 se compose de douze tiges 6 de 10 mm de diamètre et de 120 mm de longueur, réalisées en tungstène lanthanisé et fixées dans le porte-cathode 7 en cuivre à refroidissement par eau réalisé au moyen de la cavité de refroidissement 19. Bes extrémités des tiges 5 immobilisées dans le porte-cathode 7 (Fig. 5) sont disposées sur une circonférence "a" de 60 mm de diamètre. Be tube conducteur de l'électricité refroidi 23 (Fig. 12) de 150 mm de diamètre fait fonction de blindage électrique et est rendu solidaire du portecathode 7 au moyen de la douille isolante 17.L'enveloppe 27 en graphite est fixée sur le tube 23 de façon que les tiges 6 émergent de 20 mm par le premier orifice 29 de l'enveloppe 27 orienté vers le matériau solide à refondre 33 sous forme de rebuts en morceaux d'un alliage de titane. Be diamètre de l'orifice 29 est égal à 85 mm. On introduit de l'argon inerte dans le conduit 34 entre le porte-cathode 7 et le tube conducteur 23. On amorce un arc électrique 14 entre la cathode creuse chaude 5 et le lit de refusion dans le creuset 32 et on maintient cet arc pendant onze minutes sous le régime suivant: pression dans la chambre à vide 1,- 0,5 mm de Hg, débit d'argon 0,5 m3/h, longueur de l'arc électrique 14 - 600 mm, intensité du courant de l'arc électrique 14 - 16 000 A, tension 66 V. Par fusion dans le matériau solide 33 on réalise un bain circulaire de métal fondu de 65G mm de diamètre correspondant à la zone de chauffage 15 circulaire (Fig. 2). A partir du bain de fusion formé on obtient une pièce de fonderie d'une masse approximativement égale à 100 kg. Exemple 3 On installe dans une chambre à vide 1 (Fig. 16) refroidie par eau (non représentée) une lingotière de cuivre refroidie par eau 56 pour obtenir un lingot 37 de 280 mm de diamètre à partir de titane en copeaux, par rechargement graduel et étirage du lingot 37 hors de la lingotière 36.On réalise la cathode creuse chaude 5 en six tiges 6 de 10 mm de diamètre, de 80 mm de longueur exécutées en tungstène lanthanisé. Bes extrémités des tiges 6 immobilisées dans le porte-cathode 7 (Fig. 5) se trouvent sur une conférence "a" de 25 mm de diamètre. Be porte-cathode 7 (Fig. 16) est installé à l'intérieur d'-un tube conducteur 23 refroidi à l'eau, de 125 mm de diamètre, à l'extrémité inférieure duquel est fixée une enveloppe de cuivre 25 refroidie par eau (le refroidissement ntest pas représenté). Be premier orifice 29 de l'enveloppe 27 de 42 mm de diamètre est disposé au même niveau que les extrémités inférieures non immobilisées des tiges 6. On envoie de l'argon par le conduit 9 ménagé dans le portecathode 7 et on admet de lthélium par le conduit 94. On entretient l'arc électrique 14 pendant une heure et demie à deux heures sous le régime suivant: pression dans la chambre à vide 1- 0,3 à 0,6 mm de Hg, débit d'argon 0,15 m3/h, débit d'hélium 0,1 m3/h, longueur de l'arc électrique 14,- 200 à 350 mm, intensité du courant de l'arc électrique -14, -3 500 à 4 500 A, tension de l'arc électrique 14,- 32 à 38 V. On obtient en définitive un lingot 37 en alliage de titane de 1,5 m de longueur. L'invention n'est nullement limitée aux exemples qui viennent d'être cités. le dispositif de chauffage à l'arc électrique sous vide suivant l'invention peut aussi bien être utilisé dans d'autres procédés et appareils qui nécessitent l'association des hautes températures aux basses pressions du milieu gazeux (inférieures à 20 mm de Hg). En particulier l'invention peut être recommandée pour l'utilisation dans les procédés industriels suivants : refusion, raffinage et préparation d'alliages, essentiellement d'alliages extra-purs, hautement actifs-et à constituants multiples dans des unités de fusion et de fonderie munies aussi bien de creusets en céramiques que de creusets métalliques; - refusion des rebuts d'alliages hautement actifs, notamment d'alliages de titane aussi bien dans des fours à creuset à garnissage que dans des lingotières; - élaboration dans des fours à lingotières, de lingots de section circulaire ou rectangulaire constituant des semi-produits définitifs ou des ébauches de refusion ultérieure; - fusion de métaux et d'alliages ainsi que réchauffage d'un bain de fusion dans des unités de fusion ou de fonderie à marche continue;; - réchauffage de la tête de lingots cireulaires ou rectangulaires coulés sous vide en coquilles afin de supprimer des retassures; - réchauffage du métal fondu en poches et mélangeurs en cas de traitement sous vide en dehors des fours; - raffinage et addition d'éléments aux métaux et alliages par mise en oeuvre de gaz actifs tels que l'azote, le méthane; - procédés électrothermiques de réduction en phases liquide et gazeuse, en particulier pour l'obtention de produits de réduction sous forme de lingots de métaux et d'alliages comme dans la réduction thermique par le carbone et l'hydrogène, le réchauffage non oxydant d'ébauches en alliages hautement actifs pour leur déformation plastique ultérieure; - traitement thermique d'ouvrages sous vide, en particulier dans des unités à marche continue; ; - frittage à hautes températures de pièces et d'ébauches en métaux et alliages réfractaires obtenus par des procédés de la métallurgie des poudres; - soudage, rechargement et traitement superficiel des ouvrages sous vide. L'invention permet d'obtenir des arcs électriques 14 de grande puissance agissant sur la pièce à traiter 4 dans une zone 15 de chauffage de forme variable. L'invention permet de régler la concentration de la puissance dans la zone de chauffage 15 ce qui réduit le danger d'explosion au cours de traitements réalisés dans des supports 3 à refroidissement par eau. Revendications 1 - Dispositif de chauffage à l'arc électrique sous vide pour le traitement de pièces réalisées en des matériaux conducteurs de l'électricité comprenant une chambre à vide qui contient un support conducteur de l'électricité pour la pièce à traiter, une cathode creuse chaude en alliage thermo-émissif logée à une certaine distance de la pièce à traiter et ayant une enceinte cathodique orientée vers cette pièce et un porte-cathode en un matériau conducteur de l'électricité fixé sur la cathode creuse chaude, un moyen d'admission du gaz dans l'enceinte cathodique, une source de courant continu branchée sur le porte-cathode en un matériau conducteur et sur le support conducteur de la pièce à traiter pour obtenir un arc électrique entre la cathode creuse chaude et la pièce à traiter, caractérisé en ce que la cathode creuse chaude est réalisée sous forme de tiges, la profondeur de l'enceinte cathodique dépassant d'au moins 1,5 fois sa dimension transversale minimale. 2 - Dispositif suivant la revendication l, caractérisé en ce que les tiges de la cathode creuse chaude sont directement fixées au porte-cathode par lune de leurs extrémités, l'autre extrémité de chaque tige étant orientée vers la pièce à traiter. " - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les extrémités des tiges de la cathode creuse chaude fixées dans le porte-cathode sont disposées sur une circonférence. 4 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les extrémités des tiges de la cathode creuse chaude fixées dans le porte-cathode sont disposées sur les segments de deux droites parallèles. 5 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces latérales des tiges sont solidaires de dispositifs de fixation conducteurs fixés au porte-cathode et disposées dans au moins deux plans. 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un jeu est ménagé entre au moins deux tiges voisines 7 - Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le jeu entre les extrémités des tiges voisines orientées vers la pièce à traiter est inférieur au jeu ménagé entre les extrémités opposées de ces tiges fixées dans le porte-cathode. 8 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la cathode creuse chaude est logée dans une enveloppe en matériau stable en température dans les parois duquel est ménagé un premier orifice orienté vers la pièce à traiter, pour le passage de l'arc électrique à partir de la cathode creuse chaude vers la pièce à traiter. 9 - Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'enveloppe est fixée sur le porte-cathode. 10 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le porte-cathode est solidaire d'un tube conducteur de l'électricité isolé électriquement du porte-cathode et du support conducteur de l'électricité de la pièce à traiter. 11 - Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'enveloppe en matériau stable en température est rapportée sur le tube conducteur de l'électricité. 12 - Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le tube conducteur de l'électricité et l'enveloppe sont réalisés en une seule pièce en matériau conducteur de l'électricité, stable en température. 13 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'au moins un orifice est ménagé dans les parois de l'enveloppe pour l'admission du gaz dans l'enceinte cathodique. 14 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 13, caractérisé en ce qu'au moins un conduit entre le tube conducteur de l'électricité et le porte-cathode est ménagé pour l'admission du gaz dans l'enceinte cathodique.