Brevet FR2404186A1 — publié le 19790420

La presente invention concerne un four de réduction électrothermique qui est alimenté avec un courant continu. Les premiers fours de réduction electro-thermiques qui ont été mis en service vers la fin du siècle dernier, étaient alimentés en courant continu. Le développement de génerateurs tri phasés à courant alternatif et l'amélioration de la transmission de puissance ont abouti au fait que les fours de réduction électro-thermiques ont pu être alimentés avec du courant alternatif. Les procédés améliorés de transformation de courant alternatif en courant continu au moyen de redresseurs du type à sec ont cependant offert récemment de nouvelles possibilités pour utiliser du courant continu en connexion avec des fours de réduction à chauffage électrique. Ces fours à courant continu qui jusqu'à ce jour ont été construits pour utilisation avec des traitements de réduction électrothermique sont généralement conçus avec une seule électrode supérieure et une seule électrode de fond. Ces fours sont de très faibles dimensions par rapport aux fours à courant alternatif usuels et sont principalement utilisés comme fours pour des essais. Cependant le courant continu présente, pour certaines opérations, certains avantages de pertes de courant réduites et ainsi de consommation spécifique de courant plus faible pour le matériau produit. Lors de l'emploi de fours à courant continu, il est nécessaire, par exemple dans les usines d'électrolyse, de disposer des redresseurs du type à sec entre le fond et le secondaire du transformateur de four. Le transformateur est équipé avec un connecteur pas à pas, de sorte qu'il est toujours possible d'obtenir le voltage qui convient le mieux au processus et à la charge du four. A l'intérieur d'unie certaine marge de voltage, la dimension et le coût de redresseurs de courant dépendent uniquement du courant qu'ils délivrent. En vue d'obtenir la même charge que dans les fours à courant alternatif triphasé avec trois électrodes supérieures, il est ainsi nécessaire de prévoir un équipement électrique important et coûteux.On p-eut donc se demander si, même avec des fours à courant continu de grande taille de ce type, on peut entrer en compétition avec des fours à courant alternatif tri-phasés, et jusqu'à ce jour on n'a pas réussi à concevoir des fours à courant continu qui soient compétitifs. La présente invention a cependant pour objet un dispositif de connexion qui rend possible un accroissement du voltage et de la charge du four sans augmentation corrélative de la dépense d'équipement électrique. Conformément à l'invention, le four ne comporte pas d'électrode de fond mais il est équipé avec un nombre pair d'électrodes supérieures qui sont connectées entre elles en série. Dans un four avec deux électrodes supérieures avec la même quantité de courant que dans un four ayant une électrode supérieure et une électrode de fond, on obtient un doublement du voltage, et en conséquence également un doublement de la charge du four, avec emploi du même redresseur dans les deux cas. Le four conforme à l'invention comporte une cuve circulaire avec quatre électrodes disposées en carré. On obtient ainsi une très bonne utilisation de la surface du four. Les électrodes supérieures sont connectées en série par paires et, avec la même dimension d'électrode, on obtient ainsi un doublement du courant ainsi qu'un doublement du voltage, c'est-à-dire que la charge du four sera égale à quatre fois celle d'un four ayant une seule électrode supérieure et une seule électrode de fond. Au moyen d'échangeurs de paies, on obtient un développement de chaleur égal dans les cratères et une consommation d'électrodes égale pendant une longue période de service. On utilise un seul changeur de pôle dans le système de barres omnibus pour chaque paire d'électrodes. Cet échangeur consiste en un contact qui agit comme organe de connexion et l'échange de pôles se produit lorsque le contact est déplacé à mi chemin sur les barres omnibus en direction transversale à celles;ci. Le changement de pale peut également être adapté à la routine de taraudage. Par un tel changement, on obtient, comme mentionné plus haut, une consommation uniforme des différentes électrodes. En comparaison avec un four circulaire à courant alternatif avec trois électrodes de mêmes dimensions, la charge du four peut être 4/3 fois plus grande en employant un four à courant continu avec quatre électrodes supérieures connectées en série par paire. En employant des électrodes plus grosses dans le four à courant continu, ce facteur sera encore plus grand, alors que le déplacement de courant dans le cas de courant alternatif croit de manière importante avec des diamètres dsélectrode très grands. Cela signifie à nouveau que les électrodes dans un four à courant continu peuvent être alimentées avec davantage de courant que des électrodes correspondantes dans des fours à courant alternatif. L'invention est expliqué ci-après avec référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un four circulaire équipé avec quatre électrodes superieures, - la figure 2 est une vue de dessus du four de la figure l. Dans la figure 1 est représenté le four de fusion l avec la charge 2 et le bain de fusion 3, ainsi qu'avec les électrodes 4. Le- courant est amené à partir du redresseur 5 à travers les barres omnibus 6 vers les deux faisceaux de barres 7, et de là vers les paires d'électrodes, un faisceau pour chaque paire et les deux électrodes de chaque paire étant connectées en série. A partir de ces électrodes qui jouent le rôle d'anodes, le courant passe à travers la charge 2 plus ou moins à demi-fondue, vers les électrodes qui jouent le rôle de cathodes, la majeure partie du courant passant-à travers le bain en fusion 3. A l'intérieur de chaque faisceau de barres 7 est disposé un échangeur de pôles 8 qui est commandé à distance. Il est ainsi possible d'établir un certain cycle pour le changement de pales, de telle sorte que soient obtenues quatre associations différentes d'anodes et cathodes en une succession optimale. Dans les cas des fours à courant alternatif, les plus grands qui sont construit actuellement, les pertes dues au déplacement de courant , aux courants vagabonds et à l'hystérésis sont importantes. Ces pertes sont évitées dans l'emploi du courant continu. On obtient ainsi une économie de consommation de courant qui, apres un certain temps sera égale aux dépenses supplémentaires causées par l'équipement électrique nécessaire. L'utilisation optimale des redresseurs de courant est obtenue par un couplage de deux ou plusieurs fours en série, de sorte qu'un plus grand nombre d'électrodes sont connectées en série. REVEND I CAT IONS 10) Four de réduction électro-thermique fonctionnant avec du courant continu, caractérisé par un nombre pair d'électrodes supérieures (4) qui sont connectées en série par paire, de telle sorte qu'une électrode de chaque pairé agisse comme cathode tandis que l'autre agit comme anode. 20) Four électrique suivant la revendication I, caractérisé par quatre électrodes-supérieures (4) qui sont disposées en carré dans une cuve circulaire (l). 30) Four électrique suivant l'une des revendications l et 2, caractérisé en ce que les anodes et les cathodes peuvent être interchangées au moyen d'un echangeur de pôles (8) qui ost disposé, un pour chaque paire d'électrodes, dans le faisceau de barres (7) entre la paire d'électrodes et un redresseur de courant (5). 40) Four électrique suivant l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que l'échange de pâles s'effectue après un nombre prédéterminé de cycles de sorte que sont obtenues quatre constellations différentes anode/cathode dans une succession prédéterminée.