Brevet FR2454469A1 — publié le 19801114

La présente invention concerne l'électrométallurgie, et a notamment pour objet un four à électrodes multiples pour la refus ion de métaux sous laitier électroconducteur en vue d'obtenir des lingots de poids variés pour divers usages. Dans nombre de cas, le programme de production des usines de constructions mécaniques prévoit une vaste gamme de produits pour lesquels il est nécessaire d'avoir des lingots de poids variés pour divers usages. I1 y a deux voies pour faire face à cette nécessité : soit utiliser des équipements étroitement spécialisés, soit utiliser des équipements universels. La première voie n'est pas économiquement avantageusg si le programme de production ne prévoit pas la fabrication d'un grand nombre de produits en grande série en accord avec la spécialisation de l'usine, car dans ce cas, inévitablement, une partie des équipements reste inutilisée un certain temps, et il faut tenir compte des dépenses concernant l'entretien technique de ces équipements, le prix de la surface de production et d'autres facteurs plus ou moins importants. La deuxième voie peut donner un effet économique, mais à condition d'avoir des équipements appropriés. Pour obtenir des lingots de qualité de poids variés et pour divers usages, il est avantageux d'utiliser des fours à électrodes multiples pour la refus ion des métaux sous laitier électroconducteur. On connaît des fours à électrodes multiples pour la refus ion des métaux sous laitier électroconducteur, comprenant des colonnes, des porte-électrodes avec des électrodes consommables, une lingotière à refroidissement et un chariot avec une plaque de fond sur laquelle est installée la lingotière à refroidissement, des ouvertures étant pratiquées dans les porte-électrodes pour le montage des électrodes. Montées de cette façon, les électrodes permettent d'obtenir des lingots d'un seul type et d'une seule dimension, c'est-à-dire qu'elles limitent les possibilités technologiques du four. Comme on le voit de ce qui précède, les électrodes ne peuvent être montées en n importe quel point de l'espace de fusion de la lingotière. On connais également un four à électrodes multiples pour la refus ion des métaux sous laitier électroconducteur, comprenant une lingotière à refroidissement, une colonne, un bras monté sur la colonne avec possibilité de déplacement vertical le long de cette colonne et portant un porte-électrodes adapté pour maintenir plusieurs électrodes consommables (brevet NO 2362 336 RFA). Le porte-électrodes de ce four à la forme d'une plaque avec des trous pour la fixation des électrodes consommables, une partie de ces trous étant dotés d'une isolation et alternant avec ceux sans isolation. Dans le four précité, la plaque est disposée horizontalement et fixée au bras à l'aide d'une barre centrale, tandis que les trous sont percés dans la plaque suivant une circonférence, ce qui permet d'obtenir des lingots d'une seule dimension déterminée. Pour avoir un lingot d'une autre dimension, il est nécessaire de remplacer la plaque par une autre dans laquelle la disposition des trous serait cellenécessaire, ce qui, à son tour, exige une modification de la construction du bras et du système d'amenée de courant. I1 en découle une limitation des possibilités technologiques de ce four pour la refusion des métaux sous laitier électroconducteur n'assurant pas l'obtention de lingots de types, de dimensions, de formes et d'usages divers sans dépenses supplémentaires de temps technologique. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients ci-dessus mentionnés. L'invention vise la création d'un four à électrodes multiples pour la refusion de métaux sous laitier électroconducteur, dans lequel, grâce au montage des électrodes avec possibilité de déplacement dans le plan horizontal, il serait possible d'obtenir des lingots de diverses formes et dimensions. Ce problème est résolu du fait que dans un four à électrodes multiples pour la refus ion des métaux sous laitier électroconducteur, du type comprenant une lingotière à refroidissement, une colonne, un bras monté sur la colonne avec possibilité de déplacement vertical le long de cette colonne et doté d'un porte-électrodes destiné à recevoir des électrodes consommables, suivant l'invention le porte-électrodes se présente sous forme d'une structure qui est formée de barres concourantes et constituée d'une partie verticale comportant une tête enserrée par des sabots formant coins s'engageant dans une encoche en coin du bras, et qui a la possibilité de tourner autour de son propre axe, et d'une partie horizontale avec des portées pour la suspension des électrodes, assurant un contact intime entre les surfaces conjuguées de ladite partie horizontale et de l'électrode. Une telle réalisation du four, suivant l'invention, permet d'en élargir les possibilités technologiques, puisque les électrodes ont la possibilité de se déplacer dans une large mesure dans le plan horizontal, ce qui dépend des dimensions de la partie horizontale du porte-electrodes. I1 s'ensuit une réduction du temps nécessaire à la mise en place des électrodes, d'où une augmentation du temps utile pour la refus ion. Le four à électrodes multiples suivant l'invention peut être utilisé pour la fabrication par refusion sous laitier électroconducteur de lingots de types, dimensions, formes et usages variés. L'un des aspects de l'invention réside en ce que le nombre d'électrodes utilisées pour l'obtention dtun lingot de forme ou de dimensions voulues, peut être facilement modifié grâce à la conception plus simple du porte-électrode. En particulier, lors de la fixation d'une seule électrode dans le porte-électrode, ce dernier peut avoir une forme en L . Cette modification est commode en cas de nécessité de redistribuer les électrodes afin d'obtenir un lingot d'une autre section transversale. En cas d'utilisation d'un plus grand nombre d'électrodes, exigeant par exemple la fixation de quatre électrodes dans le porte-électrodes, il est préférable de réaliser celui-ci avec une partie horizontale comprenant deux barres formant une croix coincidant avec le plan horizontal, la jonction des barres étant reliée à la partie verticale du porte-électrodes. Cette conception permet de suspendre facilement les électrodes sur les barres de la partie horizontale en faisant tourner chacun des porte-électrodes autour de l'axe de sa partie verticale et en permettant ainsi le libre accès tour à tour aux barres cachées derrière le bras. Un autre aspect de l'invention réside en ce que les porte-électrodes peuvent facilement être remplacés par d'autres types de porte-électrodes, les sabots en V pouvant dans ce but être librement réunis par des boulons. Afin de prévenir le déplacement de l'électrode suspendue au porte-électrode, il y a, sur la partie horizontale de ce dernier, un arrêtoir ou analogue comprenant une plaquette tournante et un goujon. De plus, afin de réduire le temps nécessaire au changement d'électrodes, il est rationnel de monter sur la partie verticale du porte-electrodes un manchon prismatique coopérant avec ladite partie verticale au moyen d'éléments sphériques et de butées de limitation fixées sur cette partie verticale, au-dessous de la tête, pour la réalisation de la rotation de la partie verticale de porte-électrodes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de différents exemples de réalisation non limitatifs avec référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente une projection frontale du four à électrodes multiples pour la refus ion des métaux sous laitier électroconducteur suivant l'invention; - la figure 2 représente une vue en plan du four représenté sur la figure 1; - la figure 3 représente une coupe, suivant III-III de la figure 2 du bras et des coins; - la figure 4 représente les éléments de la figure 3, vus suivant la flèche A, une partie du bras étant enlevée; - la figure 5 représente le porte-électrode suivant l'invention, suivant un autre exemple de réalisation, en position de travail; - la figure 6 représente le porte-électrode de la figure 5 pendant la suspens ion des électrodes;; - la figure 7 représente la section VII-VII de la figure 6. Comme on le voit d'après la figure 1, le four à électrodes multiples pour la refusion de métaux sous laitier électroconducteur, pris comme exemple de réalisation, comprend une lingotière à refroidissement 1, trois colonnes 2 disposées autour, des bras 3 montés sur ces colonnes avec possibilité de déplacement vertical le long de ces colonnes, et des porte-électrodes 4 montés sur les bras 3 et adaptés pour maintenir plusieurs électrodes consommables 5. La lingotière à refroidissement 1 est du type ouvert à ses parties supérieure et inférieure. Elle est montée sur des traverses 6 qui sont fixées sur des chariotes 7 montés eux-mêmes sur les colonnes 2. Les chariots 7 ont la possibilité de se déplacer le long des colonnes 2 sous l'action d'une commande 8, par exemple un moteur électrique, par l'intermédiaire d'une crémaillère 9 faisant partie d'une transmission à crémaillère. Pour assurer un appui au lingot en formation, il y a une plaque de fond 10 montée sur un chariot 11 se déplaçant sur des rails 12. A la partie supérieure des colonnes 2 sont montés les bras 3 portant les porte-électrodes 4. Les bras 3 sont fixés sur des chariots 13 ayant des commandes 14 pour leur déplacement le long des colonnes 2 à l'aide de la transmission à crémaillère comprenant la crémaillère 9. Les bras 3 sont dotés d'encoches 15 en coin, dans lesquelles sont montés les porte-électrodes 4. Suivant l'invention, chacun des porte-électrodes 4 se présente sous forme d'une structure qui est formée de barres concourantes, avec une partie verticale 16 munie d'une tête 17 enveloppée ou enserrée par des sabots formant coins 18 (figure 2) engagés dans une encoche en coin 15 du bras 3, et qui a la possibilité de tourner autour de son propre axe, ainsi qu' une partie horizontale 19 (figure 3) ayant des portées pour la suspension des électrodes 5 en assurant un contact intime entre les surfaces conjuguées de la partie horizontale 19 et de l'électrode 5. Si l'on considère les figures 2, 3 et 4, on voit que la tête 17 de la partie verticale 16 du porte-électrodes 4 est enveloppée ou enserrée, dans le cas particulier considéré, par deux coins 18, dont les surfaces inclinées extérieures sont en contact avec les surfaces correspondantes de l'encoche en coin 15, ce qui renforce la jonction entre le porte-électrodes 4 et le bras 3 grâce à l'action de serrage qu'exercent les coins 18 sous l'effet du poids de l'électrode 5, en supprimant ainsi toute nécessité d'un renforcement supplémentaire de la tête 17. Cette conception permet de déplacer facilement l'électrode 5 vers une autre zone au-dessus de la lingotière 1; à cet effet on soulève le porte-électrodes, en libérant de la sorte les coins 18, et on fait tourner la partie verticale 16 autour de son propre axe. Pour rendre possible le remplacement des porte-électrodes 4, les coins 18 sont librement reliés entre eux, par exemple par des boulons ou analogues 20. La partie horizontale 19 du porte-électrodes 4 est réalisée sous la forme d'une barre fixée en porte-à-faux à la partie verticale 16, de sorte que le porte-électrodes 4 a une forme en L . La partie horizontale 19 est munie de portées prévues pour la suspens ion des électrodes 5 en assurant un contact intime entre les surfaces conjuguées de la partie horizontale 19 et de l'électrode 5. Comme on le voit d'après la figure 4, ce contact intime est assuré par les surfaces inclinées latérales 21 ayant le même angle de pente que les surfaces correspondantes 22 formant l'ouverture dans la queue 23 de l'électrode 5. En bout de la partie horizontale 19 il y a un organe de fixation ou arrêtoir comprenant une plaquette tournante 24 et un goujon amovible 25, qui peut également être escamotable.L'arrêtoir doit être assez solide pour maintenir l'électrode sur la partie horizontale 19 au cas où, pour une raison quelconque, l'électrode se déplacerait vers le bout de celle-ci. Les figures 5 et 6 montrent une autre version de réalisation de l'invention. Suivant cette version, le porte-électrodes 4 a une partie verticale 16 et une partie horizontale 26 formée de deux barres en croix comme le fait apparattre la figure 7. Les barres en croix sont dans un même plan horizontal et leur zone de jonction est fixée à la partie verticale 16. Sur la partie verticale 16 il y a un manchon ou analogue prismatique 27 engagé sur cette partie verticale, avec laquelle il coopère, comme le montrent les figures 5 et 6, au moyen d'éléments sphériques tels que des billes 28. La position du manchon prismatique 27 sur la partie verticale 16 est déterminée par les butées 29 fixées sur elle au-dessous de la tête 17. La portion de la partie verticale 16 située entre les butées 29 est cylindrique. Comme la partie inférieure du manchon prismatique 27 n'est soumise à aucune charge, le contact entre lui et la butée 29 inférieure est direct, tandis qu'entre la partie supérieure du manchon prismatique et l'autre butée, ctest-à-dire la butée supérieure, le contact se fait par l'intermédiaire des billes 28. Une telle variante de réalisation de l'invention rend plus aisés les remplacements des électrodes quand leur nombre est supérieur à un. Avant la refusion on verse dans la lingotière 1 le laitier liquide. Puis on fait descendre, à l'aide de mécanismes de commande 14, les électrodes 5 dans l'espace de fusion de la lingotière 1, jusqu a ce que l'électrode 5 touche le laitier liquide, et on branche l'alimentation électrique du four, en assurant de cette façon la refusion des électrodes 5. Au fur et à mesure de la formationdu lingot,les traverses 6 portant la lingotière 1 sont déplacées en montée le long des colonnes 2. S'il est nécessaire d'obtenir un lingot ayant une section transversale d'une autre forme, on suspend les électrodes 5 sur les mêmes porte-électrodes, mais en les plaçant de façon à ce que les électrodes 5 soient disposées au-dessus des autres points de l'espace de fusion de la lingotière 1, c'est-à-dire en accord avec la forme prescrite pour le lingot. La mise en place des électrodes suivant la forme prescrite pour le lingot peut se faire par déplacement de chacune des électrodes 5 le long de la partie horizontale 26 du porte-électrodes 4. Pendant l'utilisation des porte-électrodes suivant une autre version de réalisation de l'invention, montrée sur les figures 5 et 6, on peut réaliser le remplacement des électrodes ou leur orientation par rapport à l'espace de fusion de la lingotière 1 en faisant tourner chacun des -porte-électrodes 4 autour de l'axe de sa partie verticale 16; de cette façon on permet tour à tour le libre accès à chacune des barres de la partie horizontale 26 cachées jusque là sous le bras 3. Le libre pivotement de la partie verticale 16 autour de son axe est possible grâce au manchon prismatique 27. Pour le réaliser, on fait sortir la tête 17 du porteélectrodes 4 hors de l'encoche en coin 15, on fait monter le porte-électrodes 4 de façon que le manchon prismatique 27 soit plus haut que le bras 3, puis on fait entrer le porte-électrodes 4 dans cette même encoche, de sorte que le porte-électrodes 4 prend appui sur le bras 3 par l'intermédiaire du manchon prismatique 27. Bien entendu, l'invention n > est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été.donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens constituant 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. REVENDICATIONS 1. Four à électrodes multiples pour la refusion de métaux sous laitier électroconducteur, du type comprenant une lingotière à refroidissement, une colonne, un bras monté sur la colonne avec possibilité de déplacement vertical le long de cette colonne et muni d'un porte-électrodes prévu pour le maintien d'électrodes consommables, caractérisé en ce que le porte-électrodes, se présente sous la forme d'une structure formée de barres concourantes et constituée d'une partie verticale comportant une tête enveloppée par des sabots formant coins s'engageant dans une encoche en coin ménagée dans le bras, ladite structure étant mobile en rotation autour de son propre axe, et d'une partie horizontale comportant des portées pour la suspens ion des électrodes en assurant un contact intime entre les surfaces conjuguées de ladite partie horizontale et de l'électrode correspondante. 2. Four à électrodes multiples suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le porte-électrode a une forme en L. 3. Four à électrodes multiples suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie horizontale du porte-électrode comporte deux barres disposées en croix dans un même plan horizontal, et, à l'endroit de jonction desdites barres, est assemblée à ladite partie verticale. 4. Four à electrodes multiples suivant l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que lesdits sabots formant coins sont reliés librement entre eux par des boulons ou analogues. 5. Four à électrodes multiples suivant l'une des revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que sur le bout de la barre de la partie horizontale du porte-électrodes est monte un organe de fixation comprenant une plaquette tournante et un goujon. 6. Four à électrodes multiples suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie verticale du porte-électrodes comporte une douille prismatique engagée sur cette partie verticale avec laquelle il coopère au moyen d'éléments sphériques et de butées fixées sur ladite partie verticale, au-dessous de ladite tête, afin de permettre une rotation facile du porte-électrodes.