Brevet FR2487625A1 — publié le 19820129

L'invention concerne un dispositif de porte-électrode pour four de fusion électrothermique, ce dispo- sitif étant plus particulièrement destiné, sans que celà soit exclusif, à des électrodes de type auto-calées. Le dispositif de porte-électrode est monté de façon mobile par des moyens de suspension convenables. Ce dispositif comporte un certain nombre de patins de contact poussés contre les électrodes par des moyens de compression, ainsi qu'un élément de poussée ou anneau de pression monté extérieurement. Le dispositif de porte- électrode est en outre équipé de moyens permettant de conduire le courant, le réfrigérant et/ou un fluide de pression, vers les patins de contact. Pour les dispositifs de ce type il est nécessaire de mettre en oeuvre une solutinn permettant d'obtenir un bon contact électrique entre le porteélectrode et l'électrode le courant appliqué devant être distribué aussi régulièrement que possible dans l'électrode. Il faut d'autre part utiliser une solution permettant de surveiller et de contrôler le glissement de l'électrode de manière à réduire les risques de glissement incontrôlé de cette électrode. Il faut en outre choisir une solutinn permettant d'obtenir autant que possible une bonne fiabilité de fonctionnement, un faible coût de production et d'entretien, et une grande simplicité d'entretien. Dans le cas des électrodes de type auto- calées, l'électrode est entourée d'un carter métallique de manière à empêcher les goudrons ou autre éléments volatiles de la pAte d'électrode de s'échapper de manière incontrôlée dans l'espace environnant pendant le calage. Pour obtenir un contact électrique aussi bon que possible, on a proposé d'utiliser des patins de contact entourant l'électrode et se poussant contre le carter d8électrode de manière à permettre un contact électrique suffisant. Les patins de contact classiques présentant générale- ment une dimension verticale de l'ordre de 800 à 1000 mm. La zone dite de pression des patins de contact contre l'électrode se situe dans la moitié inférieure de chaque patin de contact, de manière à fournir la pression de contact maximum à l'endroit o l'on veut que le courant passe dans l'électrode. On empêche les patins de contact de s'appuyer radialement sur l'électrode dans lur partie supérieure o l'électrode n'est plus calée. Une électrode auto-calée telle que par exemple l'électrode "S6derberg" bien connue, consiste en un carter de fer rempli de pâte d'électrode. Le carter comporte un certain nombre de nervures servant à distribuer le courant dans la pâte d'électrode et à caler celle-ci lorsque l'électrode descend dans le porte-électrode puis dans le four. Le carter d'électrode doit être étanche aux liquides de façon que les éléments volatils tels que les goudrons, ne puissent s'échapper de ce carter pendant le chauffage de la pâte. Un tel dispositif de porte-électrode classique tel que celui décrit cidessus donne satisfaction, mais ne correspond plus aux besoins modernes de fabrication en série et d'entretien. De plus les possibilités de réguler ou de contr8ler le rythme de calage et la position de la zone de calage, sont limitées. D'autre part la présence d'acier dans le carter d'électrode pose certains problèmes relatifs par exemple à la production de métaux-Si, car ltacier du carter fond en contaminant le métal produit. L'invention a pour but de pallier les inconvénients ci-dessus en créant une électrode auto-calée et un porte-électrode correspondant permettant d'éliminer la dépen- dance ci-dessus au carter d'électrode en acier entourant.celle- ci. L'invention a également pour but d'apporter une solution, très souple d'utilisation, permettant de s'adapter par des moyens très simples à différents systèmes d'électrodes. A cet effet l'invention concerne un dispositif de porte-électrode pour électrodes auto-calées de four de fusion électrothermique, dans lequel le porte-électrode comprend un certain nombre de patins de contact poussés contre l'électrode par des moyens de compression et des moyens d'appui disposés extérieurement autour des moyens de compression, le. dispositif de porte-électrode étant en outre muni de moyens lui permettant de recevoir du courant électrique, un réfrigérant et/ou un fluide de pression, dispositif caractérisé en ce que les patins de contact montent au moins jusqu'à un niveau o la pâte d'électrode non calée n'est plus affectée par la chaleur du four de fusion, en ce qu'un corps cylindrique est disposé extérieurement à la fois autour des électrodes et des patins de contact, ce corps cylindrique s'étendant vers le haut à 4o partir de la zone o se trouvent les moyens de compression de 3 2487625 façon que chacun des patins de contact vienne glisser contre la surface intérieure de ce coups cylindrique, et en ce que chaque patin de contact est suspendu séparément de manière à pouvoir se déplacer individuellement par rapport aux autres et par rapport au corps cylindrique d'entourage. Selon une forme préférée de réalisa- tion de l'invention, le corps cylindrique s'étend vers le haut au-delà de la zone o la pâte d'électrode non calée n'est plus affectée par la chaleur du four. Les patins de contact, ou éventuellemet le corps cylindrique d'entourage, montent de préférence jusqu'à un niveau correspondant à celui o la pâte d'électrode non calée est introduite dans l'électrode. Les patins de contact peuvent de préférence présenter une lar geur latérale telle que ces patins de contact entourent complètement l'électrode et montent verticalement en f Omant un corps cylindrique entourant complè- tement l'électrode et venant en contact étroit avec celle-ci. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, l'extrémité inférieure du corps cylindrique d'entourage se termine à un niveau se situant juste au-dessus des moyens de compression. Le corps cylindrique d'entourage est supporté librement par les patins de contact, de sorte que le mouvement vertical d'un ou plusieurs patins de contact provoque un mouvement correspondant du corps cylindrique d'entourage. La partie inférieure des patins de contact présente de préférence une largeur latérale diminuant vers le bas. Cette partie commence de préférence à diminuer à partir de la zone o l'effet de pression de contact appliqué radialement aux patins de contact, peut être considéré comme négligeable. Pour contr8ler les patins de contact, le corps cylindrique d'entourage et/ou les patins de contact sont équipés de moyens de manoeuvre permettant de guider le mouvement des patins de contact par rapport au corps cylindrique d'entourage. Les moyens de guidage peuvent par exemple comporter une fente ou une cavité ménagée dans la paroi cylindrique, une tige, un boulon ou autre dispositif analogue étant prévu sur les moyens de blocage pour glisser dans cette fente ou dans cette cavité. 4 2487625 Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, une feuille étanche aux liquides est prévue à l'intérieur des patins de contact, cette feuille étant destinée à remplacer le carter d'électrode classique en acier. Par suite cette feuille forme un corps cylindrique, étanche aux liquides, entourant l'électrode ou la pâte d'électrode. Cette feuille peut par exemple être en aluminium, en textile synthétique ou en tout autre matériau classique. Selon l'invention on utilise une solution dans laquelle la longueur de chaque patin de contact correspond exactement à-celle du carter d'une électrode auto- calée telle qu'une électrode "SZderberg" par exemple. Chacun des patins de contact est suspendu en glissement par des moyens de suspension constitués par exemple par un cylindre hydraulique. Ces moyens de suspen- sion peuvent être actionnés séparément et indépendamment les uns des autres, ou actionnés en synchronisme. En actionnant un ou plusieurs des moyens de suspension, on peut obtenir le mouvement individuel des patins de contact vers le haut le long de l'électrode. On peut par exemple utiliser une ampli- tude de glissement d'électrode de l'ordre de 25 mm pour un porte-électrode à 8 pati4s de contact. En faisant monter indi- viduellement de 25 mm l'un des patins de contact, on peut obtenir le même effet qu'un glissement de l'électrode sur une distance de 25 mm. Un dispositif de dosage faisant monter individuellement un patin de contact quelconque par rapport aux patins de contact restants, peut permettre, lorsqu'il est associé à un calculateur, de déterminer la position de la zone de calage de l'électrode. On obtient ce résultat grâce au fait que le courant appliqué à l'électrode par les patins de contact, constitue le facteur permettant de déterminer le rythme de calage. En déplaçant un ou plusieurs patins de contact vers le haut par rapport aux patins de contact inférieurs exerçant une pression sur la partie de calage, on peut contrôler et faire varier le rythme de calage. La possibilité de déplacer indivi- duellement les patins de contact entourant l'électrode, permet de contrôler l'état de calage d'une électrode de dimensions non 4o encore connues. Dans un four o la disposition de l'électrode forme un triangle, on obtient souvent un calage irrégulier de l'électrode par suite de la configuration de celle-ci et des conditions d'alimentation en courant. Un tel calage irrégulier peut produire des effets thermiques de détérioration de l'électrode. L'invention permet cependant d'éliminer complètement ces effets nocifs car on peut disposer les patins de contact dans différentes positions variables. Selon l'invention, les patins de contact sont dirigés vers le haut et s'utilisent de préférence avec une feuille remplaçant le carter d'électrode classique en acier. Chaque patin de contact présente de préférence une longueur de 5 à 6 mètres. La surface intérieure des patins de contact déployés est de préférence usinée et calculée de façon que les patins forment ensemble un cylindre entourant complète- ment l'électrode. La surface intérieure de ce cylindre est usinée de manière à former une surface cylindrique lisse dont le diamètre intérieur correspond exactement à celui de l'électrode. Chacun des patins de contact est suspendu séparément dt son mouvement est guidé dans le se*s vertical par une fente ou une cavité ménagée dans la paroi cylindrique d'entourage et recevant une patte de guidage du patin. Chacun des patins de contact peut se déplacer vers le haut sur une distance de 250 mm par exemple, par rapport aux autres patins n'ayant pas encore bougé. Le mouvement vertical relatif du corps d'entourage peut également prendre une ampli- tude maximum de 250 mm par exemple. Le patin de contact recevant à un instant quelconque, une impulsion de déplacement vers le haut par rapport aux autres patins restant en place, peut faire monter, indépendamment des autres patins, le cylindre d'entourgi sur une distance de longueur égale à celle de son propre mouve- ment. Dans le dispositif selon l'invention, les moyens de blocage jouent maintenant le même r8le que le carter d'électrode utilisé dans l'art antérieur. Les patins de contact forment ensemble un cylindre de solidité mécanique suffisante pour supporter la pression de la pâte d'électrode. Cependant ce cylindre n'est pas étanche aux liquides. En l'absence de carter d'acier on utilise donc une feuille d'étan- chéité aux liquides constituée par une feuille de métal, de textile synthétique ou autre matériau convenable. On peut évidem- ment utiliser aussi un système de nervures de formes et de dimensions variables. On remarquera encore que l'invention peut également s'utiliser avec des électrodes équipées d'un carter classique lorsque cela est souhaitable ou nécessaire. On notera cependant que le principal but de l'invention est de créer une électrode auto-calée indé- pendante de tout carter d'électrode en acier. La possibilité de mise en place indi- viduelle des patins de contact, possibilité qui permet le con- trôle de la zone de calage, supprime la nécessité d'utiliser des nervures radiales. L'utilisation d'une feuille de matériau non ferreux d'isolation et d'étanchéité aux liquides, permet, dans les faits, de réaliser une électrode auto-calée sans acier. Il en résulte qu'on peut réaliser des fours de production de métal- Si basé sur l'utilisation d'électrodes auto-calées, car le métal produit ne risque plus d'être contaminé par les impuretés de fer introduites par le carter. On remarquera en outre que le four ainsi obtenu permet de réaliser des économies importantes par suite de l'utilisation d'une électrode auto-calée "exempte de fer". L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et qui se réfère aux dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe d'une moitié d'électrode équipée d'un dispositif de porte- électrode selon l'invention, - la figure 2 est une vue en élévation verticale d'une électrode munie d'un porte-électrode selon l'invention, la figure 3 est une vue en coupe horizontale de l'électrode, du dispositif de porte-électrode et de l'écran de refroidissement, la coupe étant effectuée suivant la ligne III-III de la figure 1, et - la figure 4 est une vue horizontale, en élévation, de rouleaux de feuilles disposés à l'extrémité supérieure de l'électrode. La figure 1 représente une coupe verticale d'une moitié d'électrode 1 munie d'un dispositif de porte-électrode 2. Ce dispositif de porteélectrode 2 comporte un certain nombre de patins de contact 3 régulièrement répartis sur tout le pourtour de l'électrode. Ces patins de contact 3 sont poussés contre l'électrode par des moyens de compression 4 destinés à assurer un contact électrique suffisant entre le dispositif de porte-électrode et l'électrode. On utilise égale- ment, avec les moyens de compression 4, un écran extérieur 5 entourant les patins de contact et les électrodes dans la zone o l'on applique les moyens de compression 4. L'écran 5 est monté fixe par rapport à l'électrode 1 et fait partie intégrante d'un toit de four étanche aux gaz ou hotte de cheminée 6. L'écran de refroidissement 5 comporte une extension verticale et se monte, par rapport au toit/hotte, de manière à descendre dans le four jusqu'à un niveau situé au- dessous de celui o les patins de contact 3 viennent se placer en cours de fonctionnement normal. Un certain nombre de rails conducteurs de courant 7, sont disposés verticalement du côté intérieur de l'écran de refroidissement 5. Les rails 7 sont isolés électri- quement de l'écran de refroidissement 5 au moyen d'un dispositif d'isolation repéré par la référence 8. Les rails 7 comportent une extension verticale correspondant exactement à la distance sur laquelle les patins de contact 3 sont destinés à se déplacer pendant l'opération normale de fusion du four. A leur extrémité supérieure, les rails 7 sont reliés à un réseau d'alimentation en courant (non représenté), par des rails de transmission de courant 9. Le courant passe des rails 7 aux patins de contact 3 par l'intermédiaire d'un contact glissant 10. Ce contact glissant est poussé par les moyens de compression 4. Par suite, les patins de contact 3 et le contact glissant 10 reçoivent des moyens de compression 4 une pression de contact suffisante. Les patins de contact 3 sont suspendus à un chassis 13 par des moyens de suspension convenables 11 tels que des poutres, des tiges ou autres etc... Les patins de contact 3 et les moyens de compression 4 sont équipés de tuyaux d'alimentation destinés à amener le réfrigérant et/ou le fluide de pression. Cependant, comme ils ne font pas partie de l'invention, ces détails de construction ne sont pas représentés sur les figures. L'écran de refroidissement 5 est équipé, à son extrémité supérieure, d'un joint d'étanchéité aux gaz 12 monté entre l'écran et le dispositif de porte-électrode 2. Les patins de contact 3 selon l'inven- tion s'étendent verticalement au moins jusqu'à la zone o la pâte d'électrode non calée n'est plus affectée par la chaleur du four de fusion. Un corps cylindrique 14 placé extérieurement autour de l'électrode 1 de manière à entourer les patins de contact 3, est disposé verticalement vers le haut à partir des moyens de compression. Les patins de contact 3 supportent en glissement le corps cylindrique 14. Chacun des patins de contact 3 est suspendu séparément par des moyens de suspension indépen- dants séparés 11. Les patins de contact 3 peuvent se déplacer individuellement les uns par rapport aux autres, et par rapport au corps cylindrique d'entourage 14. Les patins de contact 3 et éventuellement le corps cylindrique d'entourage 8 montent de préférence jusqu'à un niveau correspondant à celui o l'on amène la pâte d'électrode non calée. Les patins de contact 3 peuvent de préférence présenter une largeur latérale leur permettant de former ensemble un corps cylindrique entourant complètement l'électrode et présentant une certaine hauteur verticale. Ce corps cylindrique est monté en contact étroit avec l'électrode. Le corps cylindrique d'entourage 14 est supporté librement par les patins de contact 3 de sorte que le mouvement d'un ou plusieurs patins de contact 3 produit un mouvement correspondant du corps cylindrique d'entourage 14. La partie inférieure des patins de contact 3 comporte de préférence une largeur latérale diminuant vers le bas. Cette partie de largeur décroissant part au moins vers le bas à partir de la zone o les patins de contact ne sont plus affectés par les forces radiales produites par les moyens de compression. D'un point de vue pratique les patins de contact 3 peuvent de préférence comporter une partie supérieure et une partie inférieure, ces deux parties étant reliées, par un rebord 15 ou autre, au moyen de boulons ou autres. A leur extrémité supérieure les patins de contract 3 sont équipés d'une partie en forme de hotte ouverte vers l'extÉneur. Pour guider le mouvement des patins de contact 3, le corps cylindrique extérieur 14 et/ou les patins de contact 3 sont munis de moyens correspondants permettant de guider le mouvement des patins de contact 3 par rapport au corps cylindrique d'entourage 14. Ces moyens de guidage peuvent par exemple être constitués d'une ou plusieurs fentes, cavités ou autres 17 ménagées dans une paroi du corps cylindrique 14, et de pattes boulons ou autres 18 montés sur les patins de contact 3 de manière à coopérer avec les fentes ou cavités 17. Ces pattes, boulons ou autres 18 sont destinés à venir en contact gliàsant dans les fentes ou caités 17 du corps cylindrique 14. A l'intérieur du porte-électrode, entre les patins de contact allongés 3 et l'électrode 1, peut venir se placer une feuille étanche aux liquides 19 (non représentée sur la figure 1) entourant l'électrode 1. Cette feuille 19 peut par exemple être réalisée en aluminium, en textile synthétique, ou en tout autre matériau classique convenable. La feuille 19 est enroulée sur des rouleaux 21 montés à un niveau bien défini de l'éxtrémité supérieure de l'électrode. Le nombre de feuille 19 dépend de la largeur de chaque feuille et du diamètre de l'électrode. Ces feuilles peuvent par exemple être soudées ensemble pour former un manchon étanche aux liquides dans lequel on introduit la pâte d'électrode brute. Comme décrit ci-dessus, chacun des patins de contact 3 est suspendu en glissement au moyen d'un dispositif de suspension 11 constitué par exemple par un cylindi hydraulique. Ces moyens de suspension 11 peuvent être manoeuvrée séparément ou tous ensemble d'un seul bloc. En actionnant un ou plusieurs de ces moyens de suspension 11 on peut obtenir le mouvement individuel de chacun des patins de contact vers le haut ou vers le bas le long de l'électrode. On peut par exemple utiliser une longueur de glissement de 25 mm de l'électrode 1 dans le porte-électrode, ce dernier comprenant par exemple huit patins de contact 3. En faisant monter individuellement de mm l'un des patins de contact 3, on peut obtenir le même effet d'ascension que si l'électrode avait glissé de 25 mm dans le porte-électrode. Chaque patin de contact 3 recevant à un instant quelconque une impulsion de mouvement ascendant par rapport aux autres patins 3 restant immobiles, peut faire monter le cylindre d'entourage 14, indépendamment des autres patins 3, de la même hauteur que celle de son propre déplacement. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de parte-électrode pour électrodes auto-calées de four de fusion électrothermique, dans lequel le porte-électrode comprend un certain nombre de patins de contact (3) poussés contre l'électrode (1) par des moyens de compression (4) et des moyens d'appui (5) disposés extérieurement autour des moyens de compression (4), le dispositif de porte- électrode étant en outre muni de moyens lui permettant de recevoir du courant électrique, un réfrigérant et/ou un fluide de pression, dispositif caractérisé en ce que les patins de contact (3) montent au moins jusqu'à un niveau o la pâte d'élec- trode non calée n'est plus affectée par la chaleur du four de fusion, en ce qu'un corps cylindrique (14) est disposé extérieur rement à la fois autour des électrodes (1) et des patins de contact (3), ce corps cylindrique (14) s'étendant vers le haut à partir de la zone o se trouvent les moyens de compression (4) de façon que chacun des patins de contact (3) vienne glisser contre la surface intérieure de ce corps cylindrique, et en ce que chaque patin de contact (3) est suspendu séparément de manière à pouvoir se déplacer individuellement par rapport aux autres et par rapport au corps cylindrique d'entourage (14). 2.- Dispositif de porte-électrode selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps cylin- drique (14) se prolonge vers le haut au-delà de la zone o la pâte d'électrode brute est à l'état liquide. 3.- Dispositif de porte-électrode selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les patins de contact (3), et éventuellement le corps cylindrique d'entourage (14), s'étendent vers le haut jusqu'à un niveau correspondant à celui o l'on introduit la pâte d'électrode brute dans l'électrode (1). 4.- Dispositif de porte-électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les patins de contact (3) ont une largeur latérale leur permettant de former ensemble un corps cylindrique vertical divisé entourant complètement l'électrode 1. 5.- Dispositif de porte-électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps cylindrique d'entourage (14) se termine au 0 niveau de la zone de calage, juste au-dessus des moyens de ! compression (4). 6.- Dispositif de porte-électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le corps cylindrique d'entourage (14) est supporté librement par les patins de contact (3), de sorte que le mou- vement vertical d'un ou plusieurs de ces patins de contact (3) provoque un mouvement correspondant du corps cylindrique (14). 7.- Dispositif de porte-électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie inférieure des patins de contact (3) présente une largeur latérale diminuant vers b bas. 8.- Dispositif de porte-électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la partie de largeur décroissante des patins de contact part au moins de la zone o l'effet de pression de contact radial appliqué à ces patins (3) devient négligeable. 9.- Dispositif de porte-électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le corps cylindrique d'entourage (14) et/ou les patins de contact (3) sont équipés de moyens de guidage (17, 18) de la direction du mouvement des patins de guidage (3) par rapport au corps cylindrique d'entourage (14). 10.- Dispositif de porte-électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens de guidage comprennent une fente ou _une cavité (17) ménagée dans la paroi du corps cylindrique (14) et une patte, boulon ou autre moyen analogue (18) monté sur les patins de contact (3), ces pattes ou boulons (18) étant destinés à venir glisser dans la fente ou cavité (17) de la paroi du corps cylindrique (14). 11.- Dispositif de porte-électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'une feuille étanche aux liquides (19) est disposée à l'intérieur du porte-électrode entre les patins de contact longitudinaux (3) et l'électrode (1), cette feuille (19) entouran l'électrode et se trouvant de préférence réalisée en aluminium, en textile synthétique ou en tout autre matériau classique convenable.