Brevet FR2548508A1 — publié le 19850104

FOUR METALLURGIQUE A ARC A COURANT CONTINU La présente invention apporte des perfectionnements au procédé et au four métallurgique qui font ltobjet du brevet déposé le 1er juin 1982 et portant le numéro 82 09486. Elle concerne donc les techniques de fusion par arc électrique, du type de celle, suivant laquelle on crée au moins deux arcs électriques, chacun entre une charge métallique à fondre et une électrode de voûte disposée au-dessus d'elle, en assurant l'alimentation électrique des deux électrodes en courant continu, sous des polarités opposées, et en assurant la régulation des arcs à partir d'une électrode de sole qui mesure en permanence le potentiel du bain métallique. On a souligné que cette solution, qui évite l'emploi d'une électrode de sole de puissance, convient particulièrement bien aux fours à grande capacité, dont le fonctionnement exige de fortes puissances, alors que, par ailleurs, l'alimentation en courant continu présente dans ce cas divers avantages sur le courant alternatif. En revanche, l'augmentation de la puissance rend plus difficile la protection des parois réfractaires du four contre le rayonnement des arcs en fin de fusion, lorsque, comme connu, la charge solide a disparu ou n'est plus suffisante pour former un écran thermique. Ce problème peut être résolu, conformément à la présente invention, grâce à l'emploi de plusieurs paires d'électrodes, dans une disposition assurant une répartition équilibrée de l'énergie rayonnée sur les parois du four en fin de fusion. Ainsi, l'invention a pour objet un four de fusion métallurgique à arc à courant électrique continu dans lequel la fusion est obtenue par des arcs électriques entretenus entre une charge métallique à fondre et des électrodes de voûte placées au-dessus, une électrode de sole de régulation des électrodes de voûte étant présente pour déterminer en permanence le potentiel électrique de la charge métallique à fondre, ledit four étant caractérisé en ce que les électrodes de voûte sont en nombre pair, au moins égal à quatre, réparties selon une symétrie de révolution autour de l'axe du four et selon une configuration électrique telle que deux électrodes adjacentes soient de polarités opposées, en ce que les électrodes sont électriquement groupées par paire de polarités opposées, et en ce que chaque paire est reliée à une source d'alimentation séparée et indépendante de celle des autres paires. Eventuellement, deux électrodes appartenant à une même paire, et donc portées respectivement aux deux polarités différentes, peuvent être situées en deux positions diamétralement opposées par rapport à l'axe de symétrie du four. Toutefois, il reste que les connexions électriques doivent être réalisées de façon que chaque électrode ait pour voisines immédiates des électrodes de polarité opposée à la sienne. Le plus souvent, il est souhaitable de se contenter de deux ou trois paires d'électrodes, réparties selon une couronne à des intervalles angulaires égaux. Cependant on peut aussi, dans d'autres cas, augmenter le nombre d'électrodes, et les répartir sur plus d'une couronne concentrique à l'axe de symétrie, ou faire varier les intervalles entre électrodes adjacentes. D'autres particularités du four de l'invention ressortent de la description donnée ci-après d'unrmode de réalisation particulier, nullement limitatif, en référence aux figures des dessins annexés dans lesquelles - la figure 1 représente schématiquement en vue en élévation le four de fusion de l'exemple décrit, - la figure 2 représente, partiellement et schématiquement le four de la figure 1 en vue de dessus. Dans le cas particulier illustré, on se réfère à un four comportant deux paires d'électrodes, donc quatre électrodes. On retrouve sur ces figures, et plus visiblement sur la figure 1, les éléments essentiels du four décrit dans la demande de brevet NO 82 09486 du ler juin 1982, à laquelle on se reportera pour plus de détails, à savoir - une cuve métallique 1 définissant le laboratoire du four avec, du côté intérieur, un garnissage réfractaire 3 dans sa partie inférieure 5 et des panneaux refroidis 4 dans sa partie supérieure 17. Le couvercle, qui normalement repose sur le bord de cuve, n'a pas été représenté pour ne pas surcharger inutilement la figure. Cette cuve, de forme générale cylindrique, présente un axe de symétrie symbolisé en 20. - quatre électrodes de puissance en voûte 6, 7, 18 et 19 connectées aux bornes opposées + et - de deux sources de courant continu 8, 8' et traversant des ouvertures ménagées à cet effet dans le couvercle non représenté, - une électrode de sole 11 au fond du four, prenant le potentiel de la masse 10 en cours de fusion, alors que la cuve 1 est au neutre électrique 9, - des potences (visibles sur la figure I en 1213 et 22-23) qui supportent les électrodes respectivement, en permettant leur déplacement en translation verticale sous la commande de moteurs'tes que 14 et 24, - quatre ensembles de régulation, tels que 1516 et 25-26, qui permettent de maintenir la différence de potentiel entre la sonde 11 et chaque électrode à une valeur de consigne déterminée en agissant sur le moteur de déplacement correspondant 14 ou 24.Pour ne pas nuire à la clarté de la figure, seules les régulations des électrodes 6 et 7 ont été représentées. On notera que les électrodes de puissance sont électriquement regroupées par paires 6,19 et 7,18 de polarités opposées et qu'une paire 6, 19 est reliée à une alimentation électrique 8 qui lui est propre, donc séparée de celle 8' de l'autre paire 7,18. Autrement dit, 1'invention met en oeuvre autant de sources électriques que de paires d'électrodes. Cette disposition permet de réguler chaque arc indépendamment des autres arcs et permet ainsi à 1'électrode de sole 71 de jouer pleinement son rôle. Comme on le voit plus clairement sur la figure 2, les électrodes 6, 7, 18 et 19 sont régulièrement disposées en oarré centré sur l'axe 20, présentant ainsi entre elles des intervalles angulaires tous égaux à 90 degrés. Par ailleurs, les électrodes diamétralement opposées, à savoir les électrodes 6 et 7 d'une part, et les électrodes 18 et 19 d'autre part, sont à la même polarité. De la sorte, chaque électrode a pour voisines les plus proches des électrodes de polarité opposée à la sienne. L'emploi d'électrodes de voûte selon la disposition et le mode de connexion électrique illustrés ciavant permet de répartir le rayonnement global des arcs électriques de manière équilibrée, ce qui est apparu d'une importance notable en fin de fusion, quand les électrodes se trouvent en fonctionnement en position relativement haute alors que la paroi réfractaire du four, et plus spécialement les panneaux refroidis 4, ne sont plus masqués par les matériaux à fondre, ceut-ci s'étant rassemblés à l'état fondu dans la partie inférieure du four. Naturellement, l'invention nlest en rien limitée par les précisions apportées ci-dessus dans la description d'une réalisation particulière, et des modifications pourront y être apportées par l'homme de l'art sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Four de fusion métallurgique à arc à courant électrique continu dans lequel la fusion est obtenue par des arcs électriques entretenus entre une charge métallique à fondre et des électrodes de voûte placées au-dessus, une électrode de sole de régulation des électrodes de voute étant présente pour déterminer en permanence le potentiel électrique de la charge métallique à fondre, ledit four étant caractérisé en ce que les électrodes de voûte (6, 7, 18, 19) sont en nombre pair, au moins égal à quatre, réparties selon une symétrie de révolution autour de l'axe (20) du four et selon une configuration électrique telle que deux électrodes adjacentes soient de polarités opposées, en ce que les électrodes sont électriquement groupées par paires (6, 19 et 7,18) de polarités opposées, et en ce que chaque paire est reliée à une source d'alimentation séparée et indépendante de celle des autres paires. 2. Four selon la revendication 2, caractérisé en ce que les électrodes de voûte sont réparties en au moins une couronne d'électrodes disposées concentriquement à l'axe (20) du four à des intervalles angulaires égaux.