Brevet FR2554828A1 — publié le 19850517

25548-23 La refusion sous laitier électro-conducteur est un processus de fusion ou d'affinage secondaire. Les lingots primaires de production, connus couic lectrodes consomarbles sont refondus et ou leú laisse se resolidifier en conditions plus exactement contrôlées que celles pouvant être obtenues pendant la fusion primaire pour améliorer leur structure de grain et retirer les inclusions et impuretés formant des inclusions. La refusion est obtenue par chauffage par résistance, le courant électrique passant entre l'élec- trode consommable et une seconde électrode. L'électrode consommable est partiellement immergée dans une couche de laitier, o est produite de la chaleur par effet Joule pour la fusion. Une masse du métal fondu se forme en dessous du laitier. Le laitier forme un trajet pour le courant. Il retire également les inclusions et les impuretés for- mant les inclusions du produit fondu. Le courant électrique passe traditionnellement à travers le laitier entre l'électrode consommable et le lingot. Un tel processus fonctionne très bien dans les cas o le lingot qui est formé a une section transversale qui est sensiblement la même ou plus importante que la section transversale de l'électrode (s) qui est fondue. Un tel processus n'est pas souhaitable dans les cas o la section transversale du lingot qui est formé est plus petite que la section transversale de l'électrode (s) qui est fondue, comme dans les cas o le lingot qui est formé est une barre. Des lingots de plus petite section transversale nécessiteront une coupe fréquente. La coupe interrompt le trajet de courant, nécessitant une suppression par des contacts glissant contre le lingot. Les contacts glissants sont incommodes par le fait que les lingots qui sont formes ne sont souvent ni lisses ni propres. Un trajet de courant qui comprend le lingot est également sensible à un autre problème dans les cas o le lingot qui est formé est plus petit que l'électrode qui est fondu. Le fort courant requis pour faire fondre l'électrode consommable Courrait chauffer, de manière résistive, le lingot et retarder sa solidification. Une nécessité d'établir un autre trajet de courant a existé. Des expériences ont été entreprises avec un courant électrique passant à travers le laitier entre l'électrode consommable et le creuset. Cela a eu pour résultat une instabilité du fonctionnement du four et une dégradation du creuset. On a supposé qu'une couche de laitier se gelait à proximité de la paroi du creuset et que cette couche de laitier précipitait la formation d'un arc à travers elle. Le creuset était refroidi à l'eau. La présente invention prévoit un trajet de courant qui élimine la formation de l'arc qui se produit lorsque du courant électrique passe à travers un laitier entre une électrode consommable et une seconde électrode ayant un moyen de refroidissement en tant que partie intégrante. Elle concerne également un trajet de courant o est éliminée la formation de l'arc qui se produit lorsque du courant électrique passe à travers un laitier entre deux électrodes non consommables, dont au moins l'une à un moyen de refroidissement comme partie intégrante, comme dans les situations o du métal fondu est versé à travers un laitier. La formation de l'arc dueau passage du courant électrique à travers le laitier et entre les électrodes est éliminé par passage du courant électrique à travers au moins un organe électriquement conducteur - interposé entre le laitier et l'électrode refroidie. L'organe électriquement conducteur a une température de fusion dépassant la température moyenne de l'ensemble du laitier. Dans le cadre de cette demande, la température moyenne de l'ensemble du laitier est la température au loin des parois du creuset, en reconnaissant le fait qu'il y a des gradients de température à travers le laitier. Des procédés de refusion snis laitier électro-conducteur sont révélés dans de nombreuses références, comprenant les brevets US no 4 108 235 et 4 145 563. Les brevets no 4 108 235 et 4 145 563 ne révèlent pas le trajet de courant de la présente invention. Le trajet de courant du brevet no 4 108 235 est entre l'électrode consommable, le creuset et un mandrin utilisé pour couler des lingots creux. Celui du brevet no 4 145 563 peut comprendre un revêtement du creuset. Le revêtement du creuset est cependant électriquement isolé du creuset. Des procédés pour l'affinage d'un métal qui est déjà fondu sont révélés dans de nombreuses références. Ces références comprennent le brevet d'Allemagne de l'Ouest n 1 483 646. Comme avec les références décrites dans le paragraphe qui précède, le brevet no 1 483 646 ne révèle pas le trajet de courant de la présente inven- tion. Il décrit une enveloppe 13 d'un laitier solidifié qui isole électriquement le laitier du creuset. Les organes électriquement conducteurs de la présente inven- 2D tion empêchent cet isolement. La présente invention a par conséquent pour objet un procédé d'affinage d'un métal dans lequel-on utilise un trajet perfectionné de courant. L'objectif ci-dessus et d'autres encore de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description qui suit en se référant au dessin joint dans lequel: - la figure unique est une représentation schéma- tique des éléments formant le trajet de courant. La présente invention concerne un procédé pour l'affinage d'un métal dans un creuset contenant une couche de laitier fondu, o le métal fondu passe vers le bas à travers le laitier et se resolidifie en dessous sous forme d'un lingot. Le laitier est maintenu fondu par passage de courant électrique à travers la couche de laitier et entre une première électrode et une seconde électrode. La seconde électrode a un moyen de refroidis- sement au liquide ou un gaz en tant que partie intégrante. Elle est usuellement formée en cuivre ou en un alliage de cuivre. Le courant passe entre la première électrode et la seconde électrode à travers au moins un organe électrique- ment conducteur interposé entre le laitier et la seconde électrode. La première électrode peut être une électrode consommable partiellement immergée dans le liquide fondu de façon à fondre graduellement, et des gouttes de métal en descendent. La seconde électrode est usuellement le creuset mais peut être une électrode non consommable qui est partiellement immergé dans la couche de laitier fondu. La source de courant peut être soit du courant continu ou du courant alternatif, bien que l'on préfère du courant alternatif. Les organes électriquement conducteurs ont une tempéra- ture de fusion supérieure à la température moyenne de l'en- semble du laitier. Leur forme, leur épaisseur et leur con- ductivité sont telles qu'une partie de leur surface qui est en contact avec le laitier est à une température au-dessus de la température de congélation du laitier. Un organe ayant une conductivité thermique supérieure devra généra- lement être plus épais qu'un organe d'une forme semblable ayant une plus faible conductivité thermique. Bien que les organes fassent généralement saillie de la seconde électrode dans le laitier, ils peuvent y être incrustés. Des métaux réfractaires comme du tantale sont des matériaux préférés dont les organes peuvent être formés. Il n'y-a pas de longueur minimale critique pour les organes. Ils auront usuellement au moins 4,8 x 10 3 mètre de long. Des organes ou plus seront présents dans la plupart des cas. On peut les interposer entre le laitier et la seconde électrode par tous moyens connus de ceux qui sont cmxçétents en la matière. Un brasage est un moyen particulier pour interposer les organes. Une représentation schématique des éléments formant un trajet de courant selon la présente invention est montrée sur la figure. Le courant passe entre l'électrode consom- mable 1 et le creuset 3 à travers la couche de laitier 5 et les organes électriquement conducteurs 7. On peut éga- lement voir le lingot 9 et la masse 11 de métal fondu. Les exemples qui suivent illustrent plusieurs aspects de l'invention. Une tentative pour faire passer du courant directement entre une électrode consommable et un creuset, à travers une couche de laitier, a eu pour résultat une dégradation du creuset. La tentative a été entreprise en conditions normales et à des niveaux normaux de courant (1 900 am- pères) et de tension pour un four de refusion de laitier électrique de laboratoire. L'électrode consommable qui était un alliage à base de nickel avait 88,9 x 10 3 mètre de diamètre. Le lingot résultant avait 25, 4 x 10-3 mètre de diamètre. Le diamètre interne du sommet du creuset était de 133,4 x 10-3 mètre. Le creuset a été inspecté avant l'essai et s'est révélé ne présenter aucun défaut seules quelques imperfections. Une inspection après l'essai a montré que le creuset était sévèrement piqué par ce qui semblait être des marques de l'arc. Les piqûres ou trous avaient typi- quement une profondeur comprise entre 4 x 10-4 mètre et 1,6 x 1-3- 1,6 x 10-3 mètre. L'essai n'a duré que 10 minutes. Si un trou pouvait pénétrer la paroi du creuset, l'entrée d'eau dans le laitier fondu provoquerait une explosion. Une dé- gradation du creuset était caractérisée comme étant suffi- sante pour empêcher de plus en plus d'essais avec ce trajet de courant. Le trajet de courant de la présente invention a été tenté à peu près dans les mmes conditions que l'essai rapporté dans dans le paragraphe qui précède. Quatre pattes en tantale ayant chacune 9,5 x 10-3 mètre de long et 15,9 x 10-3 mètre de diamètre, ont été brasées dans le creuset. L'essai a duré 6,5 minutes. Le courant était de 2 000 ampères. Une inspection du creuset n'a révélé aucun dégat. Les pattes en tantaleont souffert d'une légère érosion. Neuf essais supplémentaires ont été entrepris avec les mêmes pattes de tantale. Le même alliage à base de nickel a été utilisé comme électrode consommable. Les pattes de tantale ont protégé le creuset qui n'a pas souffert de dégats pendant les essais. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Procédé d'affinage d'un métal dans un creuset contenant une couche de laitier fondu, o du métal fondu passe vers le bas à travers ledit laitier et se resolidifie sous la forme d'un lingot en dessous et o ledit laitier est maintenu fondu par passage de courant électrique à travers ladite couche de laitier et entre une première électrode et une seconde électrode, ladite seconde électrode ayant un moyen de refroidissement comme partie intégrante, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de faire passer du courant électrique entre ladite première électrode et ladite seconde électrode à travers au moins un organe électriquement conducteur interposé entre ledit laitier et ladite seconde électrode, ledit organe électriquement conducteur ayant une température de fusion dépassant la température moyenne de l'ensemble du laitier, une partie de la surface dudit organe électriquement conducteur qui est en contact avec ledit laitier ayant une température au-delà de la température de congélation dudit laitier. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe électriquement conducteur précité fait saillie dans le laitier précité. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe électriquement conducteur précité est un métal réfractaire. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le métal réfractaire est du tantale. 5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il y a au moins deux organes électriquement conducteurs. 6.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit organe électriquement conducteur a au moins 4,8 x 10-3 mètre de long. 4,8 x 10 mètre de long. 7.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première électrode précitée est une électrode consommable partiellement immergée dans la couche de laitier fondu de façon à fondre graduellement, et des gouttes de métal en descendent. 8.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde électrode précitée est une électrode refroidie au liquide. 9.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde électrode précitée est le creuset. 10.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde électrode précitée est une électrode non consommable qui est partiellement immergée dans la couche de laitier fondu. 11.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la section transversale est plus faible que la section transversale de l'électrode consommable. -12.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde électrode précitée est en cuivre ou en un alliage de cuivre.