Brevet FR2603098A1 — publié le 19880226

L'invention concerne l'électro-métallurgie et plus particulièrement des porte-électrode pour four électrique L'invention peut être utilisée à la refusion par l'énergie électrique sous laitier et à la coulée de métaux et d'alliages et dans les fours à arc électrique. On connaît un porte-électrode qui comporte un corps avec des tubes d'évacuation du milieu refroidissant et du gaz, ainsi qu'une pièce intermédiaire avec un logement où est fixé un raccord. Entre le corps et la pièce intermédiaire, il y a une cloison comportant des canaux pour la circulation du milieu refroidissant (cf., par exemple, le brevet français 2.363.959 dont le titulaire est : The Steel Company of Canada). Le porte-électrode a une médiocre résistance en exploitation due aux défauts constructifs de la pièce intermédiaire, notamment à un refroidissement défectueux qui provoque une évacuation irrégulière de la chaleur pouvant aboutir au fendillement de l'électrode en graphite et même à sa rupture. Il existe également un porte-électrode pour four électrique qui comporte un corps muni d'un tube d'amenée de gaz et d'un ensemble intermédiaire équipé d'un système de refroidissement. L'ensemble intermédiaire a un premier élément en acier fixé sur le corps et un deuxième élément en cuivre percé d'un orifice central d'amenée de gaz dans le four électrique à travers l'électrode en graphite, elle-même fixée à l'élément en cuivre (cf., par exemple, brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4.287.381, dont les titulaires sont Robert W. Montgomery et British Steel Company). Ce porte-électrode a également une médiocre résistance en exploitation pour les mêmes causes que le système précédent. L'invention se propose un porte-électrode pour four électrique, porte-électrode comportant un ensemble intermédiaire dont la construction assurerait au porteélectrode une haute résistance aux charges électriques et aux contraintes calorifiques. Ce but est atteint du fait que le porte-électrode pour four électrique comporte un corps et un ensemble intermédiaire, équipé d'un système de refroidissement, formé d'un premier élément en acier fixé au corps et d'un deuxième élément en cuivre, percé d'un orifice central d'amenée de gaz dans le four électrique à travers l'électrode en graphite fixée à cet élément de cuivre, l'ensemble intermédiaire comprenant un troisième élément en acier, placé dans l'orifice central de l'élément en cuivre, cet élément en cuivre formant avec le corps une cavité pour refroidir tout l'ensemble intermédiaire, alors que ladite cavité contient une cloison pour diriger le courant du liquide de refroidissement, et que l'élément en cuivre forme avec les premier et troisième éléments en acier des assemblages bimétalliques inséparables. Selon une variante de l'invention l'élément en cuivre comporte deux parties cylindriques de diamètres différents et la cavité pour refroidissement est formée par la partie cylindrique de diamètre inférieur, le premier élément en acier et le corps, la cavité comportant une cloison déflectrice en forme de cloche. L'invention ressortira de la description d'un exemple représenté au dessin annexé où le porte-électrode en graphite, objet de l'invention, est figuré en coupe. Le porte-électrode comporte un corps creux 2 et un ensemble intermédiaire 3 auquel est fixée l'électrode en graphite 1. A l'intérieur du corps 2 sont disposées une tuyauterie 4 d'amenée de gaz et une tuyauterie 5 d'amenée du milieu refroidissement, par exemple, d'eau. L'ensemble intermédiaire 3 comporte un premier élément 6 en acier sur lequel sont fixés le corps 2 et l'électrode 1 en graphite. Cet élément 6, par exemple une virole, est coiffé d'une plaque ou cloison 7, ici plane, qui présente des orifices 8,8' permettant respectivement le passage des tuyauteries 4 et 5 en ménageant des espaces libres 38, 38'. A l'intérieur de l'élément ou virole 6 en acier est disposé un élément 9 en cuivre. Cet élément 9, ici cylindrique, a une partie 18 de plus grand diamètre et une partie 19 de plus petit diamètre; il est traversé par un alésage axial 39 à l'intérieur duquel est bloqué, par sa périphérie 11, un anneau ou une fourrure 12 en acier. Dans la partie centrale de l'élément 9 est ménagée une cavité ou saignée 13, ici de faible épaisseur relative et sensiblement plane, d'orientation perpendiculaire à l'axe de l'élément 9. L'élément 9 est bloqué par la périphérie 10 de sa partie 18 de plus grand diamètre à l'intérieur de la virole 6. Dans le cas présent le cuivre de l'élément 9 porte directement sur l'acier de l'élément 6. Une cavité 20 est ainsi formée par les éléments 9, 6 et la cloison 7. L'anneau ou fourrure 12 reçoit l'extrémité 34 de la tuyauterie 4. L'élément en cuivre 9 présente également un alésage dans lequel est vissé un raccord 14 percé d'un canal 15 qui communique avec la cavité 13 et avec un canal 16 percé dans l'électrode en graphite 1 afin d'amener le gaz dans le four électrique. L'électrode en graphite 1 est elle-même assemblée sur le raccord 14 par un filetage 17. La cavité 13 est limitée par le raccord 14. De même une cavité 13' est limitée à l'autre extrémité du raccord 19 par ce raccord et l'électrode 1. A l'intérieur de la cavité 20 est installée une cloche déflectrice 21 étanche, ici de forme sensiblement cylindrique, de même axe que les éléments 6 et 9, et composée d'une virole 121 et d'une plaque 221. La plaque 221 est traversée de façon étanche par les tuyauteries 4 et 5. La tuyauterie 5 débouche à l'intérieur de la cloche 21 pour y amener l'eau de refroi- dissement de l'électrode 1. Une tuyauterie 22 communique avec la cavité intérieur 23 du corps creux 2 pour évacuer l'eau de refroidissement du porte-électrode, arrivée par les espaces libres 3B, 38'. Le porte-électrode de l'invention est mis en oeuvre de la façon suivante L'électrode en graphite 1, grâce au raccord 14, est vissée dans l'élément 9 de l'ensemble intermédiaire 3, la tuyauterie 4 et les canaux 15 et 16 devant communi quer. Ensuite, l'électrode 1 est placée dans le four électrique. Afin de refroidir le porte-électrode et son ensemble intermédiaire 3, l'eau est amenée par la tuyauterie 5, arrive dans la cavité 20, sous la cloche déflectrice 21, coule autour de la cloison 21 de la cloche et de l'élément 9 puis est évacué du porte-électrode par l'orifice 38, la cavité 23 et la tuyauterie 22. Bien que les charges électriques et les contraintes calorifiques auxquelles est soumise l'électrode 1, et par conséquent, son porte-électrode soient importantes, la résistance de l'électrode 1 dans le dispositif de l'invention à ces charges et contraintes est notablement élevée, et même l'apparition de microfentes et sa rupture ne créent pas une situation de panne du fait qu en cas de rupture de l'électrode 1 le milieu refroidissant ne pénètre pas dans le four électrique mais continue à circuler dans les cavités de l'ensemble 3 séparées d'avec le four électrique. Le porte-électrode de l'invention est un bon collecteur de courant par suite du refroidissement d'une importante surface de ses éléments, surtout dans la zone des contraintes calorifiques maximales. Si l'ensemble intermédiaire tombe en panne, il est facilement remplacé par un autre ensemble semblable. - REVENDICATIONS 1. Porte-électrode pour four électrique qui comporte un corps creux (2) et un ensemble intermédiaire (3) comprenant un système de refroidissement, un premier élément en acier (6) fixé au corps (2) et un deuxième élément en cuivre (9) percé d'un orifice central (39) pour amener le gaz dans le four électrique à travers l'électrode en graphite (1) fixée à cet élément en cuivre (9), caractérisé en c-e que l'ensemble intermédiaire (3) comporte un troisième élément en acier acier (12) disposé dans l'orifice central (39) de l'élément en cuivre (9) lequel forme avec l'élément (6) une cavité (20) pour le refroidissement de tout l'ensemble intermédiaire (3), la cavité (20) abritant une cloison déflectrice (21) pour diriger le courant du liquide de refroidissement sur l'élément en cuivre (9) et en ce que l'élément en cuivre (9) forme avec le premier (6) et le troisième (12) éléments en acier des assemblages bimétalliques inséparables (10, 11). 2. Porte-étiquette selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément en cuivre (9) est constitué par deux parties cylindriques (18, 19) de diamètres différents. 3. Porte-électrique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la cloison déflectrice (21) a la forme d'une cloche de mêmes symétries que la cavité (20).