Brevet FR2724219A1 — publié le 19960308

DISPOSITIF DE MONTAGE D'UNE ELECTRODE COMPOSITE A AUTOCUISSON POUR FOUR ELECTRIQUE A ARC Domaine technique L'invention concerne le domaine des électrodes pour four électrique à arc et, plus spécialement, des électrodes à autocuisson, dites électrodes SODERBERG, pour fours de réduction carbothermique, tels que les fours de production de silicium métallurgique. Etat de la technique Le principe des électrodes à autocuisson, qui consiste à introduire une pâte carbonée crue dans le four à l'intérieur d'une virole cylindrique et à cuire cette pâte de manière continue au cours de son utilisation dans le four, est connu20 depuis le brevet déposé en 1917 par C.W. SODERBERG, G. SEM et J. WESTLY au nom de la société Det Norske Aktielselkap for Elektrokemisk Industri (correspondant à FR 488778). Cette technique aujourd'hui largement utilisée conduit à constituer des électrodes continues qui contiennent, si on ne25 fait rien pour le prévenir, environ 2,5% de fer provenant de la virole en acier. Pour constituer des électrodes continues à plus faible teneur en fer, plusieurs solutions ont été proposées, qui consistent toutes à désolidariser mécaniquement l'électrode et sa virole,30 de façon à pouvoir glisser l'électrode sans allonger d'autant la virole. On utilise alors, au lieu de la virole munie d'ailettes internes pour le soutien de l'électrode prévue dans le dispositif initial, une virole lisse sans ailettes. Cette disposition a d'ailleurs été testée par ELEKTROKEMISK dès 191735 (cf. Sôderberg Electrode 75 Year Anniversary Seminar, Kristiansand, 6-8 Juin 1994, G. SEM "The conception and birth of the Sôderberg Electrode.") La suppression des ailettes ne permettant plus de supporter le poids de l'électrode par l'intermédiaire de sa virole, il faut alors avoir recours à un montage différent du montage Sôderberg classique et consistant à supporter le poids de5 l'électrode au moyen d'une pièce prisonnière de la pâte cuite, qui se consomme en même temps que l'électrode elle-même. Dans le brevet italien 606568 déposé en 1959 par la société EDISON, cette pièce est une bande d'acier perforée. Dans le brevet US 4575856 de J.A. PERSSON délivré le10 11/03/1986, cette pièce de support est une colonne formant une électrode précuite en carbone ou en graphite, constituée d'éléments assemblés au moyen de nipples, c'est à dire de raccords à double filetage cônique, réalisés dans le même matériau, et vissés sur les deux éléments à assembler. Le15 brevet FR 2683421 déposé par la société espagnole CARBUROS METALLICOS, revendique diverses adaptations de cette technique. Le montage proposé dans ces deux derniers brevets présente un certain nombre d'inconvénients.20 D'une part, l'effort mécanique nécessaire pour compenser le poids de l'électrode est transmis à la colonne par un système de pinces. Cet effort peut atteindre des valeurs importantes, de l'ordre de 50000 à 75000 N. Il faut donc exercer sur la pince une pression de serrage très importante, car le25 coefficient de frottement entre le carbone et l'acier est faible. En exploitation, ce type de montage entraîne une dégradation de la surface de la colonne de graphite qui augmente les risques de rupture du fait de l'effort de traction auquel elle est soumise. Or, cette rupture peut avoir30 des conséquences graves sur l'électrode elle-même ainsi que sur le four o elle est montée. D'autre part, le positionnement des pinces de serrage de la colonne ne permet pas des déplacements de grande amplitude. Il faut donc repositionner fréquemment les pinces sur la colonne35 au fur et à mesure que se consomme l'électrode, ce qui contribue à aggraver les dommages causés à la colonne par les pinces. Objet de l'invention L'invention a pour objet un dipositif de montage d'une électrode à autocuisson, munie d'une virole métallique cylindrique et d'une colonne centrale en graphite ou en carbone précuit constituée d'éléments assemblés par des nipples, ne présentant pas les inconvénients mentionnés ci- dessus.10 Selon l'invention, la colonne centrale est suspendue à un support qui est mobile dans le sens vertical par rapport à la virole sur une longueur supérieure à celle des éléments. Le déplacement du support peut être obtenu à l'aide de vérins. La colonne peut être fixée au support mobile à l'aide d'une pièce15 filetée, solidaire du support et dont le filetage est identique à celui des nipples d'assemblage des éléments de la colonne. Description de l'invention Un mode de réalisation particulier de l'invention sera décrit à l'aide de la figure unique représentant une vue en coupe axiale de l'électrode composite et de son dispositif de montage.L'électrode composite (1) est constituée d'une virole25 cylindrique métallique (2) servant à contenir la pâte carbonée introduite à son sommet et qui va cuire progressivement en descendant dans le four. Une colonne centrale (3), cylindrique de même axe que la virole, est constituée d'éléments identiques en carbone précuit ou en graphite, munis à leurs30 deux extrémités de trous côniques filetés et assemblés les uns au-dessus des autres par des nipples (4). La colonne (3) est retenue à son sommet par une pièce métallique (5) reproduisant à son extrémité le filetage des nipples (4). La pièce (5) est directement vissée sur l'élément supérieur de la colonne (3). Cette pièce (5) est supportée par un châssis (6) dont la position relative par rapport à la virole (2) et au bâti (7) dont elle est solidaire, est commandée par deux vérins (8) dont la course est supérieure à la longueur des éléments formant la colonne (3). Ce montage permet de glisser l'électrode (1) d'une longueur égale ou supérieure à celle d'un élément de la colonne (3) sans avoir à reprendre la fixation entre la colonne (3) et la pièce (5). La course des vérins (8) est suffisante pour permettre d'allonger d'un élément la longueur de la colonne (3) en n'ayant à faire qu'une seule opération de reprise sur la colonne (3). Ainsi, la surface des éléments en carbone ou graphite n'est pas endommagée par un quelconque système de serrage et la résistance à la traction de la colonne (3) est intégralement conservée. Exemple Sur un four de production de silicium métallurgique de 20 MW, équipé à l'origine d'électrodes précuites de diamètre 1250 mm, on a monté, à titre d'essai sur l'une des électrodes un dispositif de montage selon l'invention. La colonne (3) est20 constituée d'éléments de longueur unitaire 1700 mm et de diamètre 450 mm assemblés par des nipples (4). L'élément supérieur de la colonne (3) est fixé à une pièce (5) en acier terminée par une forme identique à celle d'un nipple (4). Un équipement mobile constitué d'un châssis (6) supportant la pièce (5) et de vérins (8) permet de supporter et de positionner l'électrode sur une longueur de 1850 mm en agissant uniquement sur le volume d'huile injecté dans les vérins. Ce montage a permis de constater que la surface des éléments30 constituant la colonne (3) était restée intacte et que l'exploitation se faisait sans difficulté, malgré un effort de traction de 75000 N s'exerçant sur la colonne (3), effort mesuré au moyen de la pression d'huile sur les vérins (8). REVENDICATIONS 1) Dispositif de montage d'une électrode composite (1) à autocuisson pour four électrique, comprenant une virole métallique (2), une colonne centrale(3) en graphite ou en carbone précuit constituée d'éléments assemblés par des nipples (4) et une pâte carbonée entre la virole (2) et la colonne (3), caractérisé en ce que la colonne (3) est suspendue à un support (6) qui est mobile dans le sens vertical par rapport à la virole (2) sur une longueur supérieure à celle de chacun des éléments. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mouvement relatif du support (6) par rapport à la colonne (3) est obtenu à l'aide de vérins (8). 3) Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la colonne (3) est fixée au support (6) à l'aide d'une pièce filetée (5) dont le filetage est identique à celui des nipples (4).