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Procédé permettant d'augmenter la sécurité d'exploitation dans la zone de fusion des fours électriques comportant des électrodes creuses continues composées de segments de char- bon et ayant un noyau aggloméré continu,
Dans la demande de brevet allemand. R.64.521 VIII/ 21 h ,on a décrit ,pour la première fois, des électrodes creuses continues comportant un noyau continu aggloméré ,
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dans lequel la tige de ehaxbon disposée dans le sens de la longueur jusqu'à, l'extrémité de l'électrode pouvait être enlevée ; la nouveauté de cette disposition consiste ainsi en ce que la masse du noyau traverse les surfaces de joint des électrodes creuses.
Ces électrodes creuses de grande section sont composées de segments de charbon calcinés, dé- calés,les uns par rapport aux autres, dans le sens longitu- dinal d'environ la moitié de leur longueur. La cohésion des électrodes est assurée au moyen d'une armature métal- lique et cela jusqu'à ce que la masse du noyau soit con- sumée lors de l'emploi de l'électrode dans les fours élec- triques. A travers les parois de l'électrode creuse calci- née passent des conducteurs en fer ayant la forme de vis disposées transversalement et qui servent à assujettir les- dits segments.
Les vis transversales métalliques exercent, dans ce cas, un rôle important,mais cependant elles ne par- viennent pas jusqu'à la zône de fusion du four électrique, parce qu'elles sont brûlées auparavant. Mais il arrive, dans les fours électriques qui s'échauffent, que des vis fondent prématurément par court-circuit dans des parties plus froides du four, ce qui fait que les segments de char- bon peuvent se détacher et compromettre la sécurité d'ex- ploitation dans de telles installations du fait que la mas- se du noyau glisse.
La présente invention a pour but d'assurer l'électrode creuse continue dans les fours électriques une sécurité,plus grande en en conservant la forme, en par- ticulier,dans la zône de fusion,ou d'empêcher des segments isolés de se détacher, même quand les vis de fer ou l'arma- ture .interne ont déjà fondu prématurément.
A cet effet, on dispose dans la paroi de l'électrode creuse calcinée des goujons infusibles et avan-
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tageusement de telle manière que chacun d'eux maintienne en- semble deux segments de charbon et s'oppose, sur la périphé- rie du cercle, à leur déplacement longitudinal. Ces goujons transversaux peuvent présenter une disposition décalée , de façon que les segments de charbon soient toujours maintenus à leur extrémité supérieure et dans leur milieu. Il y a ac- tuellement en fonctionnement ,dans des fours électriques, des électrodes creuses de 2400 mm. de diamètre et du poids total de 36. 000 kilogs. Il est bien évident que des électrodes d'un tel poids nécessitent une armature sure et fixe pour leur maintien en place.
C'est pourquoi il est recommandé de re- lier les goujons transversaux à l'armature métallique prévue ordinairement ou de compléter cette dernière par les goujons de telle sorte que ceux-ci durent plus longtemps que l'arma- ture métallique et remplissent leur fonction principale dans la zône de fusion du four électrique
Les goujons transversaux peuvent être vissés dans les segments de charbon, soit de l'extérieur,soit de l'intérieur.Le vissage se fait cependant avantageusement de l'intérieur, car les goujons peuvent aussi servir à établir une liaison électrique entre les segments de charbon et la masse fraîche du noyau ;
enfaisant dépasser lesdits goujons à la périphérie de l'électrode creuse,on peut les employer, ou leurs parties saillantes, sur lime ou deux spires de vis, comme contacts d'arrivée de .courant,mais pour cet usage, il y a lieu d'en installer un nombre suffisant.
En particulier des goujons transversaux disposés sur la périphérie de l'é- lectrode sont particulièrement propres à recevoir le courant au-dessous du porte-électrode et un peu au-dessus du cratère de fusion du four électrique parce qu'ils transmettent le courant d'abord transversalement , et ensuite verticalement
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par rapport à 1'électrode creuse, ce qui permet d'obtenir une répartition du courant très uniforme à l'extrémité de l'arc lumineux de cette électrode, condition qui est, en par- ticulier, nécessaire lors de la production de l'aluminium.
Dans le cas d'électrodes combiné es, ou dans le cas d'électrodes dans lesquelles la masse fraîche est reliée â des corps solides tels que du fer ou du charbon calciné le technicien choisit comme électrode une matière molle de type connu et qui sous l'action de la chaleur acquiert une certaine fluidité, ce qui lui permet de s'adapter aux corps solides sans se déchirer,lors de la combustion.Ces électrodes sont décrites dans le brevet allemand ? 420.801.
L'électro- de molle est légèrement calcinée afin de pouvoir la transpor- ter facilement.Ces électrodes sont décrites dans la demande de brevet d'addition allemand ? R.62.622 VIII/21 h, gr.20; pour éviter l'écoulement de la matière molle,lors de la com- bustion dans les fours électriques, on utilise une couche filtrante interposée entre deux réseaux ou treillis de fils.
Ce n'est du reste pas la combustion de la matière molle dans le four électrique qui exige 1'emploi d'une matière devenant fluide sous l'action de la chaleur, mais c'est la nécessité dans les électrodes combinées pour la matière brute de se conformer aux corps solides. De même dans les procédés de combustion ordinaires les électrodes combinées exigent l'usage d'une matière molle telle qu'on en a employé sous la désignation "molle" , pour l'électrode du brevet N 420.801.
Mais on a trouvé que la matière molle,eu égard à sa haute teneur en goudron et en poix , présente une poro- sité trop grande aussi bien lors du procédé de combustion habituel que lors du procédé de combustion dans les fours
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électriques, ce qui fait que la sécurité dtexploitation n'est pas toujours réalisée avec ce genre d'électrodes*
Le présent procédé permet également de réaliser une amélioration afin que la masse du noyau brûle de façon plus compacte. C'est à cet effet qu'on a choisi,pour le noyau de l'électrode creuse, une masse qui a une plasticité telle qu'elle ne soit pas fluide à la chaleur.Mais une telle masse s'accroche facilement dans la zône d'électrode comprise entre
1 à 2 de sorte qu'elle se casse en morceaux.
Il est, par conséquent, nécessaire que le noyau à l'état de bloc, quand il est neuf, puisse se mouvoir dans l'électrode. Ce mouvement vers le bas en direction de la zône chaude 1-1 est facilement retardé par les goujons transversaux en saillie.
Le noyau doit donc pouvoir descendre en un seul bloc vers le bas (zône 1-1) mais pas en masse,comme c' est le cas par exemple pour les électrodes à masse molle, qui coulent directement. La masse molle s'accroche par exemple dans la partie supérieure plus froide de l'électrode (zône 2-2)tandis qu'elle coule partiellement à la partie inférieure plus chau- de (zone 1-1).
Dans le cas de l'emploi d'une masse brûlant de façon compacte sans avoir les qualités réelles de fluidité,on doit prendre garde que la masse du noyau puisse glisser comme nouveau bloc, sans difficulté de la zone 1 à la zône 2.
Conformément à l'invention, on obtient ce ré- sultat en insérant entre la paroi interne de l'électrode creuse et le nouveau noyau une couche de goudron épais et de poix ou de mastic de goudron qui empêche la masse du noyau
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non fluide d'adhérer à la paroi de l'électrode creuse et aux goujons transversaux qui dépassent, de sorte que cette couche de goudron et de poix active le mouvement du nouveau noyau, en bloc,vers le bas, à la partie chaude de l'électrode, de façon continue et automatique. La couche de goudron et de poix ou de mastic peut avoir l'épaisseur de la saillie des goujons.
La couche de goudron et de poix sert de couche de glissement continue pour le bloc de noyau, de sorte qu'entre le noyau et la couche de goudron et de poix,il se produit des déplace- ments continus dans le sens de la longueur.Lors du glissement du bloc ,ou lors de sa dilatation diamétrale en direction de la zone 1-1, la couche de goudron et de poix qui glisse, s'é- chappe partiellement vers le haut, ce que l'on empêche en main- tenant cette couche toujours un peu plus bas que ne l'exige la longueur du bloc.
Les déplacements dans le sens de la longueur, entre le bloc de noyau et la couche de goudron et de poix sent encore augmentés du fait que l'électrode creuse extérieure calcinée est réchauffée dans les fours électriques par leurs . gaz d'évacuation jusqutà 100 C.environ. La couche glissante de goudron et de poix se trouve alors toujours en mouvement, et fait glisser le bloc librement vers le bas, de sorte que celui-ci brûle de façon compacte,sans fêlures et sans l'emploi d'une matière présentant des qualités de fluidité, ce qui ré- duit de beaucoup la porosité.
La description qui va suivre en regard du dessin annexe, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quel- le manière l'invention peut être réalisée.
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La figure 1 représente l'électrode creuse en coupe longitudinale,suivant A-B, et la figure 2 en coupe transver- sale suivant C-D. a est l'électrode creuse extérieure cal- cinée qui se compose de segments,ceux-ci étant décalés dans le sens de la longueur; 1 est la masse du noyau qui, dans le présent cas, n'est pas susceptible d'acquérir la fluidité par chauffage; ± sont les surfaces .de joint de l'électrode creuse calcinée qui sont traversées par la masse du noyau b; d sont les goujons disposés transversalement, qui assurent le maintien des segments de charbon dans la zone de'fusion du four électrique; .2 représente la couche de ',-.goudron et de poix qui sert de couche glissante pour le coulissement du nouveau bloc de noyau;
f sont les canaux pour l'évacuation des gaz du goudron, qui s'échappent du noyau. La matière du noyau est calcinée dans la zone 1-1 et prend contact ferme avec les goujons d. Cette liaison est constante dans la zone de fusion du four électrique. La matière qui présente des qualités de fluidité est caractérisée en ce qu'une boule formée de cette matière et chauffée à 100 C.environ , se déforme en un gâ- teau plat sans l'emploi d'une pression quelconque.
La matière des électrodes brûlant de façon com- pacte est, par contre, très plastique, compacte=, et ne subit de changement de forme que sous une pression faible.
Il est bien évident que le système de goujons transversaux peut trouver son application dans le cas d'é- lectrodes massives composées de segments de charbon ou dans celui des électrodes n'ayant qu'un seul petit trou de noyau.