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,,pour électrique à résistance liquide pour la fusion et l'affinage des métaux, pour la fabrication d'alliages, la réduotion de minerais et pour d'autres emplois analogues".
Le four, qui fait l'objet de cette invention, est caractérisé essentiellement par l'emploi, comme résistance de réchauffage, d'une masse fondue, qui peut être inerte ou active, et dans .Laquelle est immergée la matière à fondre, qui est mise ainsi en contact direct et intime ave c la masse.
(Jette masse est maintenue à l'état liquide et amenée
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à la température nécessaire en la faisant traverser, de toute manière appropriée, par un courant électrique soit continu, soit alternatif, à basse ou à haute fréquence.
La matière à fondra, introduite dans la masse iondue, tend à acquérir la même température et, en fondant à son tour, donne lieu, par effet do la différence de poids spécifique,à une séparation bien nette de la masse en deux couches superposées.
Le four peut affecter toute forme constructive appropriée, suivant l'emploi auquel il est destiné.
Les dessin annexés montrent, à titre d'exemple, quel... ques formes schématiques de réalisation de l'ours d'après 1'invention,
La figure 1 a trait à un four à cuve pour courant continu ou monophasé, à sole conductrice et électrode ver- ticale.
La figure 2 montre une deuxième forme de réalisat&on d'un four à cuve pour courant continu ou monophasé.Par l'addition d'une ou de plusieurs électrodes, ce four peut servir pour courant triphasé ou polyphasé.
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La t'ngure 3 a trl'l.1 t a une tonne ae réalisation as :tour haute cuve à deux ou à plusieurs rangées délectrodes horizontales.
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La figure 4 a trait à un 'our à cuve Pascuignte à électrodes verticales et à trou de coulée situés au...dessus du niveau du liquide.
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La figure 5 a trait à un four à coulée automatique, convenant plus particulièrement pour la fabrication de lingots.
Ce four peut être alimenté par du courant continu ou mono-' phase .
La figura 6 a trait à un four à bassin avec électrodes horizontales complètement plongées dans la masse fondue.
La figura 7 montre un four à bassin horizontal à électrodes verticales, pour la fusion continue.
Tous lesfours suivant les figures1 à 7 ont leurs électrodes immergées dansla masse. les figures 8,9 et lu ont trait à deux :tonnes de réalisation du four, dans lesquelles les électrodes sont constituées par le métal à fondre, et on emploie des conducteurs de courant de la même qualité que le métal à fondre.
La figure 8 a trait à une première forme de ce type de four ; les figures 9 et 10 montrent une coupe verticale et une vue en plan a'une deuxième tonne de réalisation.
Dans toutes les figures, 1 indique le four, A la masse fondue et B le métal fondu.
Dans la figure 1, 2 indique la semelle conductrice du four, et 3 l'électrode verticale, 4 indique le trou de coulée.
Dans la figura 2, 3 et 3' indiquent les deux électrodes verticales.
Dans la figura 3, 3 et 3' et 31 et 31, indiquent aes
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séries d'électrodespour courant continu, monophasé et polyphasé.Dans cette figure, il indique la bouche de décanrgement.
Dans la figure 4,3 et 3' représentent les électrodes, 11 le gueulard, 4 le trou de coulée qui est contrôlé par un bouchon 5 refroidi par liaison avec les tuyaux 6 de cir- culation d'eau.
Dans la figure 6, 3, il et 3" représentent Les électrodes horizontales complètement immergées.
Dans la figura 7, la matière à fondre est amenée au gueulard 7 par un alimeritateur automatique continu 8; elle tombe en B' à, travers la masse A et fond rapldement eu formant et maintenant .La couche de métal liquide B. vers la coulée 10. la. paroi 9 du four forme un siphon, permettant une coulée continue sans que la masse puisse déborder.
Dans la réalisation d'après la figure 8. le métal est dispose dans deux conduits parallèles 12 et 13, qui sont sépares par un diaphragme en matière réiractai-re 14, mais qui communiquent cependant entre eux grâce à .la masse A qui est chauffée par le passage du courant. les électrodes sont constituées par le métal fondu B remplissait les conduits 12 et 13, et lesconducteurs du courant 15 et 16, convenablement refroidis, sont établis en un métal identique à celui à fondre et sont noyés dans .La. soie des aeux conduits.
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Suivant la forme de réalisation montrée aux figures 9 et 10, un seul conduit, de tonne annulaire, 17 et un godet central 18 sont prévus pour le métal B. Le courant passe ra- dialement à travers la masse A et est amené par lesélectro- des15 et 16.
Dans le four suivant l'invention, on pourra utiliser, comme masse de chauffage convenable, des ocrâtes, des sili- cateset desborosilicates alcalins et alcalino-terreux, ainsi que des sels alcalins. Dans ce large champ de produits, on pourra choisir convenablement ceux qui seront lesplus convenables eu égard à la température etaux réactions qui devront, éventuellement, se produire durant .La tusion,
Suivant la position desélectrodes et la manière dont le courant pénètre dans la masse, on peut raire passer ce courant dans la matiè re fondue ou non. Toutefois cet effet, eu égard à l'apport de chaleur, devra être considéré toujours comme secondaire dans ce type de four.
La ohaleur engendrée par la masse est plus accentuée à proximité des électrodes mais, à cause des mouvements de oonvexion très importants de la masse, la température tend automatiquement à se distribuer uniformément sur la surface de contact entre la masse et la matière. La transmission de la chaleur de la masse à la matière est très rapide en vertu de leur contact intime.
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L'absence de zonesà températurestrès élevées (telles que leszones d'arc dans les fours à arc normaux), éli-
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mine toutes réactions, nuisibles soit en raison de ..La. perte de chaleur qu'elles comportent, soit des précautions néces- saires pour leur contrôle.
Enfin, il ne pourra se produire ni volatilisation de matiers ni usure excessive des réfractaires.
Le fait que la. masse possède la propriété d'augmenter sa conductivité en fonction de la température, représente un autre avantage, du fait que dans ce four c'est la sur... face de la. masse qui est exposée a l'air et à aes aisper- sions inévitables, de sorte qu'elle tend à être plus froide, ce qui réduit la conductivité et déplace les mets de courant plus vers le bas, où une température plus élevés aérait requise. La durée de la voûte du roux^, qui représente toujours une partie délicate, est considérablement augmentée.
Dans maints cas, il est aussi possible a'introauire dans le tour des substances flottant sur la masse, telles que par exemple du coke, qui constituent un Isolant thermi. que excellent et permet de maintenir la voûte à une température très basse.
Par le four, suivant l'invention, on réalise l'isolement absolu de l'atmosphère aes matières fondues, ce qui est très avantageux, si l'on tient compte de l'activité considérable de l'oxygène de l'air aux températuresélevées.
L'importance de cette propriété devient capitale lorsqu'on fond des tournures métalliques qui, par l'étendue de leur surface, o ffrent une facilité extrême d'oxydation e t, par
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conséquent, un rendement très bas.
Le four, suivant l'invention, présente, enfin, des avan- tages très considérables dans la refonte du laiton et de matière semblables.
Selon la qualité de la masse employée, on peut obtenir des effets util estrès divers pendant la rusion. En premier lieu, le four peut présenter des caractéristiques fortenont réductrices. En outre, la masse est, en général, extrêmement avide d'oxydes métalliques, qu'elle peut absorber même en des quantités très importantes en se combinant avec eux, de sorte que toute pièce métallique introduire dans la masse est immédiatement nettoyée des oxydes superficiels et, lorsque la fusion commence, marne de ceux éventuellement inclus. Il en dérive que le métalkne contiendra point de scories après la fusion. L'effet réducteur agit encore dans le sens de rendre au bain métallique une partie du métal absorbé auparavant sous la forme d'oxyde.
Cette propriété permet, par l'emploi de masses déterminées, d'apporter au métal en fusion quelques éléments spéoiaux aptesà lui conférer des caractéristiquesparticulières.
On pourra, par exemple, employer des masses qui ont été additionnées de sels métalliquedéterminés susceptibles de réduction.
En faisant varier, après la fusion, la position des électrodes et les caractéristiques électriques du circuit,
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on pourra faire parcourir le bain par de forte courants qui, par les effets électrodynamiques qui se produisent, réalisent un brassage énergique du bain, ce qui a une influence très avantageuse sur l'homogénéisation du produit.
L'emploi de masses différentes, selon la. température que l'on veut obtenir, permet d'atteindre des températures jusqu'à. 20000 C., et davantage, sana qu'il se produise une 'volatilisation excessive de la masse, de sorte que les limites de température ne sont déterminées que par la résietance de s réfractaire employés. Pour chaque température de travail, il convient d'utiliser un type déterminé ae masse, qui assure un degré déterminé de fluidité. Par exemple, pour des températures jusqu'à 1500-1600 c on pourra employer des masses dont le titre alcalin est de l'ordre de 15 à 18% environ, fanais que pour des températures de 20000 C ce titre devra être beaucoup moins élevé.
Contrairement à ce qui a lieu dans lesfours à arc, dans les fours à résistance liquide selon l'invention, on ootient un équilibrage parfait des charges, avec une stabilité extraordinaire. Le fait qu'il est possible, dans la, plupart des cas, d'utiliser des tensions plus élevées que dans les fours à arc, offre aussi le moyen de réduire considérablement l'inductance de la spire-four avec une amélioration propor- tionnée du facteur de puissance.
En vue de l'inertie thermique considérable du four, son
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réglage est très simple et peut être rendu complètement auto- matique.
La consommation des électrodes est beaucoup plus basse que dans les fours à arc, ce qui s'explique facilement du @ fait que le s températures se développent à la surface de contact des électrodes avec la masse, sont de beaucoup infé. rieures à. celles de l'arc, et cessurfaces se maintiennent toujours totalement hors de contact avec l'air pendant le fonctionnement du four.
Le rendement thermique du four suivant l'invention est très élevée car la masse, grâce à ses mouvementé de con- vexion, distribue la chaleur et le cède à la matière en très peu de temps.
Pour mieux expliquer ce qui précède, on décrira un cas pratique de réalisation du four selon l'invention.
Le choix du type de four parmi ceux mentionnés sohé- manquement ci,.dessus dépend de facteurs divers, plus parti- culièrement :
1 de la nécessité (t'opérer en des conditions réductrices ou non,
2 de la puissance requise du four;
3 de la qualité de la matière à fondre et du type des @ coulées, soit intermittentes 'ou continues;
4 de l'espèce d'énergie électrique utilisable.
Supposant que l'on doive opérer comme suit : a) conditions réductrices;
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b) fatale puissance, par exemple jusqu'à 200 kW par à'our; c) coulées intermittentes; d) courant électrique monophasé a iréquence industrielle.
On pourra, choisir convenablement le modèle de four à cuve, sole conductrice, montré à la figure 1 du dessin ci-joint, n'a,yant qu'une électrode mobile verticale et une soie conductrice, pour les raison suivantes : a) puisqu'on désire des conditions réductrices, .La sole conductrice en graphite répond à cette exigence, b) puisqu'on dispose d'une faible puissance, il est préférable d'adopter le four le moins eompliqué possible au point de vue mécanique;la présence d'une seule électrode mobile satisfait cette condition; c) le four est établi pour descoulées intermittentes; d) le courant monophasé est parfaitement utilisé.
Le four choisi pourra servir, par exemple, pour refondre la fonte.
Dans le choix de la masse, on accordera la préférence aux silicates alcallns et alcalino-terreux, avec ou sans suspension de graphite ou de charbon, selon que l'on désire abaisser ou élever la teneur en carbone de .La masse fondue.
Dans ce cas, la température appropriée de la masse est voisine de 14000 C, et on peut obtenir une fluidité suffisante de la masse, par exemple avec une teneur de Na 2 0 de 18%; des teneurs d'alcali plus élevéeauraient par conséquence une fluidité excessive, avec une ébullition de la masse à des
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températures plus basse s , ce qu'il faut éviter.
La mise en marche du four, comme celle de tous le s fours de ce type, peut s'effecteur de manières différentes. En premier lieu, on introduit dans le four froid et vide une couche de 5 ou 10 cm de masse préparée préalablement a l'etat vitreux et concassé. Cette masse peut être préparée soit dans le four même par fusion du métal, soit dans des fours électri-, ques ou à combustion établis expressément.
On commence alors les opérations de mise en marche par l'un des moyens suivants
1 par une flamme à gaz concentrée sur la masse, au centre de sa surface, et, jusqu'à formation d'un godet de masse demifluide (700/8000 C); on abaisse alors l'électrode, d'abord à proximité de la flamme, afin de la préchauffer,, puis on l'amène en contact avec le godet, insérant tune tension de mise en marche plus élevée que oelle normale (300-400 V environ).
Les instruments ou bien l'observation directe indiqueront le moment où l'amorçage a eu lieu. A partir de ce moment on pourra éliminer la flamme à gaz etle four commencera rapidement la fusion. On abaisse entre temps la tension et on introduit de la masse fraîche jusqu*à ce qu'on atteint le niveau prédéterminé ;
2 A l'aide d'une résistance électrique de nickel-chrome ou autre alliage semblable, que l'on appuie dans la masse , d'où on peut la sortir au moment convenable, en utilisant
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éventuellement les marnes électrodes pour lui transmettre le courant;
3 par l'emploi de coke comme résistance entre les électrode 0;:
4 par l'arc électrique produit par desélectrodes supplémentaires ou entre les électrodes normales et quelques déchets métalliques introduits pour l'amorçage; par l'introduction d'une certaine quantité de masse à l'état de fusion, prélevée d'un autre four ou préparée de toute manière appropriée.
Avant de commencer la fusion du métal, il y a. lieu d'at te@ndre que .La. masse bien chaude ait récnauffé suffisamment les réfractaires du four, particulièrement sur le :rond.
Ce procédé peut durer globalement, dansdesfours petits et moyens, deux heures environ,, après quoi le four sera prêt pour commencer une série ininterrompue de fusions.
Il est convenable de charger les matièrespar l'introduction successive de fractions plutôt que d'un seul coup, pour éviter un refroidissement excessif de la masse, qui entraînerait la nécessité d'élever la tension pour faire absorber à ladite masse la même puissance. L'alimentation fractionnée n'à pas d'influence sur le temps de fusion, car on peut affirmer que,pendant qu'on opère Lesdernières chargea, lespremières seront déjà complètement fondueset, après très peu de temps, on pourra très bien commencer la
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ooulée,
Il demeure bien entendu que la forme et les détails du four pourront varier de ce qui a été décrit et représenté à seul titre d'exemple, sans sortir du cadre de l'invention.