BE529732A

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Info

Publication number: BE529732A
Authority: BE

Description


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   La présente invention se rapporte à un procédé et à un appa- reil pour la fusion à l'arc de métaux et d'alliages actifs à point de fu- sion élevés par exemple du titane, zirconium, molybdéne, hafniums tantale, chrome et de leurs alliages. 



   Vu la capacité de réaction de ces métaux à l'état fondu avec la plupart des matières réfractaires existantes., c'est dans des creusets refroidis qu'on peut les faire fondre avec une contamination minimum., la chaleur requise pour la fusion étant avantageusement apportée par un arc établi entre la surface du métal à fondre et une secondé électrode. Il est avantageux de donner au creuset la forme d'un tube métallique refroidi par de l'eau et comportant une base métallique refroidie par de l'eau,¯fixe ou rétractile. Le creuset tubulaire est supporté dans le châssis du four en position verticale et la seconde électrode précitée est introduite par au-dessus dans l'axe du tube.

   Les lingots sont formés en amorçant un arc entre une petite charge du métal à fondre placée au fond du creuset et la seconde électrode; lorsque cette charge est fondue on ajoute continuel- lement de nouvelles quantités du métal à fondre dans le creuset sans inter- rompre l'arc et on relève progressivement l'électrode dans le creuset à mesure que se forme un lingot présentant les dimensions voulues. 



   En générale le trajet de l'arc est approximativement la plus courte distance entre le bout de l'électrode et le métal fondu. Pour la fu- sion de lingots de grand diamètres par exemple de 8 à 16 pouces (20 à 40 cm), on utilise en pratique des courants d'arc de l'ordre de   10000   à 15.000 ampères. Lorsque l'arc reste sensiblement immobiles une grande quantité de chaleur se dégage de la partie de la masse fondue située immédiatement en dessous du bout de   l'électrode    et en faits cette région peut être portée à une température sensiblement plus élevée que le point de fusion du métal, ce qui entraîne une perte excessive de chaleur par rayonnement.

   En outre  en partie à cause de cette grande perte de chaleur rayonnante du centre de la surface de la charge., il est difficile d'effectuer une fusion complète des bords extérieurs de lingots de grand diamètreo 
Un but de la présente invention est de procurer un moyen de régler à volonté la position de l'arc pour que celui-ci frappe une partie quelconque de la surface du lingot pendant le   temos   voulus et permettant par exemple, de diriger l'arc sur une partie de la surface où la fusion est incomplète ou de l'éloigner d'une partie où l'agent de refroidissement du creuset commence à s'échauffer exagérément. Un autre but de l'invention est da procurer un moyen de compenser de façon simple et efficace l'influence des champs magnétiques vagabonds qui font dévier l'arc de la position voulue. 



  Ces bats sont atteints en utilisant un phénomène bien connus le fait qu'un arc électrique de courant continu peut être dévié par un champ magnétique. 



  Lorsque les électrodes entre lesquelles l'arc est établi ont' un petit diamètres le trajet de l'arcs approximativement droits peut être transformé en une courbe sans affecter dans une forte mesure la position de l'anode et de la cathode. On a trouvé toutefois que lorsqu'une électrode (l'anode qui est la masse fondue de métal) a un diamètre beaucoup plus grand que la cathode ou que l'arc lui-mêmes ce qui est le cas dans les fours de fusion électrique à   l'arc  le point anodique peut être déplacé d'un endroit situé immédiatement en dessous de l'électrode refroidie disposée centralement (la cathode) vers une partie extérieure de 1'anodes c'est-à-dire vers le bord de la massé fondue ou de la section transversale du lingot. 



   La présente invention procure un four perfectionné pour la fusion à   l'arcs   dans lequel le point de contact de l'arc avec la surface du lingot peut être réglé par un ou plusieurs électro-aimants disposés à l'extérieur du creuset et pouvant créer un champ magnétique réglable non radial recoupant le trajet de l'arcs d'une intensité-suffisante pour faire dévier l'arc et lui faire prendre la position voulue. 

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   La direction de la déviation du point anodique dépend du sens du courant dans le bobinage et   l'importance   de cette déviation peut être réglée entre certaines limites en faisant varier l'intensité du courant. 



   Les électro-aimants sont montés de préférence sur un support pouvant être animé d'un mouvement vertical. De cette façon, les aimants peuvent être maintenus sensiblement dans le même plan horizontal que la surface dulinget fondu pendant la formation du lingot dans le   creuset,   de sorte que pour une valeur constante du courant le degré de déviation de l'arc ne change pas au cours de la fusion. Le déplacement de ce support de l'aimant peut être effectué à la main ou automatiquement, et le support est associé de préférence au support de l'électrode du creuset pour que l'élévation ou l'abaissement de cette dernière soit accompagnée d'un naïvement équivalent des électro-aimants. 



   Le procédé de   l'invention   peut être utilisé en association avec des fours à une ou plusieurs électrodes, le nombre et la disposition des électro-aimants étant choisis pour assurer le nombre voulu de directions de déviation du ou des   ares.   Les fours à plusieurs électrodes exigent une commande électromagnétique séparée nour   ch@@e   arc. Chaque arc crée son propre champ magnétique et l'actior réciproque de ces champs provoque une instabilité des arcs. Il est donc nécessaire d'utiliser un champ externe plus   intense   pour permettre une cemmande séparée   de, chaque   point anodique. 



   Le creuset et la chemise de refroidissement du four doivent être en matière non magnétique, par exemple en aluminium ou en cuivre, et la présence d'une masse appréciable de matière ferreuse au voisinage immédiat des aimants ne peut être tolérée. 



   A titre d'exemple, dans un four pour la fusion à l'arc du titane, on dispose trois électro-aimants d'une puissance approximativement égale,   à   intervalles de 12G  sur un support horizontal entourant la partie extérieure du creuset, ce support étant associé à l'électrode du creuset pour être déplacé avec elle. Un dispositif interrupteur à six positions permet de mettre en circuit l'un ou l'autre des aimants ou une combinaison de plus d'un aimant en y faisant passer du courant dans l'un ou l'autre sens. Une résistance est montée dans le circuit principal pour faire varier le courant passant par les électro-aimants.

   En choisissant une position appropriée de l'interrupteur, il est possible de faire dévier l'arc dans l'une ou l'autre des six directions radiales de 60 en   600,et   en faisant varier la résistance du circuit on peut régler l'importance de cette déviation 
Dans une variante de l'invention utilisant plusieurs électro-ai-   mants,  le circuit est prévu pour que l'arc puisse être dirigé successivement et de préférence automatiquement vers un certain nombre de positions de façon que le point anodique décrive un trajet sensiblement circulaire, ou d'une autre formes autour de l'axe central longitudinal du creuset. 



   Dans une autre variante de l'invention9 un seul électro-aimant est monté à l'extérieur du creuset et déplacé par un dispositif mécanique autour du creuset, ce qui amène l'arc à décrire un trajet rotatif correspondant. Le mécanisme de rotation peut être commandé automatiquement à une vitesse choisie d'avance ou être réglé à volonté suivant les caractéristiques de fusion à un moment donné quelconque. 



   REVENDICATIONS. 

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Claims

1. - Four de fusion à l'arc du type décrit, caractérisé en ce que la position de contact de l'arc avec la surface du lingot est réglée par un ou plusieurs électro-aimants placés à l'extérieur du creuset,pou- <Desc/Clms Page number 3> vant créer un champ magnétique réglable non radial recoupant le trajet de l'arc avec une intensité suffisante pour faire dévier l'arc vers la position voulue.

2. - Four de fusion à l'arc suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'importance de la déviation peut être réglée en faisant varier l'intensité du courant dans le bobinage de l'électro-aimant.

3. - Four de fusion à l'arc suivant la revendication 1 et 2 caractérisé en ce que la direction de la déviation peut être réglée en inversant le sens du courant dans le bobinage de 1'électro-aimant.

4. - Four de fusion à l'arc suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'électro-aimant ou les électro-aimants sont montés sur un support pouvant être déplacé parallèlement à l'axe longitudinal du creuset de fusiono 5. - Four de fusion à l'arc suivant la revendication 4. caractérisé en ce que le support de l'aimant est associé au support de l'électrode du creuset.

6. - Four de fusion à l'arc suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un seul électro-aimant est déplacé par un dispositif mécanique autour du creuset, l'arc étant ainsi amené à décrire un trajet rotatif correspondant., 7. - Four de fusion à l'arc suivant la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs électro-aimants sont disposés autour du creuset et montés dans un circuit pour que l'arc puisse être dirigé successivement vers un certain nombre de positions afin que le point anodique décrive un trajet sensiblement circulaire ou d'une autre forme autour de l'axe central longitudinal du creuset.

8. - Four de fusion à l'arc suivant la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs électrodes sont utilisées dans un seul creuset, chaque électrode étant associée à un ou plusieurs électro-aimants indépendant des électro-aimants associés au reste des électrodes 9.- Four de fusion à l'arc en substance comme décrit ci-dessus .