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La présente invention concerne, de façon générale, le maintien et la localisation des électrodes utilisées dans les fours électriques de fusion, fonte et raffinage . L'inven- tion se rapporte plus spécialement à une nouvelle forme effi- cace de porte-électrode à commande par force motrice, pour le maintion de grosses électrodes préformées et leur localisa- tiop dire le réglage de leur position active dans le four.
Les fours électriques de fusion, fonte et raffinage utilisent pour leur fonctionnement une ou plusieurs électrodes
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suspendues au-dessus du four et pénétrant verticalement à l'intérieur du four. Ces électrodes sont continuellement localisées avec précision relativement à la charge contenue dans le four, afin de régler l'énergie consommée entre des limites étroites. On utilise habituellement plusieurs élec- trodes, celles-ci étant souvent très grandes, ayant un dia- mètre de 30 pouces (75 cm) ou plus et une longueur de 10 pieds (3 m.) ou plus. Les électrodes de ce genre sont de deux types bien connus, notamment du type préformé et du type à auto-cuisson. Les électrodes préformées de ce genre peuvent être en carbone ou en graphite.
Les barres préfor- mées en'carbone ou en graphite sont plus dures et sont, en général, exécutées avec une tolérance de plus ou moins 2 % en diamètre, d'où il résulte des difficultés supplémentaires quand on utilise un porte-électrode à commande par force motrice, cet inconvénient étant éliminé par le porte-électrode décrit ci-après. L'utilisation d'électrodes multiples avec leurs dispositifs de support et de réglage individuels est limitée par l'espace disponible au-dessus du four, de sorte qu'il est extrêmement intéressant de pouvoir utiliser un porte-électrode de forme compacte et simplifiée.
Un porte-électrode à commande par force motrice sui- vant la présente invention, servant à maintenir et à faire.
' avancer une électrode de four et procurant un passage cen- tral vertical pour la dite életrode dans un cylindre en ,-'orme de bague, est caractérisé essentiellement: en ce que @ es patins de serrage sont suspendus, par pivot, audit cy- lindre et aisposés sur le pourtour de ladite électrode, en et qu'un piston peut se mouvoir dans les deux sens à l'in- térieur dudit cylindre suivant une direction axiale rela- tivement à ladite électrode, en ce qu'un dispositif de pression est révu dans le voisinage desdits patins et peut
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se mouvoir axialement relativement à ladite électrode pour serrer lesdits patins, contre ladite électrode,
et en ce que ledit dispositif de pression est supporté par ledit piston .de façon à se déplacer avec lui.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description donnée ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 représente, en élévation, l'électrode, le porte-électrode à çommande par force motrice et le mécanisme d'actionnement du porte-électrode;
La figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne II-II de la figure 1 ;
La figure 3 est une coupe transversale du cylindre d'actionnement du porte-électrode, prise suivant la ligne 'brisée III-III de la figure 2 ;
La figure 4 est une coupe transversale du dispositif suivant la ligne IV-IV de la figure 1, montrant la manière dont le porte-électrode est suspendu au cylindre d'action- nement ;
La figure 5 est une coupe transversale du dispositif suivant la ligne V-V de la figure l, montrant comment les patins de contact sont appliqués et représentant la bague de pression pour leur actionnement, et
La figure 6 est une vue de profil, à plus grande échelle, du mécanisme, prise suivant la ligne VI-VI de la figure 1, montrant la façon d'amener le courant électrique aux patins de serrage ainsi que l'eau de refroidissement.
Comme le montrent les dessins, le dispositif portant la référence générale 1, comprend un cylindre 2 actionné par du fluide sous pression et suspendu par tout moyen convenable, tel que les câbles 3, des patins de serrage 4 disposés en des points diamétralement opposés du pourtour
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d'une électrode 5, les patins étant suspendus au cylindre par des tubes descendants 6 et étant maintenus en contact avec l'électrode sous l'effet d'une bague de pression 7 -suspendue au piston du cylindre par des barres de commande 8.
Comme le montrent les figures 1 et 3 des dessins, le cylindre 1 se compose d'une partie supérieure 9 en substance circulaire, d'une partie inférieure 10 et de parois latéra- les cylindriques espacées 11 et 12 attachées aux parties 9 et 10. Ce cylindre.peut être du type composé ou du type moulé, le type composé étant représenté sur les dessins.
Les parties de cylindre supérieure 9 et inférieure 10 peuvent être construites en tôle et a chacune d'elles une partie en forme de bague 13, 14, est soudée ou fixée autrement, la paroi extérieure Il s'appuyant contre et étant attachée aux parties 13 et 14 par tout moyen convenable, tel que par soudure, la paroi intérieure 12 étant attachée de façon semblable. Il est prévu, à l'intérieur du cylindre et entre les parois latérales 11 et 12, un piston convenable 15 pour- vu de tout bourrage convenable, tel que les segments à sec- tion circulaire bien connus 16 et 17. Afin d'obtenir un bourrage hermétique au fluide sous pression entre les parois latérales du cylindre et ses parties supérieure et infé- rieure, on peut utiliser tout dispositif de bourrage conve- nable, tel que les segments à section circulaire 18 et 19 représentés.
Le piston 15 est actionné à l'aide des admis- sions de fluide sous pression 20 et 21 montées sur la par- tie supérieure 9 et sur la partie inférieure 10 du cylindre, respectivement. Comme le cylindre est mû par commande par force motrice dans chaque direction, les admissions 20 et 21 servent aussi à laisser échapper le fluide sous pression des faces respectives du piston 15. Des barres de commande 8 sont fixées au piston 15, par tout moyen convenable, tel
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que le raccord fileté 22, et elles passent librement au travers de la pièce 14 et de la partie inférieure 10. Un bourrage convenable 23 entoure les barres de commande 8 sur la face inférieure de la pièce 10, comme représenté. Ainsi que la figure 2 le montre clairement, il y a quatre barres de 'commande 8, de préférence.
La partie supérieure 9 et le fond 10 du cylindre peuvent être réunis par tout moyen convenable, tel que les barres 24 qui traversent les dites pièces et sont maintenues en place par des écrous 25. Le cylindre est suspendu au-dessus du four par un moyen appro- prié quelconque, tel que les câbles 3 qui passent dans les oreilles 26 de la partie supérieure 9 et qui sont fixées par des moyens appropriés, tel que les écrous 27. L'élec- trode 5 est disposée à l'intérieur de la paroi intérieure 12 du cylindre, sans toucher celle-ci.
Comme le montrent les figures 1 et 4 à 6 inclusive- ment, les patins de serrage 4 sont suspendus, par les tubes descendants 6, à la face inférieure du cylindre, à l'aide d'un moyen approprié, tel que le support 28 qui peut con- sister en une pièce rectangulaire en forme de barre, comme représenté, qui est fixé au fond 10 du cylindre par des pièces de fixation 29 et est pourvu de rainures verticales 30 avec des ouvertures sécantes 31. Les tubes descendants 6 sont, de préférence, creux, avec une partie d'extrémité pleine 32 pénétrant'dans les rainures 30 et pourvue d'une ouverture convenable dans laquelle- se glisse une cheville 33 prévue dans l'ouverture 31 et servant à rendre le tube descendant solidaire du support 28.
L'extrémité inférieure des tubes descendants 6 est reliée aux patins de serrage 4 par un moyen approprié quelconque, tel que le raccord fileté 34. Le patin de serrage 4 comprend une partie supé- rieure 35 et une partie verticale à surface de contact 36
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comprenant une face intérieure concave en substance ver- ticale 37 correspondant au diamètre de l'électrode 5., et une face extérieure évasée 38 venant en contact avec la bague de pression 7. Le patin 4 est pourvu d'une cavité interne 39 par où l'eau de refroidissement circule en venant des tubes descendants 6, deux tubes 6 étant prévus par patin. L'un sert à l'admission et l'autre à l'évacua- tion de l'eau de refroidissement du patin.
La bague de pression 7 est suspendue au piston 15, à l'aide des barres de commande 8. La bague de pression est une pièce cylindrique creuse avec une face extérieure 40 et une face intérieure évasée 41 correspondant à la face évasée 38 des patins de serrage 4. La bague de pres- sion est pourvue d'une cavité interne 42, près de son pourtour extérieur. Au moins deux des barres de commande 8 sont, de préférence, creuses et sont pourvues d'admissions d'eau 43 et d'évacuations d'eau 44, des conduites convena- bles 45 et 46 pour la circulation de l'eau étant reliées respectivement à l'admission et à l'évacuation. L'eau cir- cule par la cavité 42 de la bague 7, pour assurer la réfri- gération par eau, quand elle est nécessaire.
Comme le mon- tre la figure 5 des dessins, les patins de serrage 4 voi- sins du pourtour extérieur de la partie supérieure 35, sont pourvus d'entailles 47 laissant le libre passage aux barres de commande 8.
L'énergie .électrique est amenée à l'électrode 5 par les patins de serrage 4 et les tubes descendants 6, à l'aide d'une pince 48 à laquelle sont attachés les câbles électriques 49 et 50. La pince 48 peut être de la forme classique en deux pièces, ces pièces étant évidées de fa- çon à enserrer les tubes descendants 6 et étant réunies par tout moyen convenable, tel que les boulons 51. Les
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câbles électriques 49 et 50 peuvent être du type bien connu à tube central véhiculant l'énergie électrique jusqu'à la pince, et à tube extérieur creux concentrique communiquant avec les tubes descendants 6. L'eau circulant dans la par- tie extérieure des tubes 49 et 50 pénètre dans et sort des tubes descendants 6 par des cavaliers 60.
En ce qui concerne le fonctionnement du dispositif, celui-ci est normalement suspendu au-dessus du four par les câbles 3 qui montent vers un appareil de commande, non re- présenté, qui abaisse le porte-électrode à commande par force motrice et l'électrode au fur et à mesure que cette dernière se consume, à l'effet de régler l'énergie consom- mée par le four. Quand une partie suffisante de l'électrode dépassant le porte-électrode a été consumée, on dégage le porte-électrode et on laisse descendre l'électrode sur la longueur nécessaire, à l'intérieur du porte-électrode, le porte-électrode étant ensuite à nouveau serré sur l'élec- trode.
Quand on change les positions relatives de l'élec- trode et du porte-électrode, un dispositif convenable (non représenté) est relié à l'extrémité supérieure de l'élec- trode pour retenir celle-ci pendant que le porte-électrode est dégagé de l'électrode et amené dans une nouvelle posi- tion de serrage de l'électrode.
Le dégagement et la remise à hauteur du porte-électrode relativement à l'électrode, se font rapidement et, dans le cas d'un four à opération con- tinue, le procédé préféré consisterait à d'abord suspendre l'électrode en position de travail de façon indépendante, comme précité, à dégager ensuite le porte-électrode de l'électrode, et à remonter le porte-électrode relativement à l'électrode, de manière à l'amener dans sa nouvelle po- sition, de serrage', à l'aide des câbles 3.
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Comme le montrent les figures 1 et 3 des dessins, et dans l'hypothèse où l'électrode est maintenue par le porte-électrode, le fluide sous pression, pénétrant sous le piston 15 du cylindre 1 par l'admission 21, maintient une force dirigée vers le haut et appliquée contre la bague de pression 7, à l'aide des barres de commande 8, pour mainte- nirles patins 4 en bon.contact électrique avec l'électrode et exercer une pression suffisante sur l'électrode pour qu'elle reste fixe relativement aux patins.
Quand on désire déplacer le porte-électrode relativement à l'électrode, l'électrode 5 est d'abord maintenue de façon temporaire et indépendante par un dispositif non représenté, le fluide sous pression dans le cylindre sous le piston 15 est en- suite évacué du cylindre, et du fluide sous pression est admis, par l'admission 20, au-dessus du piston 15 de façon à faire descendre le piston qui entraîne avec lui les bar- res de commande 8 et la bague de pression 7. Quand la sur- face évasée 41 de la bague de pression descend, elle se dégage des patins 4 qui peuvent eux-mêmes se libérer de l'électrode.A cet effet, les tubes descendants 6 peuvent pivoter de façon limitée autour des chevilles de support 33.
Le dispositif de serrage entier, y compris le cylindre, les patins et la bague de pression, est ensuite remonté, relativement à l'électrode 5, par les câbles 3. Du fluide sous pression est à nouveau admis dans le cylindre sous le piston 15, tandis que le fluide sous pression au-dessus du piston 15 est évacué, de façon à faire monter le piston, les barres de commande et la bague à pression 7 relativement aux patins 4, et à forcer les patins vers l'intérieur contre l'électrode, afin d'obtenir le contact électrique et le support mécanique nécessaires entre les patins et l'électrode.
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On libère ensuite le dispositif temporaire de support de l'électrode et la descente de l'électrode se continue au moyen des câbles 3.
Le porte-électrode à commande par force motrice considéré est utilisé avec des électrodes dont la longueur est considérable comparativement au diamètre, le diamètre des électrodes pouvant atteindre 30 pouces (75 cm) et plus.
Ces électrodes sont donc bien lourdes et très rigides,dans le cas du type préformé. Les patins doivent donc exercer une pression considérable sur l'électrode, à la fois pour obtenir un bon contact électrique et pour assurer le sup- port physique nécessaire. Comme précité, les électrodes de fabrication industrielle ont une tolérance de plus ou moins 2 % de diamètre, de sorte que le degré de pression néces- saire pour assurer le support physique, ainsi que le contact électrique, au moyen des patins de serrage, peut varier d'une électrode à l'autre et en différents endroits d'une électrode donnée, pour des électrodes ayant le même diamè- tre commercial.
Grâce au cylindre et au piston contenu en- cerclant l'électrode sans la toucher, la surface du piston exposée à la pression à l'intérieur du cylindre augmente avec le diamètre de l'électrode. On dispose donc toujours de la pression voulue pour obtenir la coopération indis- pensable entre la bague à pression et les patins de serrage de façon à assurer le contact électrique et le support physique désirés pour l'électrode.
Le porte-électrode à commande par force motrice peut être utilisé avec des fours à toit fermé ou ouvert, suivant les opérations déterminées à effectuer à l'intérieur du four.
Dans le cas d'un four à toit fermé, le porte-électrode est habituellement suffisamment protégé contre la chaleur du
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four par l'eau de refroidissement des pièces parcourues par le courant. Dans le cas, au contraire, d'un four à toit ou- vert, il est généralement souhaitable de refroidir à l'eau d'autres parties du porte-électrode ou le porte-électrode entier. Comme le montrent les figures 1 et 6 des dessins,"les patins de serrage et la bague de pression sont tous deux re- froidis par un écoulement continu d'eau dans les tubes des- cendants 6 et les barres de commande 8. Dans le cas de condi- tions de travail très sévères, il peut aussi être intéressant de refroidir à l'eau'le cylindre 2. Ceci peut se faire de différentes façons (non représentées sur les dessins).
Un procédé convenable consisterait à entourer la paroi latérale extérieure 11 et le fond de cylindre 10 d'une chemise creuse continuellement parcourue par un réfrigérant disponible, de l'eau par exemple.
Quoiqu'on ait décrit ci-avant la forme d'exécution pré- férée de l'invention, il va de soi que de nombreuses modifi- cations peuvent y être apportées sans se départir de l'esprit de l'invention, et que les détails spécifiques de construction décrits ci-avant sont donnés à titre d'exemple non limitatif.