Four à arc universel. Les fours électriques appelés "universels" permettent de réaliser la fusion et la réduc tion électrothermique dans un même appareil capable d'assurer ainsi des fabrications diffé rentes. Ce résultat est obtenu, dans les fours construits jusqu'à ce jour, en remplaçant et en échangeant des cuves de fours différentes sous un même système d'électrodes et de potences, qui demeure inchangé, quelle que soit la fabrication. Mais ces fours ne dispo sent que d'un seul montage électrique, étant alimentés par du courant monophasé ou par du courant triphasé.
Ils ne peuvent, de ce fait, s'appliquer économiquement et sans exception à toutes les fabrications les plus diverses de l'électrothermie (fusion, affinage, réduction).
La présente invention a pour objet un four à arc universel permettant à volonté l'alimentation en courant triphasé, en courant monophasé ou en courant continu, pour les @diverses fabrications -d'e l'électro-thermie;
il est caractérisé en ce qu'il comporte, en plus de moyens de montage électrique pour son alimentation en triphasé, des moyens de mon tage électrique pour son alimentation en monophasé ou en continu, comportant une sole conductrice et des conducteurs de sortie pour ce courant monophasé ou continu, et en ce que des potences de support des électrodes sont construites de façon à pouvoir, pour l'alimentation en triphasé, être réglées en hauteur, individuellement, indépendamment l'une de l'autre, ces potences étant suscepti bles d'être solidarisées entre elles et réglées en hauteur comme une potence unique,
sup portant une seule électrode, lorsque le four doit être alimenté en courant monophasé ou continu.
Dans une forme d'exécution préférée du four, les mêmes conducteurs d'amenée de courant aux électrodes, supportées par les po- tences, servent pour les deux montages élec triques.
Un transformateur d'alimentation est de préférence agencé de manière à permettre une gamme très étendue de tensions.
Le dessin ci-joint représente, à. titre d'exemple, une forme d'exécution du four faisant l'objet de l'invention.
Les fi-. 1, ? et 3 représentent le four dis posé pour être alimenté en triphasé pour fusion; la, fig. 1 en est suie vue en coupe ver ticale, la fi-. \? une vue en plan et la fig. 3 une vue en coupe verticale à angle droit par rapport à celle de la. fi-. 1.
Les fi-. 4 et 5 sont. des vues, correspon dant à celles des fi-. 1 et 2 respectivement, montrant le four disposé pour être alimenté en triphasé pour la réduction.
Les fig. 6, 7, 8 sont des vues, correspon dant à celles des fig. 1, 2, 3 respectivement, montrant le four disposé pour être alimenté en monophasé et présentant une sole conduc trice pour réduction ou fusion.
Les fi--. 9 et 10 sont des vues, en éléva tion de côté et en plan, montrant un dispo sitif de liaison mécanique des bras horizon taux des potences pour le montage en mono phasé.
La fig. 11 est une vue, partie en élévation de côté et partie en coupe verticale, et la fig. 12 est une vue en plan d'une couronne de suspension d'une électrode S6derberg pour le montage en monophasé.
La fig. 13 est une vue en plan montrant; les conducteurs d'amenée de courant à l'élec trode et les conducteurs de sole dans le cas du montage monophasé à sole conductrice; la fi-. 14 est une vue en coupe verticale du four. et la. fi-. 15 est une vue de détail, en éléva tion de côté, à plus grande échelle, d'un dé tail de la. fi-. 14.
Le four universel représenté sur le dessin ci-joint est un four à cuve mobile a montée sur un chariot b; pour des fours d'une puis sance moyenne, de l'ordre de 2000 1,-\V. il est intéressant de supprimer le chariot et de prévoir simplement des oreilles (le levage sur les cuves pour les manutentionner au pont roulant.
Trois potences c, munies chacune d'un bras horizontal cl supportant l'une de trois électrodes d, sont munies chacune d'un mé canisme de commande hydraulique c2, per mettant de régler la. position en hauteur des électrodes d, indépendamment l'une de l'au tre. dans le cas du montage en triphasé (fi,,. 1<B>il</B> 5). Les conducteurs amenant le cou rant; aux électrodes d à partir d'un transfor mateur sont désignés par e.
Le four est muni d'une hotte f avec orifices fi pour le captage des fumées; cette hotte est refroidie par cir culation d'eau dans des tuyaux fz, évitant toute déformation de la tôle. Cette hotte bas- cule avec le four sans aucune modification de montage, grâce à un dispositif<B>f',</B> consis tant en une hélice en acier spécial, garnie de toile d'amiante, qui lui permet de suivre les mouvements de basculement de la cuve a du four. Cette hotte permet de récupérer des poussières de valeur marchande élevée ou d'effectuer le lavage des fumées.
Les électrodes, pour la fusion, l'affinage et la, réduction peuvent être en graphite, en carbone amorphe ou mieux, du type S & der- berg utilisé en aciérie de façon courante. Tou tefois, pour le montage en monophasé, l'élec trode S6derberg sera équipé avec plaques, comme de coutume.
Pour l'alimentation de ce four en cou rant monophasé ou continu (fig. 6, 7, 8), on relie mécaniquement (voir fig. 9 et 10) les trois potences c, de manière à les solidariser complètement entre elles; à cet effet, des poutrelles m sont disposées, l'une par-dessus et l'autre par-dessous les bras horizontaux cl de ces potences c, et ces poutrelles sont bri dées sur les bras des potences par de forts boulons in'. Il en résulte que les trois po tences c contiennent ainsi un porte-électrode unique.
Les conducteurs de courant. e', ex, e3. e@, e', es, qui sont de préférence tubulaires pour servir en même temps à la. circulation de l'eau de refroidissement, sont disposés par deux, parallèlement et au-dessus de chaque bras horizontal c' de potence, et sont montés en parallèle. Ces conducteurs aboutissent à des plaques g de distribution de courant à l'électrode unique D.
Comme représenté sur les fig. 6 à 8, il y a six plaques de distribu tion autour de l'électrode; comme il y a trois potences, les deux conducteurs tubulaires (e', e2-e3, e4 e', e') d'une potence servent à la fois à l'entrée et à la sortie du courant élec trique et de l'eau de refroidissement.
Il pour rait également être prévu un nombre diffé rent de ces plaques, correspondant à un mul tiple de trois; s'il y avait neuf plaques, il serait préférable de prévoir trois conducteurs tubulaires d'amenée de courant, afin que chaque tube corresponde à une plaque de con tact du montage monophasé avec électrode Sôderberg.
Les longueurs et les tracés des circuits sont calculés, comme le montre la fig. 10, pour que les longueurs des trajets de courant soient les mêmes, c'est-à-dire que les conduc teurs ei, e2 ... e', e3 ont la même longueur. On respecte en même temps la symétrie de ces conducteurs afin de limiter et d'égaliser les chutes de tension de réactance.
Il est bien entendu que les nombres de conducteurs et de plaques dépendent de la puissance du four et ne sont donnés qu'à titre d'exemple.
Dans le cas d'une électrode Sêderberg à plaques de contact<I>g,</I> une couronne<I>h</I> de sus pension de l'électrode D (fig. 11 et 12) est portée elle-même par les bras horizontaux cl des trois potences c solidarisées entre elles; les mécanismes de commande hydraulique des potences sont alimentés, dans le cas du montage en monophasé ou continu, par un même distributeur ou régulateur, pour régler la position en hauteur du bras porte-électrode unique.
Cette couronne h de suspension de l'élec trode porte un ventilateur hl, soüfflaut de l'air propre dans la double chemise de l'élec- trode et créant unie conttre-pression supé rieure à la force ascensionnelle des gaz, pour qu'il n'y ait aucun dépôt de poussière sur la virole Sôderberg.
Cette couronne la est assemblée aux bras horizontaux c' des potences par des supports h2, en acier moulé, boulonnés, d'une part, à des parties lai convenablement dressées sur la couronne h et, d'autre part, à l'extrémité isolée de ces bras c@.
Les fig. 13 à 15 montrent un dispositif de réalisation pratique du montage du four à sole conductrice, dans lequel, pour réduire les pertes électriques et les câblages au minimum, sont scellés, dans le brasquage en carbone, des prises de sole symétriquement disposées et partiellement refroidies.
J, e2, e3, e4, e', es représentent encore les conducteurs d'électrode;<I>il,</I> i2, i3, i4, i5, i' re présentent les conducteurs de sole; j', j2, j' représentent les prises de sole, en bronze, dis posées dans des gaines en tôle k, portées par la cuve a du four, dont une des faces est en fibro-ciment, pour diminuer les pertes élec triques;
ces gaines sont remplies de silice ou d'alumine en poudre pour éviter toute entrée d'air à la sole. Comme représenté plus particu lièrement sur la fig.15, les conducteurs de sole i3, i4 reliés à, la pièce de sole j2 sont serrés, près de leur extrémité inférieure, entre des paires d'oreilles j4, solidaires de la pièce de sole ?. Ces conducteurs sont tubulaires pour servir également à la circulation d'eau de re froidissement.
Les circuits d'alimentation de sole, symétriquement disposés pour réduire la réactance et répartir uniformément le cou rant dans la sole, sont tracés et exécutés avec soin pour que les chutes de tension, malgré des longueurs de circuit différentes, soient les mêmes pour les prises de sole. A cet effet, on détermine avec soin les diverses sections et longueurs des conducteurs alimentant la sole; on donne aux conducteurs les plus courts une section plus faible qu'aux conduc teurs plus longs.
A leur sortie du transformateur, les con ducteurs i allant à la sole sont portés par une potence l (fig. 7), permettant de réaliser les connexions aux tubes d'amenée de cou rant, qui sont en cuivre ou en aluminium. Au lieu d'une seule potence, il pourrait évi demment en être prévu plusieurs.
La puissance utile du four dépend des sections d'électrodes des caractéristiques des conducteurs d'amenée de courant aux élec trodes, ainsi que de la puissance du transfor mateur choisi. Cet appareil est normalement. réalisé soit sous forme d'un transformateur à cinq colonnes, sait sous forme de trois trans formateurs monophasés, de sorte que, pour une même tension d'are, la puissance soit conservée, que le montage soit réalisé en tri phasé ou en monophasé. En courant mono phasé, l'alimentation de la haute tension est faite entre deux phases; mais, si cette dispo sition introduit un déséquilibre sur le réseau, il est facile de rétablir l'équilibre sur le réseau triphasé au moyen de condensateurs et de selfs suivant des procédés connus.
Ce transformateur et ses sorties basse tension doivent être prévus pour donner une gamme très étendue de tensions (par exemple de 30 à. 250 volts et plus). au moyen d'un commu tateur, combiné avec les montages en étoile et -triangle de la haute tension et les divers cou plages des sorties basse tension, qui peuvent être montées, à volonté, en série, série-paral- lèle et parallèle, afin de réaliser toutes les tensions nécessaires.
Le four décrit ci-dessus permet, en pas sant du montage triphasé au montage mono phasé, de conserver intégralement les mêmes câbles d'alimentation du four, quel que soit le montage, et de réaliser une grande sim plicité avec réduction au minimum des perte dues à la réactance par une symétrie et une mise en parallèle correcte des divers circuits électriques.
En dehors des montages triphasés pour fusion, affinage et réduction et du montage monophasé à. sole conductrice avec électrodes Sbderberg, le four décrit peut encore être monté en monophasé à. électrodes en série. Dans ce cas, l'électrode centrale n'est pas montée et deux colonnes seulement du trans formateur sont utilisées.
Le four décrit permet ainsi de réaliser toutes les fabrications de l'électrothermie moderne (fusion, affinage, réduction) dans un seul et même four, en courant continu, en courant alternatif monophasé à sole conduc trice ou à électrodes en série, ou en courant triphasé, avec des électrodes en graphite ou en carbone ou des électrodes Sêderberg.