LU85300A1 - IMPROVEMENTS IN ELECTRODES FOR PLASMA OVENS - Google Patents

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LU85300A1
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Nikolas Ponghis
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Centre Rech Metallurgique
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    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00Heating by electric discharge
    • H05B7/18Heating by arc discharge
    • H05B7/185Heating gases for arc discharge
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/48Generating plasma using an arc

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  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Discharge Heating (AREA)

Description

ί i * Λ -ΙΟ 2243/8304.ί i * Λ -ΙΟ 2243/8304.

CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -CENTRUM V00R RESEARCH IN DE METALLURGIE»METALLURGICAL RESEARCH CENTER -CENTRUM V00R RESEARCH IN DE METALLURGIE »

Association sans but lucratif -Vereniging zonder winstoogmerk, BRUXELLES, (Belgique).Non-profit association -Vereniging zonder winstoogmerk, BRUXELLES, (Belgium).

Perfectionnements aux électrodes pour fours à plasma.Improvements to electrodes for plasma ovens.

La présente invention concerne une électrode améliorée pour un four à plasma à arc.The present invention relates to an improved electrode for an arc plasma oven.

Depuis quelques années, on assiste à un développement incessant de la technique d'injection au haut fourneau de gaz réducteurs chauds produits, ou au moins portés à la température désirée, au moyen d'un four à plasma à arc.In recent years, there has been an incessant development of the technique of injection into the blast furnace of hot reducing gases produced, or at least brought to the desired temperature, by means of an arc plasma oven.

Dans cette technique, on fait jaillir un arc électrique entre deux électrodes entre lesquelles on fait circuler le fluide gazeux à réchauffer. Ce fluide gazeux contient une certaine quan-tité de gaz oxydant, par exemple de l'air.In this technique, an electric arc is blown between two electrodes between which the gaseous fluid to be heated is circulated. This gaseous fluid contains a certain amount of oxidizing gas, for example air.

A l'heure actuelle, les électrodes utilisées dans les fours à plasma à arc sont généralement constituées de cuivre, en raison de l'excellente conductibilité thermique et électrique de ce métal. Elles se présentent généralement sous la forme de deux . tubes de même axe, placés dans le prolongement l'un de l'autre i ί V Λ - 2 -At present, the electrodes used in arc plasma ovens are generally made of copper, due to the excellent thermal and electrical conductivity of this metal. They generally come in the form of two. tubes of the same axis, placed in the extension of each other i ί V Λ - 2 -

FF

et séparés par un espace à travers lequel circule le gaz à chauffer.and separated by a space through which the gas to be heated circulates.

Cependant, ces électrodes en cuivre présentent un · inconvénient important lorsque le four à plasma est alimenté en courant continu. En effet, l'anode est attaquée par l'oxygène présent dans le fluide gazeux; il se produit une oxydation rapide dans la région où agit le pied anodique de l'arc, et l'anode subit de ce fait une érosion rapide qui limite fortement sa durée de vie.However, these copper electrodes have a significant drawback when the plasma furnace is supplied with direct current. Indeed, the anode is attacked by the oxygen present in the gaseous fluid; there is rapid oxidation in the region where the anode foot of the arc acts, and the anode undergoes rapid erosion thereby greatly limiting its life.

Il est donc nécessaire de la remplacer fréquemment, ce qui perturbe de façon importante l'utilisation du four.It is therefore necessary to replace it frequently, which significantly disrupts the use of the oven.

On a tenté de remédier à cet inconvénient en faisant tourner 1' arc à grande vitesse à l'intérieur des électrodes. On a réussi de cette façon à prolonger dans une certaine mesure la vie des électrodes, mais cette amélioration reste limitée, car on n'a pas supprimé la cause de la dégradation, à savoir l'oxydation de l'anode.An attempt has been made to remedy this drawback by rotating the arc at high speed inside the electrodes. In this way, we have succeeded in extending the life of the electrodes to a certain extent, but this improvement remains limited, because the cause of the degradation, namely the oxidation of the anode, has not been eliminated.

La présente invention a pour objet une électrode pour four à plasma à arc, qui ne présente par l'inconvénient rappelé ci-dessus.The present invention relates to an electrode for an arc plasma oven, which does not have the drawback mentioned above.

En particulier, l'électrode qui fait l'objet de la présente invention est pratiquement insensible à l'oxydation, lorsqu'elle est utilisée comme.anode dans un four à plasma alimenté en courant continu, ou en courant alternatif redressé.In particular, the electrode which is the subject of the present invention is practically insensitive to oxidation, when it is used as an anode in a plasma furnace supplied with direct current, or with rectified alternating current.

A cet effet, l’électrode tubulaire pour four à plasma à arc, qui fait l'objet de'la. présente invention, est essentiellement caractérisée en ce qu'au moins la partie sur laquelle agit l’arc du * dit four à plasma est en argent.For this purpose, the tubular electrode for plasma arc furnace, which is the subject of. present invention, is essentially characterized in that at least the part on which the arc of the * said plasma oven acts is silver.

» - 3 -"- 3 -

Selon une première variante du dispositif de l'invention, l'électrode se présente sous la forme d'un tube composite, comportant un tube extérieur en un matériau permettant son refroidissement, par · exemple en cuivre, et un élément tubulaire intérieur en argent, logé en position coaxiale dans ce tube extérieur.According to a first variant of the device of the invention, the electrode is in the form of a composite tube, comprising an outer tube made of a material allowing its cooling, for example made of copper, and an inner tubular element made of silver, housed in a coaxial position in this outer tube.

Selon un mode de réalisation particulier de cette première variante, l'élément tubulaire intérieur en argent ne s'étend que sur une partie de la longueur de l'électrode. Dans ce cas, il est avantageusement logé dans un évidement annulaire pratiqué dans la paroi intérieure du tube extérieur.According to a particular embodiment of this first variant, the inner tubular element in silver extends only over a part of the length of the electrode. In this case, it is advantageously housed in an annular recess made in the inner wall of the outer tube.

Toujours selon l'invention, l'élément tubulaire intérieur est avantageusement serti dans le tube extérieur.Still according to the invention, the inner tubular element is advantageously crimped into the outer tube.

Les figures jointes illustrent, à titre d'exemple, les deux modes de réalisation qui viennent d'être décrits.The attached figures illustrate, by way of example, the two embodiments which have just been described.

La figure 1 montre une électrode tubulaire constituée d'un tube de cuivre 1 dans lequel est serti un élément tubulaire en argent 2, s'étendant sur toute la longueur du tube 1.FIG. 1 shows a tubular electrode consisting of a copper tube 1 in which a tubular silver element 2 is crimped, extending over the entire length of the tube 1.

La figure 2 représente une électrode analogue à-celle de la ? figure 1, dans laquelle l'élément tubulaire en argent 2 ne s'étend que sur une partie de la longueur de l'électrode et est logé dans un évidement 3 pratiqué dans la paroi intérieure du tube extérieur 1.FIG. 2 represents an electrode analogous to that of the? FIG. 1, in which the silver tubular element 2 extends only over part of the length of the electrode and is housed in a recess 3 made in the inner wall of the outer tube 1.

Selon une autre variante du dispositif de l'invention, l'électrode tubulaire se compose d'un tube extérieur en un matériau permettant son refroidissement, par exemple en cuivre, dont la surface intérieure est revêtue d'une couche d'argent déposée Γ™"" ---------------- - 4 - ' » aAccording to another variant of the device of the invention, the tubular electrode consists of an outer tube made of a material allowing its cooling, for example copper, the inner surface of which is coated with a layer of deposited silver Γ ™ "" ---------------- - 4 - '»a

Il ne sortirait évidemment pas du cadre de l’invention que la ' dite couche d'argent soit déposée par une autre méthode/ telle que par dépôt de vapeur sous vide ou par projection.It would obviously not go beyond the scope of the invention for the so-called 'silver layer to be deposited by another method / such as by vapor deposition under vacuum or by projection.

L'électrode en argent conforme à l'invention s'est avérée particulièrement intéressante, lorsqu'elle est employée comme anode d'un four à plasma à arc. Elle présente une durée de vie au moins dix fois supérieure à celle des électrodes en cuivré, ce /i compense largement la différence de prix qu'elle entraîne.The silver electrode according to the invention has proved to be particularly advantageous when it is used as an anode of an arc plasma oven. It has a lifespan at least ten times longer than that of copper-plated electrodes, this / i more than makes up for the difference in price it entails.

Λ , i»Λ, i "

Claims (7)

1. Electrode tubulaire pour four à plasma à arc, caractérisée en ce qu'au moins la partie sur laquelle agit l’arc du dit four à plasma est en argent.1. Tubular electrode for plasma arc furnace, characterized in that at least the part on which the arc of said plasma furnace acts is silver. 2. Electrode suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un tube extérieur constitué d'un matériau permettant le refroidissement de l'électrode et d'un élément tu- . bulaire intérieur en argent, logé en position coaxiale dans le dit tube extérieur.2. Electrode according to claim 1, characterized in that it comprises an outer tube made of a material allowing the cooling of the electrode and of a tu- element. silver inner ring, housed in a coaxial position in said outer tube. 3. Electrode suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le dit élément tubulaire intérieur ne s'étend que sur une partie de la longueur du dit tube extérieur et en ce qu'il est logé dans un évidement annulaire pratiqué dans la paroi intérieure du dit tube extérieur.3. Electrode according to claim 2, characterized in that said inner tubular element extends only over a part of the length of said outer tube and in that it is housed in an annular recess formed in the inner wall of the says outer tube. 4. Electrode suivant l'une ou l’autre des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le dit élément tubulaire intérieur est serti dans le dit tube extérieur.4. Electrode according to either of Claims 2 and 3, characterized in that the said inner tubular element is crimped into the said outer tube. 5. Electrode suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu' v elle se compose d'un tube extérieur, constitué d'un matériau * permettant le refroidissement de l'électrode, dont la surface r intérieure est revêtue d'une couche d'argent.5. Electrode according to claim 1, characterized in that it consists of an outer tube, made of a material * allowing the cooling of the electrode, the inner surface r of which is coated with a layer of silver. 6. Electrode suivant l’une ou l'autre des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le dit tube extérieur est en cuivre.6. Electrode according to either of Claims 2 to 5, characterized in that the said outer tube is made of copper. 7. Utilisation d'une électrode suivant l'une ou l'autre des l revendications 1 à 6, comme anode d'un four à plasma à arc. A —7. Use of an electrode according to either of claims 1 to 6, as anode of an arc plasma oven. AT -
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