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Procédé permettant d'augmenter la sécurité d'exploitation dans la zone de fusion des fours électriques comportant des électrodes creuses continues composées de segments de char- bon et ayant un noyau aggloméré continu,
Dans la demande de brevet allemand. R.64.521 VIII/ 21 h ,on a décrit ,pour la première fois, des électrodes creuses continues comportant un noyau continu aggloméré ,
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dans lequel la tige de ehaxbon disposée dans le sens de la longueur jusqu'à, l'extrémité de l'électrode pouvait être enlevée ; la nouveauté de cette disposition consiste ainsi en ce que la masse du noyau traverse les surfaces de joint des électrodes creuses.
Ces électrodes creuses de grande section sont composées de segments de charbon calcinés, dé- calés,les uns par rapport aux autres, dans le sens longitu- dinal d'environ la moitié de leur longueur. La cohésion des électrodes est assurée au moyen d'une armature métal- lique et cela jusqu'à ce que la masse du noyau soit con- sumée lors de l'emploi de l'électrode dans les fours élec- triques. A travers les parois de l'électrode creuse calci- née passent des conducteurs en fer ayant la forme de vis disposées transversalement et qui servent à assujettir les- dits segments.
Les vis transversales métalliques exercent, dans ce cas, un rôle important,mais cependant elles ne par- viennent pas jusqu'à la zône de fusion du four électrique, parce qu'elles sont brûlées auparavant. Mais il arrive, dans les fours électriques qui s'échauffent, que des vis fondent prématurément par court-circuit dans des parties plus froides du four, ce qui fait que les segments de char- bon peuvent se détacher et compromettre la sécurité d'ex- ploitation dans de telles installations du fait que la mas- se du noyau glisse.
La présente invention a pour but d'assurer l'électrode creuse continue dans les fours électriques une sécurité,plus grande en en conservant la forme, en par- ticulier,dans la zône de fusion,ou d'empêcher des segments isolés de se détacher, même quand les vis de fer ou l'arma- ture .interne ont déjà fondu prématurément.
A cet effet, on dispose dans la paroi de l'électrode creuse calcinée des goujons infusibles et avan-
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tageusement de telle manière que chacun d'eux maintienne en- semble deux segments de charbon et s'oppose, sur la périphé- rie du cercle, à leur déplacement longitudinal. Ces goujons transversaux peuvent présenter une disposition décalée , de façon que les segments de charbon soient toujours maintenus à leur extrémité supérieure et dans leur milieu. Il y a ac- tuellement en fonctionnement ,dans des fours électriques, des électrodes creuses de 2400 mm. de diamètre et du poids total de 36. 000 kilogs. Il est bien évident que des électrodes d'un tel poids nécessitent une armature sure et fixe pour leur maintien en place.
C'est pourquoi il est recommandé de re- lier les goujons transversaux à l'armature métallique prévue ordinairement ou de compléter cette dernière par les goujons de telle sorte que ceux-ci durent plus longtemps que l'arma- ture métallique et remplissent leur fonction principale dans la zône de fusion du four électrique
Les goujons transversaux peuvent être vissés dans les segments de charbon, soit de l'extérieur,soit de l'intérieur.Le vissage se fait cependant avantageusement de l'intérieur, car les goujons peuvent aussi servir à établir une liaison électrique entre les segments de charbon et la masse fraîche du noyau ;
enfaisant dépasser lesdits goujons à la périphérie de l'électrode creuse,on peut les employer, ou leurs parties saillantes, sur lime ou deux spires de vis, comme contacts d'arrivée de .courant,mais pour cet usage, il y a lieu d'en installer un nombre suffisant.
En particulier des goujons transversaux disposés sur la périphérie de l'é- lectrode sont particulièrement propres à recevoir le courant au-dessous du porte-électrode et un peu au-dessus du cratère de fusion du four électrique parce qu'ils transmettent le courant d'abord transversalement , et ensuite verticalement
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par rapport à 1'électrode creuse, ce qui permet d'obtenir une répartition du courant très uniforme à l'extrémité de l'arc lumineux de cette électrode, condition qui est, en par- ticulier, nécessaire lors de la production de l'aluminium.
Dans le cas d'électrodes combiné es, ou dans le cas d'électrodes dans lesquelles la masse fraîche est reliée â des corps solides tels que du fer ou du charbon calciné le technicien choisit comme électrode une matière molle de type connu et qui sous l'action de la chaleur acquiert une certaine fluidité, ce qui lui permet de s'adapter aux corps solides sans se déchirer,lors de la combustion.Ces électrodes sont décrites dans le brevet allemand ? 420.801.
L'électro- de molle est légèrement calcinée afin de pouvoir la transpor- ter facilement.Ces électrodes sont décrites dans la demande de brevet d'addition allemand ? R.62.622 VIII/21 h, gr.20; pour éviter l'écoulement de la matière molle,lors de la com- bustion dans les fours électriques, on utilise une couche filtrante interposée entre deux réseaux ou treillis de fils.
Ce n'est du reste pas la combustion de la matière molle dans le four électrique qui exige 1'emploi d'une matière devenant fluide sous l'action de la chaleur, mais c'est la nécessité dans les électrodes combinées pour la matière brute de se conformer aux corps solides. De même dans les procédés de combustion ordinaires les électrodes combinées exigent l'usage d'une matière molle telle qu'on en a employé sous la désignation "molle" , pour l'électrode du brevet N 420.801.
Mais on a trouvé que la matière molle,eu égard à sa haute teneur en goudron et en poix , présente une poro- sité trop grande aussi bien lors du procédé de combustion habituel que lors du procédé de combustion dans les fours
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électriques, ce qui fait que la sécurité dtexploitation n'est pas toujours réalisée avec ce genre d'électrodes*
Le présent procédé permet également de réaliser une amélioration afin que la masse du noyau brûle de façon plus compacte. C'est à cet effet qu'on a choisi,pour le noyau de l'électrode creuse, une masse qui a une plasticité telle qu'elle ne soit pas fluide à la chaleur.Mais une telle masse s'accroche facilement dans la zône d'électrode comprise entre
1 à 2 de sorte qu'elle se casse en morceaux.
Il est, par conséquent, nécessaire que le noyau à l'état de bloc, quand il est neuf, puisse se mouvoir dans l'électrode. Ce mouvement vers le bas en direction de la zône chaude 1-1 est facilement retardé par les goujons transversaux en saillie.
Le noyau doit donc pouvoir descendre en un seul bloc vers le bas (zône 1-1) mais pas en masse,comme c' est le cas par exemple pour les électrodes à masse molle, qui coulent directement. La masse molle s'accroche par exemple dans la partie supérieure plus froide de l'électrode (zône 2-2)tandis qu'elle coule partiellement à la partie inférieure plus chau- de (zone 1-1).
Dans le cas de l'emploi d'une masse brûlant de façon compacte sans avoir les qualités réelles de fluidité,on doit prendre garde que la masse du noyau puisse glisser comme nouveau bloc, sans difficulté de la zone 1 à la zône 2.
Conformément à l'invention, on obtient ce ré- sultat en insérant entre la paroi interne de l'électrode creuse et le nouveau noyau une couche de goudron épais et de poix ou de mastic de goudron qui empêche la masse du noyau
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non fluide d'adhérer à la paroi de l'électrode creuse et aux goujons transversaux qui dépassent, de sorte que cette couche de goudron et de poix active le mouvement du nouveau noyau, en bloc,vers le bas, à la partie chaude de l'électrode, de façon continue et automatique. La couche de goudron et de poix ou de mastic peut avoir l'épaisseur de la saillie des goujons.
La couche de goudron et de poix sert de couche de glissement continue pour le bloc de noyau, de sorte qu'entre le noyau et la couche de goudron et de poix,il se produit des déplace- ments continus dans le sens de la longueur.Lors du glissement du bloc ,ou lors de sa dilatation diamétrale en direction de la zone 1-1, la couche de goudron et de poix qui glisse, s'é- chappe partiellement vers le haut, ce que l'on empêche en main- tenant cette couche toujours un peu plus bas que ne l'exige la longueur du bloc.
Les déplacements dans le sens de la longueur, entre le bloc de noyau et la couche de goudron et de poix sent encore augmentés du fait que l'électrode creuse extérieure calcinée est réchauffée dans les fours électriques par leurs . gaz d'évacuation jusqutà 100 C.environ. La couche glissante de goudron et de poix se trouve alors toujours en mouvement, et fait glisser le bloc librement vers le bas, de sorte que celui-ci brûle de façon compacte,sans fêlures et sans l'emploi d'une matière présentant des qualités de fluidité, ce qui ré- duit de beaucoup la porosité.
La description qui va suivre en regard du dessin annexe, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quel- le manière l'invention peut être réalisée.
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La figure 1 représente l'électrode creuse en coupe longitudinale,suivant A-B, et la figure 2 en coupe transver- sale suivant C-D. a est l'électrode creuse extérieure cal- cinée qui se compose de segments,ceux-ci étant décalés dans le sens de la longueur; 1 est la masse du noyau qui, dans le présent cas, n'est pas susceptible d'acquérir la fluidité par chauffage; ± sont les surfaces .de joint de l'électrode creuse calcinée qui sont traversées par la masse du noyau b; d sont les goujons disposés transversalement, qui assurent le maintien des segments de charbon dans la zone de'fusion du four électrique; .2 représente la couche de ',-.goudron et de poix qui sert de couche glissante pour le coulissement du nouveau bloc de noyau;
f sont les canaux pour l'évacuation des gaz du goudron, qui s'échappent du noyau. La matière du noyau est calcinée dans la zone 1-1 et prend contact ferme avec les goujons d. Cette liaison est constante dans la zone de fusion du four électrique. La matière qui présente des qualités de fluidité est caractérisée en ce qu'une boule formée de cette matière et chauffée à 100 C.environ , se déforme en un gâ- teau plat sans l'emploi d'une pression quelconque.
La matière des électrodes brûlant de façon com- pacte est, par contre, très plastique, compacte=, et ne subit de changement de forme que sous une pression faible.
Il est bien évident que le système de goujons transversaux peut trouver son application dans le cas d'é- lectrodes massives composées de segments de charbon ou dans celui des électrodes n'ayant qu'un seul petit trou de noyau.
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Method for increasing the operational safety in the melting zone of electric furnaces comprising continuous hollow electrodes composed of segments of coal and having a continuous agglomerated core,
In the German patent application. R.64.521 VIII / 21 h, for the first time, continuous hollow electrodes comprising an agglomerated continuous core have been described,
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wherein the ehaxbon rod disposed lengthwise to, the end of the electrode could be removed; the novelty of this arrangement thus consists in that the mass of the core passes through the joint surfaces of the hollow electrodes.
These large-section hollow electrodes are made up of segments of calcined carbon, offset from one another in the longitudinal direction of about half their length. The cohesion of the electrodes is ensured by means of a metal reinforcement and this until the mass of the core is consumed when the electrode is used in electric furnaces. Through the walls of the calcined hollow electrode pass iron conductors in the form of screws arranged transversely and which serve to secure said segments.
The transverse metal screws play, in this case, an important role, but however they do not reach the melting zone of the electric furnace, because they are burned beforehand. However, in electric furnaces which heat up, it happens that screws melt prematurely by short-circuiting in cooler parts of the furnace, so that the carbon segments can come loose and compromise the safety of ex - operation in such installations due to the fact that the mass of the core slips.
The object of the present invention is to provide the continuous hollow electrode in electric furnaces with greater safety by retaining its shape, in particular in the melting zone, or to prevent isolated segments from coming off. even when the iron screws or the internal reinforcement have already melted prematurely.
For this purpose, infusible and advanced studs are placed in the wall of the calcined hollow electrode.
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carefully in such a way that each of them holds two carbon segments together and opposes, on the periphery of the circle, their longitudinal displacement. These transverse studs may have an offset arrangement, so that the carbon segments are always maintained at their upper end and in their middle. 2400 mm hollow electrodes are presently in operation in electric furnaces. in diameter and total weight of 36,000 kilogs. It is obvious that electrodes of such a weight require a secure and fixed armature to hold them in place.
This is why it is recommended to connect the transverse studs to the metal frame usually provided or to supplement the latter with the studs so that they last longer than the metal frame and fulfill their function. main in the melting zone of the electric furnace
The transverse studs can be screwed into the carbon segments either from the outside or from the inside. However, the screwing is preferably done from the inside, as the studs can also be used to establish an electrical connection between the carbon segments. coal and the fresh mass of the kernel;
by making the said studs protrude at the periphery of the hollow electrode, they can be used, or their projecting parts, on a file or two turns of screws, as current supply contacts, but for this purpose, it is necessary to '' install a sufficient number.
In particular, transverse studs arranged on the periphery of the electrode are particularly suitable for receiving the current below the electrode holder and a little above the melting crater of the electric furnace because they transmit the current d 'first transversely, and then vertically
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with respect to the hollow electrode, which makes it possible to obtain a very uniform current distribution at the end of the light arc of this electrode, a condition which is, in particular, necessary when producing the hollow electrode. aluminum.
In the case of combined electrodes, or in the case of electrodes in which the fresh mass is connected to solid bodies such as iron or calcined carbon, the technician chooses as electrode a soft material of known type and which under the The action of heat acquires a certain fluidity, which allows it to adapt to solid bodies without tearing, during combustion. These electrodes are described in the German patent? 420,801.
The soft electrode is lightly calcined so that it can be easily transported. These electrodes are described in the German patent application? R.62.622 VIII / 21h, gr.20; to prevent the flow of the soft material, during combustion in electric furnaces, a filter layer is used interposed between two networks or trellises of wires.
Moreover, it is not the combustion of the soft material in the electric furnace which requires the use of a material which becomes fluid under the action of heat, but it is the necessity in the combined electrodes for the raw material. to conform to solid bodies. Likewise in ordinary combustion processes the combination electrodes require the use of a soft material such as has been employed under the designation "soft" for the electrode of patent No. 420,801.
However, it has been found that the soft material, in view of its high tar and pitch content, has too great a porosity both in the usual combustion process and in the combustion process in furnaces.
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electrical, which means that operating safety is not always achieved with this kind of electrodes *
The present method also enables an improvement to be made so that the mass of the core burns more compactly. It is for this purpose that we chose, for the core of the hollow electrode, a mass which has a plasticity such that it is not fluid in heat. But such a mass easily clings to the area. electrode between
1 to 2 so that it breaks into pieces.
It is, therefore, necessary that the core in the block state, when new, can move in the electrode. This downward movement towards the hot zone 1-1 is easily delayed by the protruding transverse studs.
The core must therefore be able to descend in a single block towards the bottom (zone 1-1) but not in mass, as is the case for example for the soft mass electrodes, which flow directly. The soft mass clings, for example, in the cooler upper part of the electrode (zone 2-2) while it partially flows to the warmer lower part (zone 1-1).
In the case of the use of a mass burning in a compact way without having the real qualities of fluidity, one must take care that the mass of the core can slide as a new block, without difficulty from zone 1 to zone 2.
According to the invention, this result is obtained by inserting between the internal wall of the hollow electrode and the new core a layer of thick tar and pitch or tar mastic which prevents the mass of the core.
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non-fluid to adhere to the wall of the hollow electrode and to the protruding transverse studs, so that this layer of tar and pitch activates the movement of the new core, en bloc, downwards, to the hot part of the electrode, continuously and automatically. The layer of tar and pitch or putty may be the thickness of the protrusion of the studs.
The tar and pitch layer serves as a continuous slip layer for the core block, so that between the core and the tar and pitch layer there are continuous lengthwise displacements. During the sliding of the block, or during its diametrical expansion in the direction of zone 1-1, the layer of tar and pitch which slips, partially escapes upwards, which is prevented in main- keeping this layer always a little lower than required by the length of the block.
The lengthwise displacements between the core block and the tar and pitch layer are further increased as the calcined outer hollow electrode is heated in electric furnaces by them. exhaust gas up to approx. 100 C. The slippery layer of tar and pitch is then always in motion, and makes the block slide freely downwards, so that it burns compactly, without cracks and without the use of a material having qualities. fluidity, which greatly reduces porosity.
The description which will follow with regard to the accompanying drawing, given by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.
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FIG. 1 represents the hollow electrode in longitudinal section, along A-B, and FIG. 2 in cross section along C-D. a is the calcined outer hollow electrode which consists of segments, these being offset lengthwise; 1 is the mass of the core which, in the present case, is not capable of acquiring fluidity by heating; ± are the joint surfaces of the calcined hollow electrode which are traversed by the mass of the core b; d are the studs arranged transversely, which ensure the maintenance of the coal segments in the melting zone of the electric furnace; .2 represents the layer of tar and pitch which serves as a sliding layer for the sliding of the new core block;
f are the channels for the evacuation of the gases of the tar, which escape from the core. The core material is calcined in zone 1-1 and makes firm contact with the studs d. This bond is constant in the melting zone of the electric furnace. The material which exhibits fluidity qualities is characterized in that a ball formed of this material and heated to about 100 ° C., deforms into a flat cake without the use of any pressure.
The compactly burning electrode material, on the other hand, is very plastic, compact =, and undergoes shape change only under low pressure.
It is obvious that the transverse stud system can find its application in the case of solid electrodes composed of carbon segments or in that of electrodes having only one small hole in the core.