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"PROOEDE ET DISPOSITIFS JE CHAUFFAGE DE FOURS PAR RESISTORS" @ L'invention concerne un procédé de chauffage par résistors et des dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé,
Il est connu d'utiliser des résistors constitués par des barres ou des baguettes de siliciure de carbone, de carbone amorphe ou de graphite, etc... Ces résistors, de forme prismatique, traversent le laboratoire du four, en passant à travers les par- rois par des ouvertures appropriées. En général, les extrémités de ces barres ou baguettes sont conformées pour assurer l'amenée du courant, par exemple en constituant les extrémités par une ma- tière plus conductive que le corps du résistor proprement dit ou en augmentant la section de passage'du courant.
Ces électrodes forment des éléments fixes dont la tenue en service est caracté- risée par le "vieillissement"; qui est l'augmentation de la ré- sistance résultant soit de la. dissociation du siliciure de' carbone, soit de la combustion du carbone ou du graphite et de la réduction de section qu'elle entraîne. Il s'ensuit que dans tout dispositif de chauffage par résister, on doit prévoir des moyens de réglage de la tension dalimentation pour compenser l'augmen- tation de la résistance de l'électrode. Pris dans leur ensemble, ces résistors sont à allure discontinue ,et leurremplacement, après usure notamment, provoque une interruption de marche.
Le procédé suivant l'invention consiste à donner un mouve- ment longitudinal de translation au résistor, de manière à mettre hors-circuit et hors du four la partie du résistor usée par dis- sociation, dans le cas du siliciure de carbone ou par réduction de section dans le cas du graphite ou de matières sujettes à oxy- dation. Le résistor peut être, de manière connue constitué coinme l'électrode continue des fours à arc= le remplacement d'un ré- sistor usé se fait ainsi sans interruption de marche.
Un des principaux avantages procurés est que, à volonté, la résistance du résister peut, soit être maintenue constante en donnant au résister en régime une vitesse déterminée, soit être @
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diminuée ou augmentée en adoptant des vitesses de translation appropriées. La tension appliquée au résister étant invariable, le réglage de la puissance débitée se fait par simple variation mécani- que de la vitesse de translation du ou des résistors.
La description qui va suivre se réfère aux dessins ci-anne- xés représentant à simple titre d'exemplesnon liuiitatifs des dis- positifs agencés conformément à l'invention, qui feront bien com- prendre le principe et la portée du nouveau procédé.
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Sur toutes les figures, les mêmes références u.6sig# nt les mêmes éléments ou organes.
La fig. 1 représente en coupe verticale longitudinale un four
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avec un résrstor cylindrique, agencé suivant l'invention.
La fig. 2 représente en coupe verticale longitudinale un four avec un résistor par exemple en graphite, primitivement cylindrique, amené par usure, , une forme approximativement conique.
La fig. 3 représente en coupe verticalelongitudinale un mo- de d'exécution des boîtes d'amenée de courant.
La fig. 4 est la vue de face correspondante d'une de ces boî- tes d'amenée du courant. rant. la fig. 5 représente en coupe une variante d'amenée de dou-
La fig. 6 représente un four en coupe verticale longitudina- le agencé suivant un mode d'application différent du principe de l'invention..
La fig. 7 est une vue en plan schématique d'un four avec ré-
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+ objet sistors utilisas suivant le proc6Qé+d.e Ili.,ive,ition.
Sur la fig. 2,lest la maçonnerie d'un four dont 1'. et 1" sont
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les narois dans lesquelles,sont montées des boîtes en r8fractaire 2, 2. Ces boîtes sont remplies de blocs conducteurs 3 que traver- se le résistor R au-dessus du bain de matières en fusion M.
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Des amendes de courant 4r, Ki connectées avec les blocs 3, mettent le résister R dans un circuit électrique. Le résister R est déplacé à allure très lente, de l'ordre de 1 mm. par minute, dans
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le sens de la flècheF. Les organes de déplacement ne sont pas figu- rés et peuvent être constitués par tout moyen connu : galets-moteurs,
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nabins, etc...
Le résistor R est muni à chacune de ses extrémités de moyens connus, tels que goujon fileté ou trou taraudé, en vue de permettre le rabontage des résistors, ainsi que celà se pratique avec les électrodes de fours arcs.
Si le résistor R est en siliciure de carbone, on conçoit que s'il restait immobile, son usure par "vieillissement" se manifes- terait sur toute sa longueur, les sections désignées par!: et b auraient alors la même usure. nées par
Mais comme, suivant le procédé objet de l'invention, on don-
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ne au résistor li un mouvement de 'Uranslati,n -i vitesse constante, suivant la flèche F, toutes les sections successives b,, 0, etc... considérées, arriveront la boîte '4'il avec le même de7l,4"-d'usure.
Pour ne vitesse donnée appropriée, l'usure du résistor et sa résistance seront constantes. Il est donc possible de faire varier la résistance par simple variation de la vitesse de translation.
Ceci constitue un des avantages caractéristiques du procédé. La translation du résistor peut être soit continue, soit réalisée par
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déplacements perlodloues de faible amplitude, par exemple avance de 1 mm toutes les minutes.
Sur la fig. 2, les parois 1' et 1" comportent des boîtes 2
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et 2' avec les blocs conducteurs 3 et leurs amenées de courant 4.
Le résistor R déplacé à une vitesse v suivant la flèche F et constitué par exempt en graphite, ou en carbone amorphe, a pris, par suite de l'usure, le profil conique représenté. La partie a ayant une section réduite offre une résistance plus élevée que la partie b et se trouve portée à une température plus élevée. Le diamètre'de la partie a étant variable, il est, suivant un dispositif objet de l'invention, préférable de disposer .les amenées de courant, comme montré fig. 3 et 4. Les boîtes 2 et 2' placées respectivement dans les parois 1' et 1" contiennent une matière pulvérulente conductrice 3, par exemple du graphite, les amenées de courant 4 sont constituées dans ce cas par des piaques 4' de retenue du graphite, qui sont munies de doigts 4" plongeant dans la matière 3.
Ce dispositif réduit notablement la résistance élec- trique des amenées de courant. Les doigts 4" peuvent être cons- titués, soit par des barres fixées rigidement aux plaques 4', Boit par des pièces métalliques flexibles ou non reliées d'une manière non rigide aux dites plaques 4'.
Il est loisible de refroidir, par circulation d'eau ou d'un fluide quelconque, les plaques 4' et les doigts 4". Les plaques 4' peuvent être fixées respectivement aux boîtes 8 et 2' par tout moyen convenable. Un espace V, montré fig. 4 laissé entre la plaque 4' et la boïte 2 correspondante permet le remplissage et le tassage de la matière 3 dans la cavité de la botte considérée.
L'avantage de ce dispositif est de permettre la variation des di- mensions du résiisor R tout en assurant un bon contact électrique des amenées de courant avec le résister.
La température de la partie du résister R au graphite ou au carbone amorphe pouvant dépasser 2000"0 on peut, suivant la variante représentée fig. 5, pour ne pas'être astreint à employer our les boîtes 2 2', des matières à haute réfraotairité qui sont très coûteuses, utiliser des bagues protectrices en carbone ou en graphite 5, lesquelles peuvent servir d'amenée de courant.Ces bavoisine gués s'usant par oxydation dans la partie+de a, il est possible de les rendre mobiles et de les rabouter par Tiletage et tarauda- ge tel les bagues 5 et 5'. Une matière conductrice pulvérulente
3 assure le contact entre les dites bagues et le résister R.
La fig. 6 représente une variante du procédé objet de ltin- vention dans laquelle un résistor R est monté dans la paroi 1' d'une façon semblable à celles décrites précédemment, par exem- ple avec boite 2 amenée de courant 4, plaque 4', doigts 4", matière'pulvérulente conductrice 3. Ce résistor R se déplace sui- vant la flèche F et pénètre dans l'alésage d'un résister R' se déplaçant suivant la flèche F'. L'amenée de courant est con- nectée avec le résistor R' qui traverse la boîte 8 a logée dans la paroi 1". L'avantage de ce dispositif est de ramener les .points les plus chauds a et a' des résistera R et R' au centre du labo- ratoire.
La fig. 7 est une vue schématique en plan d'un four avec quatre résistors se déplaçant en sens inverse tel qu'indiqué par les flèches, de façon que les parties les plus chaudes a soient alternativement de part et d'autre du four.
Il va de soi que l'invention ne se limite pas aux dispositifs énoncés et qu'elle comprend tout dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé consistant à déplacer axialement le résis- tor à une vitesse compatible avec le résultat cherché qui est soit le maintien d'une résistance constante, soit l'obtention de résistances variables ; ce déplacement axial pouvant être combiné avec une rotation du résistor autour de son axe, en vue de faciliter la pénétration. De même, les dispositifs mécaniques d'avancement des résistors peuvent, suivant l'esprit de l'invention, être soit continus, soit intermittents. Les résistors peuvent être soit horizontaux, soit inclinés.
De même, le procédé suivant l'invention peut être employé en
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combinaison avec tout autre moyen de chauffage connu, électrique ou autre.
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"PROOEDE AND DEVICES FOR HEATING OVENS BY RESISTORS" @ The invention relates to a method of heating by resistors and devices for implementing the method,
It is known to use resistors formed by bars or rods of carbon silicide, amorphous carbon or graphite, etc. These resistors, of prismatic shape, pass through the laboratory of the furnace, passing through the par - kings by appropriate openings. In general, the ends of these bars or rods are shaped to ensure the supply of the current, for example by constituting the ends with a material more conductive than the body of the resistor itself or by increasing the section of passage of the current. .
These electrodes form fixed elements whose service life is characterized by "aging"; which is the increase in resistance resulting from either the. dissociation of carbon silicide, either from the combustion of carbon or graphite and the reduction in section which it entails. It follows that in any resistor heating device, means must be provided for adjusting the supply voltage to compensate for the increase in the resistance of the electrode. Taken as a whole, these resistors are discontinuous in appearance, and their replacement, after wear in particular, causes an interruption in operation.
The method according to the invention consists in giving a longitudinal translational movement to the resistor, so as to switch off and out of the furnace the part of the resistor worn by separation, in the case of carbon silicide or by reduction. of cross-section in the case of graphite or materials subject to oxidation. The resistor can be, in a known manner, formed as the continuous electrode of arc furnaces = the replacement of a worn resistor is thus carried out without interruption of operation.
One of the main advantages obtained is that, at will, the resistance of the resistor can either be kept constant by giving the resistor in regime a determined speed, or be @
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decreased or increased by adopting appropriate translation speeds. Since the voltage applied to the resistor is invariable, the output power is adjusted by simple mechanical variation of the translation speed of the resistor or resistors.
The description which will follow refers to the accompanying drawings showing, by way of non-exhaustive examples, devices arranged in accordance with the invention, which will make the principle and the scope of the new process well understood.
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In all the figures, the same references u.6sig # do the same elements or components.
Fig. 1 shows in longitudinal vertical section an oven
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with a cylindrical resrstor, arranged according to the invention.
Fig. 2 shows in longitudinal vertical section a furnace with a resistor for example made of graphite, initially cylindrical, brought by wear, an approximately conical shape.
Fig. 3 represents in verticalelongitudinal section an embodiment of the current supply boxes.
Fig. 4 is the corresponding front view of one of these current supply boxes. rant. fig. 5 shows in section a variant of the supply of dou-
Fig. 6 shows an oven in longitudinal vertical section arranged according to an application method different from the principle of the invention.
Fig. 7 is a schematic plan view of a furnace with re-
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+ object sistors used according to the process + d.e Ili., ive, ition.
In fig. 2, ballast the masonry of an oven including 1 '. and 1 "are
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the narois in which refractory boxes 2, 2 are mounted. These boxes are filled with conductive blocks 3 which the resistor R passes through above the bath of molten materials M.
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Current fines 4r, Ki connected with blocks 3, put the resistor R in an electrical circuit. The resist R is moved at a very slow rate, of the order of 1 mm. per minute, in
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the direction of the arrow F. The displacement members are not shown and can be formed by any known means: drive rollers,
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nabins, etc ...
The resistor R is provided at each of its ends with known means, such as a threaded stud or a tapped hole, in order to allow the resistors to be folded back, as is practiced with the electrodes of arc furnaces.
If the resistor R is made of carbon silicide, it will be understood that if it remained stationary, its wear by "aging" would appear over its entire length, the sections designated by !: and b would then have the same wear. born by
But since, according to the process which is the subject of the invention, we give
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ne to the resistor li a movement of 'Uranslati, n -i constant speed, following the arrow F, all the successive sections b ,, 0, etc ... considered, will arrive the box' 4 'with the same de7l, 4 " - wear.
For an appropriate given speed, the wear of the resistor and its resistance will be constant. It is therefore possible to vary the resistance by simply varying the speed of translation.
This constitutes one of the characteristic advantages of the process. The translation of the resistor can be either continuous or carried out by
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small amplitude perlodloues movements, for example 1 mm advance every minute.
In fig. 2, walls 1 'and 1 "have boxes 2
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and 2 'with the conductor blocks 3 and their current leads 4.
The resistor R moved at a speed v along the arrow F and consisting of free of graphite, or of amorphous carbon, has assumed, as a result of wear, the conical profile shown. Part a having a reduced section offers a higher resistance than part b and is brought to a higher temperature. The diameter 'of the part a being variable, it is, according to a device which is the subject of the invention, preferable to arrange the current leads, as shown in FIG. 3 and 4. The boxes 2 and 2 'placed respectively in the walls 1' and 1 "contain a conductive powder material 3, for example graphite, the current leads 4 are formed in this case by plates 4 'for retaining the graphite, which are fitted with 4 "fingers dipping into the material 3.
This device significantly reduces the electrical resistance of the current leads. The fingers 4 "can be constituted either by bars rigidly fixed to the plates 4 ', or by flexible metal parts or not connected in a non-rigid manner to said plates 4'.
It is possible to cool, by circulating water or any fluid, the plates 4 'and the fingers 4 ". The plates 4' can be fixed respectively to the boxes 8 and 2 'by any suitable means. A space V , shown in Fig. 4 left between the plate 4 'and the corresponding box 2 allows the filling and the packing of the material 3 in the cavity of the boot considered.
The advantage of this device is that it allows the dimensions of the resistor R to be varied while ensuring good electrical contact of the current leads with the resistor.
The temperature of the part of the resistor R to the graphite or to the amorphous carbon being able to exceed 2000 ° 0 it is possible, according to the variant shown in fig. 5, so as not to be forced to use for the boxes 2 2 ', materials with high cooling which are very expensive, use protective rings made of carbon or graphite 5, which can serve as a current supply. These fords wear out by oxidation in the + part of a, it is possible to make them mobile and to butting and tapping such as rings 5 and 5 '. A pulverulent conductive material
3 ensures contact between said rings and resist R.
Fig. 6 shows a variant of the method that is the subject of the invention in which a resistor R is mounted in the wall 1 'in a manner similar to those described above, for example with box 2 current feed 4, plate 4', fingers 4 ", conductive pulverulent material 3. This resistor R moves along the arrow F and enters the bore of a resistor R 'moving along the arrow F'. The current supply is connected with the resistor R 'which passes through the box 8 housed in the wall 1 ". The advantage of this device is to bring the hottest points a and a 'from the resist R and R' to the center of the laboratory.
Fig. 7 is a schematic plan view of a furnace with four resistors moving in the opposite direction as indicated by the arrows, so that the hottest parts a are alternately on either side of the furnace.
It goes without saying that the invention is not limited to the devices set out and that it comprises any device allowing the implementation of the method consisting in axially moving the resistor at a speed compatible with the desired result which is either the maintenance constant resistance, ie obtaining variable resistances; this axial displacement being able to be combined with a rotation of the resistor around its axis, in order to facilitate penetration. Likewise, the mechanical devices for advancing the resistors can, according to the spirit of the invention, be either continuous or intermittent. The resistors can be either horizontal or inclined.
Likewise, the method according to the invention can be used in
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combination with any other known heating means, electric or otherwise.