BE550259A

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Info

Publication number: BE550259A
Authority: BE

Description


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   La présente invention est relative à des perfectionne- ments aux fours de fusion à arc, en particulier ceux utilisés pour la fusion de métaux et alliages qui ont des points de fusion élevés et qui sont réactifs, tels que le titane, le zirconium et le tantale. 



   Dans des fours de fusion à arc pour métaux de ce genre, on introduit et on fond de façon continue le métal dans un creuset métallique refroidi à l'eau fer.né par un couvercle qui est traversé par une ou plusieurs électrodes,de telle sorte qu'un ou plusieurs arcs   jaillissent   entre le métal dans le creuset et les extrémités des électrodes. Des électrodes de ce genre peuvent être du type refroidi non consommable et dans ce cas une alimentation séparée 

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 de la matière première est prévue, ou bien elles sont du type consommable qui combine les fonctions d'électrode et de matière première introduite. La contamination du titane fondu par l'oxygène et l'azote de l'air doit être évitée et par conséquent le creuset est évacué ou rempli d'un gaz inerte. 



   Tel que construit à présent, un creuset pour un Tour de fusion à arc du genre décrit comprend un cylindre métallique creux fermé à une extrémité et entouré par une chemise d'eau. Dans des opérations de fusion à l'arc en général, il existe une possibilité qu'un arc jaillisse directement entre l'électrode et la paroi du creuset. Dans le cas de creusets refroidis à l'eau, le jaillisse- ment d'un arc directement sur les parois peut les trouer et il en résulte que de l'eau vient en contact avec le métal chaud et avec les électrodes en dégageant ainsi brusquement de l'hydrogène et de grands volumes de vapeur. A part le danger d'explosion provenant d'une grande fuite, la présence d'une petite fuite ne peut pas toujours être détectée rapidement et peut avoir pour résultat de rendre le métal impur. 



   La tendance actuelle dans la pratique de la fusion est d'employer des électrodes consommables et des courants plus forts et ces deux facteurs augmentent le danger d'explosion. La construc- tion de parois   anti'souffle   comme mesure de sécurité autour des fours qui fonctionneraient dans ce cas sous l'action d'un contrôle à distance est coûteuse et incommode. 



   La présente invention a pour but de procurer un creuset dans lequel ces risques sont réduits. 



   Conformément à la présente invention il est créé un procédé de fusion à l'arc de métaux et alliages à haut point de fusion dans lequel un espace de   sécurité est   prévu et ponté par des   élém@nts   conducteurs métalliques  ntre la paroi de l'appareil con- tenant le métal fondu et la paroi extérieure refroidie. 



   Egalement suivant la présente invention on construit un creuset métallique pour four de fusion à l'arc du genre décrit qui 

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 comprend un récipient disposé coaxialement à l'intérieur d'une enveloppe extérieure et muni d'un espace annulaire intermédiaire qui est soit évacué, soit rempli de gaz inerte et qui est ponté par des éléments métalliques aptes à transmettre la chaleur du récipient intérieur à l'enveloppe extérieure. L'enveloppe extérieure du creuset est de préférence refroidie par exemple en l'entourant d'une chemise d'eau et en prévoyant des ailettes de refroidisse- ment ou dispositifs analogues sur cette paroi extérieure, ailettes qui pénètrent à l'intérieur de la masse d'eau, ou bien la paroi extérieure peut être refroidie en pulvérisant de l'eau sur sa surface. 



   Dans le présent, procédé, avant le début de la fusion, on évacue l'espace de sécurité ou bien on le remplit d'un gaz inerte. On entame alors le chargement du four et la fusion et on suit la pratique normale. La détente du gaz dans l'espace de sé- curité due au chauffage du four provoque une augmentation de pres- sion et il faut tenir compte de ce fait en particulier si on in- corpore un système signalisateur actionné par la pression. Un système de ce genre peut, par exemple, être arrangé de manière à fonctionner lorsque la pression dans l'espace de sécurité devient approximativement égale à celle du récipient intérieur contenant la charge, ce qui peut arriver si la paroi du récipient intérieur est perforée. Le récipient et l'espace de sécurité peuvent par conséquent être maintenus à différentes pressions au cours ce l'opération.

   Si aucun système de signalisation actionné par la pression n'est utilisé, la pression de l'atmosphère dans   1'espace-   de sécurité n'a pas grande importance. Que l'espace de sécurité soit évacué ou renpli d'un gaz inerte à la pression atmosphérique ou   à une   pression plus   élevée   ou plus basse, dépend des conditions de marche du four et si l'on désire ou non détecter des fuites aussitôt qu' elles se   produisent,.   Ainsi,   par ; exemple,   quand on utilise un dispositif de signalisation et qu'on effectue la fusion dans le vide, l'espace de sécurité'peut être rempli d'argon à la 

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 pression atmosphérique ou à une pression voisine.

   Un   certain   nombre d'arrangements différents sont possibles et le procédé peut par conséquent s'adapter à différentes conditions de marche du four. 



   L'ensemble complet du creuset est de préférence construit en un métal avant une grande conductibilité thermique, tel que le cuivre, pour être sûr que la chaleur est évacuée à une vitesse suffisamment élevée pour éviter des dégâts au creuset. Les éléments métalliques peuvent faire partie intégrante du récipient intérieur ou de l'enveloppe extérieure ou bien ils peuvent consister en entités séparées fixées à la fois au récipient intérieur et à l'enveloppe extérieure.

   Dans ces deux formes d'exécution, les éléments doivent être fixés de façon sûre à la fois au récipient intérieur et à l'enveloppe extérieure pour assurer une bonne transmission de chaleur, et un procédé à l'aidé duquel ce point peut être réalisé consiste à recouvrir d'avance les éléments et/ou les surfaces intérieures formant l'espace de sécurité d'un alliage de brasage, et à braser ensuite l'ensemble au four. 



   L'espace de sécurité est composé d'un certain nombre de petits compartiments délimités chacun par les éléments de fond et par les parois des compartiments intérieurs et extérieurs. 



  Il est nécessaire, pour pouvoir éliminer l'air de l'espace, que les petits compartiments communiquent entre eux dans la   tota-   lité de 1'espace de sécurité et on peut obtenir ce résultat en utilisant une forme convenable des éléments. Quand on utilise des anneaux cornue éléments de pontage, des perforations ou des encoches aux bords suffisent, et quand les éléments sont verticaux, leur longueur doit être telle qu'ils laissent un petit espace libre aux extrémités supérieureset inférieures. 



   Une réalisation de la présente invention est représen- tée à titre d'exemple aux dessins annexés dans   lesquels :   

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La fig.l est une vue en   coupe,'du   creusât construit   @   conformément à l'invention.      



   La fig.2 est vue en coupe transversale suivant la      ligne   A-A   du creuset représente sur la figure 1. 



   Le récipient 1 est disposé coaxialement à l'intérieur de l'enveloppe 2 en formant entre eux un espace annulaire 5 fermé aux deux bouts. L'extrémité inférieure du récipient 1 estj pen- dant la marche,fermée au moyen d'un fond amovible (non   repré   senté) refroidi à l'eau. Sur toute l'étendue de cet espace annu- laire, un certain nombre d'ailettes annulaires 6 disposées côte à côte et faisant partie intégrante des parois du récipient 1, sont .fixées à la face intérieure de l'enveloppe extérieure 2. 



  Les espaces 7 entourés'des ailettes 6 et les parois 1 et 2 sont reliés entre eux au moyen d'encoches 11 prévues dans les bords extérieurs de ces ailettes. Des raccords d'entrée et de sortie 9 sont incorporés dans les parties supérieures et inférieures de l'enveloppe extérieure 2 pour purger d'air l'espace annulaire 5 et pour y introduire une atmosphère inerte. Un seul raccord de ce genre est nécessaire lorsque l'espace annulaire 5 doit être évacué. A l'enveloppe extérieure 2 et s'étendant substantielle- ment sur toute sa longueur, est fixé un élément de refroidisse- ment ondulé 3. Une chemise d'eau cylindrique 4 portant des brides annulaires 8 et des raccords d'entrée et de sortie 10 aux deux extrémités, est fixée aux pièces extérieures de l'élément ondulé 3. 



   En marche, la charge est .fondue à l'intérieur du réci- pient intérieur 1 et la chaleur est transmise de ce point par l'intermédiaire des ailettes  6,   de   l'enveloppe   extérieure 2, et de l'élément   rëfroidisseur   3, à l'eau circulant dans la chemise 4. 



   Si une fuite devait se produire dans le creuset per-   fectionné,   la variation de pression qui en résulte produite à l'intérieur de l'espace annulaire peut âtre utilisée pour action- 

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 Biédiaire d'un relais peut, pur exenole, être utilisé pour couper l'alimentation du four et faire fonctionner le signal. En même temps l'espace annulaire sert d'espace de sécurité pour éviter que l'eau n'atteigne le métal chaud et par conséquent la contanination du métal à partir de cette source est évitée ainsi que le danger d'explosion. 



   Un autre avantage consiste en ce que la construction à double paroi permet de faire marcher le four à une température de paroi du creuset, plus élevée, qui a pour résultat une fusion plus efficace et une production plus grande de métal pour former le lingot. 



   L'invention peut s'appliquer avantageusement non seulement à la production de lingots par une simple opération de fusion mais également à une technique de double fusion suivant laquelle des lingots produits par des électrodes refroidies ou   consomma-   bles, sont refondus sous forme d'électrodes consommables pour améliorer leur honogénéité. 



   Dans d'autres réalisations de l'invention, les'ailettes 6 peuvent par exemple comprendre un élément ondulé qui s'étend longitudinalement sur toute la longueur de l'espace annulaire 5, ou bien un certain nombre, d'ailettes longitudinales uniformément espacées, et ces éléments sont fixés aux parois des récipients 1 et de l'enveloppe extérieure 2 quelle que soit leur forme. 



   Les ailettes de refroidissement extérieures 3 peuvent également avoir la forme d'ailettes longitudinales ou bien d'une série de bagues annulaires. 



   Le récipient 1 peut avoir une section transversale quelconque convenant à la production de lingots, par exemple une section circulaire   elliotique   ou rectangulaire, et les parois   peuvent   être parallèles ou convergentes.

Claims

REVENDICATIONS' 1.- Procédé de fusion à l'arc de métaux et d'alliages à haut point de fusion, caractérisé en ce qu'on prévoit un espace de sécurité, ponté par des éléments conducteurs métalliques, entre la paroi du récipient contenant le métal fondu et la paroi exté- rieure refroidie.

2.- Procédé de fusion à l'arc suivant la-revendication 1, caractérisé en ce que l'espace de'sécurité est évacué ou rempli d'une atmosphère inerte.' 3. - Procédé de fusion à l'arc suivant les revendications 1 et 2, caractérisé.en ce qu'une variation déterminée de pression dans l'espace de sécurité actionne un dispositif automatique in- terrupteur de courant, commandant le courant fourni au four.- 4.- Procédé de fusion à l'arc suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisé 'en ce qu'une variation déterminée de pres- sion dans le stade de sécurité actionne un signal avertisseur.

5. - Four de fusion à l'arc pour la fusion de métaux et alliages réactifs à haut point de fusion, caractérisé en ce qu'il comporte un espace de sécurité compris entre la paroi du creuset contenant le métal fondu et la paroi extérieure refroidie.

6.- Four de fusion à l'arc suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le creuset comprend un récipient disposé coaxialement dans une enveloppe extérieure et un espace annulaire intermédiaire qui est évacué ou rempli d'un gaz inerte et qui est ponté par des éléments métalliques aptes à transmettre la cha- leur du récipient intérieur à l'enveloppe extérieure.

7. - Four de fusion à l'arc suivant la revendication 6, ca- ractérisé en ce que l'enveloppe extérieure est entourée d'une che- mis-e d'eau.

8.- Four de fusion à l'arc suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure est munie d'ailettes de refroidissement. <Desc/Clms Page number 8>

9. - Four de fusion à l'arc suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure est refroidie'par pulvérisation d'eau.

10.- Four de fusion à l'arc suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments métalliques font partie inté- grante du récipient contenant le métal fondu.

11.- Four de fusion à l'arc suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments métalliques font partie inté- grante de l'enveloppe extérieure.

12. - Four de fusion à l'arc suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments métalliques forment des entités séparées fixées au récipient et à l'enveloppe extérieure.

13. - Four de fusion à l'arc suivant les revendications 10, 11 et 12, caractérisé en ce que les éléments ont la forme d'ai- lettes disposées dans le sens longitudinal.

14.- Four de fusion à l'arc suivant les revendications 10, 11 et 12, caractérisé, en ce que les éléments ont la forme d'ailettes radiales.

15. - Four de fusion à l'arc suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'une variation déterminée de pression dans l'espace de sécurité actionne un dispositif automatique inter- rupteur de courant et/ou un signal avertisseur.

16. - Procédé de fusion à l'arc tel que décrit ci-dessus.

17.- Four de fusion à l'arc tel que décrit ci-dessus avec référence aux dessins annexés.