~ wos6/0048s ~ 6~ r~ ;A~r ~
PROC~Dr rT FOUR POUR LA FABRICATION D'UN PRODUIT FONPV, ~ a présente invention est relative a un procédé
pour la fusion d'une matière solide, notamment d'une charge métallique ou céramique, dans un four électrique, dans le but de former un produit électrofondu, comprenant au moins deux électrodes entre les extrémités libres desquelles peut atre créé un courant électrique, par exemple sous forme d un arc.
Un des but essentiels de la présente invention est de proposer un procédé permettant la fabrication, d'une maniere très simple et économiquement justifiee, d'un produit électrofondu a partir de matiares solides très diverses conductrices d~électricité ou non.
Il s'agit plus particulierement d~un procédé
qui permet la préparation de produits électrofondus à
température relativement élevée.
Dans les procédés connus du type précité, la charge de la matiere solide à fondre doit de préfé~ence être conductrice d électricité. Si la charge est non conductrice, des précautions particulibres doivent être prises pour le démarrage de la fusion, telle que l addition de carbone ou de graphite, pour permettre la création d un courant électrique à travers la charge.
De plus, en gén~ral ces procédés connus ne sont applicables qu'à des températures relativement basses, p.e.
de l'ordre de 1500 à 1600~C, de sorte qu'ils ne conviennent ~ pas pour le traitement de matibres réfractaires.
Ainsi, l invention vise ~ proposer un procédé
qui permet de remédier aux inconvénients des procédé6 connus et pouvant convenir aussi bien pour une charge conductrice d'électricité ou non conductrice sans que pour w096/00489 21~2~68 cette dernière, des précautions particulieres doivent atre prises.
A cet effet, suivant l'invention, pour le démarrage de la fusion, on met lesdites extrémités des électrodes en contact avec ladite matière solide à fondre, en les rapprochant suff;Ri L l une de l'autre pour pouvoir créer entre ces électrodes un courant électrique, l'on cr~e entre ces dernières un arc électrique de manière a pouvoir fondre la matibre solide se trouvant à proximité
des extrémités des électrodes et l'on écarte ensuite graduellement les extrémités l'une de l~autre au fur et à
mesure de la progression de la fusion de la matière solide, tout en les maintenant en contact avec cette matiare et à
assurer le passage du courant électrique entre les électrodes et à travers la partie fondue de la charge se formant entre celles-ci.
L'invention concerne également un four électrique pour la préparation d'un produit électrofondu, notamment pour la mise en oeuvre du procédé précité.
Ce four est caractérisé par le fait que les électrodes sont ; n~l; n~ l'une par rapport a l'autre et mobiles l'une par rapport à l'autre entre une position rapprochée, où leurs extrémités libres sont éventuellement en contact l'une avec l autre, et une position ~cartée, où
ces extrémités se trouvent à une certaine distance l'une de l'autre, des moyens étant prévus pour permettre de déplacer ces extrémités d'une maniere sensiblement continue entre ces deux positions.
Avantageusement, les électrodes sont montées chacune sur un support isolé électriquement.
Suivant une forme de réalisation particulière de l'invention, les électrodes sont montées latéralement dans le creuset du four d'une manière à pouvoir subir une translation entre les deux positions précitées.
D'autres détails et particularités de l'invention resortiront de la description donnée ci-aprè5, à titre d'exemple non limitatif, d~une forme de ~ w096/00489 219 2 0 6 8 r~llD~7~
réalisation particuliere du procéde et du four suivant l~invention avec référence aux figures annexées.
La figure 1 est une vue schématique d une coupe verticale d'un four suivant cette forme de réali9ation ~ 5 particuliare.
La figure 2 est une vue suivant la ligne II-II
de la figure 1.
La figure 3 est une représentation schématique du circuit d alimentation des électrodes.
Dans les différentes figures les mames chiffre8 de référence concernent des éléments identiques.
L'invention concerne, d une façon générale, un procédé pour la fusion d'une matière solide qui peut 8tre de nature tras variée, mais qui est plus particulièrement formée par une charge de produits réfractaires destinés à
atre soumis à une oxydation, dans le but de former un produit réfractaire électrofondu.
La fusion a lieu dans un four électrique comprenant au moins deux électrodes entre les extrémités libres desquelles peut être créé un courant électrique fournissant l~énergie nécessaire pour ladite fusion.
Surtout, lorsque la charge à fondre est non ou peu conductrice d électricité, comme c'e~t par exemple le cas pour des matériaux céramiques solides, lors du démarrage de la fusion, on met lesdites extrémités des électrodes en contact l'une avec l'autre et avec ladite matiare solide à fondre. A ce moment, on crée entre ces électrodes un arc électrique de maniare à obtenir l échauffement de la matiare solide se trouvant à proximité
des extrémités des électrodes et ainsi pouvoir fondre cette derniare.
Ensuite, on écarte graduellement ces extrémités l'une de l'autre au fur et à mesure de la progression de la fusion de la matiare solide, tout en maintenant ces électrodes en contact avec la matiare solide et en veillant à ce que le courant électrique puisse subsister entre les électrodes et à travers la partie fondue de la charge se w096/00489 21 9~a~8 r~l, c , ., i , , '. ' formant entre celles-ci. Dans cette étape du procédé, l'échauffement efit essentiellement dû à l'effet Joule de la résistance opposée par la charge, dans laguelle les électrodes sont par~;~tt~ ~ immergées, au passage du courant électrique. Il est, en effet, ainsi qu une matiere solide qui est non conductrice d'électricité devient généralement conductrice d~électricite lorsque celle-ci est amenée à l'état liquide.
Si la matière ~ fondre est suffisamment conductrice d'électricité et est, par exemple, formée d'une charge métallique, il n'est pas indispensable que, pour le démarrage, les extrémités des électrodes soient en contact l'une avec l'autre, mais il suffit de les rapprocher suffisamment ~l'une de l'autre pour pouvoir créer entre celles-ci un courant électrique. L'échauffement obtenu est ainsi dû, en partie à la chaleur des arcs jailli6 au sein de la matière solide et, en partie, ~ l'effet Joule de la résistance opposée par la charge, dans laquelle les électrodes sont partiellement ; - ~ar, au passage du ~ wos6 / 0048s ~ 6 ~ r ~; A ~ r ~
PROC ~ Dr rT FOUR FOR THE MANUFACTURE OF A FONPV PRODUCT, ~ The present invention relates to a method for melting a solid, especially a filler metallic or ceramic, in an electric oven, in the purpose of forming an electrofused product, comprising at least two electrodes between the free ends of which can atre created an electric current, for example in the form of an arc.
One of the essential objects of the present invention is to propose a process allowing the manufacture of a very simple and economically justified, electrofused product from very solid materials various conductors of electricity or not.
It is more particularly a process which allows the preparation of electrofused products to relatively high temperature.
In known methods of the aforementioned type, the load of solid to melt must preferably be an electrical conductor. If the charge is no conductive, special precautions should be taken to start the merger, such as adding carbon or graphite, to allow the creation of a electric current through the load.
In addition, in general ~ ral these known methods are not applicable only at relatively low temperatures, eg in the range of 1500 to 1600 ~ C, so they are only suitable ~ not for the treatment of refractory materials.
Thus, the invention aims to propose a method which overcomes the drawbacks of the processes6 known and suitable for both charging electrically conductive or non-conductive without for w096 / 00489 21 ~ 2 ~ 68 the latter, special precautions must be taken taken.
To this end, according to the invention, for the start of the fusion, we put said ends of the electrodes in contact with said solid material to be melted, by bringing them close enough; Ri L l one from the other for being able to create an electric current between these electrodes, an electric arc is created between them so to be able to melt the solid material located nearby ends of the electrodes and then we move aside gradually the ends of each other as you go measurement of the progress of the melting of solid matter, while keeping them in contact with this material and ensure the passage of electric current between the electrodes and through the melted part of the charge forming between them.
The invention also relates to an oven electric for the preparation of an electrofused product, in particular for the implementation of the above method.
This oven is characterized by the fact that the electrodes are; n ~ l; n ~ one with respect to the other and movable relative to each other between a position close together, where their free ends are possibly in contact with each other, and a ~ carded position, where these ends are at a certain distance one of the other, means being provided to allow displacement these ends in a substantially continuous manner between these two positions.
Advantageously, the electrodes are mounted each on an electrically insulated support.
According to a particular embodiment of the invention, the electrodes are mounted laterally in the crucible of the furnace so as to be able to undergo a translation between the two aforementioned positions.
Other details and peculiarities of the invention will derive from the description given below5, by way of nonlimiting example, of a form of ~ w096 / 00489 219 2 0 6 8 r ~ llD ~ 7 ~
particular realization of the following process and oven the invention with reference to the accompanying figures.
Figure 1 is a schematic view of a section vertical of an oven according to this form of realization ~ 5 particular.
Figure 2 is a view along line II-II
of figure 1.
Figure 3 is a schematic representation of the electrode supply circuit.
In the different figures the same figure8 of reference relate to identical elements.
The invention relates generally to a process for melting a solid which can be of very varied nature, but which is more particularly formed by a load of refractory products intended for are subjected to oxidation, in order to form a electrofused refractory product.
The fusion takes place in an electric oven comprising at least two electrodes between the ends free of which an electric current can be created providing the energy necessary for said fusion.
Especially, when the load to be melted is not or not very conductive of electricity, as it is for example the case for solid ceramic materials, when start of the fusion, we put said ends of the electrodes in contact with each other and with said solid material to melt. At this moment, we create between these electrodes so as to obtain an electric arc the heating of solid matter in the vicinity of the ends of the electrodes and thus be able to melt this last.
Then we gradually spread these ends each other as the progression of the solid matter fusion while maintaining these electrodes in contact with the solid material and taking care that the electric current can remain between the electrodes and through the melted part of the charge w096 / 00489 21 9 ~ a ~ 8 r ~ l, c ,., i,, '. '' forming between them. In this step of the process, the heating is mainly due to the Joule effect of the resistance opposed by the load, in laguelle the electrodes are by ~; ~ tt ~ ~ immersed, passing the Electric power. It is, indeed, as well as a matter solid which is non-conductive of electricity becomes generally conductive of electricity when this is brought to the liquid state.
If the material ~ melt is enough conductive of electricity and is, for example, formed of a metallic charge, it is not essential that, for the start, the ends of the electrodes are in contact with each other, but just bring them together enough of each other to be able to create between these an electric current. The heating obtained is thus due, in part, to the heat of the arcs sprung up within solid matter and, in part, ~ the Joule effect of the resistance opposed by the load, in which the electrodes are partially; - ~ ar, when passing
2~ courant électrique.
Il résulte de ce qui précede que les positions rapprochee et écartée peuvent varier suivant la nature de la charge à fondre. ~insi, par exemple, pour des charges non conductrices d~électricité, dans la position rapprochée, les électrodes se touchent pratiquement ou sont très près l'une de l'autre de manière à pouvoir créer un arc entre leurs extrémités en regard, alors que ceci n~est pas nécessairement le cas pour une charge conductrice.
Il en est de même pour la position écartée qui peut également dépendre de la conductivité de la charge fondue et de la puissance de l'installation électrique.
Cette position écartée correspond en fait à celle dan6 laquelle le rendement est optimal.
Par ailleurs, suivant l'invention, afin d h~ ~g~icer la matière ainsi fondue, on crée dans cette dernière un brassage par convection avant de l'évacuer. Ce brassage est avantageusement créé en rapprochant à nouveau WO 96/00489 1 _1/D;3 .V~
21g2~8 les électrode6 l une de l~autre pendant un certain temps après que toute la matière est fondue.
Les figures i4nn~es concernent un four électrique pour la fabrication d'un produit électrofondu et S notamment pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus.
Il s agit d'un four du type utilisant le systame à électrodes immergées.
Ce four comprend un creuset 1 fermé a sa partie supérieure par une voûte 2 dans laquelle est prévue une ouveLLur~ 3 pour introduire la charge a fondre dans le creuset 1.
Deux électrodes 4 et 5, inclinées l une par rapport à l'autre, sont montées chacune sur un support 6 isolé électriquement et se situent latéralement par rapport au creuset l, de part et d'autre de ce dernier, et ceci d une mani~re telle à pouvoir subir une translation entre une position rapprochée, où leurs extrémités libres sont éventuellement en contact l une avec l'autre, et une position écartée, où ces extrémités se trouvent à une certaine distance l'une de l'autre. A cet égard, les électrodes pénetrent librement dans des ouvertures prévues dans les parois latérales 1' du creuset 1 et dont la section est telle à former un passage annulaire 19 permettant l'entrée d air dans le four et le basculement des électrodes. Généralement, l'angle ~ formé entre les axes des électrodes peut varier entre 15~ et 165~.
Le basculement a avantageusement lieu autour d~un point 28 extérieur au four et snff;Ri L écarté de la paroi 1' de ce dernier, de manière à obtenir un bras de basculement aussi grand que possible des électrodes 4 et 5 dans le four et ainsi un contrôle parfait de l évolution de la fusion ;n~p~rdi t de la quantité de matiere mise en oeuvre. Ce point de basculement 28 se situe en pratique sur le support 6.
Plus particulierement, chaque support 6 comprend une base 7 sur laquelle est fixée une colonne 8 a WO 96/00489 '' 21~20,68,, l'extrémité 6upérieure de laquelle, formant le point de basculement 28, est articulé un berceau 9 dans lequel une électrode peut être fixée d'une manière amovible par des cerceaux 10. 3e plus, un volant de règlage 11 motorisé ou non est prévu au berceau 9 permettant de 8~, ~ e les électrodes à une translation dans le sens des flèches 12 et ainsi de faire varier l'écartement entre les extrémités libres 13 des électrodes 4 et 5 à l'intérieur du creuset 1.
Cet écartement peut également être réglé par un basculement des électrodes autour du point 28, comme déjà indiqué ci-dessus.
Le fond du creuset 1 présente une paroi extérieure cylindrique 15 avec laquelle il repose, par l';nt~ '';A;re de galets 16, sur un socle 14, ces galets pouvant se déplacer dans des rails 17 prévus sur cette paroi cylindrique 15.
Bnfin, un trou de coulée 18 est ménagé dans la paroi latérale du creuset 1, sensiblement à mi-hauteur de celui-ci.
20Ainsi, pour vider le creuset on le fait basculer sur son socle 14 dans le sens de la flèche 26, comme montre ~ la figure 2.
Le fait que les électrodes 4 et 5 s~étendent complètement librement à travers les parois 1' du four, en formant aucun contact avec ces dernières constitue une caractéristique très importante qui distingue ce four des fours connus d électrofusion.
En effet, dans ces fours connus, les électrodes sont ~énéralement montées dans les parois de ce dernier et sont suspendues à basculement dans des dispositifs relativement complexes soumis à des températures élevées pour lesquels, par conséquent, des précautions tras importantes doivent être prises, notamment pour la protection des électrodes contre ces températures élevées.
1a présence de tels dispositifs est d'ailleurs souvent la raison pour laquelle ces fours connus ne peuvent travailler qu'à des températures de l'ordre de 1600~C.
~ WO96/00189 ', ~, ~ r~
-- 2~068 Par contre, grâce au fait que dans le four, suivant l'invention, un passage annulaire 19 suffisamment important est prévu autour des électrodes permettant ainsi une circulation d'air froid autour de ces dernières à
travers ce passage et que, de plus, elles sont montées chacune sur un support latéral 6 assez éloigné des parois 1~, aucune précaution particuliare ne doit être prise pour la protection de ces électrodes et de leur support vis-à-vis des températures élevées règnant dans le creuset.
Ceci a comme conséquence qu il est possible de travailler à des températures supérieures à 25005C et donc de soumettre des produits réfractaires à un traitement d~électrofusion.
La figure 3, qui montre schématiquement le circuit d'alimentation électrique des électrodes 4 et 5, est raccordé, en 29, au réseau d'une manière traditionnelle par l~int~ '~;A;re d~un disjoncteur, non représenté, et comprend une bobine d~auto-induction 20 pouvant être branchée en série avec les électrodes 4 et 5 lorsque ces dernières sont dans leur position rapprochée précitée.
Un interrupteur 21 est prévu pour court-circuiter cette bobine 20 lorsque les électrodes 4 et 5 sont dans leur position écartée précitée.
Ce circuit comprend en outre un transformateur 27 permettant d'appliquer la tension aux bornes des électrodes et d'assurer la densité du courant nécessaire pour créer la fusion. Il peut, plus particulièrement, s~agir d'un tranformateur classique à rapport de tension fixe, p.e. 220V/llOOOV.
Enfin, un interrupteur principal 22 permet de fermer le circuit électrique et ainsi de mettre les électrodes 4 et 5 SOUB tension.
Ainsi, lors d-i démarrage, on ferme d'abord l'interrupteur 22 en veillant à ce que l'interrupteur 21 est dans sa position ouverte et que les électrodes 4 et 5 sont immergées par leurs extrémités libres dans la charge à
WO 96100489 , ~1/DI ~
fondre ou au moins en contact avec celle-ci, tout en étant dans leur position ri~pprochée.
Une fois qu une certaine quantité 24 de la matière solide 23 est fondue, on écarte graduellement les électrodes 4 et 5 l'une de l'autre et on ferme l interrupteur 21 de manière à court-circuiter la bobine d~auto-induction 20.
Au fur et à mesure de la progression de la fusion, on augmente l'écartement des électrodes et ceci en prenant soin que la densité du courant entre les électrodes treversant la partie fondue 24 reste suffisamment importante pour créer l'échauffement nécessaire à la fusion progressive de la matière solide voisinante 23.
Au moment où toute la matière solide est fondue, on rapproche avantageusement à nouveau les électrodes 4 et 5 l'une de l'autre, de préférence à une distance 5nff;ri L grande en-dessous du niveau de cette matière fondue, et, si n~r~rsAire, on ouvre l'interrupteur 21 pour éviter des courants électriques trop élevés dans le circuit. Ceci a comme conséquence une concentration relativement importante d'énergie en un volume réduit au sein de la matière fondue créant une augmentation locale de la température dans cette dernière. Il en résulte ainsi, par suite de sourants de convection produits, un brassage important de cette mati~re fondue permettant d obtenir une masse sensiblement homogène de haute qualité.
Ci-après sont donnés des exemples concrets permettant d~illustrer l'application du procédé suivant l~invention dans le four, tel que décrit ci-dessus et montré aux dessins annexés.
r 1-~.
On a introduit dans le four une charge de 1500 kg qui présentait la composition suivante : 33 ~ d'oxyde de zirconium, 50 ~ d'oxyde d'aluminium, 14 ~ d'oxyde de silicium et 3 ~ de sel alcalin formé de bicarbonate de 80dium, tandis que 8a granulom~trie moyenne variait de 0,5 mm à 15 cm ldiamètre).
WO96/OOJ89 r~ l/Di 75,.
219?0,6~8,. j.., Dans un premier temps, on a amené les extrémités libres 13 des deux électrodes 4 et 5, qui, pour ce cas particulier, étaient en graphite, l'une près l autre au niveau de la masse solide introduite préalablement dans - 5 le creuset 1 et on a recvuveLL partiellement les extrémités libres 13 de ces dernières avec une partie de la charge, de manière à ce qu'elles soient i gCcs.
Ensuite, on a fermé l'interrupteur 22 en veillant à ce que l interrupteur 21 soit dans sa position ouverte et un arc électrique s'est formé entre les electrodes 4 et 5.
L'énergie aux électrodes était de l ordre de 300kW. Après environ 5 minutes, on a obtenu une quantité
de la charge fondue 24 autour des extrémités 13 des électrodes 4 et 5 suffissante pour permettre de court-circuiter la bobine ~uto-induction 20 et on a, par conséquent, fermé l'interrupteur 21 en écartant en même temps graduellement les électrodes l une de l'autre.
Cette masse liquide 24 étant conductrice d'électricité, le courant électrique se propageait donc entre ces électrodes 4 et 5 à travers la partie fondue 24 de la charge. La durée totale de la fusion était de l'ordre de 45 minutes, tandis que la température était aux environs de 2250~C.
La chaleur ainsi produite était suffisante pour peLi..LLLIe de faire fondre graduellement la charge pendant que l on continuait à augmenter la distance entre les électrodes et ceci jusqu'à ce que la charge complète soit fondue.
D'autres types de charges ont été traités dans ce four d une fa~con analogue.
Il s'agissait notamment d'une charge de 50 ~ de fer et 50 ~ de cobalt, d~une charge de 95 ~ d'oxyde - d'aluminium et de 5 ~ de sel alcalin d'une charge de 50 de cobalt et de 50 ~ de nickel d'une charge de bronze, d'une charge de laiton, etc....
W096/00489 ~ c~
g J~'.1~ ' Un autre exemple important concerne la fusion de gro'Lsils, tel que du verre de récupération.
Dans ce cas on a p.e. fait usage d'électrodes en molybdène ou en graphite.
Ces gro~sils ont été mis en fusion dans le four tel que décrit ci-dessus et montre aux figures annexées, ensemble avec des déchets d'incinération contenant éventuellement des métaux lourds. Il s'agissait plus particuliarement de déchets subsistant à l'état solide dans des incinérateurs de détritus.
Par suite de cette fusion, on a obtenu un produit vitreux dans lequel étaient incorporés lesdits métaux lourds et gui pouvait servir comme matière de base pour la fabrication de billes suivant des techniques connues en soi, dans le but d inerter des métaux lourds.
Avantageusement, cette fusion a été réalisée en continu en maintenant le creuset 1 dans une position inclinée d'une maniere telle que la masse vitreuse fondue pouvait s'écouler par débordement à travers le trou de coulée 18 au fur et à mesure de la progression de la fusion pendant qu'en même temps on ajoutait la charge à fondre dans le creuset par l'ouverture 3 dans la voûte du four.
Ce procédé continu a également été appliqué sur tout autre type de charge à fondre.
Le procédé suivant l'invention, tel que décrit ci-dessus, et le four électrique pour la mise en oeuvre de ce procédé présentent l'avantage qu'aucune précaution particulière ne doive être prise lors du démarrage ou de l~arrat du four.
Ainsi, il est par exemple possible de laisser solidifier une partie de la charge non conductrice dans le four pour autant que l'on veille à ce que les électrodes 4 et 5 soient amenées dans leur position écartée au-dessus du bain avant cette solidification pour p~ -LLLe le démarrage, tel que décrit ci-dessus. Si la charge est conductrice d'électricité cette précaution ne doit pas être prise.
W096/00489 r~.llD~JI; /
21g2068 Par ail--~rs, on peut régler les conditions de travail du four de manière à maintenir le long de& parois du creuset une certaine couche de produit électrofondu 25 constituant donc une protection permanente des parois ~ 5 intérieures du creuset 1.
Le four peut travailler aussi bien en courant continu qu en courant monophasé qu~en courant triphasé.
Enfin, avantageusement, le montage des électrodes 4 et 5 par rapport au creuset 1 est tel qu~il soit possible de régler leur angle d'incidence a par rapport au niveau de la charge à fondre. De cette façon, on veille à ce que les electrodes puissent également subir un certain basculement sur la colonne 8 du support 6 avec une amplitude relativement importante, surtout grâce au fait que le point de basculement est éloigné de la paroi du four.
Il est bien entendu que l'invention n e6t pas limitée à la forme de réalisation particulière décrite ci-dessus et que bien de variantes peuvent être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention.
C est ainsi que l'on peut faire usage de tout type d'electrode utilisée dans les fours electriques connus comprenant un système ~ électrodes immergées et que la construction du support 6 pour les electrodes peut atre de conceptions très diverses.
Pour ce qui concerne la charge à fondre, non seulement sa composition peut être très variable, mais également sa granulométrie. Il peut notamment s~agir aussi bien de poudre que de blocs présentant des diamètres de plusieurs dizaines de centimètres. 2 ~ electric current.
It follows from the above that the positions close together and discarded may vary depending on the nature of the charge to melt. ~ insi, for example, for loads not electrically conductive, in the position close together, the electrodes practically touch each other or are very close to each other so that you can create a arc between their opposite ends, while this n ~ is not necessarily the case for a conductive load.
It is the same for the spread position which can also depend on the conductivity of the load and the power of the electrical installation.
This discarded position actually corresponds to that in 6 which yield is optimal.
Furthermore, according to the invention, in order dh ~ ~ g ~ icer the melted material, we create in this last convection brewing before evacuating it. This brewing is advantageously created by bringing together again WO 96/00489 1 _1 / D; 3 .V ~
21g2 ~ 8 the electrodes6 to each other for a while after all the material is melted.
Figures i4nn ~ es relate to an oven electric for the manufacture of an electrofused product and S in particular for implementing the method described above above.
It is an oven of the type using the immersed electrode system.
This oven includes a crucible 1 closed at its part upper by a vault 2 in which is provided a open ~ 3 to introduce the charge to melt in the crucible 1.
Two electrodes 4 and 5, inclined one by relative to each other, are each mounted on a support 6 electrically isolated and located laterally relative to at crucible l, on either side of the latter, and this d a mani ~ re such that it can undergo a translation between a close position, where their free ends are possibly in contact with each other, and a spread position, where these ends are at a some distance from each other. In this regard, the electrodes freely penetrate into openings in the side walls 1 'of the crucible 1 and the section is such as to form an annular passage 19 allowing air entry into the oven and tilting electrodes. Generally, the angle ~ formed between the axes of the electrodes can vary between 15 ~ and 165 ~.
The tilting advantageously takes place around from a point 28 outside the oven and snff; Ri L apart from the wall 1 'of the latter, so as to obtain an arm of tipping electrodes 4 and 5 as large as possible in the oven and thus perfect control of the evolution of the fusion; n ~ p ~ rdi t of the quantity of matter put in artwork. This tipping point 28 is located in practice on the support 6.
More particularly, each support 6 includes a base 7 on which is fixed a column 8 a WO 96/00489 '' 21 ~ 20.68 ,, the upper end of which, forming the point of tilt 28, is articulated a cradle 9 in which a electrode can be removably attached with hoops 10. 3rd plus, a motorized adjusting flywheel 11 or no is provided in the cradle 9 allowing 8 ~, ~ e electrodes in translation in the direction of the arrows 12 and thus to vary the spacing between the ends free 13 of the electrodes 4 and 5 inside the crucible 1.
This spacing can also be adjusted by tilting electrodes around point 28, as already indicated above above.
The bottom of crucible 1 has a wall cylindrical outer 15 with which it rests, by l '; nt ~'';A; re of rollers 16, on a base 14, these rollers able to move in rails 17 provided on this cylindrical wall 15.
Finally, a tap hole 18 is made in the side wall of crucible 1, substantially halfway up this one.
20 So, to empty the crucible we do it tilt on its base 14 in the direction of arrow 26, as shown in Figure 2.
The fact that electrodes 4 and 5 extend completely freely through the walls 1 'of the oven, forming no contact with them constitutes a very important characteristic that distinguishes this oven from known electrofusion ovens.
In fact, in these known ovens, the electrodes are ~ usually mounted in the walls of the latter and are suspended tilting in devices relatively complex subjected to high temperatures for which, therefore, very precautions important must be taken, especially for the protection of the electrodes against these high temperatures.
1a presence of such devices is also often the reason why these known ovens cannot work only at temperatures of the order of 1600 ~ C.
~ WO96 / 00189 ', ~, ~ r ~
- 2 ~ 068 However, thanks to the fact that in the oven, according to the invention, an annular passage 19 sufficiently important is provided around the electrodes thus allowing cold air circulation around these at through this passage and that, moreover, they went up each on a lateral support 6 quite distant from the walls 1 ~, no special precautions should be taken to protection of these electrodes and their support vis-à-vis screw high temperatures prevailing in the crucible.
This has the consequence that it is possible to work at temperatures above 25005C and therefore to subject refractory products to treatment of electrofusion.
Figure 3, which schematically shows the electrical supply circuit for electrodes 4 and 5, is connected, in 29, to the network in a traditional way by the ~ int ~ '~;A; re of a circuit breaker, not shown, and includes a self-induction coil 20 which can be connected in series with electrodes 4 and 5 when these the latter are in their aforementioned close position.
A switch 21 is provided for short-circuit this coil 20 when the electrodes 4 and 5 are in their aforementioned spread position.
This circuit also includes a transformer 27 allowing the voltage to be applied across the electrodes and ensure the current density required to create the fusion. It can, more particularly, s ~ act as a conventional transformer with voltage ratio fixed, eg 220V / llOOOV.
Finally, a main switch 22 allows close the electrical circuit and thus put the electrodes 4 and 5 SOUB voltage.
So, when starting, we close first switch 22 making sure switch 21 is in its open position and that electrodes 4 and 5 are immersed by their free ends in the charge to WO 96100489, ~ 1 / DI ~
melt or at least in contact with it, while being in their position ri ~ pprochée.
Once a certain amount 24 of the solid matter 23 is melted, we gradually spread the electrodes 4 and 5 from each other and we close switch 21 so as to short-circuit the coil auto ~ induction 20.
As the progress of the fusion, the spacing of the electrodes is increased and this in taking care that the current density between the electrodes crossing the melted part 24 remains sufficiently important to create the heating necessary for the fusion progressive of the neighboring solid 23.
By the time all the solid matter is fondue, we advantageously bring the electrodes 4 and 5 from each other, preferably one distance 5nff; ri L large below the level of this melt, and, if n ~ r ~ rsAire, the switch is opened 21 to avoid excessively high electric currents in the circuit. This results in concentration relatively large amount of energy in a reduced volume within the melt creating a local increase in the temperature in the latter. As a result, as a result of the convection smiles produced, a brewing important of this melted material allowing to obtain a substantially homogeneous mass of high quality.
Below are concrete examples to illustrate the application of the following method the invention in the oven, as described above and shown in the accompanying drawings.
r 1- ~.
A charge of 1500 was introduced into the oven kg which had the following composition: 33 ~ of oxide zirconium, 50 ~ aluminum oxide, 14 ~
silicon and 3 ~ of alkali salt formed of bicarbonate of 80dium, while 8a average size varied from 0.5 mm to 15 cm ldiameter).
WO96 / OOJ89 r ~ l / Di 75 ,.
219? 0.6 ~ 8 ,. j .., First, we brought the free ends 13 of the two electrodes 4 and 5, which, for this particular case, were in graphite, one close to the other at the level of the solid mass previously introduced into - 5 crucible 1 and we partially recvuveLL the ends free 13 of these with part of the load, of so that they are i gCcs.
Then we closed the switch 22 in ensuring that switch 21 is in its position open and an electric arc has formed between the electrodes 4 and 5.
The energy at the electrodes was of the order of 300kW. After about 5 minutes, a quantity was obtained of the molten charge 24 around the ends 13 of the electrodes 4 and 5 sufficient to allow short-circuit the coil ~ uto-induction 20 and we have, by therefore, close the switch 21 while simultaneously removing gradually time the electrodes one from the other.
This liquid mass 24 being conductive of electricity, the electric current therefore propagated between these electrodes 4 and 5 through the molten part 24 of the load. The total duration of the merger was around 45 minutes while the temperature was around from 2250 ~ C.
The heat produced was sufficient to PLEASE..LLLIKE to gradually melt the load during as we continued to increase the distance between the electrodes and this until the full charge is fondue.
Other types of charges have been dealt with in this oven in a similar fashion.
These included a charge of 50 ~
iron and 50 ~ cobalt, 95 ~ charge of oxide - aluminum and 5 ~ alkaline salt with a charge of 50 cobalt and 50 ~ nickel with a bronze charge, of a brass charge, etc ...
W096 / 00489 ~ c ~
g J ~ '.1 ~' Another important example concerns the merger gro'Lsils, such as recovery glass.
In this case we used pe electrodes made of molybdenum or graphite.
These gro ~ sils were melted in the oven as described above and shown in the appended figures, together with incineration waste containing possibly heavy metals. It was more particularly waste remaining in the solid state in litter incinerators.
As a result of this merger, a glassy product in which the aforementioned were incorporated heavy metals and mistletoe could be used as a base material for the production of beads using techniques known per se, for the purpose of inerting heavy metals.
Advantageously, this merger was carried out in continuous keeping crucible 1 in one position inclined in such a way that the molten glass mass could flow overflowing through the hole flow 18 as the merger progresses while at the same time adding the charge to melt in the crucible through opening 3 in the roof of the oven.
This continuous process has also been applied to any other type of charge to melt.
The process according to the invention, as described above, and the electric oven for the implementation of this process has the advantage that no precaution should only be taken when starting up or the oven condition.
So it is for example possible to leave solidify part of the non-conductive filler in the furnace provided that the electrodes 4 and 5 are brought into their spread position above the bath before this solidification for p ~ -LLLe the startup, as described above. If the charge is electrically conductive this precaution should not be taken.
W096 / 00489 r ~ .llD ~ JI; /
21g2068 By ail-- ~ rs, we can adjust the conditions of work the oven so as to keep along & walls from the crucible a certain layer of electrofused product 25 thus constituting permanent protection of the walls ~ 5 inside of crucible 1.
The oven can work as well while running continuous only in single-phase current than in three-phase current.
Finally, advantageously, the mounting of the electrodes 4 and 5 relative to crucible 1 is such that it is possible to adjust their angle of incidence a by relative to the level of the load to be melted. In this way, we ensures that the electrodes can also undergo a some tilting on the column 8 of the support 6 with a relatively large amplitude, especially thanks to the fact that the tipping point is far from the wall of the oven.
It is understood that the invention is not limited to the particular embodiment described above above and that many variants can be considered without departing from the scope of the present invention.
This is how we can make use of everything type of electrode used in known electric ovens comprising a system ~ submerged electrodes and that the construction of support 6 for electrodes can be very diverse designs.
Regarding the load to be melted, no only its composition can be very variable, but also its particle size. It can in particular also act much powder than blocks with diameters of several tens of centimeters.