WO2020183093A1 - Electrode à auto-cuisson - Google Patents

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WO2020183093A1
WO2020183093A1 PCT/FR2020/050429 FR2020050429W WO2020183093A1 WO 2020183093 A1 WO2020183093 A1 WO 2020183093A1 FR 2020050429 W FR2020050429 W FR 2020050429W WO 2020183093 A1 WO2020183093 A1 WO 2020183093A1
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WO
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central column
electrode
elongated carbon
shell
connecting element
Prior art date
Application number
PCT/FR2020/050429
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English (en)
Inventor
Philippe Jacob
Damien BERTHOLLET
Pierre-Henri MORIN
Original Assignee
Ferropem
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Publication date
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Priority to EP20725819.5A priority patent/EP3935918B1/fr
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B7/02—Details
    • H05B7/06—Electrodes
    • H05B7/08—Electrodes non-consumable
    • H05B7/085—Electrodes non-consumable mainly consisting of carbon
    • H05B7/09—Self-baking electrodes, e.g. Söderberg type electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00—Heating by electric discharge
    • H05B7/02—Details
    • H05B7/10—Mountings, supports, terminals or arrangements for feeding or guiding electrodes
    • H05B7/107—Mountings, supports, terminals or arrangements for feeding or guiding electrodes specially adapted for self-baking electrodes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/08—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
    • F27B3/085—Arc furnaces
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters

Definitions

  • Self-baking electrode The invention relates to a self-baking composite electrode for use in an electric arc furnace for the production of metals such as metallurgical silicon or ferroalloys.
  • An electric arc furnace is in the form of a vessel made of refractory material in which metal oxides are charged.
  • the oven comprises a hood, through which pass one or more carbon electrodes, each electrode having the overall shape of a cylindrical bar and being arranged vertically, so that the upper end of the electrode is outside the oven. while its lower end is located in the furnace opposite the load of metal oxides.
  • the principle of the electric arc furnace is to apply electrical voltage to the electrodes and to use the thermal energy of the electric arc thus established between the carbon electrodes and the metal in the tank to obtain a sufficient temperature to obtain of metals by carbothermal reduction of metal oxides.
  • the carbon dioxide produced by the reaction of the carbon supplied by the charge reducers and by the electrode itself with the oxygen of the metal oxides is sucked up through the chimneys of the hood, and the molten metal concentrates in a liquid layer at the bottom of the tank, from where it is evacuated by an overflow system.
  • the principle of the self-baking electrode is to supply the electrode with carbonaceous material at its upper end as its lower end is consumed in the oven, in order not to have to change the electrode and produce the metal continuously.
  • the carbonaceous material introduced at the upper end of the electrode is in the form of a raw paste, that is to say uncooked, carbon-based, non-conductive: while going down into the electrode, this dough is gradually heated and cooked; it turns into a hard conductive paste. So the lower end of the electrode is in the form of a paste hard carbonaceous, conductive and therefore able to generate the desired electric arc with the metal present in the tank.
  • the first self-baking electrodes generally comprised a cylindrical outer sheath, such as a steel ferrule, into which the carbonaceous raw paste was introduced.
  • the steel ferrule had internal radial fins to support the fired portion of the carbonaceous paste in the lower portion of the electrode.
  • this technique had the disadvantage that the bottom of the ferrule dissolved in the bath of molten metal and introduced iron into it, which was not desirable, especially in the case of the production of a metal such as silicon.
  • the assembly used to suspend the cooked part is generally a part inserted into the dough during cooking and which is consumed at the same time as the electrode in the lower part.
  • a hard core is placed within the shell in the form of a central column made up of precooked carbon elements or of graphite.
  • the central column is suspended from a support independent of the shell, so that the weight of this column is not supported by the shell.
  • the raw carbonaceous paste is placed within the shell around the central column in the upper part of the electrode. As the raw paste descends into the shell and cooks, it becomes integral with the precooked carbon or graphite elements to form the hard paste in the lower part of the electrode.
  • the pre-baked carbon or graphite elements can for example be assembled to each other by means of tapered double threaded fittings, also called nipples, as described in US 4, 575, 856.
  • the support from which the central column is suspended may include a device for adding a new element of precooked carbon at the top of the central column when an element of precooked carbon at the bottom of the column has been consumed.
  • a self-baking electrode for an electric arc furnace comprising a central column capable of being suspended, in which said central column would be little subject to the risks of rupture potentially generated by the lateral forces caused on the. lower end of the electrode by the rotation of the furnace tank or the regulating movements of the electrode.
  • the present invention aims to remedy this problem.
  • a first object of the invention relates to a self-baking electrode for an electric arc furnace, said electrode comprising:
  • a substantially cylindrical shell comprising a longitudinal central axis A, an open upper end and an open lower end, said shell being made of an electrically conductive material and being intended to be disposed vertically above a vessel of the furnace on substantially one electrode length, a central column disposed within the shell, substantially aligned with the longitudinal axis A, said central column being adapted to be suspended from a device independent of said shell so that said central column is able to slide in vertical translation within of the ferrule,
  • a raw carbonaceous paste disposed around the central column in an upper part of said shell, said paste being configured to soften and then cook under the effect of heat to form a hard carbonaceous paste joining to the central column in a lower part of said ferrule,
  • said electrode being characterized in that said central column comprises a succession of elongated electrically conductive carbon elements, said elongated carbon elements being flexible.
  • the term “flexible carbonaceous elongate element” is understood to mean that the carbonaceous elongate element has a flexibility making it capable of folding back on itself to a certain extent in a plane containing its longitudinal axis, for example according to an arc of a circle having a radius of curvature less than or equal to 5 cm.
  • each carbonaceous elongate element under the effect of a lateral stress applied to its ends, can be caused to bend without breaking.
  • the flexible nature of the elongated carbon elements gives the central column of the electrode according to the invention flexibility allowing it to undergo lateral forces in its lower part without the risk of this column breaking. Indeed, when the rotation of the furnace chamber generates lateral forces applying to the lower end of the central column, the flexible nature of the elongated carbon elements allows them to absorb these forces by bending and standing. folding back on themselves slightly, the time to absorb these forces, without causing the column to break.
  • each carbonaceous elongate member is connected to an adjacent carbonaceous elongate member by an electrically conductive connecting member and configured to allow the deviation of said carbonaceous elongate member from said longitudinal axis A by an angle of up to from - 10 ° to + 10 °.
  • connecting elements configured to allow the deflection of the elongated carbon elements with respect to the longitudinal axis A gives the central column of the electrode according to the invention additional flexibility. Indeed, when the rotation of the furnace tank generates lateral forces applying to the lower end of the central column, not only can each elongated carbon element can be caused to bend without breaking, as described above, but the presence of the column links can also allow each carbonaceous elongate member to deflect from the longitudinal axis A of the column, thereby imparting to the column additional flexibility contributing to the overall ability of the column to flex without breaking.
  • connecting elements of the central column of the electrode according to the invention also allow each elongate carbon element to incline relative to each of the elongate carbon elements which are adjacent to it.
  • the central column of the electrode according to the invention is provided with a flexibility allowing it to flex and deviate with respect to the longitudinal axis A at several places along the length of said column.
  • the risks of rupture of the central column, both at the bottom of the electrode, where the carbonaceous paste is hard, and at the top of the electrode, where the carbonaceous paste is soft, are greatly limited. .
  • each carbonaceous elongate element being in the form of a flexible elongate ring
  • each connecting element comprises a solid part, said solid part being provided:
  • a second convex surface suitable for receiving the internal curved surface of one end of a second elongated flexible ring, adjacent to said first elongated flexible ring.
  • Said first and second convex surfaces are arranged facing each other, such that the plane in which the internal curved surface of the end of said first flexible elongate ring is inscribed is substantially perpendicular to the plane in which s 'inscribes the inner curved surface of the end of said second flexible elongate ring.
  • said first convex surface is in the form of a portion of a half cylinder and said second convex surface is also in the form of a portion of a half cylinder, the first surface convex and the second surface convex being arranged with respect to each other such that the plane perpendicular to the longitudinal axis of the half-cylinder from which the first convex surface originates is perpendicular to the plane perpendicular to the longitudinal axis of the half-cylinder from which the second convex surface comes from.
  • each flexible elongate ring is securely connected to each of the adjacent flexible elongate rings.
  • the flexibility, or even flexibility, of each ring contributes to the general flexibility of the central column, whose ability to flex without breaking under the effect of lateral forces exerted on its lower end, is thus reinforced.
  • the elongated carbon elements can be flexible elongated rings of textile material.
  • the flexible elongated rings can be made from textile webbing.
  • the flexible elongated rings have sufficient tensile strength to support weights ranging from 1 to 40 tonnes, at temperatures above 2000 ° C.
  • the textile material can be formed from carbon fibers.
  • first and second convex surfaces of the solid parts forming the connecting elements makes it possible to reduce the shear stresses on the flexible elongate rings of textile material.
  • connecting elements are made of an electrically conductive material, they ensure electrical continuity along the central column.
  • These connecting elements are preferably made of an electrically conductive material retaining good mechanical characteristics at very high temperature.
  • the connecting elements are solid parts formed from a material chosen from graphite, silicon carbides, prebaked carbon and / or their combinations.
  • the connecting elements can also serve as an anchoring point in the lower part of the electrode for the hard paste crosslinking of the soft carbonaceous paste melting and baking around the central column within the electrode ferrule.
  • the electrode according to the invention can also comprise a tool for taking off and assisting in the descent of the hard carbonaceous paste into the shell.
  • a tool can for example be in the form of a conductive paint inside the shell, or else of a specific shape of the elements forming the shell for a perfect fitting before welding, or else of sequential movements of a sliding ring of the ferrule.
  • a second object of the present invention relates to a device for suspending a central column from an electrode as described above, comprising:
  • a mobile support surmounting said fixed support and linked in vertical translation to said fixed support by a system of hydraulic jacks, said movable support being able to translate from a high position, in which said hydraulic jacks are deployed and a carbon-coated elongate element forming the lower end of said central column has not been consumed in the electric arc furnace, at a low position, in which said hydraulic cylinders are retracted and said carbonaceous elongate member forming the lower end of said central column has been consumed,
  • said fixed support is provided with a horizontal support surface linked in vertical translation to said fixed support, between a high position, in which said support surface receives a connecting element from a top part of said central column so that the part of the central column located below said connecting element of said upper part of the central column is supported by said bearing surface, and a low position, in which said bearing surface does not receive any element connection and does not support any part of the central column.
  • the device according to the invention is of simple design and allows an operation of adding, also called splicing, an elongated carbon element at the upper end of the central column which is particularly easy to perform.
  • the connecting element of a top part of the central column on the bearing surface in order to be able to proceed with the splicing.
  • the operation does not require complex steps, such as steps of screwing threaded connections or tightening by pliers according to a particular clamping force to be observed.
  • said bearing surface is linked in vertical translation to said fixed support by a system of hydraulic jacks. The translation of the bearing surface is thus controlled and ensured.
  • said bearing surface comprising a central orifice sized to receive the elongated carbon elements and the connecting elements of said central column
  • said device comprises furthermore a removable locking part positionable under said connecting element of an upper part of said central column, said locking part being dimensioned to prevent said connecting element of an upper part of said central column from passing through said orifice central when said bearing surface is in the high position.
  • the splicing operation thus simply requires positioning the blocking part under the connecting element of an upper part of said central column while attaching a new elongated carbon element to the upper end of the central column, then remove it once the splicing is complete.
  • the stroke of the hydraulic cylinders connecting the mobile support to the fixed support is substantially greater than a length defined by two elongated carbon elements of said central column placed end to end. Such a length makes it possible to easily join a new elongated carbon element to the upper end of the central column.
  • a third object of the invention is a method for joining an elongated carbon element to the upper end of a central column of an electrode as described above by means of a device as described above, characterized in that it comprises the following steps:
  • the bearing surface comprises a central orifice sized to receive the elongated carbon elements and the connecting elements of said central column
  • the device further comprises a removable locking piece positionable as described above.
  • said locking part is positioned under the first connecting element.
  • the first connecting element is thus prevented from passing through the central orifice, for the duration of the splicing, when the bearing surface is blocked in the high position.
  • the part is removed. locking said first connecting element that said bearing surface carried and positioning said locking part under the upper adjacent connecting element.
  • This upper adjacent connecting element has meanwhile become the first connecting element starting from the upper end of the central column. This operation is repeated at each splicing, as and when the lengthening needs of the central column induced by the consumption of the electrode.
  • the method for joining a new elongated carbon element at the upper end of the central column is particularly easy and does not require complex screwing steps and / or tightening according to particular forces.
  • FIG. 1 is a sectional view of an electrode according to the invention and of a device according to the invention in position in an electric arc furnace,
  • FIG. 2 is a perspective view of a connecting element of the electrode of FIG. 1
  • FIG. 3 is a perspective view of part of the central column of the electrode of FIG. 1
  • FIG. 4 is a perspective view of the bearing surface of the device of FIG. 1 during a stitching step.
  • FIG. 1 a self-baking electrode 1 according to the invention for the production of metals in an electric arc furnace.
  • the electrode 1 comprises a cylindrical shell 2, aligned along a longitudinal axis A which is also the longitudinal axis of the electrode 1.
  • the shell 2 is made of an electrically conductive material.
  • the ferrule 2 is made of steel.
  • the ferrule 2 comprises an open upper end 2a and a lower end 2b which is also open.
  • the electrode 1 also comprises a central column 3 disposed within the shell 2.
  • the central column 3 is also aligned on the longitudinal axis A, concentrically with the shell 2. As appears from FIG. 1, the column central 3 extends over a length greater than that of the ferrule 2 and has an upper end 3a and a lower end 3b.
  • the central column 3 is suspended by its upper end 3a from a device 100 which will be described later.
  • the central column 3 is made up of a succession of elongated carbon elements 4, conductors of electricity, linked together by connecting elements 5, also conductors of electricity.
  • the carbonaceous paste is introduced into the shell 2 by its upper end 2a, for example as indicated in FIG. 1 by the arrow F, in raw form: the raw paste 6 softens with the rise in temperature during its gradual descent into the shell 2. The raw dough 6 passes into a liquid state under the effect of heat, then it gradually cooks and crosslinks into a hard dough 7 in the part bottom of the electrode 1, while being integral with the central column 3. In its cooked and hard form, the carbonaceous paste 7 conducts electricity.
  • the electrode 1 is arranged vertically above the vessel 8 of a furnace 9.
  • the furnace 9 is lined with refractory materials.
  • Tank 8 is loaded with mixtures of metal oxides and carbon reducers (not shown in Figure 1).
  • the tank 8 is a rotating tank.
  • the oven 9 includes a hood 10.
  • the electrode 1 passes through the hood 10 so that the upper part of the electrode 1 is located outside the active and hot part of the oven 9, while the lower end 1b of the electrode 1 is located in the oven 9, immersed in the magmatic mixture of metal oxides and carbonaceous reducing agents.
  • the thermal energy of the electric arc established between the lower end lb of electrode 1 and the sheet of metal at the bottom of the tank 8 makes it possible to reach a temperature sufficient to produce the liquid metal by carbothermal reduction of its oxides.
  • the molten metal is concentrated in a liquid sheet at the bottom of the tank 8 from which it is discharged, for example by an overflow system (not shown in FIG. 1).
  • the operation of the electric arc furnace implies the consumption of the lower end lb of the electrode 1.
  • the elongated element forming the lower end 3b of the central column 3 Hereinafter called the last elongated element 4b
  • the connecting element located at the lower end 3b of the central column hereinafter called the last connecting element 5b, is also consumed.
  • the central column 3 is able to slide within the shell 2, so that only the last elongated carbon elements 4b and connecting elements 5b and the cooked carbonaceous paste 7 are consumed in the molten mixture in the tank 8 as the metal is produced, while the steel shell 2 remains away from said mixture.
  • the molten mixture in the tank 8 is not contaminated by iron which would come from the dissolution of the shell 2.
  • the elongated carbon elements 4 are flexible, in other words they have a flexibility allowing them to bend without breaking when lateral forces are applied to their ends.
  • the longitudinal axis of an elongated carbon element 4 is able to bend along an arc of a circle which may have a radius of curvature less than or equal to about 1 m, for example less than or equal to about 20 cm, for example less than or equal to about 10 cm, for example ranging from about 10 cm to about 5 cm.
  • the flexible nature of the elongated carbon elements 4 gives the central column 3 of the electrode 1 according to the invention flexibility allowing it to undergo lateral forces in its lower part without the risk of this column breaking.
  • the connecting elements 5 are moreover configured to allow the deviation of an elongated carbon element 4 with respect to the longitudinal axis A by an angle which can range from - 10 ° to + 10.
  • Such connecting elements 5 make it possible to improve the ability of the central column 3 to flex without breaking when lateral forces are exerted on its lower end 3b due to the rotation of the tank 8.
  • the connecting element 5 is in the form of a solid part comprising:
  • a first convex surface 12 in the form of a portion of a half-cylinder, and
  • the first convex surface 12 and the second convex surface 13 are arranged with respect to each other such that the plane perpendicular to the longitudinal axis of the half-cylinder from which the first comes convex surface 12 is perpendicular to the plane perpendicular to the longitudinal axis of the half-cylinder from which the second convex surface 13 originates.
  • the first convex surface 12 comprises two walls 12a perpendicular to the longitudinal axis of the half-cylinder from which it originates, these two walls 12a bordering the two ends of the portion of the half-cylinder forming this first convex surface 12.
  • the second convex surface 13 comprises two walls 13a perpendicular to the longitudinal axis of the half-cylinder from which it originates, these two walls 13a bordering the two ends of the portion of the half-cylinder forming this second convex surface 13.
  • FIG. 3 there is shown a portion of the central column 3 of the electrode of Figure 1, comprising the connecting elements 5 described in Figure 2.
  • each ring 14 generally comprises a elongated body, formed by two bands 15, and two rounded ends 16 generally U-shaped.
  • Each ring 14 may for example have a length ranging from 1 to several meters.
  • Each rounded end 16 has an internal curved surface 16a.
  • the elongated carbon elements 4 can be flexible elongate rings 14 of textile material.
  • the flexible elongated rings 14 can be made from textile webbing.
  • the flexible elongate rings 14 have sufficient tensile strength to support weights ranging from 1 to 40 tonnes, at temperatures above 2000 ° C.
  • the textile material can be formed from carbon fibers.
  • the bands 15 are replaced by textile fiber ropes, for example by carbon fiber ropes.
  • the elongated carbon elements thus have great flexibility and are able to bend back on themselves without breaking.
  • the elongated carbon elements are thus in the form of rings 14 which can easily be folded to associate them with one another by means of the connecting elements 5.
  • the association of the rings 14 makes it possible to constitute a chain of central electrode suspension.
  • Each link of this chain thus formed may for example have a length of approximately 1 m.
  • the first convex surface 12 of a connecting member 5 is adapted to receive the inner curved surface 16a of one end 16 of a first flexible elongate ring 14, while the second convex surface 13 of the same connecting element 5 is adapted to receive the internal curved surface of one end 16 of a second flexible elongate ring 14, adjacent to the first flexible elongate ring 14.
  • the internal curved surface 16a of the end 16 of the first ring 14 is inscribed in a plane perpendicular to the plane in which is inscribed the internal curved surface 16a of the end 16 of the second ring 14, adjacent to the first ring 14.
  • the two bands 15 forming the body of a flexible elongated ring 14 perform a 90 ° twist from one end 16 of a ring 14 to the other end 16.
  • each ring 14 allows each ring 14 to change orientation. relative to the overall longitudinal axis of column 3, and therefore to deviate relative to this axis, for example by an angle ranging from - 10 ° to + 10 °.
  • each ring 14 is also able to change orientation with respect to each of the two rings 14 to which it is adjacent.
  • the continuity of the column and the attachment of the elongated carbon elements, in the form described above, are also ensured: in fact, the perpendicular walls 12a bordering the ends of the first convex surface 12 guarantee the maintenance of the internal curved surface 16a of the rounded end 16 of the ring 14 within said first convex surface 12. Likewise, the perpendicular walls 13a bordering the ends of the second convex surface 13 ensure the maintenance of the internal curved surface 16a of the rounded end 16 of the ring 14 within said second convex surface 13.
  • the solid parts forming the connecting elements 5 are preferably made of an electrically conductive material retaining good mechanical characteristics at very high temperature.
  • the connecting elements 5 are solid parts formed from a material chosen from graphite, silicon carbides, precooked carbon and / or their combinations.
  • first and second convex surfaces (12, 13) of the solid parts forming the connecting elements 5 makes it possible to reduce the shear stresses on the flexible elongate rings 14 of textile material.
  • the electrode may also include a tool for taking off and assisting in the descent of the hard carbonaceous paste into the shell, such as for example a conductive paint inside the shell, or else a form specific elements forming the shell for a perfect fit before welding, or sequential movements of a ring 200 (see Figure 1) of suspension and extension of the shell 2.
  • a tool for taking off and assisting in the descent of the hard carbonaceous paste into the shell such as for example a conductive paint inside the shell, or else a form specific elements forming the shell for a perfect fit before welding, or sequential movements of a ring 200 (see Figure 1) of suspension and extension of the shell 2.
  • the device 100 comprises a fixed support, in the form of a fixed beam 101, and a mobile support, in the form of a mobile beam 102, linked in vertical translation to the fixed beam 101 by a system of hydraulic jacks 103.
  • the movable beam 102 overcomes the fixed beam 101 and is able to translate from a high position, in which the hydraulic cylinders 103 are deployed, as shown in FIG. 1, to a lower position (not shown), in which the hydraulic cylinders 103 are retracted.
  • the fixed beam 101 is surmounted by a horizontal bearing surface 104 linked in vertical translation with respect to said fixed beam 101.
  • the bearing surface 104 is linked to the fixed beam 101 by a system of hydraulic jacks 105 (three jacks in the example shown) and is able to translate between a high position, in which the jacks 105 are deployed, as shown in FIG. 4, and a low position, in which the Hydraulic cylinders 105 are retracted, as shown in Figure 1.
  • the bearing surface 104 comprises a central orifice 106 dimensioned to receive the elongated carbon elements 4, in the form of the flexible elongate rings 14 of Figure 3, and the connecting elements 5 of the central column 3. Furthermore, the central orifice 106 of the bearing surface 4 is positioned opposite a circular recess 107 formed in the fixed beam 101, so that the assembly of the central column 3, the elongated rings 14 flexible and the connecting elements 5 pass through both the central orifice 106 of the bearing surface 104 and the circular recess 107 of the fixed beam 101.
  • the device 100 further comprises a locking part 108, in the form of a rectangular block in the example shown.
  • the locking piece 108 is intended to be removably secured under a link member 5, as shown in Figures 1 and 4, and is sized to prevent the link member 5 to which it is temporarily attached from passing through the hole.
  • central 106 of the bearing surface 104 is intended to be removably secured under a link member 5, as shown in Figures 1 and 4, and is sized to prevent the link member 5 to which it is temporarily attached from passing through the hole.
  • the central column 3 is fixed by the elongate carbon element forming its upper end, hereinafter called the first elongate carbon element 4a, to the mobile beam 102 by means of a double hook 109 (see figure 1).
  • the locking piece 108 is fixed under the first connecting element of the central column 3 starting from the upper end of the central column, hereinafter called the first connecting element 5a, as shown in FIG. 1.
  • the whole of the central column 3 is supported by the mobile beam 102.
  • the mobile beam 102 descends towards its low position, thanks to the hydraulic cylinders 103, which gradually retract.
  • the first connecting element 5a is then allowed to rest on the bearing surface 104, locked in the high position, by means of the locking part 108 which is fixed to it, as shown in FIG. 4.
  • the part blocking 108 resting horizontally on the bearing surface 104, above the central orifice 106, it prevents the first connecting element 5a from passing through this central orifice 106.
  • the part of the central column 3 which is located below this first connecting element 5a becomes supported by your fixed beam 101, by the intermediate of the bearing surface 104 linked to the fixed beam 101. Consequently, the part of the central column 3 situated above the first connecting element 5a relaxes.
  • the first carbonaceous elongate member 4a flexes, due to its flexible nature.
  • the textile material forming the elongated carbon elements 4 in the form of flexible elongate rings 14 naturally allows the rings 14 to bend on themselves.
  • the newly installed elongated carbon element 4 is then hooked to the double hook 109 of the mobile beam 102.
  • the hydraulic jacks 103 are again deployed to translate the mobile beam 102 to its high position.
  • the assembly of the central column 3 is again under tension, so that the assembly of the central column 3 again becomes supported by the movable beam 102.
  • the bearing surface 104 is then unlocked from its high position and translated to its low position.
  • the blocking piece 108 is withdrawn from the first connecting element 5a which will then be allowed to pass through the central orifice 106 during the subsequent consumption of the electrode 1.
  • the blocking piece 108 is then fixed to the connecting element. upper 5, which becomes the new first connecting element.
  • This operation of adding a new elongated carbon element, also called splicing operation, is repeated each time a carbon elongate element 4 is consumed at the lower end 1b of the electrode 1.
  • FIG. 1 shows the central column 3 just after such a splicing operation.
  • the bearing surface 104 has just been brought into its lower position
  • the connecting element 5c is the one which rested on the bearing surface 104 to carry out the splicing operation, and which has just removed the blocking part 108 to install it under the newly installed connecting element 5, which has become the first connecting element 5a.
  • the stroke of the hydraulic jacks 103 connecting the movable beam 102 to the fixed beam 101 is substantially greater than a length defined by two elongated carbon elements 4 of the central column 3 placed end to end. Such a stroke of the hydraulic cylinders allows a splicing operation as described above facilitated.
  • the length of a carbonaceous elongate member may be about 1 m.
  • the stroke of the hydraulic cylinders 103 may for example be about 3 m.
  • the central column of the electrode according to the invention has a flexibility allowing it to undergo lateral forces in its lower part without risk of this column breaking.
  • the electrode according to the invention can be used in an electric arc furnace to minimize the risks of the electrode breaking by bending its suspension column. The productivity of the furnace is thus greatly improved.
  • the electrode according to the invention and the device for suspending the central column of the electrode according to the invention make it possible to join new carbon elements at the upper end of the central column in a particularly simple manner.

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Abstract

La présente invention porte sur une électrode (1) à auto-cuisson pourtour (9) à arc électrique comprenant une virole (2) et une colonne centrale (3) comprenant une succession d'éléments allongés carbonés (4) flexibles. L'invention porte également sur un dispositif (100) pour suspendre la colonne centrale (3) de l'électrode (1) ci- dessus. L'invention porte enfin sur une méthode pour rabouter un élément allongé carboné (4) à l'extrémité supérieure (3a) d'une colonne centrale (3) d'une électrode (1) telle que ci-dessus.

Description

Electrode à auto-cuisson L'invention concerne une électrode composite à auto-cuisson destinée à être utilisée dans un four à arc électrique pour la production de métaux tels que du silicium métallurgique ou des ferro-alliages.
Un four à arc électrique se présente sous la forme d'une cuve en matériau réfractaire dans laquelle on charge des oxydes de métaux. Le four comprend une hotte, à travers laquelle passent une ou plusieurs électrodes en carbone, chaque électrode présentant globalement la forme d'une barre cylindrique et étant disposée verticalement, de sorte que l'extrémité supérieure de l'électrode se situe en dehors du four alors que son extrémité inférieure se situe dans le four en regard de la charge en oxydes de métaux.
Le principe du four à arc électrique est de mettre sous tension électrique les électrodes et d'utiliser l'énergie thermique de l'arc électrique ainsi établi entre les électrodes en carbone et le métal dans la cuve pour obtenir une température suffisante à l'obtention de métaux par réduction carbothermique des oxydes métalliques. Le dioxyde de carbone produit par la réaction du carbone apporté par les réducteurs de la charge et par l'électrode elle-même avec l'oxygène des oxydes métalliques est aspiré par les cheminées de la hotte, et le métal en fusion se concentre en une nappe liquide au fond de la cuve, d'où il est évacué par un système de trop-plein.
Comme il apparaît de la description ci-dessus, le fonctionnement d'un tel four pour la production de métaux sous-entend la consommation du carbone formant les électrodes, et donc la consommation des électrodes elles-mêmes.
Pour remédier à ce problème, on utilise des électrodes à auto-cuisson, aussi appelées électrodes Soderberg, du nom de leur inventeur.
Le principe de l'électrode à auto-cuisson est d'alimenter l'électrode en matériau carboné au niveau de son extrémité supérieure au fur et à mesure que son extrémité inférieure est consommée dans le four, dans le but de ne pas avoir à changer l'électrode et de produire le métal en continu. Le matériau carboné introduit au niveau de l'extrémité supérieure de l'électrode est sous la forme d'une pâte crue, c'est-à-dire non cuite, à base de carbone, non conductrice : en descendant dans l'électrode, cette pâte est progressivement chauffée et cuite ; elle se transforme en une pâte dure conductrice. Ainsi, l'extrémité inférieure de l'électrode est sous la forme d'une pâte dure carbonée, conductrice et donc apte à générer l'arc électrique souhaité avec le métal présent dans la cuve.
Pour réaliser cela, les premières électrodes à auto-cuisson comprenaient généralement un fourreau extérieur cylindrique, tel qu'une virole en acier, au sein duquel était introduite la pâte crue carbonée. La virole en acier comportait des ailettes radiales internes pour soutenir la partie cuite de la pâte carbonée dans la partie basse de l'électrode. Toutefois, cette technique présentait l'inconvénient que le bas de la virole se dissolvait dans le bain de métal fondu et y introduisait du fer, ce qui n'était pas souhaitable, en particulier dans le cas de la production d'un métal comme le silicium.
Pour éviter la contamination du bain de métal fondu par le fer, plusieurs solutions ont été proposées, qui consistent toutes à désolidariser mécaniquement la partie cuite de l'électrode de la virole en acier, de sorte que l'électrode puisse être glissée vers le bas au sein de la virole, l'extrémité inférieure de la partie cuite de l'électrode se déplaçant ainsi en direction du bain de métal fondu, alors que la virole reste immobile, à l'écart dudit bain.
Dans cette optique, il a été proposé d'utiliser une virole lisse sans ailettes. Toutefois, dans une telle configuration, il est nécessaire que le poids de la partie cuite de l'électrode soit supporté autrement que par les ailettes de la virole. Le montage utilisé pour suspendre la partie cuite est généralement une pièce insérée dans la pâte pendant la cuisson et qui se consomme en même temps que l'électrode en partie basse.
Ainsi, dans les électrodes plus récentes de l'art antérieur, on dispose au sein de la virole un noyau dur sous la forme d'une colonne centrale constituée d'éléments de carbone précuits ou de graphite. La colonne centrale est supendue à un support indépendant de la virole, de sorte que le poids de cette colonne n'est pas supporté par la virole. La pâte carbonée crue est diposée au sein de la virole autour de la colonne centrale dans la partie haute de l'électrode. Au fur et à mesure que la pâte crue descend dans la virole et cuit, elle se solidarise aux éléments de carbone précuits ou de graphite pour former la pâte dure en partie basse de l'électrode.
Dans de telles électrodes, les éléments de carbone précuits ou de graphite peuvent par exemple être assemblés les uns aux autres au moyen de raccords à double filetage conique, aussi appelés nipples, comme décrit dans US 4, 575, 856. Par ailleurs, le support auquel la colonne centrale est suspendue peut comprendre un dispositif permettant d'ajouter un nouvel élément de carbone précuit en haut de colonne centrale lorsqu'un élément de carbone précuit en bas de colonne a été consommé. Ces électrodes permettent ainsi de produire des métaux exempts de fer. Toutefois, la présence des éléments de carbone précuits assemblés les uns aux autres au moyen de nipples confère à la colonne centrale une certaine rigidité.
Or pour la production de certains métaux, comme par exemple le silicium, et/ou lorsqu'on utilise plusieurs électrodes, comme par exemple trois électrodes, il est recommandé d'utiliser un four pourvu d'une cuve rotative afin d'éviter une usure irrégulière de cette dernière. La rotation de la cuve du four électrique et les mouvements de régulation des électrodes induisent des efforts latéraux de la charge de la cuve sur l'extrémité inférieure des électrodes. Ces efforts se traduisent par une mise en flexion de la colonne centrale suspendue qui peut entraîner la rupture de cette dernière.
La rupture de la colonne centrale d'une électrode à auto-cuisson n'est pas souhaitable, quel que soit l'endroit où cette rupture se produit le long de cette colonne. Dans le cas où la colonne centrale casse dans la partie basse de l'électrode, là où la pâte carbonée est dure, le four doit être arrêté pour rallonger l'électrode. La production du métal est interrompue et le métal est pollué provisoirement par le fer apporté par la virole que l'on doit aussi partiellement renouveler dans ce cas de figure. La productivité du four est donc diminuée et la qualité du métal produit est altérée.
Dans le cas où la colonne centrale casse dans la partie haute de l'électrode, là où la pâte carbonée est liquide ou molle, la situation est encore plus difficile car la colonne d'électrode se vide dans le four induisant une forte perturbation. La colonne doit alors être reconstituée intégralement. Pendant la phase de reconstitution, la productivité du four et la qualité du métal produit sont fortement altérées.
Il subsiste donc le besoin d'une électrode à auto-cuisson pour four à arc électrique, comportant une colonne centrale apte à être suspendue, dans laquelle ladite colonne centrale serait peu sujette aux risques de rupture potentiellement engendrés par les efforts latéraux causés sur l'extrémité inférieure de l'électrode par la rotation de la cuve du four ou les mouvements de régulation de l'électrode.
La présente invention vise à remédier à ce problème.
Un premier objet de l'invention porte sur une électrode à auto-cuisson pour four à arc électrique, ladite électrode comprenant :
une virole substantiellement cylindrique comprenant un axe central longitudinal A, une extrémité supérieure ouverte et une extrémité inférieure ouverte, ladite virole étant en matériau conducteur de l'électricité et étant destinée à être disposée verticalement au-dessus d'une cuve du four sur substantiellement une longueur de l'électrode, une colonne centrale disposée au sein de la virole, substantiellement alignée sur l'axe longitudinal A, ladite colonne centrale étant apte à être suspendue à un dispositif indépendant de ladite virole de telle sorte que ladite colonne centrale est apte à glisser en translation verticale au sein de la virole,
une pâte carbonée crue disposée autour de la colonne centrale dans une partie haute de ladite virole, ladite pâte étant configurée pour ramollir puis cuire sous l'effet de la chaleur en une pâte carbonée dure se solidarisant à la colonne centrale dans une partie basse de ladite virole,
ladite électrode étant caractérisée en ce que ladite colonne centrale comprend une succession d'éléments allongés carbonés conducteurs de l'électricité, lesdits élément carbonés allongés étant flexibles.
Par « élément allongé carboné flexible », on entend au sens de la présente demande que l'élément allongé carboné possède une flexibilité le rendant apte à se replier sur lui-même dans une certaine mesure dans un plan contenant son axe longitudinal, par exemple selon un arc de cercle présentant un rayon de courbure inférieur ou égal à 5 cm. Ainsi, chaque élément allongé carboné, sous l'effet d'une contrainte latérale appliquée à ses extrémités, peut être amené à plier sans rompre.
La nature flexible des éléments allongés carbonés confère à la colonne centrale de l'électrode selon l'invention une flexibilité lui permettant de subir des efforts latéraux dans sa partie basse sans risque que cette colonne ne casse. En effet, lorsque la rotation de la cuve du four génère des forces latérales s'appliquant sur l'extrémité inférieure de la colonne centrale, la nature flexible des éléments allongés carbonés permet à ces derniers d'absorber ces forces en se courbant et en se repliant sur eux-mêmes légèrement, le temps de l'absorption de ces forces, sans provoquer la rupture de la colonne.
Dans une forme de réalisation, chaque élément allongé carboné est relié à un élément allongé carboné adjacent par un élément de liaison conducteur de l'électricité et configuré pour autoriser la déviation dudit élément allongé carboné par rapport audit axe longitudinal A d'un angle pouvant aller de - 10° à +10°.
La présence d'éléments de liaison configurés pour autoriser la déviation des éléments allongés carbonés par rapport à l'axe longitudinal A confère à la colonne centrale de l'électrode selon l'invention un surcroît de flexibilité. En effet, lorsque la rotation de la cuve du four génère des forces latérales s'appliquant sur l'extrémité inférieure de la colonne centrale, non seulement chaque élément allongé carboné peut être amené à plier sans rompre, comme décrit ci-dessus, mais la présence des éléments de liaison de la colonne peut également permettre à chaque élément allongé carboné de dévier par rapport à l'axe longitudinal A de la colonne, conférant ainsi à la colonne une souplesse supplémentaire contribuant à l'aptitude globale de la colonne à fléchir sans casser.
Par ailleurs, les éléments de liaison de la colonne centrale de l'électrode selon l'invention permettent également à chaque élément allongé carboné de s'incliner par rapport à chacun des éléments allongés carbonés qui lui sont adjacents.
Ainsi, la colonne centrale de l'électrode selon l'invention est pourvue d'une flexibilité lui permettant de fléchir et de dévier par rapport à l'axe longitudinal A à plusieurs endroits sur la longueur de ladite colonne. Ainsi, les risques de rupture de la colonne centrale, aussi bien en partie basse de l'électrode, là où la pâte carbonée est dure, qu'en partie haute de l'électrode, là où la pâte carbonée est molle, sont grandement limités.
Dans une forme de réalisation, chaque élément allongé carboné étant sous la forme d'un anneau allongé souple, chaque élément de liaison comprend une pièce solide, ladite pièce solide étant pourvue :
- d'une première surface convexe apte à recevoir la surface incurvée interne d'une extrémité d'un premier anneau allongé souple,
- d'une deuxième surface convexe apte à recevoir la surface incurvée interne d'une extrémité d'un deuxième anneau allongé souple, adjacent audit premier anneau allongé souple.
Lesdites première et deuxième surfaces convexes sont disposées en regard l'une de l'autre, de telle sorte que le plan dans lequel s'inscrit la surface incurvée interne de l'extrémité dudit premier anneau allongé souple est substantiellement perpendiculaire au plan dans lequel s'inscrit la surface incurvée interne de l'extrémité dudit deuxième anneau allongé souple.
Par exemple, ladite première surface convexe est sous la forme d'une portion d'un demi-cylindre et ladite deuxième surface convexe est également sous la forme d'une portion d'un demi-cylindre, la première surface convexe et la deuxième surface convexe étant disposées l'une par rapport à l'autre de telle sorte que le plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du demi-cylindre dont est issue la première surface convexe est perpendiculaire au plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du demi- cylindre dont est issue la deuxième surface convexe.
Ainsi, chaque anneau allongé souple est solidement relié à chacun des anneaux allongés souples adjacents. Par ailleurs, la souplesse, ou encore flexibilité, de chaque anneau contribue à la flexibilité générale de la colonne centrale, dont l'aptitude à fléchir sans casser sous l'effet des forces latérales exercées sur son extrémité inférieure, est ainsi renforcée.
Les éléments allongés carbonés peuvent être des anneaux allongés souples en matière textile. Par exemple, les anneaux allongés souples peuvent être fabriqués à partir de sangles en matière textile. De préférence, les anneaux allongés souples présentent une résistance à la traction suffisante pour supporter des poids pouvant aller de 1 à 40 tonnes, à des températures supérieures à 2000 °C.
Par exemple, la matière textile peut être formée de fibres de carbone.
La disposition particulière des première et deuxième surfaces convexes des pièces solides formant les éléments de liaison permet de réduire les contraintes de cisaillement sur les anneaux allongés souples en matière textile.
Les éléments de liaison étant en matériau conducteur de l'électricité, ils assurent la continuité électrique le long de la colonne centrale. Ces éléments de liaison sont de préférence réalisés dans un matériau conducteur de l'électricité conservant de bonnes caractéristiques mécaniques à très haute température.
Par exemple, les éléments de liaison sont des pièces solides formées dans un matériau choisi parmi le graphite, le carbures de silicium, le carbone précuit et/ou leurs combinaisons.
Par ailleurs, outre leur fonction de liaison, les éléments de liaison peuvent également servir de point d'ancrage en partie basse de l'électrode pour la réticulation en pâte dure de la pâte carbonée molle fondant et cuisant autour de la colonne centrale au sein de la virole de l'électrode.
Lors du fonctionnement d'un four à arc électrique, il peut arriver que le glissement de la partie inférieure de l'électrode dans la virole se bloque par excès d'adhérence de la pâte cuite sur la virole dans la partie basse de cette dernière.
Lors de blocages plus sévères de l'électrode dans la virole, il est possible d'accepter de faire également glisser la virole elle-même, quitte à ce qu'une partie de cette virole soit consommée dans le mélange en fusion dans le four.
Ainsi, l'électrode selon l'invention peut en outre comprendre un outil de décollage et d'assistance à la descente de la pâte carbonée dure dans la virole. Un tel outil peut par exemple être sous la forme d'une peinture conductrice à l'intérieur de la virole, ou encore d'une forme spécifique des éléments formant la virole pour un emboîtement parfait avant soudure, ou encore de mouvements séquentiels d'une couronne de glissement de la virole. Un deuxième objet de la présente invention porte sur un dispositif pour suspendre une colonne centrale d'une électrode telle que décrite ci-dessus, comprenant :
- un support fixe apte à supporter temporairement ladite colonne centrale lors d'un ajout d'un élément allongé carboné à une extrémité supérieure de ladite colonne, et
- un support mobile, surmontant ledit support fixe et lié en translation verticale à cedit support fixe par un système de vérins hydrauliques, ledit support mobile étant apte à translater d'une position haute, dans laquelle lesdits vérins hydrauliques sont déployés et un élément allongé carboné formant l'extrémité inférieure de ladite colonne centrale n'a pas été consommé dans le four à arc électrique, à une position basse, dans laquelle lesdits vérins hydrauliques sont rétractés et ledit élément allongé carboné formant l'extrémité inférieure de ladite colonne centrale a été consommé,
caractérisé en ce que
ledit support fixe est muni d'une surface d'appui horizontale liée en translation verticale à cedit support fixe, entre une position haute, dans laquelle ladite surface d'appui reçoit un élément de liaison d'une partie haute de ladite colonne centrale de sorte que la partie de la colonne centrale située en dessous de cedit élément de liaison de ladite partie haute de la colonne centrale est supportée par ladite surface d'appui, et une position basse, dans laquelle ladite surface d'appui ne reçoit pas d'élément de liaison et ne supporte aucune partie de la colonne centrale.
Le dispositif selon l'invention est de conception simple et permet une opération de rajout, aussi appelée raboutage, d'un élément allongé carboné à l'extrémité supérieure de la colonne centrale particulièrement simple à réaliser.
En effet, selon le dispositif selon l'invention, il suffit de faire reposer l'élément de liaison d'une partie haute de la colonne centrale sur la surface d'appui pour pouvoir procéder au raboutage. L'opération ne nécessite pas d'étapes complexes, telles que des étapes de vissage de raccords filetés ou de serrage par des pinces selon une force de serrage particulière à respecter.
Dans une forme de réalisation de l'invention, ladite surface d'appui est liée en translation verticale audit support fixe par un système de vérins hydrauliques. La translation de la surface d'appui est ainsi contrôlée et assurée.
Dans une forme de réalisation de l'invention, ladite surface d'appui comprenant un orifice central dimensionné pour recevoir les éléments allongés carbonés et les éléments de liaison de ladite colonne centrale, ledit dispositif comprend en outre une pièce de blocage amovible positionnable sous ledit élément de liaison d'une partie haute de ladite colonne centrale, ladite pièce de blocage étant dimensionnée pour empêcher ledit élément de liaison d'une partie haute de ladite colonne centrale de passer au travers dudit orifice central lorsque ladite surface d'appui est en position haute. L'opération de raboutage nécessite ainsi simplement de positionner la pièce de blocage sous l'élément de liaison d'une partie haute de ladite colonne centrale pendant l'accrochage d'un nouvel élément allongé carboné à l'extrémité supérieure de la colonne centrale, puis ensuite de le retirer une fois que le raboutage est terminé.
Dans une forme de réalisation, la course des vérins hydrauliques liant le support mobile au support fixe est sensiblement supérieure à une longueur définie par deux éléments allongés carbonés de ladite colonne centrale mis bout à bout. Une telle longueur permet de rabouter aisément un nouvel élément allongé carboné à l'extrémité supérieure de la colonne centrale.
Un troisième objet de l'invention est une méthode pour rabouter un élément allongé carboné à l'extrémité supérieure d'une colonne centrale d'une électrode telle que décrite ci-dessus au moyen d'un dispositif tel que décrit ci-dessus, caractérisée en ce qu'elle comprend les étapes suivantes :
- A) en fin de consommation de l'élément allongé carboné formant l'extrémité inférieure de la colonne centrale, alors que l'ensemble de la colonne centrale est supporté par accrochage de l'élément allongé carboné formant l'extrémité supérieure de la colonne centrale au support mobile qui se translate vers sa position basse, on laisse venir en appui sur la surface d'appui bloquée en position haute le premier élément de liaison de la colonne centrale en partant de l'extrémité supérieure de ladite colonne centrale,
B) lorsque l'appui du premier élément de liaison de la colonne centrale est complet sur la surface d'appui bloquée en position haute, la partie de la colonne centrale située en dessous dudit premier élément de liaison est supportée par le support fixe, et la partie de la colonne centrale située au-dessus dudit premier élément de liaison se détend,
C) on décroche alors l'élément allongé carboné formant l'extrémité supérieure de la colonne centrale du support mobile,
D) on installe sur l'élément allongé carboné qui a été décroché un élément de liaison et un nouvel élément allongé carboné qui devient à son tour l'élément allongé carboné formant l'extrémité supérieure de la colonne centrale,
E) on accroche au support mobile l'élément allongé carboné nouvellement installé,
F) on translate le support mobile vers sa position haute pour mettre l'ensemble de la colonne centrale sous tension de sorte que l'ensemble de la colonne centrale est à nouveau supporté par le support mobile,
G) on déverrouille la surface d'appui de sa position haute et on la translate vers sa position basse pour libérer ledit premier élément de liaison qu'elle portait.
Dans une forme de réalisation, où la surface d'appui comprend un orifice central dimensionné pour recevoir les éléments allongés carbonés et les éléments de liaison de ladite colonne centrale, et où le dispositif comprend en outre une pièce de blocage amovible positionnable comme décrite ci-dessus, on positionne, préalablement à l'étape A), ladite pièce de blocage sous le premier élément de liaison. Le premier élément de liaison est ainsi empêché de passer au travers de l'orifice central, pendant la durée du raboutage, lorsque la surface d'appui est bloquée en position haute. Lorsque l'ensemble de la colonne centrale est à nouveau supporté par le support mobile comme décrit à l'étape F) et que la surface d'appui est ramenée à sa position basse comme décrit à l'étape G), on retire la pièce de blocage dudit premier élément de liaison que ladite surface d'appui portait et on positionne ladite pièce de blocage sous l'élément de liaison adjacent supérieur. Cet élément de liaison adjacent supérieur est devenu entre-temps le premier élément de liaison en partant de l'extrémité supérieure de la colonne centrale. Cette opération est répétée à chaque raboutage, au fur et à mesure des besoins de rallongement de la colonne centrale induits par la consommation de l'électrode.
Ainsi, il apparaît que grâce à l'électrode et au dispositif selon l'invention, la méthode pour rabouter un nouvel élément allongé carboné à l'extrémité supérieure de la colonne centrale est particulièrement aisée et ne nécessite pas d'étapes complexes de vissage et/ou de serrage selon des forces particulières.
Les avantages de la présente invention ressortiront plus en détail au vu de la description détaillée qui suit et des dessins annexés dans lesquels :
[Fig. 1] est une vue en coupe d'une électrode selon l'invention et d'un dispositif selon l'invention en position dans un four à arc électrique,
[Fig. 2] est une vue en perspective d'un élément de liaison de l'électrode de la figure 1, [Fig. 3] est une vue en perspective d'une partie de la colonne centrale de l'électrode de la figure 1,
[Fig. 4] est une vue en perspective de la surface d'appui du dispositif de la figure 1 lors d'une étape de raboutage.
En référence à la figure 1 est représentée une électrode 1 à auto-cuisson selon l'invention pour la production de métaux dans un four à arc électrique.
L'électrode 1 comprend une virole 2 cylindrique, alignée selon un axe longitudinal A qui est également l'axe longitudinal de l'électrode 1. La virole 2 est faite d'un matériau conducteur de l'électricité. Généralement, la virole 2 est en acier. La virole 2 comprend une extrémité supérieure ouverte 2a et une extrémité inférieure 2b également ouverte.
L'électrode 1 comprend également une colonne centrale 3 disposée au sein de la virole 2. La colonne centrale 3 est également alignée sur l'axe longitudinal A, de façon concentrique à la virole 2. Comme il apparaît de la figure 1, la colonne centrale 3 s'étend sur une longueur supérieure à celle de la virole 2 et présente une extrémité supérieure 3a et une extrémité inférieure 3b.
La colonne centrale 3 est suspendue par son extrémité supérieure 3a à un dispositif 100 qui sera décrit plus loin.
La colonne centrale 3 est composée d'une succession d'éléments allongés carbonés 4, conducteurs de l'électricité, reliés entre eux par des éléments de liaison 5, également conducteurs de l'électricité.
Dans l'espace compris entre la colonne centrale 3 et la paroi de la virole 2, est présente une pâte carbonée. Selon le principe connu des électrodes à auto-cuisson, la pâte carbonée est introduite dans la virole 2 par son extrémité supérieure 2a, par exemple comme indiqué sur la figure 1 par la flèche F, sous forme crue : la pâte crue 6 se ramollit avec l'élévation de température lors de sa descente progressive dans la virole 2. La pâte crue 6 passe à l'état liquide sous l'effet de la chaleur, puis elle cuit peu à peu et se réticule en une pâte dure 7 dans la partie basse de l'électrode 1, tout en se solidarisant à la colonne centrale 3. Sous sa forme cuite et dure, la pâte carbonée 7 est conductrice de l'électricité.
Ainsi, à l'extrémité inférieure lb de l'électrode 1 est faite à la fois de l'extrémité inférieure 3b de la colonne centrale et de pâte carbonée cuite 7.
Comme il apparaît sur la figure 1, l'électrode 1 est disposée verticalement au-dessus de la cuve 8 d'un four 9. Le four 9 est garni de matériaux réfractaires. La cuve 8 est chargée en mélanges d'oxydes métalliques et de réducteurs carbonés (non représentés sur la figure 1). La cuve 8 est une cuve rotative. Le four 9 comprend une hotte 10.
L'électrode 1 traverse la hotte 10 de sorte que la partie haute de l'électrode 1 se situe en dehors de la partie active et chaude du four 9, alors que l'extrémité inférieure 1b de l'électrode 1 se situe dans le four 9, immergée dans le mélange magmatique d'oxydes métalliques et de réducteurs carbonés.
Des plaques 11 d'amenée de courant sont reliées à l'électrode 1 et permettent de mettre l'électrode 1 sous tension électrique.
En fonctionnement, l'énergie thermique de l'arc électrique établi entre l'extrémité inférieure lb de l'électrode 1 et la nappe de métal en fond de cuve 8 permet d'atteindre une température suffisante pour produire le métal liquide par réduction carbothermique de ses oxydes. Le métal en fusion se concentre en une nappe liquide au fond de la cuve 8 de laquelle il est évacué, par exemple par un système de trop-plein (non représenté sur la figure 1).
Le fonctionnement du four à arc électrique sous-entend la consommation de l'extrémité inférieure lb de l'électrode 1. Ainsi, durant la production du métal en continu, l'élément allongé formant l'extrémité inférieure 3b de la colonne centrale 3, ci-après appelé dernier élément allongé 4b, est consommé. De la même façon, l'élément de liaison situé à l'extrémité inférieure 3b de la colonne centrale, ci-après appelé dernier élément de liaison 5b, est également consommé.
Selon le principe des électrodes à auto-cuisson, la colonne centrale 3 est apte à glisser au sein de la virole 2, de sorte que seuls les derniers éléments allongés carbonés 4b et éléments de liaison 5b et la pâte carbonée cuite 7 sont consommés dans le mélange en fusion dans la cuve 8 au fur et à mesure de la production du métal, alors que la virole 2 en acier reste à l'écart dudit mélange. Ainsi, le mélange en fusion dans la cuve 8 n'est pas contaminé par du fer qui proviendrait de la dissolution de la virole 2.
Comme il apparaîtra de la description ci-dessous de la figure 4, au fur et à mesure que le dernier élément allongé carboné 4b et le dernier élément de liaison 5b sont consommés, un nouvel élément allongé carboné 4 et un nouvel élément de liaison 5 peuvent être ajoutés à l'extrémité supérieure 3a de la colonne centrale 3.
Dans l'électrode de la figure 1, les éléments allongés carbonés 4 sont flexibles, autrement dit ils présentent une flexibilité leur permettant de plier sans rompre lorsque des forces latérales sont appliquées à leurs extrémités. Par exemple, l'axe longitudinal d'un élément allongé carboné 4 est apte à se courber selon un arc de cercle pouvant présenter un rayon de courbure inférieur ou égal à environ 1 m, par exemple inférieur ou égal à environ 20 cm, par exemple inférieur ou égal à environ 10 cm, par exemple allant d'environ 10 cm à environ 5 cm. La nature flexible des éléments allongés carbonés 4 confère à la colonne centrale 3 de l'électrode 1 selon l'invention une flexibilité lui permettant de subir des efforts latéraux dans sa partie basse sans risque que cette colonne ne casse.
Dans l'électrode 1 de la figure 1, les éléments de liaison 5 sont par ailleurs configurés pour autoriser la déviation d'un élément allongé carboné 4 par rapport à l'axe longitudinal A d'un angle pouvant aller de - 10° à + 10 ° De tels éléments de liaison 5 permettent d'améliorer l'aptitude de la colonne centrale 3 à fléchir sans rompre lorsque des efforts latéraux sont exercés sur son extrémité inférieure 3b du fait de la rotation de la cuve 8.
En référence aux figures 2 et 3 les éléments de liaison 5 et les éléments allongés carbonés vont être décrits plus en détail.
En référence à la figure 2 est représenté un élément de liaison 5. L'élément de liaison 5 se présente sous la forme d'une pièce solide comprenant :
Une première surface convexe 12, sous la forme d'une portion d'un demi-cylindre, et
Une deuxième surface convexe 13, également sous la forme d'une portion d'un demi-cylindre.
Comme il apparaît de cette figure, la première surface convexe 12 et la deuxième surface convexe 13 sont disposées l'une par rapport à l'autre de telle sorte que le plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du demi-cylindre dont est issue la première surface convexe 12 est perpendiculaire au plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du demi-cylindre dont est issue la deuxième surface convexe 13.
Par ailleurs, la première surface convexe 12 comprend deux parois 12a perpendiculaires à l'axe longitudinal du demi-cylindre dont elle est issue, ces deux parois 12a bordant les deux extrémités de la portion de demi-cylindre formant cette première surface convexe 12.
De même, la deuxième surface convexe 13 comprend deux parois 13a perpendiculaires à l'axe longitudinal du demi-cylindre dont elle est issue, ces deux parois 13a bordant les deux extrémités de la portion de demi-cylindre formant cette deuxième surface convexe 13.
En référence à la figure 3, est représentée une portion de la colonne centrale 3 de l'électrode de la figure 1, comprenant les éléments de liaison 5 décrits à la figure 2.
Comme il apparaît de la figure 3, les éléments allongés carboné 4 sont sous la forme d'anneaux 14 allongés souples. Chaque anneau 14 comprend globalement un corps allongé, formé par deux bandes 15, et deux extrémités 16 arrondies globalement en forme de U. Chaque anneau 14 peut par exemple présenter une longueur allant de 1 à plusieurs mètres.
Chaque extrémité arrondie 16 présente une surface incurvée interne 16a.
Les éléments allongés carbonés 4 peuvent être des anneaux 14 allongés souples en matière textile. Par exemple, les anneaux 14 allongés souples peuvent être fabriqués à partir de sangles en matière textile. De préférence, les anneaux 14 allongés souples présentent une résistance à la traction suffisante pour supporter des poids pouvant aller de 1 à 40 tonnes, à des températures supérieures à 2000 °C.
Par exemple, la matière textile peut être formée de fibres de carbone.
Dans une autre forme de réalisation non représentée, les bandes 15 sont remplacées par des cordes en fibre textile, par exemple par des cordes en fibre de carbone.
Les éléments allongés carbonés possèdent ainsi une grande flexibilité et sont aptes à se replier sur eux-mêmes sans casser.
Dans l'exemple représenté, les éléments allongés carbonés sont ainsi sous forme d'anneaux 14 que l'on peut facilement plier pour les associer entre eux au moyen des éléments de liaison 5. L'association des anneaux 14 permet de constituer une chaîne de suspension centrale de l'électrode. Chaque maillon de cette chaîne ainsi constituée peut par exemple présenter une longueur d'environ 1 m.
Comme il apparaît des figures 2 et 3, la première surface convexe 12 d'un élément de liaison 5 est apte à recevoir la surface incurvée interne 16a d'une extrémité 16 d'un premier anneau 14 allongé souple, tandis que la deuxième surface convexe 13 du même élément de liaison 5 est apte à recevoir la surface incurvée interne d'une extrémité 16 d'un deuxième anneau 14 allongé souple, adjacent au premier anneau 14 allongé souple.
Par ailleurs, du fait de la disposition relative de la première surface convexe 12 et de la deuxième surface convexe 13 dudit élément de liaison 5, la surface incurvée interne 16a de l'extrémité 16 du premier anneau 14 s'inscrit dans un plan perpendiculaire au plan dans lequel s'inscrit la surface incurvée interne 16a de l'extrémité 16 du deuxième anneau 14, adjacent au premier anneau 14.
Ainsi, les deux bandes 15 formant le corps d'un anneau 14 allongé souple effectuent une torsion de 90° d'une extrémité 16 d'un anneau 14 à l'autre extrémité 16.
Comme il apparaît de la figure 3, de tels éléments de liaison 5 et de tels anneaux 14 allongés souples permettent à chaque anneau 14 de changer d'orientation par rapport à l'axe global longitudinal de la colonne 3, et donc de dévier par rapport à cet axe, par exemple d'un angle allant de - 10° à + 10°. De plus, chaque anneau 14 est également apte à changer d'orientation par rapport à chacun des deux anneaux 14 auxquels il est adjacent.
La nature flexible des anneaux 14 allongés souples et la disposition relative de ces anneaux 14 et des éléments de liaison 5 telles que décrites ci-dessus confèrent ainsi à la colonne centrale 3 une grande flexibilité.
Par ailleurs, la continuité de la colonne et l'accrochage des éléments allongés carbonés, sous la forme décrite ci-dessus, sont également assurés : en effet, les parois 12a perpendiculaires bordant les extrémités de la première surface convexe 12 garantissent le maintien de la surface incurvée interne 16a de l'extrémité 16 arrondie de l'anneau 14 au sein de ladite première surface convexe 12. De la même manière, les parois 13a perpendiculaires bordant les extrémités de la deuxième surface convexe 13 garantissent le maintien de la surface incurvée interne 16a de l'extrémité 16 arrondie de l'anneau 14 au sein de ladite deuxième surface convexe 13.
Les pièces solides formant les éléments de liaison 5 sont de préférence réalisés dans un matériau conducteur de l'électricité conservant de bonnes caractéristiques mécaniques à très haute température.
Par exemple, les éléments de liaison 5 sont des pièces solides formées dans un matériau choisi parmi le graphite, le carbures de silicium, le carbone précuit et/ou leurs combinaisons.
La disposition particulière des première et deuxième surfaces convexes (12, 13) des pièces solides formant les éléments de liaison 5 permet de réduire les contraintes de cisaillement sur les anneaux 14 allongés souples en matière textile.
Par ailleurs, en fonctionnement, il peut arriver que le glissement de la partie inférieure de l'électrode 1 dans la virole 2 se bloque par excès d'adhérence de la pâte cuite 7 sur la virole 2 dans la partie basse de cette dernière.
Dans ce cas, l'électrode peut en outre comprendre un outil de décollage et d'assistance à la descente de la pâte carbonée dure dans la virole, tel que par exemple une peinture conductrice à l'intérieur de la virole, ou encore une forme spécifique des éléments formant la virole pour un emboîtement parfait avant soudure, ou encore des mouvements séquentiels d'une couronne 200 (voir figure 1) de suspension et de rallongement de la virole 2.
En référence aux figures 1 et 4 va maintenant être décrit le dispositif 100 selon l'invention pour suspendre la colonne centrale 3 de l'électrode 1 de la figure 1. Le dispositif 100 comprend un support fixe, sous la forme d'une poutre fixe 101, et un support mobile, sous la forme d'une poutre mobile 102, liée en translation verticale à la poutre fixe 101 par un système de vérins hydrauliques 103.
La poutre mobile 102 surmonte la poutre fixe 101 et est apte à translater d'une position haute, dans laquelle les vérins hydrauliques 103 sont déployés, comme montré sur la figure 1, vers une position basse (non montrée), dans laquelle les vérins hydrauliques 103 sont rétractés.
La poutre fixe 101 est surmontée d'une surface d'appui 104 horizontale liée en translation verticale par rapport à ladite poutre fixe 101. Dans le dispositif 100 représenté aux figures 1 et 4, la surface d'appui 104 est liée à la poutre fixe 101 par un système de vérins hydrauliques 105 (trois vérins dans l'exemple représenté) et est apte à translater entre une position haute, dans laquelle les vérins 105 sont déployés, comme montré sur la figure 4, et une position basse, dans laquelle les vérins hydrauliques 105 sont rétractés, comme montré sur la figure 1.
En référence à la figure 4, la surface d'appui 104 comprend un orifice central 106 dimensionné pour recevoir les éléments allongés carbonés 4, sous la forme des anneaux 14 allongés souples de la figure 3, et les éléments de liaison 5 de la colonne centrale 3. Par ailleurs, l'orifice central 106 de la surface d'appui 4 est positionné en regard d'un évidement circulaire 107 ménagé dans la poutre fixe 101, de sorte que l'ensemble de la colonne centrale 3, les anneaux 14 allongés souples et les éléments de liaison 5 traversent à la fois l'orifice central 106 de la surface d'appui 104 et l'évidement circulaire 107 de la poutre fixe 101.
Le dispositif 100 comprend en outre une pièce de blocage 108, sous la forme d'un pavé rectangulaire sur l'exemple représenté. La pièce de blocage 108 est destinée à être fixée de façon amovible sous un élément de liaison 5, comme montré sur les figures 1 et 4, et est dimensionnée pour empêcher l'élément de liaison 5 auquel elle est fixée temporairement de traverser l'orifice central 106 de la surface d'appui 104.
Ainsi, en fonctionnement du four 9 à arc électrique, la colonne centrale 3 est fixée par l'élément allongé carboné formant son extrémité supérieure, ci-après appelé premier élément allongé carboné 4a, à la poutre mobile 102 au moyen d'un double crochet 109 (voir figure 1). La pièce de blocage 108 est fixée sous le premier élément de liaison de la colonne centrale 3 en partant de l'extrémité supérieure de la colonne centrale, ci-après appelé premier élément de liaison 5a, comme montré sur la figure 1. Dans cette configuration, l'ensemble de la colonne centrale 3 est supporté par la poutre mobile 102. Au fur et à mesure que le dernier élément carboné 4b est consommé dans le four 9 avec le dernier élément de liaison 5b, la colonne centrale 3 étant autorisée à glisser au sein de la virole 2, la poutre mobile 102 descend vers sa position basse, grâce aux vérins hydrauliques 103, qui peu à peu se rétractent.
On laisse alors venir en appui sur la surface d'appui 104, bloquée en position haute, le premier élément de liaison 5a, par l'intermédiaire de la pièce de blocage 108 qui lui est fixée, comme montré sur la figure 4. La pièce de blocage 108 reposant horizontalement sur la surface d'appui 104, au-dessus de l'orifice central 106, elle empêche le premier élément de liaison 5a de traverser cet orifice central 106.
Lorsque l'appui du premier élément de liaison 5a est complet sur la surface d'appui 104, la partie de la colonne centrale 3 qui est située en dessous de ce premier élément de liaison 5a devient supportée par ta poutre fixe 101, par l'intermédiaire de la surface d'appui 104 liée à la poutre fixe 101. Par conséquent, la partie de la colonne centrale 3 située au-dessus du premier élément de liaison 5a se détend. Le premier élément allongé carboné 4a fléchit, du fait de sa nature flexible. Ainsi, la matière textile formant les éléments allongés carbonés 4 sous la forme d'anneaux 14 allongés souples autorise naturellement les anneaux 14 à fléchir sur eux-mêmes.
Il est alors possible de décrocher de la poutre mobile 102 l'élément allongé carboné 4a formant l'extrémité supérieure 3a de la colonne centrale 3. Du fait de sa nature flexible, on peut facilement plier l'élément allongé carboné 4a pour installer à son extrémité supérieure un nouvel élément de liaison 5 et un nouvel élément allongé carboné 4, qui devient à son tour l'élément allongé carboné formant l'extrémité supérieure de la colonne centrale 3.
On accroche ensuite l'élément allongé carboné 4 nouvellement installé au double crochet 109 de la poutre mobile 102. Les vérins hydrauliques 103 sont à nouveau déployés pour translater la poutre mobile 102 vers sa position haute. Lorsque la poutre mobile 102 a atteint sa position haute, l'ensemble de la colonne centrale 3 est à nouveau sous tension, de sorte que l'ensemble de la colonne centrale 3 devient à nouveau supporté par la poutre mobile 102.
La surface d'appui 104 est alors déverrouillée de sa position haute et translatée vers sa position basse. La pièce de blocage 108 est retirée du premier élément de liaison 5a qui va alors être autorisé à traverser l'orifice central 106 lors de la consommation subséquente de l'électrode 1. La pièce de blocage 108 est alors fixée sur l'élément de liaison supérieur 5, qui devient le nouveau premier élément de liaison. Cette opération de rajout d'un nouvel élément allongé carboné, aussi appelée opération de raboutage, est répétée à chaque fois qu'un élément allongé carboné 4 est consommé à l'extrémité inférieure 1b de l'électrode 1. La figure 1 montre la colonne centrale 3 juste après une telle opération de raboutage. Sur cette figure, la surface d'appui 104 vient d'être amenée dans sa position basse, et l'élément de liaison 5c est celui qui était en appui sur la surface d'appui 104 pour procéder à l'opération de raboutage, et dont on vient de retirer la pièce de blocage 108 pour l'installer sous l'élément de liaison 5 nouvellement installé, devenu le premier élément de liaison 5a.
Dans une forme de réalisation, la course des vérins hydrauliques 103 liant la poutre mobile 102 à la poutre fixe 101 est sensiblement supérieure à une longueur définie par deux éléments allongés carbonés 4 de la colonne centrale 3 mis bout à bout. Une telle course des vérins hydrauliques permet une opération de raboutage telle que décrite ci-dessus facilitée.
Par exemple, la longueur d'un élément allongé carboné peut être d'environ 1 m. La course des vérins hydrauliques 103 peut par exemple être d'environ 3 m.
La colonne centrale de l'électrode selon l'invention présente une flexibilité lui permettant de subir des efforts latéraux dans sa partie basse sans risque que cette colonne ne casse. Ainsi, l'électrode selon l'invention peut être utilisée dans un four à arc électrique pour minimiser les risques de rupture de l'électrode par flexion de sa colonne de suspension. La productivité du four est ainsi grandement améliorée.
Par ailleurs, l'électrode selon l'invention et le dispositif de suspension de la colonne centrale de l'électrode selon l'invention permettent de rabouter des nouveaux éléments carbonés à l'extrémité supérieure de la colonne centrale de manière particulièrement simple.

Claims

REVENDICATIONS
1. Electrode (1) à auto-cuisson pour four (9) à arc électrique, ladite électrode (1) comprenant :
une virole (2) substantiellement cylindrique comprenant un axe central longitudinal A, une extrémité supérieure ouverte (2a) et une extrémité inférieure ouverte (2b), ladite virole (2) étant en matériau conducteur de l'électricité et étant destinée à être disposée verticalement au- dessus d'une cuve (8) du four sur substantiellement une longueur de l'électrode,
une colonne centrale (3) disposée au sein de la virole (2), substantiellement alignée sur l'axe longitudinal A, ladite colonne centrale (3) étant apte à être suspendue à un dispositif (100) indépendant de ladite virole (2) de telle sorte que ladite colonne centrale (3) est apte à glisser en translation verticale au sein de la virole (2),
une pâte carbonée crue (6) disposée autour de la colonne centrale (3) dans une partie haute de ladite virole (2), ladite pâte étant configurée pour ramollir puis cuire sous l'effet de la chaleur en une pâte carbonée dure (7) se solidarisant à la colonne centrale (3) dans une partie basse de ladite virole (2),
ladite électrode (1) étant caractérisée en ce que ladite colonne centrale (3) comprend une succession d'éléments allongés carbonés (4, 4b, 4a) conducteurs de l'électricité, lesdits éléments allongés carbonés étant flexibles.
2. Electrode selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque élément allongé (4) carboné est relié à un élément allongé carboné (4) adjacent par un élément de liaison (5) conducteur de l'électricité et configuré pour autoriser la déviation dudit élément allongé carboné (4) par rapport audit axe longitudinal A d'un angle pouvant aller de - 10° à + 10°.
3. Electrode (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque élément allongé carboné (4) étant sous la forme d'un anneau (14) allongé souple, chaque élément de liaison (5) comprend une pièce solide, ladite pièce solide étant pourvue :
d'une première surface convexe (12) apte à recevoir la surface incurvée interne (16a) d'une extrémité (16) d'un premier anneau (14) allongé souple, d'une deuxième surface convexe (13) apte à recevoir la surface incurvée interne (16a) d'une extrémité (16) d'un deuxième anneau (14) allongé souple, adjacent audit premier anneau (14) allongé souple.
4. Electrode (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite première surface convexe (12) étant sous la forme d'une portion d'un demi- cylindre et ladite deuxième surface convexe (13) étant également sous la forme d'une portion d'un demi-cylindre, la première surface convexe (12) et la deuxième surface convexe (13) sont disposées l'une par rapport à l'autre de telle sorte que le plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du demi-cylindre dont est issue la première surface convexe (12) est perpendiculaire au plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du demi- cylindre dont est issue la deuxième surface convexe (13).
5. Electrode (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdits éléments allongés carbonés (4) sont des anneaux (14) allongés souples en matière textile.
6. Electrode (1) selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite matière textile est formée de fibres de carbone.
7. Electrode (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que les éléments de liaison (5) sont des pièces solides formées dans un matériau choisi parmi le graphite, le carbure de silicium, le carbone précuit et/ou leurs combinaisons.
8. Electrode (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un outil de décollage et d'assistance à la descente de la pâte carbonée dure (7) dans la virole (2).
9. Dispositif (100) pour suspendre une colonne centrale (3) d'une électrode (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant :
un support fixe (101) apte à supporter temporairement ladite colonne centrale (3) lors d'un ajout d'un élément allongé carboné (4) à une extrémité supérieure (3a) de ladite colonne (3), et
un support mobile (102), surmontant ledit support fixe (101) et lié en translation verticale à cedit support fixe (101) par un système de vérins hydrauliques (103), ledit support mobile (102) étant apte à translater d'une position haute, dans laquelle lesdits vérins hydrauliques (103) sont déployés et un élément allongé carboné (4b) formant l'extrémité inférieure (3b) de ladite colonne centrale (3) n'a pas été consommé dans le four (9) à arc électrique, à une position basse, dans laquelle lesdits vérins hydrauliques (103) sont rétractés et ledit élément allongé carboné (4b) formant l'extrémité inférieure (3b) de ladite colonne centrale (3) a été consommé,
caractérisé en ce que
ledit support fixe (101) est muni d'une surface d'appui (104) horizontale liée en translation verticale à cedit support fixe (101), entre une position haute, dans laquelle ladite surface d'appui (104) reçoit un élément de liaison (5a) d'une partie haute de ladite colonne centrale (3) de sorte que la partie de la colonne centrale (3) située en dessous de cedit élément de liaison (5a) de ladite partie haute de la colonne centrale est supportée par ladite surface d'appui (104), et une position basse, dans laquelle ladite surface d'appui (104) ne reçoit pas d'élément de liaison (5) et ne supporte aucune partie de la colonne centrale (3).
10. Dispositif (100) selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite surface d'appui (104) est liée en translation audit support fixe (101) par un système de vérins hydrauliques (105).
11. Dispositif (100) selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que, ladite surface d'appui (104) comprenant un orifice central (106) dimensionné pour recevoir les éléments allongés carbonés (4 ; 14) et les éléments de liaison (5) de ladite colonne centrale (3), ledit dispositif (100) comprend en outre une pièce de blocage (108) amovible positionnable sous ledit élément de liaison (5a) d'une partie haute de ladite colonne centrale (3), ladite pièce de blocage (108) étant dimensionnée pour empêcher ledit élément de liaison (5a) d'une partie haute de ladite colonne centrale (3) de passer au travers dudit orifice central (106) lorsque ladite surface d'appui (104) est en position haute.
12. Dispositif (100) selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la course des vérins hydrauliques (103) liant le support mobile (102) au support fixe (101) est sensiblement supérieure à une longueur définie par deux éléments allongés carbonés (4) de ladite colonne centrale (3) mis bout à bout.
13. Méthode pour rabouter un élément allongé carboné (4) à l'extrémité supérieure (3a) d'une colonne centrale (3) d'une électrode (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 au moyen d'un dispositif (100) selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisée en ce qu'elle comprend les étapes suivantes :
A) en fin de consommation de l'élément allongé carboné (4b) formant l'extrémité inférieure (3b) de la colonne centrale (3), alors que l'ensemble de la colonne centrale (3) est supporté par accrochage de l'élément allongé carboné (4a) formant l'extrémité supérieure (3a) de la colonne centrale (3) au support mobile (102) qui se translate vers sa position basse, on laisse venir en appui sur la surface d'appui (104) bloquée en position haute le premier élément de liaison (5a) de la colonne centrale (3) en partant de l'extrémité supérieure (3a) de ladite colonne centrale (3),
B) lorsque l'appui du premier élément de liaison (5a) de la colonne centrale (3) est complet sur la surface d'appui (104) bloquée en position haute, la partie de la colonne centrale (3) située en dessous dudit premier élément de liaison (5a) est supportée par le support fixe (101), et la partie de la colonne centrale (3) située au-dessus dudit premier élément de liaison (5a) se détend,
C) on décroche alors l'élément allongé carboné (4a) formant l'extrémité supérieure (3a) de la colonne centrale (3) du support mobile (102),
D) on installe sur l'élément allongé carboné (4a) qui a été décroché un élément de liaison (5) et un nouvel élément allongé carboné (4) qui devient à son tour l'élément allongé carboné formant l'extrémité supérieure de la colonne centrale,
E) on accroche au support mobile (102) l'élément allongé carboné (4) nouvellement installé,
F) on translate le support mobile (102) vers sa position haute pour mettre l'ensemble de la colonne centrale (3) sous tension de sorte que l'ensemble de la colonne centrale (3) est à nouveau supporté par le support mobile (102),
G) on déverrouille la surface d'appui (104) de sa position haute et on la translate vers sa position basse pour libérer ledit premier élément de liaison (5a) qu'elle portait.
14. Méthode selon la revendication 13 au moyen d'un dispositif selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'on positionne, préalablement à l'étape A), ladite pièce de blocage (108) sous le premier élément de liaison (5a).
15. Méthode selon la revendication 14, caractérisée en ce que lorsque l'ensemble de la colonne centrale (3) est à nouveau supporté par le support mobile (102) comme décrit à l'étape F) et que la surface d'appui (104) est ramenée à sa position basse comme décrit à l'étape G), on retire la pièce de blocage (108) dudit premier élément de liaison (5a) que ladite surface d'appui (104) portait et on positionne ladite pièce de blocage (108) sous l'élément de liaison adjacent supérieur (5).
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