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EP0452599A2 - Four à arc perfectionné comportant une éléctrode consommable - Google Patents

Four à arc perfectionné comportant une éléctrode consommable Download PDF

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Publication number
EP0452599A2
EP0452599A2 EP90403152A EP90403152A EP0452599A2 EP 0452599 A2 EP0452599 A2 EP 0452599A2 EP 90403152 A EP90403152 A EP 90403152A EP 90403152 A EP90403152 A EP 90403152A EP 0452599 A2 EP0452599 A2 EP 0452599A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sleeve
upper electrode
electrode
arc
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP90403152A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0452599A3 (en
Inventor
Michel G. Drouet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydro Quebec
Original Assignee
Hydro Quebec
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydro Quebec filed Critical Hydro Quebec
Publication of EP0452599A2 publication Critical patent/EP0452599A2/fr
Publication of EP0452599A3 publication Critical patent/EP0452599A3/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/08—Heating by electric discharge, e.g. arc discharge
    • F27D11/10—Disposition of 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

Definitions

  • the present invention relates to an improved arc furnace, comprising a consumable electrode and intended to be used in the processing of ores or other metallic or non-metallic compounds, at very high temperatures, with the aim of transforming them physically or chemically.
  • Arc furnaces are very well-known devices, which have been the subject of much research and development in recent decades. By definition, such furnaces use a heat-generating arc column, created between a set of electrodes, to heat the ores or compounds to be treated at very high temperatures and thus make it possible to obtain reactions which could not be obtained. other.
  • the arc column usually consists of a mixture of excited and / or dissociated molecules, positively charged ions and free electrons obtained from a gas (called "plasma gas”) subjected to partial ionization by means of 'an electric arc (usually direct current) formed between the two electrodes.
  • plasma gas a gas subjected to partial ionization by means of 'an electric arc (usually direct current) formed between the two electrodes.
  • the arc furnace to which the present invention applies, is of the type comprising an upper electrode situated in the upper part of a sleeve, and a lower electrode in electrical contact with the conductive molten ore collected in a crucible under the electrode superior.
  • the arc column which forms between the upper and lower electrodes ensures the melting of the pulverulent material introduced into the sleeve and causes the desired physical and chemical transformation, the molten material subsequently falling into the crucible.
  • Such an oven is described for example in American patent application No. 399,997, filed on August 29, 1989 and assigned to the Applicant.
  • the arc furnaces of the type described above, to which the invention applies usually employ so-called “non-consumable” electrodes.
  • the duration of such "non-consumable” electrodes is quite short, since it varies between three and a thousand hours depending on the operating conditions. Replacing these electrodes is expensive and it often happens that the process has to be interrupted.
  • non-consumable electrodes must also be cooled with water to avoid excessive erosion. This makes them prone to water leaks which can be the source of explosions due to the reaction of the water and the material under treatment at high temperature.
  • the present invention relates to an arc furnace of the type described above, which uses a consumable electrode which, on the one hand, it is not necessary to cool with water, and which, on the other hand, can be advanced as it wears out, thus increasing the operating period of the oven.
  • the consumable electrode used in the oven according to the invention is preferably made of graphite.
  • the oven comprises a vertical sleeve, electrically insulated, and provided, at its upper end, with a first electrode which, as previously indicated, can be made of graphite and be of conventional structure, which serves to maintain an arc column generated between its lower end and a bath of molten material contained in the crucible of the furnace.
  • This first electrode can be lowered so as to be brought closer to the surface of the bath to allow easy striking of the arc. Once this has started, the electrode is reassembled in the chamber defined by the sleeve.
  • the material to be treated is introduced, in powder form, inside the sleeve at the top thereof, next to the electrode.
  • the material is projected by centrifugation against the internal wall of the sleeve by a tangential jet of gas injected inside the sleeve so as to provide a coating, essentially cylindrical and uniform, of particles falling into the sleeve. These particles completely cover the internal wall of the sleeve and protect it while being simultaneously treated by the heat given off by the arc column.
  • the oven further includes a crucible located under the sleeve to collect the treated molten particles which trickle from the lower end of the sleeve.
  • a second electrode is provided at the bottom of the crucible to complete the electrical circuit formed by the graphite electrode, the arc, the conductive molten bath and the external electrical circuit connected to a source of electrical energy.
  • consumable electrodes preferably graphite
  • tools when used in arc furnaces for different applications at power levels up to 50 megawatts.
  • the use of such electrodes has hitherto never been suggested for arc furnaces having the configuration described above.
  • this furnace is characterized in that the upper electrode is made of a consumable material.
  • the electrode according to the invention may include a bore allowing the temporary or continuous supply of a stream of plasma gas, such as argon, to facilitate the initiation of the arc or even allow a more stable operation of the arc.
  • a stream of plasma gas such as argon
  • the positioning means preferably comprise means for advancing the upper electrode and means for monitoring this advancement, so as to ensure that the upper electrode is advanced as it wears out. that the length of the arc remains constant.
  • these means for monitoring the progress of the upper electrode may include an assembly formed by a detector radiation, an optical tube connecting the detector and said inner wall, and a gas supply connected to the optical tube to prevent obstruction by particles falling into the sleeve, and be arranged so that the detector can detect the presence or absence of radiation emitted by the arc or by the upper electrode in the direction of the optical tube and thus allow the control of said advancement means.
  • the progress control means may comprise two such assemblies aiming at two points arranged vertically in different positions so that one of these assemblies can detect the radiation emitted by the arc, and the other assembly, the radiation emitted by the upper electrode.
  • these same means for controlling the progress of the upper electrode may include means for weighing the upper electrode and means for measuring the length of the upper electrode outside the oven so that the vertical position of the upper electrode inside the sleeve can be calculated, the upper electrode being made of a material of known density.
  • Figure 1 illustrates the upper electrode and the supply system of an arc furnace 10 according to the invention.
  • This upper electrode 20 can be moved using a roller drive system 26, so that its position can be adjusted in the vertical direction.
  • the upper electrode 20 is a solid electrode of graphite or any other similar consumable material.
  • the material 12 which is to be treated in the oven enters via supply lines 24 provided around the upper periphery of the sleeve 14. Holes below called “optical tubes” 32 are oriented towards the lower end 21 of the electrode 20. Any possible light emitted by the end 21 passes through the tubes 32 to reach the detectors 28. A continuous supply of gas 30 is connected to the tubes 32 to ensure that the ends of these tubes 32 which open onto the wall cylindrical 18 are not obstructed by the material 12. An alarm system (not shown) is connected to the gas supply 30, and is triggered when the gas flow falls below a determined control value.
  • the detectors 28 can be fitted with optical filters to filter or reduce the light intensity of the arc 11.
  • the plate 16 forming the upper end of the sleeve 14, is provided with an annular channel 17, into which is injected, in several places, a propellant gas from another supply in gas 22.
  • This upper end plate 16 is made of steel and resistant to wear, and the channel 17 is shaped inside the sleeve, that is to say under the plate.
  • the gas from the supply 22 is tangentially injected into the annular channel at four points equally spaced from one another.
  • the injected propellant gas drives the material to be treated 12 in a rotational movement and projects the material thus accelerated by centrifugal force against the cylindrical wall 18 of the sleeve.
  • the material 12 is introduced into the upper part of the sleeve, dropping it at four equidistant points 24 (two of these points being illustrated in Figure 1).
  • the material 12 thus introduced is entrained and forms a film or coating on the cylindrical wall 18 of the sleeve, as illustrated in FIG. 1, and this coating is heated by the radiation from the arc 11.
  • the arc 11 is formed between the upper electrode 20 and the molten material 12 collected in a crucible (not shown), under the sleeve 14.
  • a bottom electrode is connected electrically to the molten material 12 and to a source of electrical energy (not shown), forming a circuit between the electrode 20 and the molten material 12 in the crucible.
  • the material 12 in the crucible is kept hot by the passage of the current going to the electrode at the bottom thereof.
  • the drive system 26 is used to lower the electrode 20, so that its lower end 21 approaches either the bottom electrode or the molten material which has been heated to beforehand in the crucible. Once the electrode 20 has been lowered, the arc 11 can easily be struck. The electrode 20 can then be raised to its normal position which is that shown in FIG. 1.
  • the position of the end 21 of the electrode 20, which slides through the upper end 16 of the sleeve 14, can be adjusted to ensure that there is adequate energy transfer to the coating of material 12.
  • this adjustment can be controlled by the light detectors 28, one of them picking up the radiation from the arc 11, and the other picking up the radiation emitted by the red-hot end 21 of the electrode 20.
  • the optical tubes 32 passing through the external wall of the sleeve 14 and through the cylindrical wall internal 18 thereof, create a path to radiation from the arc 11 and the end 21 of the electrode to the detectors.
  • the light that strikes the lower of the two detectors 28 can be attenuated by a high density filter 29.
  • Each light detector 28 emits a voltage signal V1 and V2 which is proportional to the light intensity striking its surface.
  • Each voltage signal is compared to a reference voltage by comparators (not shown), the output signals of which act on control means making it possible to raise or lower the electrode 20 by means of the drive system 26 .
  • Figure 3 shows the various situations that can be encountered in the form of phases A, B and C.
  • the two optical tubes 32 point towards the light arc 11.
  • the two voltage signals V1 and V2 are greater than their respective reference voltages and, consequently, a signal is sent to the control means to lower the electrode 20.
  • the two optical tubes 32 point towards the light electrode 21. In this case, the two signals voltage V1 and V2 are lower than their respective reference voltages. It follows that a signal is sent to the control means to lift the electrode.
  • the upper optical tube 32 points towards the end of the electrode 21, while the lower optical tube 32 points towards the light arc 11. In this case, no signal is sent, and the electrode 20 remains stationary.
  • the positioning means may include means for weighing the electrode 20 and means for measuring the height thereof outside the furnace 10. By knowing the density of the electrode 20 , of uniform construction, the position of the end 21 can be calculated and adjusted by means of the actuation system 26, as required.
  • the illustrated means for introducing the material 12 are the supply lines 24 to the through which the material 12 falls, it is also possible to inject this material 12 by using the gas supply 22 or separately from it but in a similar tangential direction.
  • the electrode 20 may be of a solid construction, but it may also be provided with a central bore, of small diameter, into which a gas serving to stabilize the arc can be injected, this gas preferably being, argon.
  • the gas thus injected can also be chosen so as to participate in the reaction occurring inside the furnace.

Landscapes

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Abstract

Ce four à arc (10), pour le traitement à très haute température d'un matériau pulvérulent conducteur, comprend un manchon vertical (14); une électrode supérieure (20) coaxiale au manchon; une électrode inférieure produisant avec la première une colonne d'arc (11); des moyens (17,22) pour injecter tangentiellement un gaz dans le manchon, en y créant un tourbillon; des moyens (24) pour introduire le matériau à la partie supérieure (16) du manchon afin de former un revêtement de particules tombant dans le manchon, projetées contre sa paroi interne (18) par la force centrifuge et recouvrant entièrement cette paroi pour la protéger, tout en étant traitées par la colonne d'arc; un creuset situé sous le manchon, pour recueillir les particules en fusion qui ruissellent de l'extrémité inférieure du manchon, et des moyens de positionnement (26; 28,30,32) pour ajuster verticalement l'électrode supérieure, laquelle peut coulisser au travers de l'extrémité supérieure du manchon et est faite d'un matériau consommable, comme le graphite. Grâce à cette disposition, cette électrode n'a pas à être refroidie à l'eau.

Description

  • La présente invention concerne un four à arc perfectionné, comportant une électrode consommable et destiné à être utilisé dans le traitement de minerais ou autres composés métalliques ou non-métalliques, à de très hautes températures, dans le but de les transformer physiquement ou chimiquement.
  • Les fours à arc sont des dispositifs très bien connus, qui ont fait l'objet de beaucoup de recherches et de développements au cours des dernières décades. Par définition, de tels fours utilisent une colonne d'arc génératrice de chaleur, créée entre un jeu d'électrodes, pour chauffer les minerais ou composés à traiter à de très hautes températures et permettre ainsi d'obtenir des réactions qui ne pourraient être obtenues autrement. La colonne d'arc consiste habituellement en un mélange de molécules excitées et/ou dissociées, d'ions chargés positivement et d'électrons libres obtenus à partir d'un gaz (appelé "gaz plasmagène") soumis à une ionisation partielle au moyen d'un arc électrique (habituellement à courant continu) formé entre les deux électrodes.
  • Le four à arc, auquel la présente invention s'applique, est du type comprenant une électrode supérieure située dans la partie haute d'un manchon, et une électrode inférieure en contact électrique avec le minerai fondu conducteur recueilli dans un creuset sous l'électrode supérieure. La colonne d'arc qui se forme entre les électrodes supérieure et inférieure assure la fusion du matériau pulvérulent introduit dans le manchon et provoque la transformation physique et chimique désirée, le matériau fondu tombant par la suite dans le creuset. Un tel four est décrit par exemple dans la demande de brevet américain n° 399 997, déposée le 29 août 1989 et cédée à la Déposante.
  • Les fours à arc de type ci-dessus décrit, auxquels l'invention s'applique, emploient habituellement des électrodes dites "non-consommables". En pratique, la durée de telles électrodes "non-consommables" est assez courte, puisqu'elle varie entre trois et mille heures selon les conditions de fonctionnement. Le remplacement de ces électrodes est cher et il arrive souvent que le procédé doive être interrompu.
  • En général, les électrodes non-consommables doivent en outre être refroidies à l'eau pour éviter une érosion trop importante. Ceci les rend sujettes à des fuites d'eau qui peuvent être la source d'explosions dues à la réaction de l'eau et du matériau sous traitement à haute température.
  • La présente invention a pour objet un four à arc du type ci-dessus décrit, lequel utilise une électrode consommable que, d'une part, il n'est pas nécessaire de refroidir à l'eau, et qui, d'autre part, peut être avancée au fur et à mesure qu'elle s'use pour augmenter ainsi la période de fonctionnement du four.
  • L'électrode consommable utilisée dans le four selon l'invention est préférablement faite de graphite.
  • Le four comprend un manchon vertical, isolé électriquement, et muni, à son extrémité supérieure, d'une première électrode qui, tel que précédemment indiqué, peut être faite en graphite et être de structure conventionnelle, laquelle sert à entretenir une colonne d'arc générée entre son extrémité inférieure et un bain de matériau en fusion contenu dans le creuset du four. Cette première électrode peut être abaissée afin d'être rapprochée de la surface du bain pour permettre l'amorçage aisé de l'arc. Une fois celui-ci amorcé, l'électrode est remontée dans la chambre définie par le manchon.
  • Le matériau à traiter est introduit, sous forme pulvérulente, à l'intérieur du manchon au sommet de celui-ci, à côté de l'électrode. Le matériau est projeté par centrifugation contre la paroi interne du manchon par un jet tangentiel de gaz injecté à l'intérieur du manchon de façon à fournir un revêtement, essentiellement cylindrique et uniforme, de particules tombant dans le manchon. Ces particules recouvrent entièrement la paroi interne du manchon et la protègent tout en étant simultanément traitées par la chaleur dégagée par la colonne d'arc. Le four comporte en outre un creuset situé sous le manchon pour recueillir les particules traitées en fusion qui ruissellent de l'extrémité inférieure du manchon. Une seconde électrode est prévue au fond du creuset pour compléter le circuit électrique formé par l'électrode en graphite, l'arc, le bain en fusion conducteur et le circuit électrique extérieur reliés à une source d'énergie électrique.
  • Il est connu que les électrodes consommables, préférablement en graphite, sont des "outils" hautement fiables lorsqu'elles sont utilisées dans des fours à arc pour différentes applications à des niveaux de puissance allant jusqu'à 50 mégawatts. L'utilisation de telles électrodes n'a toutefois jusqu'à présent jamais été suggérée pour les fours à arc ayant la configuration ci-dessus décrite.
  • Plus précisément, l'invention vise un four à arc pour le traitement d'un matériau pulvérulent conducteur à très hautes températures, ce four comprenant :
    • un manchon vertical, isolé électriquement, ayant une extrémité supérieure, une extrémité inférieure, et une paroi interne cylindrique ;
    • une électrode supérieure, montée coaxialement au manchon à l'extrémité supérieure de celui-ci ;
    • une électrode inférieure, coopérant avec l'électrode supérieure par connexion appropriée de ces deux électrodes à une source d'énergie électrique, ces deux électrodes étant aptes à produire, entre elles, une colonne d'arc ;
    • des moyens permettant l'injection tangentielle d'un gaz à l'intérieur du manchon, de façon à y créer un tourbillon ;
    • des moyens permettant l'introduction du matériau pulvérulent à traiter à l'intérieur du manchon près de l'extrémité supérieure de celui-ci, à côté de l'électrode supérieure, de façon à former un revêtement, essentiellement cylindrique et uniforme, de particules tombant dans le manchon, les particules étant projetées contre la paroi interne du manchon par la force centrifuge exercée par le tourbillon et recouvrant entièrement la paroi interne pour la protéger, tout en étant simultanément traitées par la colonne d'arc ;
    • un creuset situé sous le manchon, pour recueillir les particules traitées en fusion qui ruissellent de l'extrémité inférieure du manchon, le matériau en fusion étant en contact électrique avec l'électrode inférieure, et
    • des moyens de positionnement pour ajuster verticalement l'électrode supérieure, cette dernière pouvant coulisser au travers de ladite extrémité supérieure du manchon.
  • Selon l'invention, ce four est caractérisé par le fait que l'électrode supérieure est faite d'un matériau consommable.
  • L'électrode selon l'invention peut comporter un alésage permettant l'alimentation temporaire ou en continu d'un filet de gaz plasmagène, tel que l'argon, pour faciliter l'amorçage de l'arc ou encore permettre une opération plus stable de l'arc.
  • Les moyens de positionnement comprennent de préférence des moyens pour faire avancer l'électrode supérieure et des moyens de contrôle de cet avancement, de façon à s'assurer que l'électrode supérieure soit avancée au fur et à mesure qu'elle s'use pour que la longueur de l'arc demeure constante.
  • Selon un premier mode possible de réalisation, ces moyens de contrôle de l'avancement de l'électrode supérieure peuvent comporter un ensemble formé d'un détecteur de radiations, d'un tube optique reliant le détecteur et ladite paroi interne, et d'une alimentation en gaz reliée au tube optique pour en prévenir l'obstruction par les particules tombant dans le manchon, et être agencés de telle sorte que le détecteur puisse détecter la présence ou l'absence de radiation émise par l'arc ou par l'électrode supérieure dans la direction du tube optique et ainsi permettre le contrôle desdits moyens d'avancement. En particulier, les moyens de contrôle d'avancement peuvent comporter deux tels ensembles visant deux points disposés verticalement en des positions différentes de façon que l'un de ces ensembles puisse détecter la radiation émise par l'arc, et l'autre ensemble, la radiation émise par l'électrode supérieure.
  • Selon un second mode possible de réalisation, préféré de l'invention, ces mêmes moyens de contrôle de l'avancement de l'électrode supérieure peuvent comporter des moyens pour peser l'électrode supérieure et des moyens pour mesurer la longueur de l'électrode supérieure à l'extérieur du four de façon que la position verticale de l'électrode supérieure à l'intérieur du manchon puisse être calculée, l'électrode supérieure étant faite d'un matériau de densité connue.
  • L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préférentiel donné en se référant aux dessins dans lesquels :
    • 1a Figure 1 est une vue schématique en section verticale du manchon d'un four à arc pourvu d'une électrode supérieure consommable selon l'invention ;
    • la Figure 2 est une section horizontale selon aa de la Figure 1 ; et
    • la Figure 3 est une vue schématique de l'électrode supérieure dans trois positions différentes relativement à un des moyens de contrôle de sa position selon l'invention.
  • La Figure 1 illustre l'électrode supérieure et le système d'alimentation d'un four à arc 10 selon l'invention. Cette électrode supérieure 20 est déplaçable à l'aide d'un système d'entraînement à galets 26, de façon à pouvoir ajuster sa position dans le sens vertical.
  • Selon l'invention, l'électrode supérieure 20 est une électrode pleine en graphite ou tout autre matériau analogue consommable.
  • Le matériau 12 que l'on veut traiter dans le four entre par des conduites d'alimentation 24 prévues autour de la périphérie supérieure du manchon 14. Des trous ci-après appelés "tubes optiques" 32 sont orientés vers l'extrémité inférieure 21 de l'électrode 20. Toute éventuelle lumière émise par l'extrémité 21 passe par les tubes 32 pour atteindre les détecteurs 28. Une alimentation continuelle en gaz 30 est reliée aux tubes 32 pour assurer que les extrémités de ces tubes 32 qui débouchent sur la paroi cylindrique 18 ne soient pas obstruées par le matériau 12. Un système d'alarme (non-illustré) est relié à l'alimentation en gaz 30, et est déclenché lorsque le débit de gaz tombe en dessous d'une valeur de contrôle déterminée. Les détecteurs 28 peuvent être munis de filtres optiques pour filtrer ou réduire l'intensité lumineuse de l'arc 11.
  • Sur la Figure 2, il est montré que la plaque 16, formant l'extrémité supérieure du manchon 14, est pourvue d'une rigole annulaire 17, dans laquelle est injecté, en plusieurs endroits, un gaz de propulsion provenant d'une autre alimentation en gaz 22. Cette plaque d'extrémité supérieure 16 est en acier et résistante à l'usure, et la rigole 17 est façonnée à l'intérieur du manchon, c'est-à-dire sous la plaque. Le gaz de l'alimentation 22 est injecté tangentiellement dans la rigole annulaire en quatre points également espacés l'un de l'autre. Le gaz de propulsion injecté entraîne le matériau à traiter 12 dans un mouvement de rotation et projette le matériau ainsi accéléré par la force centrifuge contre la paroi cylindrique 18 du manchon. Le matériau 12 est introduit dans la partie supérieure du manchon en le laissant tomber en quatre points 24 équidistants (deux de ces points étant illustrés sur la Figure 1). Le matériau 12 ainsi introduit est entraîné et forme un film ou revêtement sur la paroi cylindrique 18 du manchon, comme cela est illustré sur la Figure 1, et ce revêtement est chauffé par la radiation de l'arc 11.
  • Se référant à nouveau à la Figure 1, l'arc 11 est formé entre l'électrode supérieure 20 et le matériau fondu 12 recueilli dans un creuset (non-illustré), sous le manchon 14. En pratique, une électrode de fond est reliée électriquement au matériau 12 en fusion et à une source d'énergie électrique (non-illustrée), formant un circuit entre l'électrode 20 et le matériau en fusion 12 dans le creuset. Le matériau 12 dans le creuset est conservé chaud par le passage du courant se rendant jusqu'à l'électrode au fond de celui-ci.
  • Au début du traitement, le système d'entraînement 26 est utilisé pour descendre l'électrode 20, de sorte que son extrémité inférieure 21 se rapproche, soit de l'électrode de fond, soit du matériau en fusion que l'on a chauffé au préalable dans le creuset. Une fois l'électrode 20 descendue, l'arc 11 peut facilement être amorcé. L'électrode 20 peut alors être remontée jusqu'à sa position normale qui est celle montrée à la Figure 1.
  • La position de l'extrémité 21 de l'électrode 20, qui coulisse à travers l'extrémité supérieure 16 du manchon 14, peut' être ajustée pour s'assurer qu'il y a transfert d'énergie adéquat au revêtement de matériau 12. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, cet ajustement peut être contrôlé par les détecteurs de lumière 28, l'un d'entre eux captant la radiation de l'arc 11, et l'autre captant la radiation émise par l'extrémité chauffée au rouge 21 de l'électrode 20. Les tubes optiques 32, passant au travers de la paroi externe du manchon 14 et au travers de la paroi cylindrique interne 18 de celui-ci, créent un chemin aux radiations depuis l'arc 11 et l'extrémité 21 de l'électrode jusqu'aux détecteurs. La lumière qui frappe le plus bas des deux détecteurs 28 peut être atténuée par un filtre 29 à haute densité. Chaque détecteur de lumière 28 émet un signal de tension V1 et V2 qui est proportionnel à l'intensité lumineuse frappant sa surface.
  • Chaque signal de tension est comparé à une tension de référence par des comparateurs (non-illustré), dont les signaux de sortie agissent sur des moyens de contrôle permettant de lever ou de faire descendre l'électrode 20 au moyen du système d'entraînement 26.
  • La Figure 3 montre les diverses situations que l'on peut rencontrer sous forme de phases A, B et C. En A, les deux tubes optiques 32 pointent vers l'arc lumineux 11. Les deux signaux de tension V1 et V2 sont supérieurs à leurs tensions de référence respectives et, en conséquence, un signal est expédié aux moyens de contrôle pour faire descendre l'électrode 20. En B, les deux tubes optiques 32 pointent vers l'électrode lumineuse 21. Dans ce cas, les deux signaux de tension V1 et V2 sont inférieurs à leurs tensions de référence respectives. Il s'ensuit qu'un signal est expédié aux moyens de contrôle pour lever l'électrode. En C, le tube optique supérieur 32 pointe vers l'extrémité de l'électrode 21, alors que le tube optique inférieur 32 pointe vers l'arc lumineux 11. Dans ce cas, aucun signal n'est expédié, et l'électrode 20 demeure stationnaire.
  • Selon un autre mode possible de réalisation, les moyens de positionnement peuvent comporter des moyens pour peser l'électrode 20 et des moyens pour mesurer la hauteur de celle-ci à l'extérieur du four 10. En connaissant la densité de l'électrode 20, de construction uniforme, la position de l'extrémité 21 peut être calculée et ajustée au moyen du système d'actionnement 26, selon les besoins.
  • Quoique les moyens illustrés pour introduire le matériau 12 soient les conduites d'alimentation 24 au travers desquelles le matériau 12 tombe, il est aussi possible d'injecter ce matériau 12 en se servant de l'alimentation en gaz 22 ou séparément de celle-ci mais selon une direction tangentielle semblable.
  • L'électrode 20 peut être d'une construction pleine, mais elle peut être aussi pourvue d'un alésage central, de faible diamètre, dans lequel on peut injecter un gaz servant à la stabilisation de l'arc, ce gaz étant de préférence, l'argon. Le gaz ainsi injecté peut également être choisi de façon à participer à la réaction se produisant à l'intérieur du four.

Claims (10)

  1. Four à arc (10) pour le traitement d'un matériau pulvérulent (12), conducteur, à très haute température, du type comprenant :
    - un manchon vertical (14), isolé électriquement, ayant une extrémité supérieure (16), une extrémité inférieure, et une paroi interne cylindrique (18) ;
    - une électrode supérieure (20), montée coaxialement au manchon (14), à l'extrémité supérieure (16) de celui-ci ;
    - une électrode inférieure, coopérant avec l'électrode supérieure (20) par connexion appropriée de ces deux électrodes à une source d'énergie électrique, ces deux électrodes étant aptes à produire, entre elles, une colonne d'arc (11) ;
    - des moyens (17,22) permettant l'injection tangentielle d'un gaz à l'intérieur du manchon (14), de façon à y créer un tourbillon ;
    - des moyens (24) permettant l'introduction du matériau pulvérulent à traiter (12) à l'intérieur du manchon (14) près de ladite extrémité supérieure (16), à côté de l'électrode supérieure (20), de façon à former un revêtement, essentiellement cylindrique et uniforme, de particules tombant dans le manchon (14), ces particules étant projetées contre la paroi interne (18) du manchon (14) par la force centrifuge exercée par le tourbillon et recouvrant entièrement la paroi interne (18) pour la protéger, tout en étant simultanément traitées par la colonne d'arc (11) ;
    - un creuset situé sous le manchon (14), pour recueillir les particules traitées en fusion qui ruissellent de l'extrémité inférieure du manchon (14), le matériau en fusion (12) étant en contact électrique avec l'électrode inférieure, et
    - des moyens de positionnement (26 ; 28, 30, 32) pour ajuster verticalement l'électrode supérieure (20), cette dernière pouvant coulisser au travers de ladite extrémité supérieure (16) du manchon (14),
    ledit four (10) étant caractérisé par le fait que ladite électrode supérieure (20) est faite d'un matériau consommable.
  2. Four selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de positionnement comprennent des moyens (26) pour faire avancer l'électrode supérieure (20) et des moyens de contrôle (28, 30, 32) de cet avancement, pour s'assurer que l'électrode supérieure (20) soit avancée au fur et à mesure qu'elle s'use.
  3. Four selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens de contrôle de l'avancement de l'électrode supérieure (20) comportent un ensemble (28, 30, 32) formé d'un détecteur de radiations (28), d'un tube optique (32) reliant le détecteur (28) et la paroi interne (18) du manchon (14), et d'une alimentation en gaz (30) reliée au tube optique (32) pour en prévenir l'obstruction par les particules tombant dans le manchon (14), et sont agencés de telle sorte que le détecteur (28) puisse détecter la présence ou l'absence de radiation émise par l'arc (11) ou par l'électrode supérieure (20) dans la direction du tube optique (32) et permettre ainsi le contrôle des moyens d'avancement (26).
  4. Four selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens de contrôle d'avancement comportent deux ensembles (28, 30, 32) visant deux points disposés verticalement en des positions différentes de façon que l'un de ces ensembles puisse détecter la radiation émise par l'arc (11), et l'autre ensemble, la radiation émise par l'électrode supérieure (20).
  5. Four selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens de contrôle de l'avancement de l'électrode supérieure (20) comprennent des moyens pour peser l'électrode supérieure (20) et des moyens pour mesurer la longueur de l'électrode supérieure (20) à l'extérieur du four (10), de façon que la position verticale de l'électrode supérieure (20) à l'intérieur du manchon (14) puisse être calculée, l'électrode supérieure (20) étant faite d'un matériau de densité connue.
  6. Four selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'électrode supérieure (20) est tubulaire, et pourvue d'un alésage de faible diamètre, et par le fait que des moyens sont prévus pour introduire un gaz dans l'électrode creuse dans le but d'injecter du gaz dans la direction de l'arc (11), pour stabiliser ainsi ce dernier.
  7. Four selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'électrode supérieure (20) est tubulaire, et pourvue d'un alésage étroit, et par le fait que des moyens sont prévus pour introduire un gaz dans l'électrode creuse dans le but d'injecter du gaz dans la direction de l'arc (11), pour stabiliser ainsi ce dernier, le gaz ainsi injecté étant choisi de façon à participer à la réaction se produisant à l'intérieur du four.
  8. Four selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'électrode supérieure (20) est tubulaire, pourvue d'un alésage de faible diamètre, et par le fait que des moyens sont prévus pour introduire un gaz dans l'électrode creuse dans le but d'injecter du gaz dans la direction de l'arc (11), pour stabiliser ainsi ce dernier, le gaz ainsi injecté étant de l'argon.
  9. Four selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les moyens (24) permettant l'introduction du matériau pulvérulent comprennent un jeu d'ouvertures dans l'extrémité supérieure (16) du manchon (14) autour de l'électrode supérieure (20), au travers desquelles le matériau en poudre (12) est amené dans le manchon (14), près de la paroi interne (18) de celui-ci.
  10. Four selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le matériau consommable de l'électrode supérieure (20) est le graphite.
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