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.