CA3122504A1 - Ensemble anodique et procede de fabrication associe - Google Patents
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- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
- C25C3/12—Anodes
- C25C3/125—Anodes based on carbon
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de fabrication (100) d'un ensemble anodique (10) destiné aux cuves pour la production d'aluminium par électrolyse, l'ensemble anodique (10) étant du type comportant une tige d'anode (1), un bloc métallique (2) solidaire de l'une (11) des extrémités de la tige d'anode (1), ledit bloc métallique (2) pouvant se dilater selon une direction longitudinale sous l'effet de la chaleur, et une anode carbonée (3) incluant un évidement (30) dans lequel est logé le bloc métallique (2) pour scellement du bloc métallique (2) à l'anode carbonée (3), une zone scellée (41) remplie de matériau de scellement s'étendant entre le bloc métallique (2) et l'anode carbonée (3), caractérisé en ce que le procédé (100) comprend une étape de formation (102) d'au moins une première cavité (42) à l'intérieur de l'anode carbonée (3), ladite au moins première cavité (42) formant avec ledit évidement (30) une première zone de moindre épaisseur (43) à l'intérieur de l'anode carbonée (3), ladite première zone de moindre épaisseur (43) étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l'effet de la dilatation du bloc métallique (2) selon la direction longitudinale.
Description
Description Titre : Ensemble anodique et procédé de fabrication associé
Domaine technique La présente invention concerne un ensemble anodique destiné aux cuves pour la production d'aluminium par électrolyse, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel ensemble anodique.
Elle est particulièrement adaptée aux cuves d'électrolyse à anodes précuites.
Présentation de l'art antérieur L'aluminium est essentiellement produit par électrolyse d'alumine dissoute dans un bain cryolithaire. La cuve d'électrolyse qui permet cette opération est constituée par un caisson en acier et revêtu intérieurement par des produits isolants réfractaires.
Une cathode formée de blocs carbonés est placée dans le caisson. Elle est surmontée par une anode ou une pluralité d'anodes en carbone, ou blocs anodiques carbonés, plongeant dans le bain cryolithaire. Cette (ou ces) anode(s) en carbone est (sont) oxydée(s) progressivement par l'oxygène provenant de la décomposition de l'alumine.
Le passage du courant s'effectue de l'anode vers la cathode à travers le bain cryolithaire, maintenu à l'état liquide par effet Joule.
Les températures usuelles de fonctionnement d'une cuve étant comprises entre 930 et 980 C, l'aluminium produit est liquide et se dépose par gravité sur la cathode.
Régulièrement, l'aluminium produit, ou une partie de l'aluminium produit, est aspiré par une poche de coulée et transvasé dans des fours de fonderie. Une fois les anodes usées, celles-ci sont remplacées par des anodes neuves.
Pour permettre sa manipulation et son alimentation en courant électrique, chaque anode est généralement associée à une structure pour former un ensemble anodique.
Cette structure est généralement composée :
- d'une tige d'anode en matériau à haute conductivité électrique, tel que de l'aluminium ou du cuivre, et - de moyens d'accrochage en matériau résistant aux températures élevées d'utilisation de l'anode, tel que de l'acier.
Les moyens d'accrochage comprennent généralement un multipode formé d'une traverse solidaire de la base de la tige associée à une pluralité de rondins avantageusement cylindriques dont l'axe est parallèle à la tige.
Domaine technique La présente invention concerne un ensemble anodique destiné aux cuves pour la production d'aluminium par électrolyse, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel ensemble anodique.
Elle est particulièrement adaptée aux cuves d'électrolyse à anodes précuites.
Présentation de l'art antérieur L'aluminium est essentiellement produit par électrolyse d'alumine dissoute dans un bain cryolithaire. La cuve d'électrolyse qui permet cette opération est constituée par un caisson en acier et revêtu intérieurement par des produits isolants réfractaires.
Une cathode formée de blocs carbonés est placée dans le caisson. Elle est surmontée par une anode ou une pluralité d'anodes en carbone, ou blocs anodiques carbonés, plongeant dans le bain cryolithaire. Cette (ou ces) anode(s) en carbone est (sont) oxydée(s) progressivement par l'oxygène provenant de la décomposition de l'alumine.
Le passage du courant s'effectue de l'anode vers la cathode à travers le bain cryolithaire, maintenu à l'état liquide par effet Joule.
Les températures usuelles de fonctionnement d'une cuve étant comprises entre 930 et 980 C, l'aluminium produit est liquide et se dépose par gravité sur la cathode.
Régulièrement, l'aluminium produit, ou une partie de l'aluminium produit, est aspiré par une poche de coulée et transvasé dans des fours de fonderie. Une fois les anodes usées, celles-ci sont remplacées par des anodes neuves.
Pour permettre sa manipulation et son alimentation en courant électrique, chaque anode est généralement associée à une structure pour former un ensemble anodique.
Cette structure est généralement composée :
- d'une tige d'anode en matériau à haute conductivité électrique, tel que de l'aluminium ou du cuivre, et - de moyens d'accrochage en matériau résistant aux températures élevées d'utilisation de l'anode, tel que de l'acier.
Les moyens d'accrochage comprennent généralement un multipode formé d'une traverse solidaire de la base de la tige associée à une pluralité de rondins avantageusement cylindriques dont l'axe est parallèle à la tige.
2 Les rondins sont introduits en partie à l'intérieur d'évidements réalisés sur la face supérieure de l'anode, et les interstices existant entre les rondins et les évidements sont comblés en coulant un métal en fusion, typiquement de la fonte. Les douilles métalliques ainsi réalisées permettent d'assurer un bon accrochage mécanique et une bonne liaison électrique entre la tige et l'anode.
Toutefois, on a constaté dans l'art antérieur que la présence de rondins induisait une chute ohmique à la connexion de l'anode, ainsi que des pertes thermiques à
travers l'ensemble anodique.
C'est pourquoi le document VVO 2012/100340 propose un ensemble anodique dans io .. lequel l'ensemble composé de la traverse et des rondins est remplacé par une barre longitudinale de connexion. Lors du scellement, cette barre de connexion est introduite dans une gorge longitudinale réalisée sur la face supérieure de l'anode. De la fonte en fusion est ensuite déposée à la périphérie de la barre de connexion pour combler l'espace entre la barre de connexion et la gorge.
Cette solution permet d'améliorer la répartition des courants dans l'anode, de diminuer la chute ohmique de contact entre le carbone et la fonte et limiter les déperditions de chaleur, comme l'avait déjà enseigné le document FR 1 326 481 qui proposait une solution identique à VVO 2012/100340.
Toutefois, si les ensembles anodiques de l'art antérieur comportaient de préférence des rondins cylindriques, c'est notamment pour limiter les risques de détérioration de l'anode du fait de la dilatation subie par les moyens d'accrochage lors de l'introduction de l'anode dans le bain cryolithaire dont la température est comprise entre 930 et 980 C.
En effet, contrairement aux rondins cylindriques dont la dilatation induit l'application d'une force de dilatation thermique radiale sur l'anode, la dilatation thermique d'une barre métallique induit l'application de forces transversales et longitudinales sur l'anode tendant à fissurer celle-ci.
Aucune solution à ce problème de fissuration n'est proposée dans FR 1 326 481 ou dans VVO 2012/100340.
Dans le document VVO 2015/110906, il est proposé une solution à ce problème de fissuration. Cette solution consiste à prévoir au moins un espace ne comportant pas de matériau de scellement à l'une des extrémités longitudinales de la barre de connexion, ledit espace pouvant avantageusement être garni d'un matériau de garnissage compressible, tel que de la fibre réfractaire. Ainsi, lors de la dilatation de la barre de connexion, la fibre réfractaire permet d'absorber les forces appliquées longitudinalement par celle-ci, évitant ainsi une fissuration de l'anode sous l'effet desdites forces. Cette
Toutefois, on a constaté dans l'art antérieur que la présence de rondins induisait une chute ohmique à la connexion de l'anode, ainsi que des pertes thermiques à
travers l'ensemble anodique.
C'est pourquoi le document VVO 2012/100340 propose un ensemble anodique dans io .. lequel l'ensemble composé de la traverse et des rondins est remplacé par une barre longitudinale de connexion. Lors du scellement, cette barre de connexion est introduite dans une gorge longitudinale réalisée sur la face supérieure de l'anode. De la fonte en fusion est ensuite déposée à la périphérie de la barre de connexion pour combler l'espace entre la barre de connexion et la gorge.
Cette solution permet d'améliorer la répartition des courants dans l'anode, de diminuer la chute ohmique de contact entre le carbone et la fonte et limiter les déperditions de chaleur, comme l'avait déjà enseigné le document FR 1 326 481 qui proposait une solution identique à VVO 2012/100340.
Toutefois, si les ensembles anodiques de l'art antérieur comportaient de préférence des rondins cylindriques, c'est notamment pour limiter les risques de détérioration de l'anode du fait de la dilatation subie par les moyens d'accrochage lors de l'introduction de l'anode dans le bain cryolithaire dont la température est comprise entre 930 et 980 C.
En effet, contrairement aux rondins cylindriques dont la dilatation induit l'application d'une force de dilatation thermique radiale sur l'anode, la dilatation thermique d'une barre métallique induit l'application de forces transversales et longitudinales sur l'anode tendant à fissurer celle-ci.
Aucune solution à ce problème de fissuration n'est proposée dans FR 1 326 481 ou dans VVO 2012/100340.
Dans le document VVO 2015/110906, il est proposé une solution à ce problème de fissuration. Cette solution consiste à prévoir au moins un espace ne comportant pas de matériau de scellement à l'une des extrémités longitudinales de la barre de connexion, ledit espace pouvant avantageusement être garni d'un matériau de garnissage compressible, tel que de la fibre réfractaire. Ainsi, lors de la dilatation de la barre de connexion, la fibre réfractaire permet d'absorber les forces appliquées longitudinalement par celle-ci, évitant ainsi une fissuration de l'anode sous l'effet desdites forces. Cette
3 solution présente toutefois l'inconvénient de nécessiter une mise en place manuelle de la fibre réfractaire avant la coulée du matériau de scellement. Ceci accroît donc de manière exagérée les coûts et les temps de fabrication. Par ailleurs, une fois l'électrolyse effectuée, la fibre réfractaire doit être retirée de l'ensemble anodique pour pouvoir recycler .. le carbone. Cette opération accroît donc également les coûts et les temps de recyclage.
Un but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication moins couteux et moins complexe que celui proposé dans le document WO 2015/110906, ce procédé de fabrication permettant de former un ensemble anodique présentant un risque moindre de fissuration de l'anode sous l'effet de la dilatation thermique de la barre de connexion.
io Un autre but de la présente invention est de proposer un ensemble anodique pouvant être obtenu par ledit procédé de fabrication.
Résumé de l'invention A cet effet, l'invention propose un procédé de fabrication d'un ensemble anodique destiné
aux cuves pour la production d'aluminium par électrolyse, l'ensemble anodique étant du type comportant une tige d'anode, un bloc métallique solidaire de l'une des extrémités de la tige d'anode, ledit bloc métallique pouvant se dilater selon une direction longitudinale sous l'effet de la chaleur, et une anode carbonée incluant un évidement dans lequel est logé le bloc métallique pour scellement du bloc métallique à l'anode carbonée, une zone scellée remplie de matériau de scellement s'étendant entre le bloc métallique et l'anode .. carbonée, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de formation d'au moins une première cavité à l'intérieur de l'anode carbonée, ladite au moins première cavité
formant avec ledit évidement une première zone de moindre épaisseur à
l'intérieur de l'anode carbonée, ladite première zone de moindre épaisseur étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l'effet de la dilatation du bloc métallique selon la direction longitudinale.
Ainsi configuré, le procédé de fabrication selon l'invention permet de former un ensemble anodique présentant moins de risques de fissuration de l'anode carbonée sous l'effet de la dilatation du bloc métallique.
En effet, une partie des forces appliquées sur l'anode par le bloc métallique lors de sa dilatation selon la direction longitudinale est absorbée par la zone de moindre épaisseur et la cavité.
Avantageusement, le procédé de l'invention peut comprendre en outre une étape de formation d'au moins une deuxième cavité à l'intérieur de l'anode carbonée, ladite au moins deuxième cavité formant avec ledit évidement une deuxième zone de moindre
Un but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication moins couteux et moins complexe que celui proposé dans le document WO 2015/110906, ce procédé de fabrication permettant de former un ensemble anodique présentant un risque moindre de fissuration de l'anode sous l'effet de la dilatation thermique de la barre de connexion.
io Un autre but de la présente invention est de proposer un ensemble anodique pouvant être obtenu par ledit procédé de fabrication.
Résumé de l'invention A cet effet, l'invention propose un procédé de fabrication d'un ensemble anodique destiné
aux cuves pour la production d'aluminium par électrolyse, l'ensemble anodique étant du type comportant une tige d'anode, un bloc métallique solidaire de l'une des extrémités de la tige d'anode, ledit bloc métallique pouvant se dilater selon une direction longitudinale sous l'effet de la chaleur, et une anode carbonée incluant un évidement dans lequel est logé le bloc métallique pour scellement du bloc métallique à l'anode carbonée, une zone scellée remplie de matériau de scellement s'étendant entre le bloc métallique et l'anode .. carbonée, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de formation d'au moins une première cavité à l'intérieur de l'anode carbonée, ladite au moins première cavité
formant avec ledit évidement une première zone de moindre épaisseur à
l'intérieur de l'anode carbonée, ladite première zone de moindre épaisseur étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l'effet de la dilatation du bloc métallique selon la direction longitudinale.
Ainsi configuré, le procédé de fabrication selon l'invention permet de former un ensemble anodique présentant moins de risques de fissuration de l'anode carbonée sous l'effet de la dilatation du bloc métallique.
En effet, une partie des forces appliquées sur l'anode par le bloc métallique lors de sa dilatation selon la direction longitudinale est absorbée par la zone de moindre épaisseur et la cavité.
Avantageusement, le procédé de l'invention peut comprendre en outre une étape de formation d'au moins une deuxième cavité à l'intérieur de l'anode carbonée, ladite au moins deuxième cavité formant avec ledit évidement une deuxième zone de moindre
4 épaisseur à l'intérieur de l'anode carbonée, ladite deuxième zone de moindre épaisseur étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l'effet de la dilatation du bloc métallique selon la direction longitudinale.
Dans une variante de réalisation, le bloc métallique possède sensiblement une forme de parallélépipède définie notamment par quatre faces longitudinales reliées par deux faces transversales, ladite au moins première zone de moindre épaisseur, respectivement ladite au moins deuxième zone de moindre épaisseur, étant disposée parallèlement à
l'une desdites faces transversales et étant séparée de celle-ci par la zone scellée.
Dans le cas d'un ensemble anodique comprenant deux zones de moindre épaisseur, chaque zone de moindre épaisseur s'étendra de manière avantageuse à une extrémité
longitudinale respective du bloc métallique. Les zones de moindre épaisseur seront alors réparties de part et d'autre de la tige d'anode, ce qui permettra d'une part une meilleure répartition de l'intensité des forces de dilatation, et d'autre part un meilleur équilibrage des masses de l'ensemble anodique.
Dans une variante de réalisation, l'étape de formation de ladite au moins première cavité, respectivement de ladite au moins deuxième cavité, peut comprendre une étape de mise en place d'un insert dans un moule destiné à former l'anode carbonée de sorte à définir au moins une partie en saillie à l'intérieur du moule, ladite partie en saillie étant destinée à
former ladite au moins première cavité, respectivement ladite au moins deuxième cavité.
Dans une autre variante de réalisation, l'étape de formation de ladite au moins première cavité, respectivement de ladite au moins deuxième cavité, peut comprendre une étape d'usinage de l'anode carbonée.
L'invention concerne également un ensemble anodique destiné aux cuves pour la production d'aluminium par électrolyse, l'ensemble anodique comportant une tige d'anode, un bloc métallique solidaire de l'une des extrémités de la tige d'anode, ledit bloc métallique pouvant se dilater selon une direction longitudinale sous l'effet de la chaleur, et une anode carbonée incluant un évidement dans lequel est logé le bloc métallique pour scellement du bloc métallique à l'anode carbonée, une zone scellée remplie de matériau de scellement s'étendant entre le bloc métallique et l'anode carbonée, caractérisé en ce que l'anode carbonée comprend au moins une première cavité, ladite au moins première cavité formant avec ledit évidement une première zone de moindre épaisseur à
l'intérieur de l'anode carbonée, ladite première zone de moindre épaisseur étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l'effet de la dilatation du bloc métallique selon la direction longitudinale Des aspects préférés mais non limitatifs de l'ensemble anodique sont les suivants :
- l'anode carbonée comprend au moins une deuxième cavité, ladite au moins deuxième cavité formant avec ledit évidement une deuxième zone de moindre épaisseur à
l'intérieur de l'anode carbonée, ladite deuxième zone de moindre épaisseur étant apte à se
Dans une variante de réalisation, le bloc métallique possède sensiblement une forme de parallélépipède définie notamment par quatre faces longitudinales reliées par deux faces transversales, ladite au moins première zone de moindre épaisseur, respectivement ladite au moins deuxième zone de moindre épaisseur, étant disposée parallèlement à
l'une desdites faces transversales et étant séparée de celle-ci par la zone scellée.
Dans le cas d'un ensemble anodique comprenant deux zones de moindre épaisseur, chaque zone de moindre épaisseur s'étendra de manière avantageuse à une extrémité
longitudinale respective du bloc métallique. Les zones de moindre épaisseur seront alors réparties de part et d'autre de la tige d'anode, ce qui permettra d'une part une meilleure répartition de l'intensité des forces de dilatation, et d'autre part un meilleur équilibrage des masses de l'ensemble anodique.
Dans une variante de réalisation, l'étape de formation de ladite au moins première cavité, respectivement de ladite au moins deuxième cavité, peut comprendre une étape de mise en place d'un insert dans un moule destiné à former l'anode carbonée de sorte à définir au moins une partie en saillie à l'intérieur du moule, ladite partie en saillie étant destinée à
former ladite au moins première cavité, respectivement ladite au moins deuxième cavité.
Dans une autre variante de réalisation, l'étape de formation de ladite au moins première cavité, respectivement de ladite au moins deuxième cavité, peut comprendre une étape d'usinage de l'anode carbonée.
L'invention concerne également un ensemble anodique destiné aux cuves pour la production d'aluminium par électrolyse, l'ensemble anodique comportant une tige d'anode, un bloc métallique solidaire de l'une des extrémités de la tige d'anode, ledit bloc métallique pouvant se dilater selon une direction longitudinale sous l'effet de la chaleur, et une anode carbonée incluant un évidement dans lequel est logé le bloc métallique pour scellement du bloc métallique à l'anode carbonée, une zone scellée remplie de matériau de scellement s'étendant entre le bloc métallique et l'anode carbonée, caractérisé en ce que l'anode carbonée comprend au moins une première cavité, ladite au moins première cavité formant avec ledit évidement une première zone de moindre épaisseur à
l'intérieur de l'anode carbonée, ladite première zone de moindre épaisseur étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l'effet de la dilatation du bloc métallique selon la direction longitudinale Des aspects préférés mais non limitatifs de l'ensemble anodique sont les suivants :
- l'anode carbonée comprend au moins une deuxième cavité, ladite au moins deuxième cavité formant avec ledit évidement une deuxième zone de moindre épaisseur à
l'intérieur de l'anode carbonée, ladite deuxième zone de moindre épaisseur étant apte à se
5 .. déformer ou à se fracturer sous l'effet de la dilatation du bloc métallique selon la direction longitudinale ;
- le bloc métallique possède sensiblement une forme de parallélépipède définie notamment par quatre faces longitudinales reliées par deux faces transversales, ladite au moins première zone de moindre épaisseur, respectivement ladite au moins deuxième zone de moindre épaisseur, étant disposée parallèlement à l'une desdites faces transversales et étant séparée de celle-ci par la zone scellée ;
la première, respectivement la deuxième cavité, dépasse transversalement et verticalement d'une projection longitudinale d'une paroi interne latérale transversale de l'évidement, le dépassement étant de préférence inférieur à 5 cm ;
- la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède un profil sensiblement plat et est orientée de manière perpendiculaire à ladite direction longitudinale ;
- la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède un profil en trois parties, à savoir une partie centrale entourée par deux parties d'extrémité, ladite partie centrale étant sensiblement plate et étant orientée de manière perpendiculaire à
ladite direction longitudinale et lesdites parties d'extrémité étant orientées de manière oblique par rapport à ladite partie centrale ;
- la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède un profil en deux parties, à savoir une première partie et une deuxième partie reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison, chacune desdites première et deuxième parties possédant un profil biconvexe, et dans lequel la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède une épaisseur plus faible au niveau de ladite zone de liaison ;
- la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède un profil en deux parties, à savoir une première partie et une deuxième partie reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison, chacune desdites première et deuxième parties possédant un profil sensiblement plat, et dans lequel la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède une épaisseur plus faible au niveau de ladite zone de liaison ;
- la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède un profil en deux parties, à savoir une première partie et une deuxième partie reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison, chacune desdites première et deuxième parties possédant
- le bloc métallique possède sensiblement une forme de parallélépipède définie notamment par quatre faces longitudinales reliées par deux faces transversales, ladite au moins première zone de moindre épaisseur, respectivement ladite au moins deuxième zone de moindre épaisseur, étant disposée parallèlement à l'une desdites faces transversales et étant séparée de celle-ci par la zone scellée ;
la première, respectivement la deuxième cavité, dépasse transversalement et verticalement d'une projection longitudinale d'une paroi interne latérale transversale de l'évidement, le dépassement étant de préférence inférieur à 5 cm ;
- la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède un profil sensiblement plat et est orientée de manière perpendiculaire à ladite direction longitudinale ;
- la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède un profil en trois parties, à savoir une partie centrale entourée par deux parties d'extrémité, ladite partie centrale étant sensiblement plate et étant orientée de manière perpendiculaire à
ladite direction longitudinale et lesdites parties d'extrémité étant orientées de manière oblique par rapport à ladite partie centrale ;
- la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède un profil en deux parties, à savoir une première partie et une deuxième partie reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison, chacune desdites première et deuxième parties possédant un profil biconvexe, et dans lequel la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède une épaisseur plus faible au niveau de ladite zone de liaison ;
- la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède un profil en deux parties, à savoir une première partie et une deuxième partie reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison, chacune desdites première et deuxième parties possédant un profil sensiblement plat, et dans lequel la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède une épaisseur plus faible au niveau de ladite zone de liaison ;
- la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède un profil en deux parties, à savoir une première partie et une deuxième partie reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison, chacune desdites première et deuxième parties possédant
6 un profil plano-convexe, et dans lequel la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède une épaisseur plus faible au niveau de ladite zone de liaison.
Brève description des figures D'autres avantages et caractéristiques de l'ensemble anodique et de son procédé de fabrication associé ressortiront encore de la description qui va suivre de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, à partir des dessins annexés sur lesquels :
[Fig 1] La figure 1 est une vue en perspective d'un ensemble anodique selon une première variante de réalisation de l'invention, [Fig 2] La figure 2 est une vue en perspective du bloc métallique fixé sur la tige d'anode avant son intégration dans l'ensemble anodique représenté sur la figure 1, [Fig 3] La figure 3 est une vue en perspective de l'anode carbonée utilisée pour la fabrication de l'ensemble anodique représenté sur la figure 1, [Fig 4] La figure 4 est une vue de dessus d'un ensemble anodique selon une deuxième variante de réalisation de l'invention, [Fig 5] La figure 5 est une vue en coupe selon CC' de l'ensemble anodique représenté sur la figure 4, [Fig 6] Les figures 6a-6e sont des vues partielles, de dessus de plusieurs variantes de réalisation de l'invention, [Fig 7] La figure 7 est un schéma de principe d'un procédé de fabrication d'un ensemble anodique selon l'invention.
Description détaillée On va maintenant décrire un exemple de procédé de fabrication d'un ensemble anodique ainsi que des exemples d'ensembles anodiques obtenus à partir du procédé. Dans ces différentes figures, les éléments équivalents portent les mêmes références numériques.
On utilisera dans la suite du texte les expressions face latérale , face inférieure , face supérieure , parois latérales et fond en référence à une tige d'anode s'étendant le long d'un axe A-A'.
Le lecteur appréciera que l'on entend, dans le cadre de la présente invention, par:
- face inférieure ou face supérieure , une face s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'axe A-A', la face supérieure d'une pièce donnée étant plus proche de la tige d'anode que la face inférieure, - face/paroi latérale , une face/paroi s'étendant dans un plan parallèle à
l'axe A-A' de la tige d'anode, - face/paroi longitudinale , une face/paroi s'étendant parallèlement à un axe
Brève description des figures D'autres avantages et caractéristiques de l'ensemble anodique et de son procédé de fabrication associé ressortiront encore de la description qui va suivre de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, à partir des dessins annexés sur lesquels :
[Fig 1] La figure 1 est une vue en perspective d'un ensemble anodique selon une première variante de réalisation de l'invention, [Fig 2] La figure 2 est une vue en perspective du bloc métallique fixé sur la tige d'anode avant son intégration dans l'ensemble anodique représenté sur la figure 1, [Fig 3] La figure 3 est une vue en perspective de l'anode carbonée utilisée pour la fabrication de l'ensemble anodique représenté sur la figure 1, [Fig 4] La figure 4 est une vue de dessus d'un ensemble anodique selon une deuxième variante de réalisation de l'invention, [Fig 5] La figure 5 est une vue en coupe selon CC' de l'ensemble anodique représenté sur la figure 4, [Fig 6] Les figures 6a-6e sont des vues partielles, de dessus de plusieurs variantes de réalisation de l'invention, [Fig 7] La figure 7 est un schéma de principe d'un procédé de fabrication d'un ensemble anodique selon l'invention.
Description détaillée On va maintenant décrire un exemple de procédé de fabrication d'un ensemble anodique ainsi que des exemples d'ensembles anodiques obtenus à partir du procédé. Dans ces différentes figures, les éléments équivalents portent les mêmes références numériques.
On utilisera dans la suite du texte les expressions face latérale , face inférieure , face supérieure , parois latérales et fond en référence à une tige d'anode s'étendant le long d'un axe A-A'.
Le lecteur appréciera que l'on entend, dans le cadre de la présente invention, par:
- face inférieure ou face supérieure , une face s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'axe A-A', la face supérieure d'une pièce donnée étant plus proche de la tige d'anode que la face inférieure, - face/paroi latérale , une face/paroi s'étendant dans un plan parallèle à
l'axe A-A' de la tige d'anode, - face/paroi longitudinale , une face/paroi s'étendant parallèlement à un axe
7 longitudinal d'un objet longitudinal (par exemple un évidement ou un bloc métallique), - face/paroi transversale , une face/paroi s'étendant perpendiculairement à
un axe longitudinal d'un objet longitudinal, - direction longitudinale ou longitudinalement , une direction parallèle à un axe .. longitudinal d'un objet longitudinal (par exemple un évidement ou un bloc métallique), - paroi externe ou paroi interne d'une cavité, une paroi qui est la plus éloignée, respectivement la moins éloignée, de l'axe A-A'.
On a illustré à la figure 1 un exemple d'ensemble anodique selon l'invention.
En référence aux figures 1 à 3, l'ensemble anodique 10 comprend une tige d'anode 1, un bloc métallique 2, et une anode carbonée 3.
La tige d'anode 1 est constituée dans un matériau électriquement conducteur.
Elle s'étend selon l'axe A-A'. La tige d'anode est d'un type classiquement connu de l'homme du métier et ne sera pas décrite plus en détail dans la suite.
Le bloc métallique 2 forme des moyens d'accrochage. Le bloc métallique 2 est dans un .. matériau électriquement conducteur apte à supporter les températures importantes d'utilisation de l'ensemble anodique. Par exemple, le bloc métallique est en acier.
Les dimensions du bloc métallique 2 peuvent être les suivantes :
- longueur L comprise entre 80 et 200 centimètres, - largeur I et hauteur h comprises entre 5 et 50 centimètres.
Dans tous les cas, la longueur L est au moins deux fois supérieure à la largeur I du bloc métallique 2.
Le bloc métallique 2 est solidaire de la tige d'anode 1 à l'une de ses extrémités 11, et s'étend selon un axe longitudinal B-B' perpendiculaire à l'axe A-A'. Le bloc métallique 2 comprend une face supérieure 23 en contact avec la tige d'anode 1, une face inférieure .. 24 opposée à la face supérieure 23, deux faces latérales longitudinales 22 et deux faces latérales transversales 21. Le bloc métallique 2 est par exemple une barre, possédant éventuellement une forme de parallélépipède rectangle, et peut comporter des dents, notamment à profil arrondi, sur ses faces latérales 21, 22 et/ou sa face inférieure 24.
L'anode 3 est un bloc anodique de matériau carboné précuit dont la composition et la forme générale sont connues de l'homme du métier et ne seront pas décrites plus en détail dans la suite. La face supérieure de l'anode 3 comporte un évidement 30 dans lequel est logé le bloc métallique 2.
un axe longitudinal d'un objet longitudinal, - direction longitudinale ou longitudinalement , une direction parallèle à un axe .. longitudinal d'un objet longitudinal (par exemple un évidement ou un bloc métallique), - paroi externe ou paroi interne d'une cavité, une paroi qui est la plus éloignée, respectivement la moins éloignée, de l'axe A-A'.
On a illustré à la figure 1 un exemple d'ensemble anodique selon l'invention.
En référence aux figures 1 à 3, l'ensemble anodique 10 comprend une tige d'anode 1, un bloc métallique 2, et une anode carbonée 3.
La tige d'anode 1 est constituée dans un matériau électriquement conducteur.
Elle s'étend selon l'axe A-A'. La tige d'anode est d'un type classiquement connu de l'homme du métier et ne sera pas décrite plus en détail dans la suite.
Le bloc métallique 2 forme des moyens d'accrochage. Le bloc métallique 2 est dans un .. matériau électriquement conducteur apte à supporter les températures importantes d'utilisation de l'ensemble anodique. Par exemple, le bloc métallique est en acier.
Les dimensions du bloc métallique 2 peuvent être les suivantes :
- longueur L comprise entre 80 et 200 centimètres, - largeur I et hauteur h comprises entre 5 et 50 centimètres.
Dans tous les cas, la longueur L est au moins deux fois supérieure à la largeur I du bloc métallique 2.
Le bloc métallique 2 est solidaire de la tige d'anode 1 à l'une de ses extrémités 11, et s'étend selon un axe longitudinal B-B' perpendiculaire à l'axe A-A'. Le bloc métallique 2 comprend une face supérieure 23 en contact avec la tige d'anode 1, une face inférieure .. 24 opposée à la face supérieure 23, deux faces latérales longitudinales 22 et deux faces latérales transversales 21. Le bloc métallique 2 est par exemple une barre, possédant éventuellement une forme de parallélépipède rectangle, et peut comporter des dents, notamment à profil arrondi, sur ses faces latérales 21, 22 et/ou sa face inférieure 24.
L'anode 3 est un bloc anodique de matériau carboné précuit dont la composition et la forme générale sont connues de l'homme du métier et ne seront pas décrites plus en détail dans la suite. La face supérieure de l'anode 3 comporte un évidement 30 dans lequel est logé le bloc métallique 2.
8 Avantageusement, l'évidement 30 peut être de forme complémentaire à celle du bloc métallique 2. Dans ce cas, l'évidement 30 comporte des parois internes latérales longitudinales 32, des parois internes latérales transversales 31, et un fond 34.
La largeur l' de l'évidement ou de la gorge est prévue supérieure à la largeur I du bloc métallique 2 pour permettre l'insertion du bloc métallique 2.
L'ensemble anodique comprend en outre, des zones scellées remplies d'un matériau de scellement 41. Les zones scellées s'étendent entre les parois internes longitudinales 32 de l'évidement 30, et les faces latérales longitudinales 22 du bloc métallique 2.
On entend, dans le cadre de la présente invention, par matériau de scellement , un matériau permettant la formation d'une liaison rigide et conductrice entre une anode et un bloc métallique, cette liaison étant typiquement assurée par un métal coulé
entre le bloc métallique et l'anode tel que de la fonte, ou par une pâte conductrice.
Comme illustré sur la figure 1, le matériau de scellement 41 recouvre toutes les faces latérales 21, 22 du bloc métallique 2. Les forces appliquées longitudinalement par le bloc métallique 2 lors de sa dilatation seront donc transmises intégralement, via les zones scellées 41 jouxtant les faces latérales transversales 21 du bloc métallique 2, à l'anode 3.
En effet, on rappelle à titre indicatif qu'un bloc métallique en acier de longueur égale à
1 mètre peut subir une dilatation longitudinale allant jusqu'à 2 centimètres à
1000 C.
Cette dilatation longitudinale pourrait potentiellement induire une détérioration très importante de l'anode 3 (fissures, éclatement, etc.).
De manière à éviter une telle détérioration de l'anode 3 sous l'effet desdites forces longitudinales, l'anode 3 est avantageusement munie d'une paire de cavités 42 disposées de part et d'autre de l'évidement 30 selon l'axe longitudinale B-B', chacune des cavités 42 étant située à proximité d'une zone scellée 41 jouxtant l'une des faces latérales transversales 21 du bloc métallique 2. Ainsi disposée, chacune des cavités 42 forme avec l'évidement 30 une zone de moindre épaisseur 43 dans l'anode 3, ladite zone de moindre épaisseur 43 étant comprise entre ladite zone scellée 41 et ladite cavité 42.
Cette zone de moindre épaisseur 43 sera notamment configurée pour être deformable ou fracturable sous l'effet des forces appliquées longitudinalement par le bloc métallique 2.
L'épaisseur de la zone de moindre épaisseur 43 est avantageusement inférieure à 5 cm et de préférence comprise entre 0.5 et 3 cm pour pouvoir se déformer ou se fracturer sans propagation de fissures dans le reste de l'anode. La cavité 42 aura avantageusement une épaisseur supérieure à 0.5 cm et de préférence supérieure à 1 cm pour pouvoir absorber la déformation de l'épaisseur de la zone de moindre épaisseur 43 provoquée par la dilatation du bloc métallique 2.
La largeur l' de l'évidement ou de la gorge est prévue supérieure à la largeur I du bloc métallique 2 pour permettre l'insertion du bloc métallique 2.
L'ensemble anodique comprend en outre, des zones scellées remplies d'un matériau de scellement 41. Les zones scellées s'étendent entre les parois internes longitudinales 32 de l'évidement 30, et les faces latérales longitudinales 22 du bloc métallique 2.
On entend, dans le cadre de la présente invention, par matériau de scellement , un matériau permettant la formation d'une liaison rigide et conductrice entre une anode et un bloc métallique, cette liaison étant typiquement assurée par un métal coulé
entre le bloc métallique et l'anode tel que de la fonte, ou par une pâte conductrice.
Comme illustré sur la figure 1, le matériau de scellement 41 recouvre toutes les faces latérales 21, 22 du bloc métallique 2. Les forces appliquées longitudinalement par le bloc métallique 2 lors de sa dilatation seront donc transmises intégralement, via les zones scellées 41 jouxtant les faces latérales transversales 21 du bloc métallique 2, à l'anode 3.
En effet, on rappelle à titre indicatif qu'un bloc métallique en acier de longueur égale à
1 mètre peut subir une dilatation longitudinale allant jusqu'à 2 centimètres à
1000 C.
Cette dilatation longitudinale pourrait potentiellement induire une détérioration très importante de l'anode 3 (fissures, éclatement, etc.).
De manière à éviter une telle détérioration de l'anode 3 sous l'effet desdites forces longitudinales, l'anode 3 est avantageusement munie d'une paire de cavités 42 disposées de part et d'autre de l'évidement 30 selon l'axe longitudinale B-B', chacune des cavités 42 étant située à proximité d'une zone scellée 41 jouxtant l'une des faces latérales transversales 21 du bloc métallique 2. Ainsi disposée, chacune des cavités 42 forme avec l'évidement 30 une zone de moindre épaisseur 43 dans l'anode 3, ladite zone de moindre épaisseur 43 étant comprise entre ladite zone scellée 41 et ladite cavité 42.
Cette zone de moindre épaisseur 43 sera notamment configurée pour être deformable ou fracturable sous l'effet des forces appliquées longitudinalement par le bloc métallique 2.
L'épaisseur de la zone de moindre épaisseur 43 est avantageusement inférieure à 5 cm et de préférence comprise entre 0.5 et 3 cm pour pouvoir se déformer ou se fracturer sans propagation de fissures dans le reste de l'anode. La cavité 42 aura avantageusement une épaisseur supérieure à 0.5 cm et de préférence supérieure à 1 cm pour pouvoir absorber la déformation de l'épaisseur de la zone de moindre épaisseur 43 provoquée par la dilatation du bloc métallique 2.
9 PCT/CA2019/051794 Ainsi, lors de la dilatation du bloc métallique 2, les forces appliquées longitudinalement par le bloc métallique 2 seront avantageusement transmises en premier lieu aux zones de moindre épaisseur 43, ce qui aboutira soit à une déformation, soit une fracturation desdites zones de moindre épaisseur 43. Du fait que le reste de l'anode 3, notamment les parties de l'anode 3 comprises entre l'un des bords latéraux 33 de l'anode 3 et la paroi externe de la cavité 42 la plus proche de ce dernier, n'est pas directement soumise à
l'intégralité des forces appliquées longitudinalement par le bloc métallique, le risque de détérioration est considérablement amoindri.
En référence aux figures 4 et 5, on a illustré un autre mode de réalisation de l'ensemble .. anodique, respectivement en vue de dessus et en vue en coupe transversale selon C-C'.
Dans cette variante de réalisation, l'anode 3 ne comporte qu'une seule cavité
définissant avec l'évidement 30 une unique zone de moindre épaisseur 43. Cette zone de moindre épaisseur 43 sera toutefois suffisante pour limiter le risque de détérioration de l'ensemble de l'anode 3.
.. Quel que soit le mode de réalisation, l'anode 3 comprend au moins une cavité 42 espacée par rapport à l'évidement 30 de sorte qu'une zone de moindre épaisseur 43 de l'anode 3 soit formée entre ladite au moins une cavité 42 et ledit évidement 30. L'anode comprend donc au moins une zone de moindre épaisseur 43. La zone de moindre épaisseur 43 est une structure de l'anode 3 apte à se déformer ou à se fracturer sous l'effet de la dilatation du bloc métallique, par exemple selon la direction longitudinale.
Tel que visible sur les figures 4 et 5, la cavité 42 s'étend transversalement et verticalement au-delà d'une projection longitudinale de la paroi interne latérale transversale 31. Une telle configuration permet un évanouissement dans la cavité 42 d'éventuelles fissures s'étendant depuis la paroi interne latérale transversale selon une direction principalement longitudinale en s'éloignant légèrement de l'axe C-C'. Le dépassement est avantageusement inférieur à 5 cm et de préférence inférieur à
3 cm de sorte à ne pas fragiliser l'anode 3 et ne pas perturber la distribution du courant vers la totalité de la face inférieure de l'anode 3.
La forme de la zone de moindre épaisseur 43, de la cavité 42 et de l'évidement 30 pourra .. varier en fonction de divers paramètres, tels que, notamment, le matériau constitutif, les dimensions et/ou la forme de l'anode 3 et/ou du bloc métallique 2. Notamment, dans certains modes de réalisations, la forme de la zone de moindre épaisseur 43 pourra comporter au moins une interface de fracturation de l'anode 3 configurée de sorte que la zone de moindre épaisseur 43 soit apte à se fracturer à ladite au moins une interface de fracturation, par exemple sous l'effet d'une contrainte donnée résultant de la dilatation du bloc métallique. Une telle interface de fracturation pourrait jouxter une surface concave de l'évidement 30 ou de la cavité 42. Cette surface concave pourrait être courbée, c'est-à-dire définissant une courbe (comme par exemple aux extrémités de la cavité 42 de la figure 6a). La courbe d'une telle surface concave pourrait être configurée de manière plus 5 .. ou moins accentuée de sorte qu'un effet de concentration de contrainte dans la zone de moindre épaisseur 43 puisse être plus ou moins important. La surface concave pourrait aussi être angulée, c'est-à-dire définissant un angle entre deux parties de ladite surface concave (comme par exemple aux extrémités de la cavité 42 de la figure 6b).
L'angle d'une telle surface concave pourrait être configuré de manière plus ou moins accentuée
l'intégralité des forces appliquées longitudinalement par le bloc métallique, le risque de détérioration est considérablement amoindri.
En référence aux figures 4 et 5, on a illustré un autre mode de réalisation de l'ensemble .. anodique, respectivement en vue de dessus et en vue en coupe transversale selon C-C'.
Dans cette variante de réalisation, l'anode 3 ne comporte qu'une seule cavité
définissant avec l'évidement 30 une unique zone de moindre épaisseur 43. Cette zone de moindre épaisseur 43 sera toutefois suffisante pour limiter le risque de détérioration de l'ensemble de l'anode 3.
.. Quel que soit le mode de réalisation, l'anode 3 comprend au moins une cavité 42 espacée par rapport à l'évidement 30 de sorte qu'une zone de moindre épaisseur 43 de l'anode 3 soit formée entre ladite au moins une cavité 42 et ledit évidement 30. L'anode comprend donc au moins une zone de moindre épaisseur 43. La zone de moindre épaisseur 43 est une structure de l'anode 3 apte à se déformer ou à se fracturer sous l'effet de la dilatation du bloc métallique, par exemple selon la direction longitudinale.
Tel que visible sur les figures 4 et 5, la cavité 42 s'étend transversalement et verticalement au-delà d'une projection longitudinale de la paroi interne latérale transversale 31. Une telle configuration permet un évanouissement dans la cavité 42 d'éventuelles fissures s'étendant depuis la paroi interne latérale transversale selon une direction principalement longitudinale en s'éloignant légèrement de l'axe C-C'. Le dépassement est avantageusement inférieur à 5 cm et de préférence inférieur à
3 cm de sorte à ne pas fragiliser l'anode 3 et ne pas perturber la distribution du courant vers la totalité de la face inférieure de l'anode 3.
La forme de la zone de moindre épaisseur 43, de la cavité 42 et de l'évidement 30 pourra .. varier en fonction de divers paramètres, tels que, notamment, le matériau constitutif, les dimensions et/ou la forme de l'anode 3 et/ou du bloc métallique 2. Notamment, dans certains modes de réalisations, la forme de la zone de moindre épaisseur 43 pourra comporter au moins une interface de fracturation de l'anode 3 configurée de sorte que la zone de moindre épaisseur 43 soit apte à se fracturer à ladite au moins une interface de fracturation, par exemple sous l'effet d'une contrainte donnée résultant de la dilatation du bloc métallique. Une telle interface de fracturation pourrait jouxter une surface concave de l'évidement 30 ou de la cavité 42. Cette surface concave pourrait être courbée, c'est-à-dire définissant une courbe (comme par exemple aux extrémités de la cavité 42 de la figure 6a). La courbe d'une telle surface concave pourrait être configurée de manière plus 5 .. ou moins accentuée de sorte qu'un effet de concentration de contrainte dans la zone de moindre épaisseur 43 puisse être plus ou moins important. La surface concave pourrait aussi être angulée, c'est-à-dire définissant un angle entre deux parties de ladite surface concave (comme par exemple aux extrémités de la cavité 42 de la figure 6b).
L'angle d'une telle surface concave pourrait être configuré de manière plus ou moins accentuée
10 de sorte que l'effet de concentration de contrainte dans la zone de moindre épaisseur 43 puisse être plus ou moins important.
En référence aux figures 6a à 6e, il est représenté plusieurs exemples avantageux d'anode 3 pouvant être utilisés au sein de l'ensemble anodique de la présente invention.
Dans l'exemple représenté sur la figure 6a, la zone de moindre épaisseur 43 possède un profil sensiblement plat et est orientée de manière perpendiculaire à l'axe B-B' du bloc métallique 2. La paroi interne latérale transversale 31 de l'évidement 30 jouxtant la zone de moindre épaisseur 43 et les parois interne et externe de la cavité 42 correspondante sont, dans ce cas, à profil droit et perpendiculaire à l'axe B-6'.
Dans l'exemple représenté sur la figure 6b, la zone de moindre épaisseur 43 possède un profil en deux parties, à savoir une première partie 434 et une deuxième partie 435 reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison 430. Chacune des parties 434, 435 possède un profil biconvexe, et la zone de moindre épaisseur 43 possède une épaisseur plus faible au niveau de la zone de liaison 430. La paroi interne latérale transversale 31 de l'évidement 30 jouxtant la zone de moindre épaisseur 43 est, dans ce cas, à
profil incurvé, complémentaire de celui de la zone de moindre épaisseur 43, et la paroi interne de la cavité 42 correspondante possède également un profil incurvé, complémentaire de celui de la zone de moindre épaisseur 43.
Dans l'exemple représenté sur la figure 6c, la zone de moindre épaisseur 43 possède un profil en deux parties, à savoir une première partie 436 et une deuxième partie 437 reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison 430. Chacune des parties 436, 437 possède un profil sensiblement plat, et la zone de moindre épaisseur 43 possède une épaisseur plus faible au niveau de la zone de liaison 430. La paroi interne latérale transversale 31 de l'évidement 30 jouxtant la zone de moindre épaisseur 43 et la paroi interne de la cavité
42 correspondante sont, dans ce cas, à profil sensiblement droit et perpendiculaire à l'axe B-B', à l'exception de leurs zones respectives qui sont alignées avec la zone de liaison 430, pour lesquelles le profil est sensiblement triangulaire.
En référence aux figures 6a à 6e, il est représenté plusieurs exemples avantageux d'anode 3 pouvant être utilisés au sein de l'ensemble anodique de la présente invention.
Dans l'exemple représenté sur la figure 6a, la zone de moindre épaisseur 43 possède un profil sensiblement plat et est orientée de manière perpendiculaire à l'axe B-B' du bloc métallique 2. La paroi interne latérale transversale 31 de l'évidement 30 jouxtant la zone de moindre épaisseur 43 et les parois interne et externe de la cavité 42 correspondante sont, dans ce cas, à profil droit et perpendiculaire à l'axe B-6'.
Dans l'exemple représenté sur la figure 6b, la zone de moindre épaisseur 43 possède un profil en deux parties, à savoir une première partie 434 et une deuxième partie 435 reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison 430. Chacune des parties 434, 435 possède un profil biconvexe, et la zone de moindre épaisseur 43 possède une épaisseur plus faible au niveau de la zone de liaison 430. La paroi interne latérale transversale 31 de l'évidement 30 jouxtant la zone de moindre épaisseur 43 est, dans ce cas, à
profil incurvé, complémentaire de celui de la zone de moindre épaisseur 43, et la paroi interne de la cavité 42 correspondante possède également un profil incurvé, complémentaire de celui de la zone de moindre épaisseur 43.
Dans l'exemple représenté sur la figure 6c, la zone de moindre épaisseur 43 possède un profil en deux parties, à savoir une première partie 436 et une deuxième partie 437 reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison 430. Chacune des parties 436, 437 possède un profil sensiblement plat, et la zone de moindre épaisseur 43 possède une épaisseur plus faible au niveau de la zone de liaison 430. La paroi interne latérale transversale 31 de l'évidement 30 jouxtant la zone de moindre épaisseur 43 et la paroi interne de la cavité
42 correspondante sont, dans ce cas, à profil sensiblement droit et perpendiculaire à l'axe B-B', à l'exception de leurs zones respectives qui sont alignées avec la zone de liaison 430, pour lesquelles le profil est sensiblement triangulaire.
11 Dans l'exemple représenté sur la figure 6d, la zone de moindre épaisseur 43 possède un profil en trois parties, à savoir une partie centrale 431 entourée par deux parties d'extrémité 432 et 433. La partie centrale 431 est sensiblement plate et est orientée de manière perpendiculaire à l'axe B-B', et les parties d'extrémité 432 et 433 sont orientées de manière oblique par rapport à la partie centrale 431. La paroi interne latérale transversale 31 de l'évidement 30 jouxtant la zone de moindre épaisseur 43 est, dans ce cas, à profil droit et perpendiculaire à l'axe B-B', et les parois interne et externe de la cavité 42 correspondante possèdent un profil sensiblement complémentaire de celui de la zone de moindre épaisseur 43.
Dans l'exemple représenté sur la figure 6e, la zone de moindre épaisseur 43 possède un profil en deux parties, à savoir une première partie 438 et une deuxième partie 439 reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison 430. Chacune des parties 438, 439 possède un profil plano-convexe, et la zone de moindre épaisseur 43 possède une épaisseur plus faible au niveau de la zone de liaison 430. La paroi interne latérale transversale 31 de l'évidement 30 jouxtant la zone de moindre épaisseur 43 est, dans ce cas, à
profil incurvé, complémentaire de celui de la zone de moindre épaisseur 43, et la paroi interne de la cavité 42 correspondante possède également un profil complémentaire de celui de la zone de moindre épaisseur 43. La cavité 42 possède donc, dans ce cas, un profil en aile de mouette.
On va maintenant décrire un exemple de procédé de fabrication d'un ensemble anodique selon l'invention, en référence à la figure 7.
Ce procédé de fabrication 100 peut être appliqué pour former un ensemble anodique 10 dont l'anode 3 possède une unique zone de moindre épaisseur 43 jouxtant l'une des parois internes latérales transversales 31 de l'évidement 30.
En variante, ce procédé de fabrication 100 peut aussi être appliqué pour former un ensemble anodique 10 dont l'anode 3 possède deux zones de moindre épaisseur 43 disposées de part et d'autre d'un évidement 30, chacune des zones de moindre épaisseur 43 jouxtant l'une des parois internes latérales transversales 31 de l'évidement 30.
Lors d'une première étape 101 du procédé de fabrication 100, un bloc métallique 2 solidarisé avec une tige d'anode 1 est fourni.
Lors d'une deuxième étape 102, une anode carbonée 3 munie d'un évidement 30 et d'au moins une cavité 42 est formée. La deuxième étape 102 pourra, dans une première variante du procédé, comprendre, préalablement à une étape de moulage de l'anode carbonée 3, une étape de mise en place d'un insert dans un moule destiné à
former
Dans l'exemple représenté sur la figure 6e, la zone de moindre épaisseur 43 possède un profil en deux parties, à savoir une première partie 438 et une deuxième partie 439 reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison 430. Chacune des parties 438, 439 possède un profil plano-convexe, et la zone de moindre épaisseur 43 possède une épaisseur plus faible au niveau de la zone de liaison 430. La paroi interne latérale transversale 31 de l'évidement 30 jouxtant la zone de moindre épaisseur 43 est, dans ce cas, à
profil incurvé, complémentaire de celui de la zone de moindre épaisseur 43, et la paroi interne de la cavité 42 correspondante possède également un profil complémentaire de celui de la zone de moindre épaisseur 43. La cavité 42 possède donc, dans ce cas, un profil en aile de mouette.
On va maintenant décrire un exemple de procédé de fabrication d'un ensemble anodique selon l'invention, en référence à la figure 7.
Ce procédé de fabrication 100 peut être appliqué pour former un ensemble anodique 10 dont l'anode 3 possède une unique zone de moindre épaisseur 43 jouxtant l'une des parois internes latérales transversales 31 de l'évidement 30.
En variante, ce procédé de fabrication 100 peut aussi être appliqué pour former un ensemble anodique 10 dont l'anode 3 possède deux zones de moindre épaisseur 43 disposées de part et d'autre d'un évidement 30, chacune des zones de moindre épaisseur 43 jouxtant l'une des parois internes latérales transversales 31 de l'évidement 30.
Lors d'une première étape 101 du procédé de fabrication 100, un bloc métallique 2 solidarisé avec une tige d'anode 1 est fourni.
Lors d'une deuxième étape 102, une anode carbonée 3 munie d'un évidement 30 et d'au moins une cavité 42 est formée. La deuxième étape 102 pourra, dans une première variante du procédé, comprendre, préalablement à une étape de moulage de l'anode carbonée 3, une étape de mise en place d'un insert dans un moule destiné à
former
12 l'anode carbonée 3 de sorte à définir au moins une partie en saillie à
l'intérieur du moule, ladite partie en saillie étant destinée à former ladite au moins une cavité
42.
Dans une deuxième variante du procédé, la deuxième étape 102 pourra comprendre une étape de moulage de l'anode carbonée 3 suivie d'une étape d'usinage de l'anode carbonée 3 pour former ladite au moins une cavité 42.
Lors de la troisième étape 103, le bloc métallique 2 est introduit à
l'intérieur de l'évidement 30 et l'interstice séparant le bloc métallique 2 de l'anode 3 est rempli d'un matériau de scellement de manière à former la zone scellée 41.
On obtient ainsi, avec un procédé facilement industrialisable, un ensemble anodique 10 selon la présente invention. Ainsi formé, cet ensemble anodique 10 permet de limiter les risques de fissures et/ou d'éclatement de l'anode 3 lors de son introduction dans un bain cryolithaire.
l'intérieur du moule, ladite partie en saillie étant destinée à former ladite au moins une cavité
42.
Dans une deuxième variante du procédé, la deuxième étape 102 pourra comprendre une étape de moulage de l'anode carbonée 3 suivie d'une étape d'usinage de l'anode carbonée 3 pour former ladite au moins une cavité 42.
Lors de la troisième étape 103, le bloc métallique 2 est introduit à
l'intérieur de l'évidement 30 et l'interstice séparant le bloc métallique 2 de l'anode 3 est rempli d'un matériau de scellement de manière à former la zone scellée 41.
On obtient ainsi, avec un procédé facilement industrialisable, un ensemble anodique 10 selon la présente invention. Ainsi formé, cet ensemble anodique 10 permet de limiter les risques de fissures et/ou d'éclatement de l'anode 3 lors de son introduction dans un bain cryolithaire.
Claims (15)
1. Procédé de fabrication (100) d'un ensemble anodique (10) destiné aux cuves pour la production d'aluminium par électrolyse, l'ensemble anodique (10) étant du type comportant une tige d'anode (1), un bloc métallique (2) solidaire de l'une (11) des extrémités de la tige d'anode (1), ledit bloc métallique (2) pouvant se dilater selon une direction longitudinale sous l'effet de la chaleur, et une anode carbonée (3) incluant un évidement (30) dans lequel est logé le bloc métallique (2) pour scellement du bloc métallique (2) à l'anode carbonée (3), une zone scellée (41) remplie de matériau de scellement s'étendant entre le bloc métallique (2) et l'anode carbonée (3), caractérisé en ce que le procédé (100) comprend une étape de formation (102) d'au moins une première cavité (42) à l'intérieur de l'anode carbonée (3), ladite au moins première cavité (42) formant avec ledit évidement (30) une première zone de moindre épaisseur (43) à
l'intérieur de l'anode carbonée (3), ladite première zone de moindre épaisseur (43) étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l'effet de la dilatation du bloc métallique (2) selon la direction longitudinale.
l'intérieur de l'anode carbonée (3), ladite première zone de moindre épaisseur (43) étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l'effet de la dilatation du bloc métallique (2) selon la direction longitudinale.
2. Procédé de fabrication (100) selon la revendication 1, comprenant en outre une étape de formation (102) d'au moins une deuxième cavité (42) à l'intérieur de l'anode carbonée (3), ladite au moins deuxième cavité (42) formant avec ledit évidement (30) une deuxième zone de moindre épaisseur (43) à l'intérieur de l'anode carbonée (3), ladite deuxième zone de moindre épaisseur (43) étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l'effet de la dilatation du bloc métallique (2) selon la direction longitudinale.
3. Procédé de fabrication (100) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le bloc métallique (2) possède sensiblement une forme de parallélépipède définie notamment par quatre faces longitudinales (22-24) reliées par deux faces transversales (21), ladite au moins première zone de moindre épaisseur (43) étant disposée parallèlement à l'une desdites faces transversales (21) et étant séparée de celle-ci par la zone scellée (41).
4. Procédé de fabrication (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à
3, dans lequel l'étape de formation (102) de ladite au moins première cavité (42) comprend une étape de mise en place d'un insert dans un moule destiné à former l'anode carbonée (3) de sorte à définir au moins une partie en saillie à l'intérieur du moule, ladite partie en saillie étant destinée à former ladite au moins première cavité (42).
3, dans lequel l'étape de formation (102) de ladite au moins première cavité (42) comprend une étape de mise en place d'un insert dans un moule destiné à former l'anode carbonée (3) de sorte à définir au moins une partie en saillie à l'intérieur du moule, ladite partie en saillie étant destinée à former ladite au moins première cavité (42).
5. Procédé de fabrication (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à
3, dans lequel l'étape de formation (102) de ladite au moins première cavité (42) comprend une étape d'usinage de l'anode carbonée (3).
3, dans lequel l'étape de formation (102) de ladite au moins première cavité (42) comprend une étape d'usinage de l'anode carbonée (3).
6. Procédé de fabrication (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à
5, dans .. lequel ladite au moins première cavité (42) est formée de telle manière à
dépasser transversalement et verticalement d'une projection longitudinale d'une paroi interne latérale transversale (31) de l'évidemment (30), le dépassement étant de préférence inférieur à 5 cm.
5, dans .. lequel ladite au moins première cavité (42) est formée de telle manière à
dépasser transversalement et verticalement d'une projection longitudinale d'une paroi interne latérale transversale (31) de l'évidemment (30), le dépassement étant de préférence inférieur à 5 cm.
7. Ensemble anodique (10) destiné aux cuves pour la production d'aluminium par io électrolyse, l'ensemble anodique (10) comportant une tige d'anode (1), un bloc métallique (2) solidaire de l'une (11) des extrémités de la tige d'anode (1), ledit bloc métallique (2) pouvant se dilater selon une direction longitudinale sous l'effet de la chaleur, et une anode carbonée (3) incluant un évidement (30) dans lequel est logé le bloc métallique (2) pour scellement du bloc métallique (2) à l'anode carbonée (3), une zone scellée (41) remplie .. de matériau de scellement s'étendant entre le bloc métallique (2) et l'anode carbonée (3), caractérisé en ce que l'anode carbonée (3) comprend au moins une première cavité (42), ladite au moins première cavité (42) formant avec ledit évidement (30) une première zone de moindre épaisseur (43) à l'intérieur de l'anode carbonée (3), ladite première zone de moindre épaisseur (43) étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l'effet de la dilatation du bloc métallique (2) selon la direction longitudinale.
8. Ensemble anodique (10) selon la revendication 7, dans lequel l'anode carbonée (3) comprend au moins une deuxième cavité (42), ladite au moins deuxième cavité
(42) formant avec ledit évidement (30) une deuxième zone de moindre épaisseur (43) à
l'intérieur de l'anode carbonée (3), ladite deuxième zone de moindre épaisseur (43) étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l'effet de la dilatation du bloc métallique (3) selon la direction longitudinale.
(42) formant avec ledit évidement (30) une deuxième zone de moindre épaisseur (43) à
l'intérieur de l'anode carbonée (3), ladite deuxième zone de moindre épaisseur (43) étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l'effet de la dilatation du bloc métallique (3) selon la direction longitudinale.
9. Ensemble anodique (10) selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, dans lequel le bloc métallique (2) possède sensiblement une forme de parallélépipède définie notamment par quatre faces longitudinales (22-24) reliées par deux faces transversales .. (21), ladite au moins première zone de moindre épaisseur (43) étant disposée parallèlement à l'une desdites faces transversales (21) et étant séparée de celle-ci par la zone scellée (41).
10. Ensemble anodique (10) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel la première zone de moindre épaisseur (43) possède un profil sensiblement plat et est orientée de manière perpendiculaire à ladite direction longitudinale.
11. Ensemble anodique (10) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans 5 lequel la première zone de moindre épaisseur (43) possède un profil en trois parties, à
savoir une partie centrale (431) entourée par deux parties d'extrémité (432, 433), ladite partie centrale (431) étant sensiblement plate et étant orientée de manière perpendiculaire à ladite direction longitudinale et lesdites parties d'extrémité (432, 433) étant orientées de manière oblique par rapport à ladite partie centrale (431).
savoir une partie centrale (431) entourée par deux parties d'extrémité (432, 433), ladite partie centrale (431) étant sensiblement plate et étant orientée de manière perpendiculaire à ladite direction longitudinale et lesdites parties d'extrémité (432, 433) étant orientées de manière oblique par rapport à ladite partie centrale (431).
10 12. Ensemble anodique (10) selon l'une quelconque des revendications 7 à
9, dans lequel la première zone de moindre épaisseur (43) possède un profil en deux parties, à
savoir une première partie (434) et une deuxième partie (435) reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison (430), chacune desdites première et deuxième parties (434, 435) possédant un profil biconvexe, et dans lequel la première zone de moindre épaisseur 15 (43) possède une épaisseur plus faible au niveau de ladite zone de liaison (430).
9, dans lequel la première zone de moindre épaisseur (43) possède un profil en deux parties, à
savoir une première partie (434) et une deuxième partie (435) reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison (430), chacune desdites première et deuxième parties (434, 435) possédant un profil biconvexe, et dans lequel la première zone de moindre épaisseur 15 (43) possède une épaisseur plus faible au niveau de ladite zone de liaison (430).
13. Ensemble anodique (10) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel la première zone de moindre épaisseur (43) possède un profil en deux parties, à
savoir une première partie (436) et une deuxième partie (437) reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison (430), chacune desdites première et deuxième parties (436, 437) possédant un profil sensiblement plat, et dans lequel la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur (43) possède une épaisseur plus faible au niveau de ladite zone de liaison (430).
savoir une première partie (436) et une deuxième partie (437) reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison (430), chacune desdites première et deuxième parties (436, 437) possédant un profil sensiblement plat, et dans lequel la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur (43) possède une épaisseur plus faible au niveau de ladite zone de liaison (430).
14. Ensemble anodique (10) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel la première zone de moindre épaisseur (43) possède un profil en deux parties, à
savoir une première partie (438) et une deuxième partie (439) reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison (430), chacune desdites première et deuxième parties (438, 439) possédant un profil plano-convexe, et dans lequel la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur (43) possède une épaisseur plus faible au niveau de ladite zone de liaison (430).
savoir une première partie (438) et une deuxième partie (439) reliées entre elles au niveau d'une zone de liaison (430), chacune desdites première et deuxième parties (438, 439) possédant un profil plano-convexe, et dans lequel la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur (43) possède une épaisseur plus faible au niveau de ladite zone de liaison (430).
15. Ensemble anodique (10) selon l'une quelconque des revendications 7 à 14, dans lequel ladite au moins première cavité (42) dépasse transversalement et verticalement d'une projection longitudinale d'une paroi interne latérale transversale (31) de l'évidement (30), le dépassement étant de préférence inférieur à 5 cm.
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