Brevet FR2134117A1 — publié le 19721208

La présente invention concerne les tiges porte-anode en acier et aluminium, utilisées dans les fours d'électrolyse de l'aluminium pour amener le courant électrique à l'anode et maintenir celle-ci suspendue, ainsi que les procédés de fabrication de ces tiges. On connaît des tiges porte-anode an acier et aluminium, comprenant une barre d'aluminium avec une partie terminale faisant saillies latéralement, et une barre d'acier fixée-par soudage en recouvrement à la partie terminale de la barre d'aluminium. La partie terminale de la barre d'aluminium est additionnellement fixée à la barre d'acier par des boulons. On connaît aucsiunproadédtabrication des tiges venant d'être décrites. Avant le soudage, la barre d'acier est réchauffée, mise à vif par meulage grossier et décapée. Après décapage, la surface de la barre d'acier est recouverte d'une couche de métal d'apport sur laquelle on applique par soudage une couche d'aluminium, La barre d'acier ainsi préparée est soudée en recouvrement à la partie terminale de la barre d'aluminium,et est additionnellement fixée à celle-ci par des boulons. Au cours de l'utilisation, l'anode de l'électrolyseur, qui est suspendue à la tige porte-anode en acier et aluminium, bruie en dénudant l'extrémité de la barre d'acier. C'est pourquoi on dévisse périodiquement les tiges du niveau inférieur et on les transpose à un niveau plus élevé. Lors du dévissage des tiges, la soudure se rompt, car l'assemblage par boulons n'assure pas un allègement suffisant de la charge à laquelle est soumise la soudure, et toute la charge mécanique s'exerçant lors de la pose et de la dépose des tiges est supportée par la soudure acier-aluminium, dont les propriétés mécaniques sont médiocres. Pans la fabrication desdites tiges par le procédé connu, on recourt fréquemment au brasage et au soudage manuels, en utilisant pour ces opérations des matériaux rares. Le nombre d'opérations pour la réalisation du procédé connu est grand. Tout cela se traduit par une augmentation du prix de la fabrication des tiges. te but de la présente invention est de créer une tige plus robuste et un procédé plus productif pour la fabrication de tiges acier et aluminium de grande fiabilité, procédé qui réduirait les frais de main-d'oeuvre et le coût des tiges. Ce problème est résolu grace à une tige porte-anode en acier et aluminium pour les fours d'électrolyse de l'aluminuim, comprenant une barre d'aluminium avec une partie terminale faisant saillie latéralement, et une barre d'acier fixée par soudage à la partie terminale de la barre d'aluminium , ladite tige étant caractérisée selon l'invention, en ce que la barre d'acier se compose en longueur de deux tronçons, dont un premier possède un logement dans lequel est rigidement fixée la partie terminale de la barre d'aluminium lors du soudage des deux tronçons de la barre d'acier, tandis que le second tronçon de la barre d'acier est soudé en bout de la partie terminale de la barre d'aluminium. L'invention concerne également un procédé de fabrication de la tige porte-anode en acier et aluminium par soudage de la barre d'acier à la barre d'aluminium, procédé dans lequel, suivant l'invention , la barre d'acier est soudée en bout de la partie terminale de la barre d'aluminium, ensuite on engage l'un des tronçons de la barre d'acier par son logement sur la partie terminale de la barre d'aluminium, puis on serre ladite partie pour précontraindre la soudure, après quoi on soude les tronçons préalablement serrés de la barre d'acier pour fixer l'état de précontrainte de la soudure assemblant la barre d'acier à la barre d'aluminium. L'utilisation des tiges proposées, même sur les fours d'électrolyse puissants, a montré que la rupture de la soudure assemblant la barre d'acier à la barre d'aluminium ne se produit pas, du-fait que la charge mécanique apparaissant lors de la pose et de la dépose de la tige est supportée non pas par la soudure acier-aluminium, mais par la barre d'aluminium toute entière, ce qui est assuré par la conservation de l'état de contrainte de la soudure acier-aluminium, grâce à l'encastrement de la partie terminale de la barre d'aluminium dans le logement de la barre d'acier et au soudage des deux parties de la barre d'acier à l'état serré. Dans le procédé proposé, toutes les opérations de fabrication sont mécanisées, et le nombre d'opérations est réduit grâce à la suppression du chauffage de la barre d'acier et de sa mise à vif, ainsi que de l'étamage et de l'application d'une couche d'aluminium sur ladite barre d'acier. Tout cela augmente le rendement de la fabrication des tiges et abaisse leur prix. Pour mieux expliquer l'objet de l'invention, on donne plus bas la description détaillée d'un exemple non limitatif de realisation de la tige porte-anode en acier et aluminium conformément à l'invention et du procédé de fabrication de cette tige, en se reportant aux dessins annexés qui représentent - la figure 1, une tige porte-anode en acier et aluminium, vue en coupe à travers la zone d'assemblage; - la figure 2, le schéma d'un four d'électrolyse de l'aluminium, équipé des tiges en acier et aluminium proposées. La tige porte-anode en acier et aluminium pour four d' élec- trolyse de l'aluminium se compose d'une barre d'aluminium 1 (figure 1) avec une partie terminale 2 faisant saillie latéralement, et d'une barre d'acier 5 constituée, en longueur, de deux tronçons 4 et 5. Le tronçon 5 de la barre d'acier 5 possède un logement 6 dans lequel se place la partie terminale 2 de la barre d'alu- munium 1. La partie terminale 2 de la barre 1 et le second tronçon 4 de la barre d'acier 5 sont réunis bout à bout par une soudure 7. A leur tour,les buxtronacons 4 et 5 de la barre d'acier 3 sont réunis l'un à l'autre par une soudure 8, ce qui assure la fixation rigide de la partie terminale 2 de la barre d'aluminium 1 dans le logement 6 de la barre d'acier 3. ta tige en acier et aluminium décrite plus haut est fabriquée de la façon suivante. La partie terminale 2 de la barre d'aluminium 1 est soudée bout à bout avec l'un des tronçons (le tronçon 4) de la barre d'acier 5. Ensuite, sur la partie terminale 2 de la barre d'aluminium 1 on engage par son logement 6 le second tronçon 5 du jet d'acier 3. Cela fait, on serre la barre d'acier 5 dans la direction axiale, afin de mettre en état de contrainte la soudure 7, puis on réunit les tronçons 4, 5 serrés de la barre d'acier 5 par ure soudure 8, afin de fixer rigidement la partie terminale 2 de la barre 1 dans le logement 6, et de conserver l'état de comtrainte de la soudure 7. La tige en acier et aluminium conforme à l'invention et fabriquée par le procédé proposé fonctionne de la façon suivante. A l'aide d'une pince à excentrique 9 (figure 2) la tige en acier et aluminium est fixée par sa barre d'aluminium 1 sur la barre porte-anode 10 en aluminium amenant le courant au four 11. te tronçon 4 de la barre d'acier 3 de la tige est fixé par cuisson dans l'anode 12 du fourd'etectrolyse 11, afin de la maintenir suspendue. te courant électrique amené par les barres 13 et parcourant la barre porte-anode 10 passe par la surface plane de la barre d'aluminium 1 en contact avec elle. La barre d'aluminium l et la barre d'acier 3 transmettent le courant à l'anode 12. Ensuite, le courant parcourt l'électrolyte 14 et la cathode 15, d'où il est transmis par des descentes de cathode 16 aux barres de cathode 17 qui sont raccordées au four d'électrolyse suivant. De la sorte, les tiges remplissent dans le four d'électrolyse Il une fonction double: elles amènent le courant électrique à l'anode 12 et maintiennent celle-ci suspendue. Pendant la marche du four d'électrolyse 11, la partie inférieure de l'anode 12 bruie et dénude les extrémités des barres d'acier 3. C'est pourquoi les tiges du niveau inférieur sont périodiquement transposées à un niveau plus haut. A cet effet, un dispositif spécial ( non représenté) ouvre la pince à excentrique 9 et fait tourner la tige dans l'anode 12 pour qu'elle puisse en être facilement extraite. Lors de la rotation des tiges, il peut se produire des chocs entre la barre d'aluminium 1 et la barre porte-anode 10; la barre 1 est alors soumise à de fortes charges mécaniques provoquant sa déformation. tes barres peuvent aussi être soumises à des charges mécaniques lors de la manutention des tiges. Pour toutes ces raisons, l'assemblage rendant ia barre d'aluminium solidaire de la barre d'acier doit être doué d'une grande robustesse et d'une haute fiabilité, ce qui est obtenu quand les tiges sont fabriquées par le procédé proposé. L'application du procédé proposé permet à une équipe de trois hommes de fabriquer 50 à 60 tiges par poste, ce rendement étant de 10 à 15 fois supérieur à celui du procédé connu. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'es- prit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Une tige porte-anode en acier et aluminium pour fours d'électrolyse de l'aluminium, du type comprenant une barre d'alumunium avec une partie terminale faisant saillie latéralement, et une barre d'acier fixée par soudage à ladite partie terminale de la barre d'aluminium, caractériséeence que la barre d'acier se compose longitudinalement de deux tronçons dont l'un possède un logement dans lequel est rigidement fixée ladite partie terminale de la barre d'aluminium lors du soudage desdits deux tronçons de la barre d'acier, l'autre tronçon de la barre d'acier étant soudé bout à bout avec la partie terminale de la barre d'aluminium. 2.- Un procédé de fabrication de la tige porte-anode en acier et aluminium faisant l'objet de la revendication 1, par soudage d'une barre d'acier à une barre d'aluminium, caractérisé en ce que l'un desdits tronçons de la barre d'acier est soudé en bout de la partie terminale de la barre d'aluminium après quoi l'autre tronçon de la barre d'acier est engagé par son dit logement sur la partie terminale de la barre d'aluminium, puis ce tronçon est serré dans la direction axiale pour précontrendre la soudure, après quoi lesdits deux tronçons préalablement serrés de la barre d'acier sont soudés pour fixer à l'état de précontrainte la soudure assemblant la barre d'acier à la barre d'aluminium.