CA1085346A

CA1085346A - Procede de jonction de barres metalliques avec des blocs de carbone

Info

Publication number: CA1085346A
Application number: CA256,855A
Authority: CA
Inventors: Daniel Dumas; Gerard Hudault
Original assignee: Individual
Current assignee: Carbone Savoie SAS
Priority date: 1975-07-17
Filing date: 1976-07-13
Publication date: 1980-09-09
Also published as: NO145203C; TR18957A; DE2631673C3; AR207419A1; ES449839A1; JPS5212625A; FI762061A; PT65378B; NO145203B; BR7604559A; PT65378A; RO69535A; NO762470L; DK320176A; US4031615A; DE7622260U1; FR2318244A1; DE2631673A1; IT1067554B; YU172476A

Abstract

Procédé de jonction de barres d'amenée de courant en acier avec des blocs de carbone comportant des rainures ou des trous destinés à les recevoir afin de constituer des éléments de cathodes de cellule d'électrolyse de l'aluminium, dans lequel on solidarise barres et blocs par de la fonte apportée à l'état liquide. Chacune des rainures ou chacun des trous dans lesquels seront placées les barres, comporte un ou plusieurs points d'ancrage situés uniquement au voisinage de l'extrémité des blocs, ce ou ces points étant constitués par des dépressions ou des reliefs qui seront épousés par la fonte, au moment de la coulée de celle-ci dans l'intervalle entre les barres et les parois des rainures ou des trous. La longueur de chaque barre est ajustée de façon à ce qu'elle comporte une extrémité située au voisinage du milieu du bloc et le plus souvent en decà, cette extrémité pouvant se dilater librement dans le sens longitudinal à l'intérieur de la rainure ou du trou, sous l'influence de la chaleur, grâce à un espace réservé de dimensions suffisantes.

Description

53~L6 La pr~sente invention concerne des jonctions entre des barres métalliques et des blocs de carbone.
De fa~on plus pr~cise, l'invention con-cerne les jonctions qui 90nt realisees entre les blocs de carbone qui constituent la cathode des cellules d'électrolyse de l'alumi-nium et les barres en acier qui relient ces blocs à la source de courant.
De la façon la plus courante, chaque bloc de carbone co~porte une ou plusieurs rainures ouvertes parallèle~ a la direc-tion longitudinale du bloc. Ces rainures ont une section sensible-me~t supérieure a celle de~ barres en acier qu'elles doivent con-tenir. Ainsi, lorsque les barres sont disposées correctement à
l'intérieur des rainures, il e~iste un intervalle de l'ordre de 1 à 3 cms entre la paroi de la rainure et ~a surfac~ de la barre qui est en regard de cette paroi.
Pour assurer entre barres en acier et blocq de carbone une bonne li,ai90n à la fois électrique et mécanique, on remplit cet intervalle avec une matière convenable.
En effet, le~ blocs de cathode équipés de leurs barres d'amenée de courant en acier doivent pouvoir être manipulés lors ,...
du montage des cellules d'électrolyse sans risquer de se détacher.
On utilise comme matiare de liaison soit du carbone qui est mi~ en placc sous forme d~une pate ou d'un~ poudre, soit le plus souvent, de la ~onte qui e9t mise en place par coulée. ~ette fonte est coulée directement dans l'intervalle existant entre la barre et le bloc de carbone. Ce type de joint est facile à réaliser et assure un bon contact entre le~ bloc~ de oarbone et les barres d'acier, mame dans le cas où celles ci sont brutes de laminage à
chaud et prése~tent des cotes imprécises et éventuellement des défauts de recti-tude. Une fois la ~onte solidifi~e, le contact entre celle-ci et la barre eSt excellent; par contre, un certaln ; jeu 9~ est cré~ entre le bloc de carbone et la ~onte à la suite du ,,.;
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retrait de celle-ci. ~orsque la cellule d t électroly~e est mise en service, l9échau~ement progre~siP de la cathode entra~ne peu à peu une diminution et même une élimination de ce jeu et le co~-, . . .
tact électrique entre la barre et le bloc devient excellent. S1le bloc se fi~ure au cours de la vie de la cellule, l'attaque éve~tue~le de la fonte par l'aluminium liquide est beaucoup moin~
rapide que celle de l'acier, ce qui prolon~e la vie de la cellule.
Ces avantage3 étaient ~usqu'à présent réduits ou même annulés par l'appar~tion prématurée de fissures dans le~ blocs de carbone ~ui étaient ~ouvent initiées par l'opération même de coulée de la ~onte dans l'intervalle entre barre d'acier et blo¢ de car-bone: ce~ fissures étant ~oit longitudinales, ~oit transversalest et les deux systèmes de fi~3ures pouvant exister ~imultanément dans le même bloc.
; ~es fis~ure~ longitudinales ou fi~sures en V ~ont d~es à la pre~sion transver~ale exercée par la barre d'acier rev8tue de sa gaine de fonte contre les parois de la rainure. Elles peu-~ent avoir été amorc~e~ au moment de la coulée mais elles 9e dé-veloppent le plus sou~ent lor~ de la ~ise en chau~age de la cel-lule lorsque la température de la barre s'élève rapidement par ; e~fet Joule, et que, à cause de son co~fficient de dilatation 5 fois supérieur à celui du carbone, elle vient exercer sur le~ pa-rois en carbone de la rainure une pression considérable. Comme la matière d~s blocs de c~rbo~e n'est pa~ ~u~ceptible de déformation plastique notable~ il se produit une rupture de~ paroi~ latérales de la rainure amorcée à partir du ~ond de celle-ci et qui peut se propager ~ur toute la longueur. Ce phénomè~e rend les blocs con-cern~s inutilisables Pour remédier à cette difi~iculté, on peut, par exemple, préchau~fer, avan~ la coulée de la fonte, à la fois le3 barres d'aoier et les blocs de carbone. On obtient alo~, apre~ refroidissement, un retrait de la barre d'acier gainée de fo~te par rapport au bloc de carbone avec apparition d'un faible ''', .. . . .
. . , 853~6 ' jeu entre les deux. Si le~ paramètre~ thermiques ont été bi~n calculés, ce jeu se comble lors de la mise en service de la cellu-le san~ apparition de contrai~te~ exce~sivea sur les parois en carbone de la rainure.
~ eg fi~sures tra~sversales, comme les fi~ures longitu-dinales peuvent avoir été a~orcées au moment de la coulée de la fonte, mals elle~ se développent principaleme~t à la mi~e en chauf-.; .
fage de la cellule. Elles sont dûes, également, à la dilatationdes barres en acier gainées de fonte 5 fois plu~ forte danR le sen~ longitudi~al que celle des blocs de carbone. Si le~ ~orces de frottement entre fonte et carbone sont trop importantes, les barre~ en acier ne peuvent pa3 coulls~er à l'intérieur de~ rainu-re~ et exer¢ent sur le~ blocs des efforts de traction qui dépa~-sent rapidement la charge de rupture et entraInent la formation de ~issures tran~versale~. Ces ri3ques de fi~suration sont d'au-tant plue grands que les blocs de carbone sont plu8 longs et au99i que la pressio~ exercée à l'intérieur de~ cellules sur les parois latérales de~ bloc~ e~t plus grande, entra~nant des ~orces de frottement con~idérable~. Cette pre~sion provienb du fait que la carcas~e métallique rigide 990ppo5e à la dilatation des bloc~ ~ui-vant une direction perpendicu~aire à leurs grandes fa¢es latérales pendant la montée en temp~rature de la cellule.
~ e9 zones où les foroes de fro~tement ~ont 1e9 plUg importantes se situent souvent vers les extrémités de~ bloc~, car les conditions de préchauffage avant coulée de la fonte, sont 50U-vent telles, que les barres sont un peu plu9 froides dans ce~ zones au momen~ de la solidification de la fonte, et que par eonséquent~
le retrait ultérieur est un peu plu8 faible. Ces inconvénients qui étaient connu~ depuis longtemps se sont progressivement aggra vé3 avec l'accroi~sement de la longueur des blocs de cathodes.
Différentes solutio~s ~ont connues pour é~iter la fi~-'' ~uration tran~ver3ale de~ bloc~ de carbone au moment de la coulée . . .
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'-- ~0~353~6 de la fonte. Ainsi, dans le brevet FR 2.175.657, il est propo~éde préchauffer dans de~ conditions de température bien déterminée~
les bloc~ de carbone e~ les barre~ d'acier avant de couler la **
fonte. Dans le brevet FR 2.175.658, il est proposé de mettre en compression les blocs de carbone dans le sens longltudinal pendant la coulee. Ces deux procédés permettent d~éviter toute fissura-tion au cours de la coulée de la fonte, ~ais ils n'empêchent pas la fissuration ultérieure suivant le processus qui vient d'être '-décrit plu~ haut.
.~ .
Pour éviter ces difficultés, les inventeurs ont eu '' ' l'idee inattendue de créer volontairement des points d'ancrage fixes des barres en acier dans les rainures des bloc3 de caxbone, et de prendre les mesures nécessaires pour que ces barres9 revê-tues de leur gaine de fonte réalisée par coulée, puissent cou-lisser relative~ent librement à partir de ces point~ d'ancrage dan~ les rainures des blocs.
Ils ont choisi comme émplacement d'ancrage précisement les ~ones où les forces de frottement ~ont les plu~ grandes, c'est à dire les deux extrémités de chaque bloc. A partir de ces ' points d'ancrage et pour que les barres puissent coulisser libre-ment dans le~ rainures, il9 se sont rendus compte que le problème ~-serait résolu en ménageant une solution de continuité ver~ le '' m:ilieu du bloc,de façon a avoir en ~uelque ~orte des demi-barres, capa'ble~ de coulisser par le jeu de la dilatation diIférentielle dans la rainure, à partir du point d'ancrage en direction du mi-, .
lieu du bloc ~ans rencontrer d'obstacle. Il était aussi souhai-ta'b'le,que les Eorces de pression exercées tran~versalemen-t sur les p~roi~ des rainures par les b'locs adjacent~, ne vienne~t pa3 frei-ner ce glissement dans la région médiane. Dans ce but, et selon une caractéristique complémentaire de l'invention, ils ont prévu la possibilité de renforcer la structure des blocs en interrom-;; pant les rainures sur un'e longueur su~fisante au voisinage du - ~ * publié le 26 octobre 1973; inventeur: Daniel Dumas ** " " " " " " Daniel Dumas et al ~ .: : . , . ~ .
~8~3~i ' .
milieu des blocs. ~a présence d'une telle zone ma~ive non rai-nurée, empêche le fl~chl~sement ver~ l'intérieur ou m8me la ruptu-re de~ parois latérales des rainur~s de~ blocs de carbone, au Yoi-sinage de cette zone médiane, et réduit de façon importante le fléohis~eme~t de~ parois de~ zones rainurée~ ~ur toute l'étendue des blocs. ~'étendue de eette ~on~ non ralnur~e peut varier ~ui vant la longueur de~ bloo~ et la conception générale de la cuve.
DanB le ca~ de bloc~ d'une lon geur de l'ordre de ~ à 4 m, il y a intérêt ~ prévoir une zo~ non rainur~e s'étenda~t sur une long~eur de ~'ordre de 100 à 500 mm environ et située sensiblement vers le milieu de~ bloc~. Cette zone non rainurée n'est cependant pa~
ab~olument nécessaire; on peut, en effet, envi~ager de réduire la pre~sion tr~nsversale exercée par le~ bloc3 adjacents en modifiant la ~tructurs de la cellule; on peut aussi modi~ier la ~orme de~
blocs de faço~ à renforcer ~uffisamment les paroi~ latérales des - rainures pour éviter un fléchi~sement trop important ~er~ l~inté-rieur suscep~ible d~emp8cher le gli~sement de~ barres en acier.
Dan~ tous les cas, le~ extrémités des demi-barres qui ~e trourent au ~oisinage du mil~u des bloc~ doivent pou~oir s'allonger ou ~e raccourcir libreme~t sans rencontrer d'obstacles.
Dan~ le ca~ de rai~ures di~co~tinue~, il doit exister, à froid, un e~pace disponible pour la dilatatio~ entre le~ extré-; mité~ de~ demi-barre~ et le~ paroi~ qui arr8tent les rainures dans la ~on~ ~édian~. Da~s le ca~ où le~ ~ai~ures 80nt continue~
d'u~ bout à l'autre des bloc~ il doit exi~ter ~ froid au ~oi3i-nage du milieu de chaque bloc, une zone ~ide dans chaque rainure, entre les extrémités de3 demi-barre~ oppo~ée~, d'une étendue ~uf-fi~ante pour que la dilatation maximale en lo~gueur d~s demi-bar-res puisse ~'effectuer librement ~ans rencontrer dlobstacles ou ~0 entrer en co~tact l'une contre l'autre. Le calcul montre que dan~
le ca~ d'une barre en acier logée dan3 une rainure de 2 m de long ~;
d'un bloc de carbone, l'ensemble ~tant porté à environ 900~C, :
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l'allongement di~érentiel e~t d'environ 20 mm. Il faut donc qu'il existe un e~pace libre de 1'ordre de 20 mm ou d~antage dans la rainure pour la ~ilatation de chaque demi-barre au voi~inage du milieu des blocs, ce qui veut dire un espace de 40 mm ou davan-tage dans le cas d'une rainure continue. Pour éviter q~Q cet espace ne ~e remplis~e de fo~te au moment de la coulée de celle-ci, on doit placer un joint étanche par exemple en amiante au ~oisina-ge de l'extrémité de la demi-barre du côté du milieu du bloc, ce joint obturant l'intervalle entre la demi-barre et les parois de la rainure. Il est du reste de pratique courante d'utlliser de ~emblable~ joints placés au ~oi~inage de l'e~tré~ité des blo~s .
pour ~mp~cher l'é¢oulement de la fonte à l'extérieur.
~ e ou les poi~ts d'ancrage qui sont réalisés sur chaq~e demi barre au voi~lnage de l'extrémité des blocs peuvent 8tre exécu~és de très nombreuse~ façons sans pour autant sortir des limite~ de l'in~ention. On peut, au moye~ d'un outil convenable creuser un ou plusieurs trous ayant les ~ection~ et profondeurs désirées ~ur une ou plusieurs des parois de la rainure. Ce ou ces trous peuve~t être usinés au moyen de perceuses ou de fraise~.
~eur profondeur et leur section doivent 8tre suffisante~ pour que, aprè~ coulée et refroidl~sement de la ~onte, les relief~ ainsi oréé~ sur la gaine de fonte de la barre ne puis~ent sortir de ces trous grâce, p~r e~emple, au retrait oon~écutif ~ la solidifica-tion et au refroidi~sement. ~a section de ces trous doit aussi être ~uffisante pour que ce~ reliefs rési~tent sans fissuration au~ contraintes de cisaillement qui seront cr~ée~ lors de la mani-pulation des blocs Bt sous lleffet des e~forts de dilatation lors de la mise en chauf~age de la cellule. D'une façon générale, il su~fit que ces trous aient une pro~ondeur de l'ordre de 10 à
50 mm. Pour des raisons de facilité d'usinage, ils n'ont généra-lement pa~ de~ paroi~ cyli~driques mais tendant en général a con-verger de l'extérieur vers l'intérieur~ Ils peuvent au~si pré-.
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sente~ de~ arrondi~ au voi~inage du fond et aus~i du bord exté-rieur. Ceci ~aoilite la pénétration de la fonte et donne de~
relief~ dépourvu~ d'angles vif~ qui rési~te~t très bien aux ef-~ort~ tout en ancrant parfaitement le~ demi-barres 9an9 glisse-ment possible. Ce~ trou~ 90nt réalls~s à ~aible di~tanee de l'e~trémité des bloc~ en évitant cependant de ~e placer trop prè~
de~ extrémité~ de~ rai~ure~ c~ qui ri~querait de provoquer u~e fi~uratio~ dee parois de celles-ci. Ces trou~ ~o~t de préférence - creusés à une di~tance de l'ordre de 50 à 200 mm de l~extrémité
de~ bloc~. On peut aussi, au lieu de trou~~ réali9er ~ur l~s face~ laterales des rainure~, une ou plusieurs encochee verticales ; ou tra~3~ersales de pro~i~ et de longueur quelconques. On peut enf~n, ~ans sortir pour auta~t de l'in~ention, réaliser ~ur le~
parois de~ rainuree de~ reliefs de ~orme et de dimensions très variable~. ~BB r~liefs ~eront obtenus t~è~ simplement en limitant l~u~inage aux emplaoements où on veut le~ faire appara~tre. En ~ opérant ainsi, on évitera tout affaibli~ement même locali~é des ... bloos d~ carbone~
~ Pour éviter que le~ extrémités des demi-barres ~tuée~
du cô~é du milieu de~ blocs ne risquent de sortir des rainures, : en particulier au COUr9 de~ manipulations de montage, il est tr~s utile de donner à la seotion des rainure~ un profil tel que les barres ne pui39~nt pa~ en 8tre arraohée~ par un e~fort perpendi-culaire au plan de la face rainurée du bloc, mai~ ~eulement cou-ser à l'intérieur de~dites rainure~, :
- ~'utili~ation de profil~ de ce genre e~t bien connue de l~homme de l~Qrt? e-t c~est ainsi qu~o~ emploie par exemple des ~: rainure3 en forme de queue d'aronde ou de diabolo; ce dernier ~ype de rainure présente une zo~e rétrécie à peu prè~ à mi-profondeur.
30 Au moment de la coulée de la ~onte, celle-ci prend la forme géné-rale de la rainure, et, aprè~ ~olidificatio~ et retrait la baxre . galnée de fonte ne peut plu8 ~tre arrachée de la rainure san~
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-~ _ 7 _ ~
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rupture de~ parois latérales de c~ cl. Par ¢ontre, llextr~mité
non ancrée pourra coulisser librement à l'intéxieur de la rainure lorsqulelle subira de~ variations de température.
Il est po~sible également d' appliquer le procédé ~uivant l~inventio~ au cas où le~ demi-barres ~ont placée~ non pas dan~ -des rainures mai~ da~s des trous ménagés dan~ le~ bloc~ de carbone ~-dan~ le~quel~ l'introduction de~ barres e~t effectuée a partir de~
faces d~extrémit~ de~ blocs.
Suivant le~ cas un ou plu~ieurs trous débou~hent 3ur chaque face ex~rême. Ce ou ces trou~ ~ensiblement parallèles à
la direction longitudinale des blocs peuvent traver~er les blocs d9une e~trémité a l'autre; il~ peu~ent au98i être interrompus au ~oi~inage du milieu des blocs afin de garder dan~ cette zone le maximum de résistance aux contrainte~ mécaniques. Bie~ que la sectio~ de ce~ trous puisse ~tre quelconque, il e~t le plus sou-vent commode de la rendre oiroulaire. ~es deml-barres qui 80nt introduites à l'intérieur onb une ~ection également quelconque, le plus souvent circulaire ou parallèlépipédique. Un jeu suffi-sant doit exister entre barre et trou pour pouv~ir couler la fon-te. ~e jeu est du m~me ordre que celui qui e3t pré~u dan~ le ca~où les demi- barre~ sont lo~es dans des rainure~. ~'anorage de ce~ demi-barres au ~oisinage de ohaque extrémité de~ blocs est réalisé de la mame ~açon que dan~ le ca~ de~ rainures; il e~b obtenu par une ou plusieurs dépres~lons ou enoore par un ou plu-sisurs reliefs disposés à l'intérieur des trous de préférence ~
une di~tance de l~ordre de 50 à 200 m~ de l~extrémité de~ blocs.
Ce~ dépressions ou relie~ peuvent par exemple a~oir une forme annulaire dan~ le cas de trou~ cylindrique~. De m8me que dans le ca~ des rainures, il faut prévoir un inter~alle libre pour la dilatation de~ demi-barre~ de l'ordre de 20 mm ou davantage pour chaque demi-barre. 0~ emp8che l'éooulement de la fonte dan~ ce~
~ones de dilatation en disiosant de~ joint~ étanche~, par exe~ple . . .

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~08~346 en amiante, de façon tout à fait comparable a ce qu'on fait dans le ca~ de la coulée de la fonte en rainure. En~in, le~ espaces lai~sé~ libres pour la dilatation des demi-barre~q dan~q les zones médianes de~ blocs ou au voisina~e de celles-ci peuvent ~tre rem-plis par une substa~ce compres3ible telle que de la poudre de ~raphit~ naturel ou un feutre de carbone.
~ exempla non li~itatif ci~après montre un mode de mi~e en oeuvre de l~ entio~, expllqué avec référence aux figures annexée~ dans lesquelle~:
~ 10 - la f~gure 1 est une vue en perspective d~un bloc de carbo~e ~elon une réalisation particulière de l'invention, - la figure 2 e~ une coupe auivant AB de ce bloc, : - la fi~ure 3 e~t une vue de de~su~ montrant une demi~
barre di~posée dans une ralnure du bloc.
Des bloc~ de carbone amorphe destinés à la construction de cathode~ de cuve d'~lectrolyse de l~alumi~ium ont été réalises suirant des méthodes coninues de l'homme de l'art sous forme de parallèlépipèdes de 500 x 450 x ~200 mm. Dans chaque bloc, une :; rainure en forme de diabolo a été creusée suivant le grand a~e d'~ne des faces de 500 mm de large, la section de cette rainure ayant les dimensione suiYantes: (voir fig. 1), profondeur 155 m~, 's . .~ .
lar~eur ~ l'entrée et au fond 170 mm, largeur à mi-profondeur 160. Au milieu du bloc, la rainure est iIlterrompue sur une lon-gueur de 300 mm. On a ~oréi dans le~ parois de la rainure ~ une distance de 100 mm de chaque extrémit~ du bloc 3 trous borgnes de 30 mm de profondeur (voir fig. 2). ~e trou percé dans le fond de la rainure.f~ dans son axe au moyen d'une perceu~e, a une section de réYolutio~ et un diamatre à l'entr~e de 60 mm avec un diamètre en fond de trou de 30 mm. :~
~eg autre~ trous sont percés en face l'un de l'autre à mi-hauteur sur les parois latérales de la rainure au moyen d'un outil de ~rai~age à ~xe vertical de 120 mm de diamètre. ~es trou~ ~
ont 20 mm de profondeur et présentent des bords arrondis. Par suite de la forme de l'outil de fraisage, leur hauteur à l'e~trée est d'environ 60 mm et leur largeur maximale mesurée parallèlement à la longeur de la rainure est d'environ 90 mm Chaque demi-barre d'une section de 120 x 1~0 mm est di3po~ée dans une rainure du bloc de iaçon que sa face supérieure de 120 mm de large ~e trouve sen~iblement au niveau de la face rainurée du bloc et de façon que son extrémité la plu~ proche du milieu du bloc di~po~ d'un jeu longitudinal d'environ 30 mm par rapport à l'extrémité de la rainure au voisinage du milaeu du bloc. Deux joints d'amiante par demi-barre dispos~s ~a~s llinter-valle entre barre et rainurey l'un (fig. 3, repère 1) à l'entrée de la rainure du c~té de l'ex-trémité du bloe et l'autre tfig. 3, repère 2) à llextrëmit~ de la demi-barre du c8té du milieu du bloc, emp80hent la fonte au mome~t de la ooulëe de venir envahir llespace réservé de 30 mm et au~si de s'éoouler à l'extérieur. On applique les méthode~ habituelles bien connues de l'homme de l'art pour la préparation des bloc~ et des barres, leur préchauffage ava~t coulée, et la coulée elle-m8me, Après refroidissement, on constate qu'il est possible de manipuler san3 préoautions par~iculi~res le~ assemblagcs ainsi réalisé~ et leur mi~e en place lor~ du montage des cathodes de ¢ellule3 d'électroly~e es~ partioulièrement ~aeile.
Comme cela a ét~ dit plu~ haut~ l'anorage des demi-barrc~ du c8té de~ extrém1tés des bloc~ peut être réalisé au moyen d'un ou plusieur~ trou~, ou d'enooches, de toute forme e~
c~eux ou en relie~ ~u~ceptibles d'empêcher la glissement des barres dan~ une direction parallèle à llaxe des blocs de carbone. De m8me, le~ bloc~ de carbone peuvent comporter une ou plusieurs ralnures ¢ontinue~ d'une extrémité a l'autre ou au contraire une zone voisi~e du milieu non rainurée; dans C8 ca~, dan~ chaque demi-rainureJ on réserve à la mise en place de la barre d'acier ~L08~;346 un intervalle de dilatation entre lle~trémité de la demi-barre et l'extrémité de la rainure du c~té du mili~u du bloc. Enfin, Ll est pr~férable mais non indi~pen~able de donner à la ~action de~ rainur~ une forme telle qu~ le~ demi~barre~ ne peuvent pa~
en être arrachées par un ef~ort tran~versal. ~oute for~e plu8 OU
moi~s complexe peut ~tre envi~agée pour atteindre ce résultat.
~ien que la barre repr~sentée ~ur la figure ait unSe section parallèlépipédique, on peut aus~i envi~ager toute 80rte de formes de barras Rans pour autant 90rtir de l'invention. ~es barre~ de ~ec~ion circulaire peuvent en particulier donner d'e~¢ellents ré~ultats.
~orsque less rainure~ sont conti~ues, le~ deux demi-barres logées dan~ chacune dlelles doi~ent pou~oir ~e dilater librement San8 que leur entrée en ccntact é~entuelle pui~se bloquer leur déplaceme~t. Si les necessité~ de répartition du courant le rendent souhaitable, on peut envi~ager de tailler le~ e~trémité~
de~ demi-barres de ~açon qu'elles puissent couli~ser l'une sur l'autre dan~ la région médiane sur la longueur néces~aire en les entaillant chacune sur la moitiée de la section. Dan9 ce cas, il faudra également emp8hher la pénétration de la fonte au moment de la ~oulé~ dans cette ~one de iecouvrement pour qulell~ ne bloque pa~ le glissement. ~n contac~ ele¢trlque pourra cependant 8tre réali~é en remplissant l~espaoe non rempli de ~onte par une sub~t~ce oonductrlce compre~sible t~lle ~ue de la poudre de graphite naturel ou un ~eutre de carbone.
De telle~ dispositions peuvent aus~i être réalisée~ dan~
le ca~ où le~ blocs co~portent à la place de rainures continue~
des trous percés de paxt en part dan3 le~quels ~ont logées le~ :
demi-barres comme oela a é~ déorit plu~ haut.
Dan~ le cas où les bloc~ comportent une partie médiane non rainur~e ou non percée, on pourra au~si remplir le3 e~paces d0 dilatation lai~sé~ libre~ en bout de barre par une substance com-pressible telle que de la poudre de graphlte ou un feutredecarbone9 , ~,' .- 11 _ ~ . , .
lL08~i346 : -. Con~ormément à ce qui precède, l'invention telle que . . revendiquee ici est un element de cathode pour cellule d'electro-. lyse comportant: un bloc de carbone ayant un logement s'etendant parallelement à son axe à partir d'une de .ses extremités et : s'étendant sur au moins une partie majeure cde sa longueur; un ~.
~. moyen d'ancraye prévu dans la paroi dudit logement; une barre : en acier insérée parallèlement dans ledit locJement, cette barre ;.
ayant une section inférieure à celle dudit logement creant ainsi . . un jour entre ladite barre et ledit bloc, une extremité de ladite barre etant a l'exterieur du bloc et l'autre dans le loge---. ment et disposee de fac,on a laisser un espace de dilatation . dans le prolonc3ement de cette autre extremité, et une matiere , :. moulable coulee dans le jour precité et cooperant avec ledit moyen d'ancrage de fac,on a fixer ladite barre dans ledit loge-~ ment et de ~açon à laisser libre ledit espace de dilatation.
,, L'invention est également revendiquee ici sous forme ~ d'un procédé de réalisation d'un élément de cathode de , .. cellule d'électrolyse, elément destiné à ~ormer une jonction de .
i ;: ~
barres d'amenee de courant en acier avec un bloc de carbone, procédé selon le~uel: on ~orme, dans un bloc de carbone et . parallèlement a son axe, un logcment partant cl'unc ext.remite du 1'''!'; bloc et s'~-tendant sur au moins une partie majeurt~ de sa lon-.,j yut-~ur; on r~alise un moyen cl'ancrage dans la paroi tlu :lo~3ement : , et au voisinac3e cle ladite extremite du bloc; on introdui~
. partiellement, a l'interieur dudit logement, une barre en acier dont la section est in:Eerieure a celle du logement créant ainsi ~ un jour entre la barre et le bloc, une des extremites de la barre . étant à l'intérieur du bloc et l'autre dans le logement et dis-:~ , posée de fac,on à laisser un espace de dilatation dans le prolon-~ 30 ~ement de cette autre extrémité, et on coule une matière moula-ble dans le jour precité et de façon à ce que cette matiere mou-.:. lable coopere avec ledit moyen d'ancrage pour fixer la barre .;
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Claims

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Elément de cathode pour cellule d'électrolyse comportant:
- un bloc de carbone ayant un logement s'étendant parallèlement à son axe à partir d'une de ses extrémités et s'étendant sur au moins une partie majeure de sa longueur;
- un moyen d'ancrage prévu dans la paroi dudit loge-ment;
- une barre en acier insérée dans ledit logement, cette barre ayant une section inférieure à celle dudit logement créant ainsi un jour entre ladite barre et ledit bloc, une extrémité de ladite barre étant à l'extérieur du bloc et l'autre dans le loge-ment et disposée de façon à laisser un espace de dilatation dans le prolongement de cette autre extrémité, et - une matière moulable coulée dans le jour précité et coopérant avec ledit moyen d'ancrage de façon à fixer ladite barre dans ledit logement et de façon à laisser libre ledit espace de dilatation.

2. Elément de cathode suivant la revendication 1, dans lequel l'espace de dilatation a une longueur mesurée parallèlement à la longueur du bloc au moins égale à l'allonge-ment différentiel de la barre par rapport au bloc quand la température de l'élément de cathode est portée à 900°C.

3. Elément de cathode suivant revendication 1, dans lequel l'évidement s'étend sur toute la longueur du bloc et contient deux barres.

4. Elément de cathode suivant la revendication 1, dans lequel l'évidement est interrompu au voisinage du milieu du bloc sur une longueur prédéterminée.

5. Elément de cathode suivant la revendication 4, selon lequel ladite longueur est de 100 à 500 mm.

6. Elément de cathode suivant l'une des revendica-tions 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'espace de dilatation est rempli d'une matière compressible.

7. Elément de cathode suivant la revendication 1, 2 ou 3, selon lequel la matière moulable est de la fonte.

8. Elément de cathode suivant les revendications 1, 2 ou 3, selon lequel l'espace de dilatation est rempli de feutre de carbone.

9. Elément de cathode suivant les revendications 1, 2 ou 3, selon lequel l'espace de dilatation est rempli de poudre de graphite naturel.

10. Elément de cathode suivant les revendications 1, 2 ou 3, selon lequel ledit moyen d'ancrage est prévu au voi-sinage de ladite extrémité du bloc.

11. Procédé de réalisation d'un élément de cathode de cellule d'électrolyse, élément destine à former une jonction de barres d'amenée de courant en acier avec un bloc de carbone, procédé selon lequel:
- on forme, dans un bloc de carbone et parallèlement à son axe, un logement partant d'une extrémité du bloc et s'éten-dant sur au moins une partie majeure de sa longueur;
- on réalise un moyen d'ancrage dans la paroi du loge-ment et au voisinage de ladite extrémité du bloc;
- on introduit partiellement, à l'intérieur dudit logement, une barre en acier dont la section est inférieure à
celle du logement créant ainsi un jour entre la barre et le bloc, une des extrémités de la barre étant à l'extérieur du bloc et l'autre dans le logement et disposée de façon à laisser un espace de dilatation dans le prolongement de cette autre extré-mité, et - on coule une matière moulable dans le jour précité
et de façon à ce que cette matière moulable coopère avec ledit moyen d'ancrage pour fixer la barre dans le logement et de façon à laisser libre l'espace de dilatation.

12. Procédé suivant la revendication 11, selon lequel on remplit l'espace de dilatation d'une matière compressible avant de couler la matière moulable.

13. Procédé suivant les revendications 11 ou 12, selon lequel on réalise l'évidement sur toute la longueur du bloc, on y dispose une deuxième barre et on réalise un deuxième moyen d'ancrage au voisinage de l'autre extrémité du bloc, ledit espace de dilatation étant réservé vers le milieu du bloc entre les extrémités des deux barres au moment de leur mise en place avant la coulée de la matière moulable.

14. Procédé suivant les revendications 11 ou 12, selon lequel l'évidement est réalisé de façon à déboucher aux deux extrémités du bloc et à comporter, au voisinage du milieu de celui-ci, une interruption sur une longueur de 100 à 500 mm.

15. Procédé suivant les revendications 11 ou 12, selon lequel l'évidement s'étend sur la plus grande partie de la longueur du bloc, ne débouche qu'à une extrémité et ne con-tient qu'une barre.

16. Procédé suivant les revendications 11 ou 12, selon lequel ledit moyen d'ancrage est constitue par plusieurs reliefs.

17. Procédé suivant les revendications 11 ou 12, selon lequel ledit moyen d'ancrage est constitué par plusieurs dépressions.

18. Procédé suivant les revendications 11 ou 12, selon lequel la matière moulable est de la fonte.