CA2583471A1 - Procede de changement d'anode dans une cellule de production d'aluminium par electrolyse incluant un ajustement de la position de l'anode et machine de service pour le mettre en oeuvre - Google Patents
Procede de changement d'anode dans une cellule de production d'aluminium par electrolyse incluant un ajustement de la position de l'anode et machine de service pour le mettre en oeuvre Download PDFInfo
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Abstract
L'invention a pour objet un procédé de changement d'anode d'une cellule de production d'aluminium par électrolyse ignée (2) dans lequel on utilise au moins un outil de manutention d'anode (13) comportant un organe de positionnement (13b) et un organe de préhension (13a), et caractérisé en ce que, lors des opérations de remplacement d'une anode usée déterminée (20') par une anode de remplacement (20"), on détermine la position de l'anode de remplacement (20") à partir d'un ensemble déterminé de mesures de la position d'un point fixe Po situé sur au moins un outil de manutention d'anode (13) par rapport à un ensemble déterminé de points de référence P situés sur des objets déterminés séparés de l'outil de manutention d'anode. L'invention a également pour objet une machine de service permettant de mettre en AEuvre le procédé.
L'invention permet de limiter sensiblement les opérations de manutention requises pour déterminer la position de l'anode de remplacement.
L'invention permet de limiter sensiblement les opérations de manutention requises pour déterminer la position de l'anode de remplacement.
Description
PROCÉDÉ DE CHANGEMENT D'ANODE DANS UNE CELLULE DE
PRODUCTION D'ALUMINIUM PAR ÉLECTROLYSE INCLUANT UN
AJUSTEMENT DE LA POSITION DE L'ANODE ET MACHINE DE
SERVICE POUR LE METTRE EN OEUVRE
Domaine de l'invention L'invention concerne la production d'aluminium par électrolyse ignée selon le procédé de Hall-Héroult. Elle concerne plus particulièrement les changements d'anode et les unités de service destinées à effectuer les changements d'anode dans les usines de production d'aluminium.
Etat de la technique L'aluminium est produit industriellement par électrolyse ignée dans des cellules d'électrolyse suivant le procédé bien connu de Hall-Héroult. La demande de brevet français FR 2 806 742 (correspondant au brevet américain US 6 409 894) décrit des installations d'une usine d'électrolyse destinée à la production d'aluminium.
Selon la technologie la plus répandue, les cellules d'électrolyse comportent une pluralité d'anodes dites "précuites" en matériau carboné qui sont consommées lors des réactions de réduction électrolytique de l'aluminium. La consommation progressive des anodes nécessite des interventions sur les cellules d'électrolyse parmi lesquelles figure, notamment, le remplacement des anodes usées par des anodes neuves.
Afin de limiter la perturbation du fonctionnement d'une cellule d'électrolyse lors d'un changement d'anode, il est préférable de placer l'anode neuve de manière à ce que sa surface inférieure soit au même niveau que celle des autres anodes de la cellule.
PRODUCTION D'ALUMINIUM PAR ÉLECTROLYSE INCLUANT UN
AJUSTEMENT DE LA POSITION DE L'ANODE ET MACHINE DE
SERVICE POUR LE METTRE EN OEUVRE
Domaine de l'invention L'invention concerne la production d'aluminium par électrolyse ignée selon le procédé de Hall-Héroult. Elle concerne plus particulièrement les changements d'anode et les unités de service destinées à effectuer les changements d'anode dans les usines de production d'aluminium.
Etat de la technique L'aluminium est produit industriellement par électrolyse ignée dans des cellules d'électrolyse suivant le procédé bien connu de Hall-Héroult. La demande de brevet français FR 2 806 742 (correspondant au brevet américain US 6 409 894) décrit des installations d'une usine d'électrolyse destinée à la production d'aluminium.
Selon la technologie la plus répandue, les cellules d'électrolyse comportent une pluralité d'anodes dites "précuites" en matériau carboné qui sont consommées lors des réactions de réduction électrolytique de l'aluminium. La consommation progressive des anodes nécessite des interventions sur les cellules d'électrolyse parmi lesquelles figure, notamment, le remplacement des anodes usées par des anodes neuves.
Afin de limiter la perturbation du fonctionnement d'une cellule d'électrolyse lors d'un changement d'anode, il est préférable de placer l'anode neuve de manière à ce que sa surface inférieure soit au même niveau que celle des autres anodes de la cellule.
2 La mise à niveau correcte des anodes neuves est généralement effectuée à
l'aide d'opérations essentiellement manuelles. Typiquement, la tige de l'anode usée est marquée d'un trait de craie à un endroit correspondant à un repère déterminé
sur le cadre anodique. L'anode usée est extraite de la cellule et déposée sur une surface de référence, qui est typiquement un plateau métallique. Le niveau du trait de craie sur la tige est relevé, l'anode usée est retirée et une anode neuve est placée sur la surface de référence. Un trait de craie est tracé sur la tige de l'anode neuve au niveau relevé.
L'anode neuve est placée sur le cadre anodique de façon à ce que le trait de craie soit situé au niveau du repère déterminé sur le cadre anodique. Ces opérations nécessitent l'intervention d'un opérateur dans la zone d'action des outils de manutention des anodes et l'exposent aux risques inhérents à ces opérations, tels que les risques de décrochement de la charge et les projections de métal liquide.
Il est également connu de munir l'outil de manutention des anodes d'un capteur de position apte à mesurer son allongement lors des opérations de changement d'anode.
Dans ce cas, on mesure l'allongement de l'outil lors de la prise de l'anode usée, on dépose l'anode usée sur une surface de référence et on mesure l'allongement de l'outil au moment où l'anode repose sur la surface de référence. On retire l'anode usée, on dépose une anode neuve sur la surface de référence et on mesure l'allongement de l'outil au moment où l'anode repose sur la surface de référence. L'écart entre les deux derniers allongements mesurés est ajouté au premier allongement mesuré afin de déterminer l'allongement à faire subir à l'outil de manutention lors du positionnement de l'anode neuve dans la cellule d'électrolyse.
Ces différentes façons de procéder nécessitent de multiples manipulations d'anode et le déplacement de la surface de référence d'une zone de travail à une autre.
Le temps passé à ces opérations allonge considérablement les temps de cycle d'intervention sur les cellules d'électrolyse et la période de temps pendant laquelle les capots des cuves restent ouverts, ce qui réduit l'efficacité des moyens de captation des effluents produits par les cellules d'électrolyse.
l'aide d'opérations essentiellement manuelles. Typiquement, la tige de l'anode usée est marquée d'un trait de craie à un endroit correspondant à un repère déterminé
sur le cadre anodique. L'anode usée est extraite de la cellule et déposée sur une surface de référence, qui est typiquement un plateau métallique. Le niveau du trait de craie sur la tige est relevé, l'anode usée est retirée et une anode neuve est placée sur la surface de référence. Un trait de craie est tracé sur la tige de l'anode neuve au niveau relevé.
L'anode neuve est placée sur le cadre anodique de façon à ce que le trait de craie soit situé au niveau du repère déterminé sur le cadre anodique. Ces opérations nécessitent l'intervention d'un opérateur dans la zone d'action des outils de manutention des anodes et l'exposent aux risques inhérents à ces opérations, tels que les risques de décrochement de la charge et les projections de métal liquide.
Il est également connu de munir l'outil de manutention des anodes d'un capteur de position apte à mesurer son allongement lors des opérations de changement d'anode.
Dans ce cas, on mesure l'allongement de l'outil lors de la prise de l'anode usée, on dépose l'anode usée sur une surface de référence et on mesure l'allongement de l'outil au moment où l'anode repose sur la surface de référence. On retire l'anode usée, on dépose une anode neuve sur la surface de référence et on mesure l'allongement de l'outil au moment où l'anode repose sur la surface de référence. L'écart entre les deux derniers allongements mesurés est ajouté au premier allongement mesuré afin de déterminer l'allongement à faire subir à l'outil de manutention lors du positionnement de l'anode neuve dans la cellule d'électrolyse.
Ces différentes façons de procéder nécessitent de multiples manipulations d'anode et le déplacement de la surface de référence d'une zone de travail à une autre.
Le temps passé à ces opérations allonge considérablement les temps de cycle d'intervention sur les cellules d'électrolyse et la période de temps pendant laquelle les capots des cuves restent ouverts, ce qui réduit l'efficacité des moyens de captation des effluents produits par les cellules d'électrolyse.
3 La demanderesse a donc recherché une procédure et des moyens qui permettent d'éviter ces inconvénients.
Description de l'invention L'invention a pour objet un procédé de changement d'anode d'une cellule de production d'aluminium par électrolyse ignée comportant un cadre anodique et une pluralité d'anodes munies chacune d'une tige métallique, dans lequel, utilisant au moins un outil de manutention d'anode comportant un organe de positionnement et un organe de préhension, on remplace au moins une anode usée déterminée par au moins une anode de remplacement et on positionne l'anode de remplacement dans une position déterminée dans la cellule d'électrolyse.
Selon l'invention, on détermine la position de l'anode de remplacement à
partir d'un ensemble déterminé de mesures de la position d'un point fixe Po situé sur au moins un outil de manutention d'anode par rapport à un ensemble déterminé de points de référence {P} situés sur des objets déterminés séparés de l'outil de manutention d'anode et associés à des positions de référence déterminées de l'outil de manutention d'anode.
Plus précisément, le procédé de changement d'anode selon l'invention est caractérisé
en ce que:
- pour au moins un outil de manutention d'anode, on choisit un point fixe Po solidairement lié audit outil ;
- on choisit un ensemble déterminé de positions de référence intermédiaires d'un outil de manutention d'anode et on associe à chaque position dudit ensemble un point de référence intermédiaire situé sur des objets déterminés séparés de l'outil de manutention d'anode ;
- on choisit une position de référence finale d'un outil de manutention d'anode correspondant à ladite position déterminée de l'anode de remplacement et on associe à cette position de référence un point de référence final PF déterminé situé
sur un objet déterminé séparé de l'outil de manutention d'anode ;
Description de l'invention L'invention a pour objet un procédé de changement d'anode d'une cellule de production d'aluminium par électrolyse ignée comportant un cadre anodique et une pluralité d'anodes munies chacune d'une tige métallique, dans lequel, utilisant au moins un outil de manutention d'anode comportant un organe de positionnement et un organe de préhension, on remplace au moins une anode usée déterminée par au moins une anode de remplacement et on positionne l'anode de remplacement dans une position déterminée dans la cellule d'électrolyse.
Selon l'invention, on détermine la position de l'anode de remplacement à
partir d'un ensemble déterminé de mesures de la position d'un point fixe Po situé sur au moins un outil de manutention d'anode par rapport à un ensemble déterminé de points de référence {P} situés sur des objets déterminés séparés de l'outil de manutention d'anode et associés à des positions de référence déterminées de l'outil de manutention d'anode.
Plus précisément, le procédé de changement d'anode selon l'invention est caractérisé
en ce que:
- pour au moins un outil de manutention d'anode, on choisit un point fixe Po solidairement lié audit outil ;
- on choisit un ensemble déterminé de positions de référence intermédiaires d'un outil de manutention d'anode et on associe à chaque position dudit ensemble un point de référence intermédiaire situé sur des objets déterminés séparés de l'outil de manutention d'anode ;
- on choisit une position de référence finale d'un outil de manutention d'anode correspondant à ladite position déterminée de l'anode de remplacement et on associe à cette position de référence un point de référence final PF déterminé situé
sur un objet déterminé séparé de l'outil de manutention d'anode ;
4 - on place un outil de manutention d'anode dans chacune desdites positions de référence intermédiaires et, pour chaque position, on mesure la position relative du point fixe Po de l'outil par rapport au point de référence intermédiaire correspondant ;
- à partir desdites mesures de position relative, on détermine une position relative finale du point fixe Po d'un outil de manutention par rapport au point de référence final PF déterminé correspondant à ladite position déterminée de l'anode de remplacement dans la cellule d'électrolyse ;
- on ajuste la position de l'anode de remplacement à l'aide d'au moins une mesure de la position relative du point fixe Po d'un outil de manutention par rapport au point de référence final PF de manière à positionner ledit outil dans ladite position relative finale.
Lesdites mesures sont de préférence effectuées par télémétrie, typiquement par télémétrie optique, acoustique ou radioélectrique, et de préférence par télémétrie laser. La télémétrie optique peut utiliser de la lumière visible ou invisible.
La demanderesse a eu l'idée d'utiliser l'outil de manutention d'anode comme élément de référence pour déterminer la position des anodes lors des changements d'anode, ce qui permet d'effectuer les mesures nécessaires à cette détermination pendant les manipulations normales de remplacement des anodes usées. L'invention permet ainsi de limiter sensiblement les opérations de manutention requises pour déterminer la position de l'anode de remplacement.
On utilise de préférence le même outil de manutention d'anode pour effectuer lesdites mesures de la position relative, ce qui permet d'avoir un seul point fixe Po.
.
L'invention a aussi pour objet une machine de service destinée aux opérations de changement d'anode d'une série de cellules de production d'aluminium par électrolyse ignée comportant une pluralité d'anodes munies chacune d'une tige métallique, ladite machine comportant au moins un outil de manutention d'anode comprenant un organe de positionnement et un organe de préhension, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif pour mesurer la position d'un point fixe Po situé sur
- à partir desdites mesures de position relative, on détermine une position relative finale du point fixe Po d'un outil de manutention par rapport au point de référence final PF déterminé correspondant à ladite position déterminée de l'anode de remplacement dans la cellule d'électrolyse ;
- on ajuste la position de l'anode de remplacement à l'aide d'au moins une mesure de la position relative du point fixe Po d'un outil de manutention par rapport au point de référence final PF de manière à positionner ledit outil dans ladite position relative finale.
Lesdites mesures sont de préférence effectuées par télémétrie, typiquement par télémétrie optique, acoustique ou radioélectrique, et de préférence par télémétrie laser. La télémétrie optique peut utiliser de la lumière visible ou invisible.
La demanderesse a eu l'idée d'utiliser l'outil de manutention d'anode comme élément de référence pour déterminer la position des anodes lors des changements d'anode, ce qui permet d'effectuer les mesures nécessaires à cette détermination pendant les manipulations normales de remplacement des anodes usées. L'invention permet ainsi de limiter sensiblement les opérations de manutention requises pour déterminer la position de l'anode de remplacement.
On utilise de préférence le même outil de manutention d'anode pour effectuer lesdites mesures de la position relative, ce qui permet d'avoir un seul point fixe Po.
.
L'invention a aussi pour objet une machine de service destinée aux opérations de changement d'anode d'une série de cellules de production d'aluminium par électrolyse ignée comportant une pluralité d'anodes munies chacune d'une tige métallique, ladite machine comportant au moins un outil de manutention d'anode comprenant un organe de positionnement et un organe de préhension, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif pour mesurer la position d'un point fixe Po situé sur
5 PCT/FR2005/002521 l'outil de manutention d'anode par rapport à au moins un point de référence P
déterminé situé sur un objet déterminé séparé de l'outil de manutention d'anode.
Le procédé de changement d'anode est avantageusement mis en oeuvre à l'aide de la 5 machine de service selon l'invention.
L'invention a encore pour objet une unité de service d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant un pont mobile et au moins une machine de service selon l'invention.
L'invention est décrite plus en détail ci-après à l'aide des figures annexées.
La figure 1 illustre, vue en section, une salle d'électrolyse typique destinée à la production d'aluminium et comprenant une unité de service représentée de manière schématique.
La figure 2 illustre, vue en section transversale, une cellule d'électrolyse typique destinée à la production d'aluminium.
La figure 3 représente, de manière schématique, une machine de service vue de côté.
La figure 4 illustre schématiquement la mesure de la position selon un mode de réalisation préféré de l'invention.
Les figures 5 à 8 illustrent un mode de réalisation du procédé de changement d'anode selon l'invention.
Les usines d'électrolyse destinées à la production d'aluminium comprennent une zone de production d'aluminium liquide qui comprend une ou plusieurs salles d'électrolyse (1). Tel qu'illustré à la figure 1, chaque salle d'électrolyse (1) comporte des cellules d'électrolyse (2) et au moins une unité de service (4). Les unités de service sont souvent appelées "machines de service électrolyse" ou "M.S.E"
("PTA"
déterminé situé sur un objet déterminé séparé de l'outil de manutention d'anode.
Le procédé de changement d'anode est avantageusement mis en oeuvre à l'aide de la 5 machine de service selon l'invention.
L'invention a encore pour objet une unité de service d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant un pont mobile et au moins une machine de service selon l'invention.
L'invention est décrite plus en détail ci-après à l'aide des figures annexées.
La figure 1 illustre, vue en section, une salle d'électrolyse typique destinée à la production d'aluminium et comprenant une unité de service représentée de manière schématique.
La figure 2 illustre, vue en section transversale, une cellule d'électrolyse typique destinée à la production d'aluminium.
La figure 3 représente, de manière schématique, une machine de service vue de côté.
La figure 4 illustre schématiquement la mesure de la position selon un mode de réalisation préféré de l'invention.
Les figures 5 à 8 illustrent un mode de réalisation du procédé de changement d'anode selon l'invention.
Les usines d'électrolyse destinées à la production d'aluminium comprennent une zone de production d'aluminium liquide qui comprend une ou plusieurs salles d'électrolyse (1). Tel qu'illustré à la figure 1, chaque salle d'électrolyse (1) comporte des cellules d'électrolyse (2) et au moins une unité de service (4). Les unités de service sont souvent appelées "machines de service électrolyse" ou "M.S.E"
("PTA"
6 ou "Pot Tending Assembly" ou "PTM" ou "Pot Tending Machine" en langue anglaise).
Les cellules d'électrolyse (2) sont normalement disposées en rangées ou files, chaque rangée ou file comportant typiquement plus d'une centaine de cellules, et raccordées électriquement en série à l'aide de conducteurs de liaison. Les cellules (2) sont disposées de manière à dégager une allée de circulation (3) le long de la salle d'électrolyse (1).
Tel qu'illustré à la figure 2, chaque cellule d'électrolyse (2) comprend une cuve (2'), une structure de support (35) appelée "superstructure" et une pluralité
d'anodes (20, 20'). La cuve (2') comprend un caisson (26) en acier, un revêtement intérieur (27, 28), qui est généralement formé par des blocs en matériaux réfractaires, et un ensemble cathodique (29, 30), qui comprend des blocs en matériau carboné (29), appelés "blocs cathodiques", et des barres de raccordement métalliques (30) auxquelles sont fixés les conducteurs électriques (31) servant à
l'acheminement du courant d'électrolyse. Les anodes (20, 20') comportent au moins un bloc anodique (21, 21') en matériau carboné précuit et une tige métallique (22, 22'). Les blocs anodiques (21, 21') ont typiquement une forme parallélépipédique. La tige (22, 22') est typiquement fixée au(x) bloc(s) anodique(s) (21, 21') par l'intermédiaire d'un élément de fixation (22a, 22a'), généralement appelé "multipode", qui est ancré dans le(s) bloc(s) anodique(s) (typiquement à l'aide de fonte). Les anodes (20, 20') sont fixées de manière amovible à un cadre métallique mobile (23), appelé "cadre anodique", par des moyens de fixation mécaniques (24, 25) comprenant typiquement un connecteur (24) et des crochets (25). Le cadre anodique (23) est porté par la superstructure (35) et fixé à des conducteurs électriques (non illustrés) servant à
l'acheminement du courant d'électrolyse.
Une cellule d'électrolyse (2) comporte généralement un système de capotage (36), comprenant typiquement une série de capots, pour confiner les effluents à
l'intérieur de la cellule, et des moyens (non illustrés) pour évacuer les effluents et les diriger vers un centre de traitement.
Les cellules d'électrolyse (2) sont normalement disposées en rangées ou files, chaque rangée ou file comportant typiquement plus d'une centaine de cellules, et raccordées électriquement en série à l'aide de conducteurs de liaison. Les cellules (2) sont disposées de manière à dégager une allée de circulation (3) le long de la salle d'électrolyse (1).
Tel qu'illustré à la figure 2, chaque cellule d'électrolyse (2) comprend une cuve (2'), une structure de support (35) appelée "superstructure" et une pluralité
d'anodes (20, 20'). La cuve (2') comprend un caisson (26) en acier, un revêtement intérieur (27, 28), qui est généralement formé par des blocs en matériaux réfractaires, et un ensemble cathodique (29, 30), qui comprend des blocs en matériau carboné (29), appelés "blocs cathodiques", et des barres de raccordement métalliques (30) auxquelles sont fixés les conducteurs électriques (31) servant à
l'acheminement du courant d'électrolyse. Les anodes (20, 20') comportent au moins un bloc anodique (21, 21') en matériau carboné précuit et une tige métallique (22, 22'). Les blocs anodiques (21, 21') ont typiquement une forme parallélépipédique. La tige (22, 22') est typiquement fixée au(x) bloc(s) anodique(s) (21, 21') par l'intermédiaire d'un élément de fixation (22a, 22a'), généralement appelé "multipode", qui est ancré dans le(s) bloc(s) anodique(s) (typiquement à l'aide de fonte). Les anodes (20, 20') sont fixées de manière amovible à un cadre métallique mobile (23), appelé "cadre anodique", par des moyens de fixation mécaniques (24, 25) comprenant typiquement un connecteur (24) et des crochets (25). Le cadre anodique (23) est porté par la superstructure (35) et fixé à des conducteurs électriques (non illustrés) servant à
l'acheminement du courant d'électrolyse.
Une cellule d'électrolyse (2) comporte généralement un système de capotage (36), comprenant typiquement une série de capots, pour confiner les effluents à
l'intérieur de la cellule, et des moyens (non illustrés) pour évacuer les effluents et les diriger vers un centre de traitement.
7 Le revêtement intérieur (27, 28) et les blocs cathodiques (29) forment, à
l'intérieur de la cuve (2'), un creuset apte à contenir le bain d'électrolyte (33) et une nappe de métal liquide (32) lorsque la cellule est en fonctionnement. En général, une couverture d'alumine et de bain solidifié (34) recouvre le bain d'électrolyte et tout ou partie des anodes.
Les anodes (20, 20'), et plus précisément des blocs anodiques (21, 21'), sont partiellement immergées dans le bain d'électrolyte (33), qui contient de l'alumine dissoute. La surface inférieure (21 a, 21 a') des anodes est typiquement essentiellement plane et parallèle à la surface supérieure (29') des blocs cathodiques (29), qui est généralement horizontale. La distance entre la surface inférieure des anodes et la surface supérieure des blocs cathodiques, dite "distance anode-cathode", est un paramètre important dans la régulation des cellules d'électrolyse. La distance anode-cathode est généralement contrôlée avec une grande précision.
Les blocs anodiques (21, 21') sont progressivement consommés en utilisation.
Afin de compenser cette usure, il est de pratique courante d'abaisser progressivement les anodes (20, 20') en déplaçant régulièrement le cadre anodique (23) vers le bas. En outre, tel qu'illustré à la figure 2, les blocs anodiques (21, 21') sont généralement à
des degrés d'usure différents. Par conséquent, la position de l'anode de remplacement (20"), communément appelé "anode neuve", par rapport au cadre anodique (23) est généralement ajustée à chaque changement d'anode. Plus précisément, la position des anodes est ajustée de façon à mettre sur un plan commun la surface dite "inférieure"
(21 a, 21 a', 21 a") des blocs anodiques (21, 21', 21 "), c'est-à-dire la surface des blocs anodiques qui est destinée à être immergée dans le bain électrolytique (33) contenu dans la cellule d'électrolyse (2) et à être parallèle à la surface supérieure (29') du ou des blocs cathodiques (29). En pratique, l'anode de remplacement (20") est placée de manière à ce que, après avoir atteint sa température de fonctionnement, sa surface inférieure (2la") se situe au niveau de la surface inférieure (21 a') de l'anode usée (20') qu'elle remplace. Ladite surface inférieure (21 a, 21 a', 21 a") des blocs anodiques (21, 21', 21 ") est généralement essentiellement plane.
l'intérieur de la cuve (2'), un creuset apte à contenir le bain d'électrolyte (33) et une nappe de métal liquide (32) lorsque la cellule est en fonctionnement. En général, une couverture d'alumine et de bain solidifié (34) recouvre le bain d'électrolyte et tout ou partie des anodes.
Les anodes (20, 20'), et plus précisément des blocs anodiques (21, 21'), sont partiellement immergées dans le bain d'électrolyte (33), qui contient de l'alumine dissoute. La surface inférieure (21 a, 21 a') des anodes est typiquement essentiellement plane et parallèle à la surface supérieure (29') des blocs cathodiques (29), qui est généralement horizontale. La distance entre la surface inférieure des anodes et la surface supérieure des blocs cathodiques, dite "distance anode-cathode", est un paramètre important dans la régulation des cellules d'électrolyse. La distance anode-cathode est généralement contrôlée avec une grande précision.
Les blocs anodiques (21, 21') sont progressivement consommés en utilisation.
Afin de compenser cette usure, il est de pratique courante d'abaisser progressivement les anodes (20, 20') en déplaçant régulièrement le cadre anodique (23) vers le bas. En outre, tel qu'illustré à la figure 2, les blocs anodiques (21, 21') sont généralement à
des degrés d'usure différents. Par conséquent, la position de l'anode de remplacement (20"), communément appelé "anode neuve", par rapport au cadre anodique (23) est généralement ajustée à chaque changement d'anode. Plus précisément, la position des anodes est ajustée de façon à mettre sur un plan commun la surface dite "inférieure"
(21 a, 21 a', 21 a") des blocs anodiques (21, 21', 21 "), c'est-à-dire la surface des blocs anodiques qui est destinée à être immergée dans le bain électrolytique (33) contenu dans la cellule d'électrolyse (2) et à être parallèle à la surface supérieure (29') du ou des blocs cathodiques (29). En pratique, l'anode de remplacement (20") est placée de manière à ce que, après avoir atteint sa température de fonctionnement, sa surface inférieure (2la") se situe au niveau de la surface inférieure (21 a') de l'anode usée (20') qu'elle remplace. Ladite surface inférieure (21 a, 21 a', 21 a") des blocs anodiques (21, 21', 21 ") est généralement essentiellement plane.
8 L'unité de service (4) sert à effectuer des opérations sur les cellules (2) telles que les changements d'anode ou le remplissage des trémies d'alimentation en bain broyé
et en A1F3 des cellules d'électrolyse. Elle peut également servir à
manutentionner des charges diverses, telles que des éléments de cuve, des poches de métal liquide ou des anodes.
Tel qu'illustré aux figures 1 et 3, l'unité de service (4) comprend un pont mobile (5) qui peut être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse (2) et une machine de service (6). La machine de service (6) comporte un chariot mobile (7) et un module de service (8) équipé de plusieurs organes de manutention et d'intervention (10), tels que des outils (pelles, clés, piqueurs,...). Tel qu'illustré à la figure 3, le module de service (8) comporte typiquement une tourelle (8') montée sur le chariot (7) de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe vertical A en utilisation. Les organes de manutention et d'intervention (10) sont typiquement fixés à la tourelle. Le module de service (8) peut également comporter une cabine de contrôle (16) pour les opérateurs.
Le pont mobile (5) repose et circule sur des chemins de roulement (9, 9') disposés parallèlement l'un à l'autre et à l'axe principal du hall (et de la file de cellules). Le pont mobile (5) peut ainsi être déplacé le long de la salle d'électrolyse (1).
Le chariot mobile (7) peut être déplacé le long du pont mobile (5).
Tel qu'illustré à la figure 3, les machines de service (6) utilisées pour les opérations de changement d'anode sont équipées d'un ensemble déterminé d'outils (10), à
savoir typiquement un piqueur (lla), une pelle à godets (12a), un organe de préhension d'anode (appelé "pince à anodes") (13a) et une trémie (14) munie d'un conduit escamotable (15). Le piqueur (lla) sert à briser la croûte d'alumine et de bain solidifié (34) qui couvre généralement tout ou partie des anodes de la cellule ; la pelle à godets (12a) sert à dégager l'emplacement de l'anode, après le retrait de l'anode usée, par enlèvement des matières solides (telles que des morceaux de croûte et de l'alumine) qui s'y trouvent ; la pince à anodes (13a) sert à saisir et à
manipuler les anodes par leur tige, notamment pour l'enlèvement des anodes usées d'une cellule
et en A1F3 des cellules d'électrolyse. Elle peut également servir à
manutentionner des charges diverses, telles que des éléments de cuve, des poches de métal liquide ou des anodes.
Tel qu'illustré aux figures 1 et 3, l'unité de service (4) comprend un pont mobile (5) qui peut être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse (2) et une machine de service (6). La machine de service (6) comporte un chariot mobile (7) et un module de service (8) équipé de plusieurs organes de manutention et d'intervention (10), tels que des outils (pelles, clés, piqueurs,...). Tel qu'illustré à la figure 3, le module de service (8) comporte typiquement une tourelle (8') montée sur le chariot (7) de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe vertical A en utilisation. Les organes de manutention et d'intervention (10) sont typiquement fixés à la tourelle. Le module de service (8) peut également comporter une cabine de contrôle (16) pour les opérateurs.
Le pont mobile (5) repose et circule sur des chemins de roulement (9, 9') disposés parallèlement l'un à l'autre et à l'axe principal du hall (et de la file de cellules). Le pont mobile (5) peut ainsi être déplacé le long de la salle d'électrolyse (1).
Le chariot mobile (7) peut être déplacé le long du pont mobile (5).
Tel qu'illustré à la figure 3, les machines de service (6) utilisées pour les opérations de changement d'anode sont équipées d'un ensemble déterminé d'outils (10), à
savoir typiquement un piqueur (lla), une pelle à godets (12a), un organe de préhension d'anode (appelé "pince à anodes") (13a) et une trémie (14) munie d'un conduit escamotable (15). Le piqueur (lla) sert à briser la croûte d'alumine et de bain solidifié (34) qui couvre généralement tout ou partie des anodes de la cellule ; la pelle à godets (12a) sert à dégager l'emplacement de l'anode, après le retrait de l'anode usée, par enlèvement des matières solides (telles que des morceaux de croûte et de l'alumine) qui s'y trouvent ; la pince à anodes (13a) sert à saisir et à
manipuler les anodes par leur tige, notamment pour l'enlèvement des anodes usées d'une cellule
9 d'électrolyse et la mise en place d'anodes neuves dans la cellule d'électrolyse ; le conduit escamotable (15) sert à introduire de l'alumine et/ou du bain broyé
dans la cellule d'électrolyse, de manière à reformer une couche de revêtement, après la mise en place d'une anode neuve. Le piqueur (l la), la pelle à godets (12a) et la pince à
anodes (13a) sont typiquement montés à l'extrémité inférieure d'un organe de positionnement (11b, 12b, 13b), tel qu'un mât ou un bras télescopique.
L'expression "outil de manutention d'anode" (13) désigne l'ensemble comprenant un organe de préhension d'anode (13a) et un organe de positionnement (13b).
Le procédé de changement d'une anode d'une cellule (2) de production d'aluminium par électrolyse comportant une pluralité d'anodes (20, 20') comporte typiquement les étapes de base suivantes :
- on place une machine de service à proximité de l'anode usée déterminée (20') ;
- on retire les capots (36) situés à proximité de l'anode usée (20') ;
- on immobilise le cadre anodique (23) auquel sont fixées les anodes (20, 20') ;
- on saisit la tige métallique de l'anode usée (20') à l'aide d'un outil de manutention d'anode (13), et plus précisément à l'aide d'un organe de préhension (13a) ;
- on défait la fixation mécanique (24) de l'anode usée ;
- on retire l'anode usée (20') de la cellule d'électrolyse à l'aide dudit outil de manutention (13) ;
- on dépose l'anode usée (20') dans un endroit déterminé ;
- on saisit une anode de remplacement (20") à l'aide d'un outil de manutention (13), généralement le même outil que celui qui a servi à manutentionner l'anode usée ;
- on détermine une position pour l'anode de remplacement (20") ;
- on place l'anode de remplacement (20") à la position déterminée dans l'emplacement initialement occupé par l'anode usée ;
- on fixe l'anode de remplacement (20") sur le cadre anodique (23) à l'aide d'un moyen fixation mécanique (24).
Selon l'invention, on détermine une position pour l'anode de remplacement (20") à
partir d'un ensemble déterminé de mesures de la position d'un point fixe déterminé
Po situé sur l'outil de manutention d'anode (13) par rapport à des points de référence P déterminés situés sur des objets déterminés séparés de l'outil de manutention d'anode (13). Lesdites mesures sont effectuées lors de la manutention des anodes, et de préférence à des moments déterminés durant les opérations de changement d'anode, tels que la prise de l'anode usée (20'), le dépôt de l'anode usée dans un 5 endroit déterminé (40'), typiquement une palette, et la prise de l'anode de remplacement d'un endroit déterminé (40"), typiquement une palette.
L'invention présente ainsi l'avantage de ne pas nécessiter des mouvements de manutention supplémentaires, ce qui permet d'éviter, en particulier, un allongement du temps d'ouverture d'une cellule d'électrolyse.
Afin d'obtenir une précision satisfaisante de la position du point Po, tout en permettant un repérage efficace des points de référence P, ces derniers se situent typiquement sur des éléments de surface de petites dimensions par rapport aux distances qui séparent le point fixe Po et chaque point de référence P lors des mesures de position relative. Afin de faciliter les mesures, les points de référence P
sont de préférence situés sur des surfaces réfléchissantes (de préférence des surfaces métalliques).
De préférence, le point fixe Po est situé sur l'organe de préhension (13a) ou sur un élément de l'outil de manutention solidaire de l'organe de préhension. Ceci permet de déterminer plus précisément la position de l'anode. En effet, comme l'organe de préhension (13a) se déplace par rapport aux autres composants (13b) de l'outil de manutention d'anode (13) et par rapport à l'unité de service (4) lors de la manutention des anodes, cette disposition évite les incertitudes de mesure liées aux positions relatives, et aux éventuels jeux, entre l'organe de préhension (13a) et les autres composants (1 3b) de l'outil de manutention d'anode (13) ou l'unité de service (4).
Le procédé selon l'invention comporte typiquement, pour l'anode usée (20') et pour l'anode de remplacement (20"), au moins une mesure de la position relative du point fixe Po par rapport à un point de référence relié à la cellule d'électrolyse (2) et au moins une mesure de la position relative du point fixe Po par rapport à un point de référence séparé de la cellule d'électrolyse (2). Le point de référence relié
à la cellule d'électrolyse, qui sert à la détermination de la position d'une anode dans la cellule, est typiquement situé sur un cadre anodique (23) (point PA et PF sur les figures 5 et 8) ;
le point de référence séparé de la cellule d'électrolyse, qui sert au jaugeage des anodes, est typiquement situé sur une palette de transport (40) d'anode (points PB et Pc sur les figures 6 et 7).
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les mesures de position relative comprennent :
- une première mesure de position relative d'un point fixe Po par rapport à un premier point de référence intermédiaire PA situé sur la cellule d'électrolyse (2), correspondant à la position initiale de l'anode usée (20'). Cette mesure est de préférence effectuée lorsque l'organe de préhension (13a) est en position de saisie de la tige métallique (22') de l'anode usée (20') dans la cellule d'électrolyse ;
- une deuxième mesure de position relative d'un point fixe Po par rapport à un deuxième point de référence intermédiaire PB séparé de la cellule d'électrolyse (2), correspondant à la longueur de l'anode usée déterminée (20'). Cette mesure est de préférence effectuée lorsque l'organe de préhension (13a) est en position de saisie de la tige métallique (22') de l'anode usée (20') et que l'anode repose sur le premier objet de référence déterminé (40') ;
- une troisième mesure de position relative d'un point fixe Po par rapport à
un troisième point de référence intermédiaire Pc séparé de la cellule d'électrolyse (2), correspondant à la longueur de l'anode de remplacement (20"). Cette mesure est de préférence effectuée lorsque l'organe de préhension (13a) est en position de saisie de la tige métallique (22") de l'anode de remplacement (20") et que l'anode repose sur le deuxième objet de référence déterminé (40").
Ladite mesure de la position relative finale d'un point fixe Po lors de l'ajustement de la position de l'anode de remplacement (20") dans la cellule d'électrolyse est de préférence effectuée lorsque l'organe de préhension (13a) est en position de saisie de la tige métallique (22") de l'anode de remplacement et que l'anode est placée dans la cellule d'électrolyse.
Dans le mode de réalisation de l'invention qui est illustré aux figures 5 à 8, on procède plus précisément comme suit :
Avant de retirer une anode usée déterminée (20'), on place l'organe de préhension (13a) d'un outil de manutention d'anode (13) dans une première position de référence A par rapport à la tige métallique (22') de l'anode usée et on mesure une première position relative du point fixe Po de l'outil par rapport à un premier point de référence intermédiaire PA déterminé situé sur la cellule d'électrolyse (2), de préférence sur le cadre anodique (23) (figure 5).
Après avoir retiré l'anode usée (20') et posée celle-ci sur un objet de référence (40'), qui comporte de préférence un plan de référence déterminé, on place l'organe de préhension (13a) d'un outil de manutention d'anode (13) dans une deuxième position de référence B par rapport à la tige métallique (22') de l'anode usée (20') et on mesure une deuxième position relative du point fixe Po de l'outil par rapport à un deuxième point de référence intermédiaire PB déterminé situé à un endroit déterminé par rapport à l'objet de référence (40') (figure 6).
Après avoir posé une anode de remplacement (20") sur un objet de référence (40"), qui comporte de préférence un plan de référence déterminé, on place l'organe de préhension (13a) d'un outil de manutention d'anode (13) dans une troisième position de référence C par rapport à la tige métallique (22") de l'anode de remplacement (20") et on mesure une troisième position relative du point fixe Po de l'outil par rapport à un troisième point de référence intermédiaire déterminé Pc situé à
un endroit déterminé par rapport à l'objet de référence (40") (figure 7).
Ainsi, dans ce mode de réalisation de l'invention, ledit ensemble déterminé de positions de référence intermédiaires comprend :
- une première position de référence A par rapport à la tige métallique (22') de l'anode usée (20') avant de la retirer de la cellule d'électrolyse (2). Cette position correspond à la position initiale de l'anode usée déterminée (20') ;
- une deuxième position de référence B par rapport à la tige métallique (22') de l'anode usée (20') après l'avoir retirée de la cellule d'électrolyse (2) et l'avoir posée sur un objet de référence (40'). Cette position permet de jauger l'anode usée (20') ;
- une troisième position de référence C par rapport à la tige métallique (22") d'une anode de remplacement (20") après l'avoir posée sur un objet de référence (40").
Cette position permet de jauger l'anode de remplacement (20").
De préférence, lesdites première et deuxième positions de référence sont des positions de saisie de la tige métallique (22') de l'anode usée (20') et ladite troisième position de référence est une position de saisie de la tige métallique (22") de l'anode de remplacement (20"). De préférence, on effectue les mesures de position relative après avoir saisi ladite tige métallique (22', 22") à l'aide de l'organe de préhension (13a) de l'outil de manutention d'anode (13).
De préférence, ladite position de référence finale est une position de saisie de la tige métallique (22") de l'anode de remplacement (20").
Le point de référence intermédiaire PA associé à la première position de référence A
est de préférence situé sur la cellule d'électrolyse (2), et de préférence encore situé
sur le cadre anodique (23). Afin de simplifier la détermination de la position finale de l'anode de remplacement (20"), le point de référence final PF déterminé est de préférence le même que le point de référence intermédiaire PA associé à la première position de référence A.
Le point de référence intermédiaire PB associé à la deuxième position de référence B
est typiquement situé sur un premier objet de référence (40') situé hors de la cellule d'électrolyse. L'objet de référence (40') est typiquement une palette de transport des anodes ou une partie de celles-ci.
Le point de référence intermédiaire Pc associé à la troisième position de référence C
est typiquement situé sur un deuxième objet de référence (40") situé hors de la cellule d'électrolyse. Le deuxième objet de référence (40"), qui peut être le même que le premier objet de référence, est typiquement une palette de transport des anodes ou une partie de celles-ci.
Lesdits deuxième et troisième points de référence intermédiaires (PB et Pc) se situent de préférence sensiblement au même niveau afin d'éviter d'avoir à prendre en compte une éventuelle différence de niveau entre ces deux points.
Lesdits plans de référence sont préférablement au même niveau ; ils peuvent être à
des niveaux différents si la différence de niveau est connue.
Utilisant les résultats obtenus pour lesdites mesures de position relative dans lesdites première, deuxième et troisième positions (A, B, C), on détermine une position finale (F) du point fixe Po d'un outil de manutention d'anode (13) par rapport à un point de référence final PF déterminé, qui est de préférence ledit premier point de référence PA, correspondant à la position de l'anode de remplacement (20") dans la cellule d'électrolyse (20') lorsque l'organe de préhension (13a) de l'outil de manutention (13) est dans ladite position de référence finale F, on place l'anode de remplacement (20") à cette position dans l'emplacement initialement occupé par l'anode usée (20') et on ajuste la position de l'anode de remplacement par au moins une mesure de la position du point fixe Po de l'outil qui porte l'anode par rapport au point de référence final PF
(figure 8).
Ladite position de référence finale F est de préférence une position de saisie de l'anode de remplacement (20") afin de faciliter l'ajustement de sa position dans la cellule d'électrolyse.
Les positions de référence par rapport à la tige métallique (22', 22") sont préférablement identiques afin d'avoir à éviter de prendre en compte les écarts entre ces positions dans la détermination de la position finale (F).
La position relative finale correspondant à la position déterminée de l'anode de remplacement (20") lors de sa mise en place dans l'emplacement initialement occupé
par l'anode usée est déterminée par calcul à partir des valeurs obtenues pour les positions relatives A, B et C. Afin de placer l'anode de remplacement (20") de manière à ce que sa surface inférieure (21 a") se situe au niveau de la surface inférieure (21 a') de l'anode usée (20') qu'elle remplace, on ajuste la position finale F
5 de l'anode de remplacement (20") par rapport au point de référence PF de telle sorte que la distance verticale EF entre le point fixe Po et le point de référence final PF
obéit à la relation EF = EA - EB + Ec + A, où EA, EB et Ec sont respectivement les distances verticales E entre le point fixe Po et le point de référence correspondant (PA, PB et Pc) dans les positions A, B et C et où A est un terme de correction pour
dans la cellule d'électrolyse, de manière à reformer une couche de revêtement, après la mise en place d'une anode neuve. Le piqueur (l la), la pelle à godets (12a) et la pince à
anodes (13a) sont typiquement montés à l'extrémité inférieure d'un organe de positionnement (11b, 12b, 13b), tel qu'un mât ou un bras télescopique.
L'expression "outil de manutention d'anode" (13) désigne l'ensemble comprenant un organe de préhension d'anode (13a) et un organe de positionnement (13b).
Le procédé de changement d'une anode d'une cellule (2) de production d'aluminium par électrolyse comportant une pluralité d'anodes (20, 20') comporte typiquement les étapes de base suivantes :
- on place une machine de service à proximité de l'anode usée déterminée (20') ;
- on retire les capots (36) situés à proximité de l'anode usée (20') ;
- on immobilise le cadre anodique (23) auquel sont fixées les anodes (20, 20') ;
- on saisit la tige métallique de l'anode usée (20') à l'aide d'un outil de manutention d'anode (13), et plus précisément à l'aide d'un organe de préhension (13a) ;
- on défait la fixation mécanique (24) de l'anode usée ;
- on retire l'anode usée (20') de la cellule d'électrolyse à l'aide dudit outil de manutention (13) ;
- on dépose l'anode usée (20') dans un endroit déterminé ;
- on saisit une anode de remplacement (20") à l'aide d'un outil de manutention (13), généralement le même outil que celui qui a servi à manutentionner l'anode usée ;
- on détermine une position pour l'anode de remplacement (20") ;
- on place l'anode de remplacement (20") à la position déterminée dans l'emplacement initialement occupé par l'anode usée ;
- on fixe l'anode de remplacement (20") sur le cadre anodique (23) à l'aide d'un moyen fixation mécanique (24).
Selon l'invention, on détermine une position pour l'anode de remplacement (20") à
partir d'un ensemble déterminé de mesures de la position d'un point fixe déterminé
Po situé sur l'outil de manutention d'anode (13) par rapport à des points de référence P déterminés situés sur des objets déterminés séparés de l'outil de manutention d'anode (13). Lesdites mesures sont effectuées lors de la manutention des anodes, et de préférence à des moments déterminés durant les opérations de changement d'anode, tels que la prise de l'anode usée (20'), le dépôt de l'anode usée dans un 5 endroit déterminé (40'), typiquement une palette, et la prise de l'anode de remplacement d'un endroit déterminé (40"), typiquement une palette.
L'invention présente ainsi l'avantage de ne pas nécessiter des mouvements de manutention supplémentaires, ce qui permet d'éviter, en particulier, un allongement du temps d'ouverture d'une cellule d'électrolyse.
Afin d'obtenir une précision satisfaisante de la position du point Po, tout en permettant un repérage efficace des points de référence P, ces derniers se situent typiquement sur des éléments de surface de petites dimensions par rapport aux distances qui séparent le point fixe Po et chaque point de référence P lors des mesures de position relative. Afin de faciliter les mesures, les points de référence P
sont de préférence situés sur des surfaces réfléchissantes (de préférence des surfaces métalliques).
De préférence, le point fixe Po est situé sur l'organe de préhension (13a) ou sur un élément de l'outil de manutention solidaire de l'organe de préhension. Ceci permet de déterminer plus précisément la position de l'anode. En effet, comme l'organe de préhension (13a) se déplace par rapport aux autres composants (13b) de l'outil de manutention d'anode (13) et par rapport à l'unité de service (4) lors de la manutention des anodes, cette disposition évite les incertitudes de mesure liées aux positions relatives, et aux éventuels jeux, entre l'organe de préhension (13a) et les autres composants (1 3b) de l'outil de manutention d'anode (13) ou l'unité de service (4).
Le procédé selon l'invention comporte typiquement, pour l'anode usée (20') et pour l'anode de remplacement (20"), au moins une mesure de la position relative du point fixe Po par rapport à un point de référence relié à la cellule d'électrolyse (2) et au moins une mesure de la position relative du point fixe Po par rapport à un point de référence séparé de la cellule d'électrolyse (2). Le point de référence relié
à la cellule d'électrolyse, qui sert à la détermination de la position d'une anode dans la cellule, est typiquement situé sur un cadre anodique (23) (point PA et PF sur les figures 5 et 8) ;
le point de référence séparé de la cellule d'électrolyse, qui sert au jaugeage des anodes, est typiquement situé sur une palette de transport (40) d'anode (points PB et Pc sur les figures 6 et 7).
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les mesures de position relative comprennent :
- une première mesure de position relative d'un point fixe Po par rapport à un premier point de référence intermédiaire PA situé sur la cellule d'électrolyse (2), correspondant à la position initiale de l'anode usée (20'). Cette mesure est de préférence effectuée lorsque l'organe de préhension (13a) est en position de saisie de la tige métallique (22') de l'anode usée (20') dans la cellule d'électrolyse ;
- une deuxième mesure de position relative d'un point fixe Po par rapport à un deuxième point de référence intermédiaire PB séparé de la cellule d'électrolyse (2), correspondant à la longueur de l'anode usée déterminée (20'). Cette mesure est de préférence effectuée lorsque l'organe de préhension (13a) est en position de saisie de la tige métallique (22') de l'anode usée (20') et que l'anode repose sur le premier objet de référence déterminé (40') ;
- une troisième mesure de position relative d'un point fixe Po par rapport à
un troisième point de référence intermédiaire Pc séparé de la cellule d'électrolyse (2), correspondant à la longueur de l'anode de remplacement (20"). Cette mesure est de préférence effectuée lorsque l'organe de préhension (13a) est en position de saisie de la tige métallique (22") de l'anode de remplacement (20") et que l'anode repose sur le deuxième objet de référence déterminé (40").
Ladite mesure de la position relative finale d'un point fixe Po lors de l'ajustement de la position de l'anode de remplacement (20") dans la cellule d'électrolyse est de préférence effectuée lorsque l'organe de préhension (13a) est en position de saisie de la tige métallique (22") de l'anode de remplacement et que l'anode est placée dans la cellule d'électrolyse.
Dans le mode de réalisation de l'invention qui est illustré aux figures 5 à 8, on procède plus précisément comme suit :
Avant de retirer une anode usée déterminée (20'), on place l'organe de préhension (13a) d'un outil de manutention d'anode (13) dans une première position de référence A par rapport à la tige métallique (22') de l'anode usée et on mesure une première position relative du point fixe Po de l'outil par rapport à un premier point de référence intermédiaire PA déterminé situé sur la cellule d'électrolyse (2), de préférence sur le cadre anodique (23) (figure 5).
Après avoir retiré l'anode usée (20') et posée celle-ci sur un objet de référence (40'), qui comporte de préférence un plan de référence déterminé, on place l'organe de préhension (13a) d'un outil de manutention d'anode (13) dans une deuxième position de référence B par rapport à la tige métallique (22') de l'anode usée (20') et on mesure une deuxième position relative du point fixe Po de l'outil par rapport à un deuxième point de référence intermédiaire PB déterminé situé à un endroit déterminé par rapport à l'objet de référence (40') (figure 6).
Après avoir posé une anode de remplacement (20") sur un objet de référence (40"), qui comporte de préférence un plan de référence déterminé, on place l'organe de préhension (13a) d'un outil de manutention d'anode (13) dans une troisième position de référence C par rapport à la tige métallique (22") de l'anode de remplacement (20") et on mesure une troisième position relative du point fixe Po de l'outil par rapport à un troisième point de référence intermédiaire déterminé Pc situé à
un endroit déterminé par rapport à l'objet de référence (40") (figure 7).
Ainsi, dans ce mode de réalisation de l'invention, ledit ensemble déterminé de positions de référence intermédiaires comprend :
- une première position de référence A par rapport à la tige métallique (22') de l'anode usée (20') avant de la retirer de la cellule d'électrolyse (2). Cette position correspond à la position initiale de l'anode usée déterminée (20') ;
- une deuxième position de référence B par rapport à la tige métallique (22') de l'anode usée (20') après l'avoir retirée de la cellule d'électrolyse (2) et l'avoir posée sur un objet de référence (40'). Cette position permet de jauger l'anode usée (20') ;
- une troisième position de référence C par rapport à la tige métallique (22") d'une anode de remplacement (20") après l'avoir posée sur un objet de référence (40").
Cette position permet de jauger l'anode de remplacement (20").
De préférence, lesdites première et deuxième positions de référence sont des positions de saisie de la tige métallique (22') de l'anode usée (20') et ladite troisième position de référence est une position de saisie de la tige métallique (22") de l'anode de remplacement (20"). De préférence, on effectue les mesures de position relative après avoir saisi ladite tige métallique (22', 22") à l'aide de l'organe de préhension (13a) de l'outil de manutention d'anode (13).
De préférence, ladite position de référence finale est une position de saisie de la tige métallique (22") de l'anode de remplacement (20").
Le point de référence intermédiaire PA associé à la première position de référence A
est de préférence situé sur la cellule d'électrolyse (2), et de préférence encore situé
sur le cadre anodique (23). Afin de simplifier la détermination de la position finale de l'anode de remplacement (20"), le point de référence final PF déterminé est de préférence le même que le point de référence intermédiaire PA associé à la première position de référence A.
Le point de référence intermédiaire PB associé à la deuxième position de référence B
est typiquement situé sur un premier objet de référence (40') situé hors de la cellule d'électrolyse. L'objet de référence (40') est typiquement une palette de transport des anodes ou une partie de celles-ci.
Le point de référence intermédiaire Pc associé à la troisième position de référence C
est typiquement situé sur un deuxième objet de référence (40") situé hors de la cellule d'électrolyse. Le deuxième objet de référence (40"), qui peut être le même que le premier objet de référence, est typiquement une palette de transport des anodes ou une partie de celles-ci.
Lesdits deuxième et troisième points de référence intermédiaires (PB et Pc) se situent de préférence sensiblement au même niveau afin d'éviter d'avoir à prendre en compte une éventuelle différence de niveau entre ces deux points.
Lesdits plans de référence sont préférablement au même niveau ; ils peuvent être à
des niveaux différents si la différence de niveau est connue.
Utilisant les résultats obtenus pour lesdites mesures de position relative dans lesdites première, deuxième et troisième positions (A, B, C), on détermine une position finale (F) du point fixe Po d'un outil de manutention d'anode (13) par rapport à un point de référence final PF déterminé, qui est de préférence ledit premier point de référence PA, correspondant à la position de l'anode de remplacement (20") dans la cellule d'électrolyse (20') lorsque l'organe de préhension (13a) de l'outil de manutention (13) est dans ladite position de référence finale F, on place l'anode de remplacement (20") à cette position dans l'emplacement initialement occupé par l'anode usée (20') et on ajuste la position de l'anode de remplacement par au moins une mesure de la position du point fixe Po de l'outil qui porte l'anode par rapport au point de référence final PF
(figure 8).
Ladite position de référence finale F est de préférence une position de saisie de l'anode de remplacement (20") afin de faciliter l'ajustement de sa position dans la cellule d'électrolyse.
Les positions de référence par rapport à la tige métallique (22', 22") sont préférablement identiques afin d'avoir à éviter de prendre en compte les écarts entre ces positions dans la détermination de la position finale (F).
La position relative finale correspondant à la position déterminée de l'anode de remplacement (20") lors de sa mise en place dans l'emplacement initialement occupé
par l'anode usée est déterminée par calcul à partir des valeurs obtenues pour les positions relatives A, B et C. Afin de placer l'anode de remplacement (20") de manière à ce que sa surface inférieure (21 a") se situe au niveau de la surface inférieure (21 a') de l'anode usée (20') qu'elle remplace, on ajuste la position finale F
5 de l'anode de remplacement (20") par rapport au point de référence PF de telle sorte que la distance verticale EF entre le point fixe Po et le point de référence final PF
obéit à la relation EF = EA - EB + Ec + A, où EA, EB et Ec sont respectivement les distances verticales E entre le point fixe Po et le point de référence correspondant (PA, PB et Pc) dans les positions A, B et C et où A est un terme de correction pour
10 prendre en compte la mise en régime de fonctionnement de l'anode de remplacement dans la cellule.
Comme le montre la figure 4, les points de référence P, qui servent de repères pour la détermination de la position de l'outil de manutention d'anode, ne sont pas 15 nécessairement situés juste en dessous du point fixe Po, c'est-à-dire qu'ils peuvent être décalés par rapport à la vertical V du point fixe Po. Les positions A, B, C et F
correspondent à des vecteurs de position en trois dimensions qui, tel qu'illustré à la figure 4, peuvent être donnés par une direction (0, cp) et une distance D
entre le point de référence P et le point Po. La direction (0, ep) peut être donnée, par exemple, par un angle 0 par rapport à un axe vertical déterminé V (passant typiquement par le point fixe Po) et un angle ep par rapport à un axe horizontal déterminé H.
Lesdites positions relatives sont avantageusement données par une distance D entre un point fixe Po et un point de référence et l'orientation spatiale S du point de référence par rapport au point fixe Po.
La demanderesse a constaté qu'il était suffisant de choisir les points de référence de façon à ce qu'au moins un des deux angles cp et 0 soit sensiblement le même pour tous les points de référence. En particulier, l'angle cp du point de référence est généralement le même pour l'anode usée (20') et l'anode de remplacement (20"), alors que l'angle 0 et la distance D sont différents. D'autre part, l'angle cp des points de référence PB et Pc, qui sont typiquement situés à des endroits équivalents sur un objet de référence (40), n'intervient pas dans la détermination de la position relative finale, c'est-à-dire que seuls l'angle 0 et la distance D mesurées pour l'anode usée (20') et l'anode de remplacement (20") doivent être pris en compte. Dans ces conditions, la position relative finale du point Po par rapport au point de référence PF, correspondant à la position déterminée de l'anode de remplacement (20"), sera donnée par les relations cpF =<pA et DF cos OF = DA cos OA - DB COS 9B + Do cos Oc +
A, où A est un terme de correction pour prendre en compte la mise en régime de fonctionnement de l'anode de remplacement dans la cellule.
Ces variantes simplifiées de l'invention limitent le nombre de coordonnées à
mesurer et évitent les incertitudes de détermination de la position de l'anode de remplacement provenant de la mesure de plusieurs coordonnées.
De préférence, les deux angles cp et 0 sont sensiblement les mêmes pour tous les points de référence, ce qui limite la mesure de la position à la seule mesure de la distance D entre le point fixe Po et les points de référence. Ainsi, dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on choisit les positions de référence (typiquement A, B, C et F) et les points de référence correspondants de façon à ce que ladite orientation spatiale S soit sensiblement la même pour toutes les mesures de position relative. Dans ce mode de réalisation, on mesure les distances (DA, DB et Dc) entre le point fixe Po et le point de référence intermédiaire (PA, PB et PC) correspondant à
chacune des positions de mesure intermédiaires (A, B et C), on détermine ladite position relative finale à partir des distances mesurées (DA, DB et Dc), et on ajuste la position de l'anode de remplacement (20") à l'aide d'au moins une mesure de la distance DF correspondant à la position relative finale.
De préférence, on utilise le même outil de manutention d'anode (13) pour manutentionner l'anode usée (20') et l'anode de remplacement (20") et pour effectuer lesdites mesures de la position relative. Cette variante conduit à
l'utilisation d'un seul point fixe Po et permet ainsi d'éviter un étalonnage des dispositifs de mesure liés à
des outils distincts et les différences de mesure de distance inhérentes à
l'utilisation d'outils distincts. Dans ce cas, on dépose l'anode usée (20') avant de saisir l'anode de remplacement (20") avec l'organe de préhension (13a).
Compte tenu de la présence d'un repère absolu Po sur l'outil de manutention des anodes, le procédé selon l'invention présente l'avantage de permettre de corriger une modification de la position d'une anode provoquée par certains événements imprévisibles. Par exemple, si le cadre anodique (23) est déplacé durant les opérations de changement d'anode (ce qui survient typiquement suite à la détection d'un effet d'anode), le procédé selon l'invention permet de placer l'anode de remplacement (20") à la hauteur correcte par rapport aux autres anodes lorsque le point de référence est situé sur le cadre anodique. De façon similaire, si une anode se déplace intempestivement par rapport aux autres anodes (ce qui survient typiquement lorsqu'un connecteur (24) ne sert pas suff samment la tige de l'anode (22)), le procédé selon l'invention permet de replacer l'anode à la hauteur correcte par rapport aux autres anodes lorsque le point de référence est situé sur le cadre anodique.
Le procédé de changement d'anode selon l'invention peut être mis en oeuvre à
l'aide d'une machine de service (6) munie d'un dispositif (13c) pour mesurer la position d'un point fixe Po situé sur l'outil de manutention d'anode (13) par rapport à
au moins un point de référence P déterminé situé sur un objet déterminé séparé de l'outil de manutention d'anode (13).
Le dispositif de mesure (13c) comporte de préférence un télémètre pour effectuer ladite mesure. Le télémètre est typiquement choisi parmi les télémètres optique, acoustique ou radioélectrique. Le télémètre est avantageusement un télémètre laser.
La distance entre le télémètre et un point de référence P est typiquement déterminée à partir d'une mesure du temps de parcours aller-retour d'une onde sonore ou ultrasonore (si le télémètre est acoustique) ou électromagnétique (si le télémètre est optique ou radioélectrique) entre le télémètre et le point de référence.
Ladite onde est typiquement sous forme d'un faisceau, qui est représenté schématiquement par des lignes pointillées sur les figures 4 à 8.
Afin d'éviter l'influence des jeux intermédiaires sur la précision des mesures de position, le dispositif de mesure (13c) est de préférence fixé sur l'organe de préhension (13a) ou un élément solidaire de celui-ci.
Typiquement, le dispositif de mesure (13c) comporte un émetteur de faisceaux d'ondes sonores ou électromagnétiques et un détecteur d'ondes sonores ou électromagnétiques. Les dites ondes électromagnétiques sont typiquement de la lumière visible, des infrarouges ou des ondes radio. L'émetteur est avantageusement un laser. L'émetteur et/ou le détecteur sont typiquement disposés à proximité
l'un de l'autre et le point fixe Po est situé à proximité de ceux-ci, ce qui simplifie la détermination de la position de Po par rapport aux points de référence P (en évitant notamment d'avoir à prendre en compte les distances entre l'émetteur, le détecteur et le point fixe Po).
Ainsi, selon l'invention, on émet un faisceau d'ondes sonores ou électromagnétiques (50) en direction d'un point de référence P déterminé à l'aide de l'émetteur et on détermine la position relative de ce point de référence à partir de la mesure des ondes sonores ou électromagnétiques réfléchies par ce point de référence effectuée à
l'aide du détecteur et de la position relative du détecteur par rapport à l'émetteur.
Comme indiqué plus haut, la position d'un point fixe Po par rapport à un point de référence P déterminé est typiquement donnée par une direction (0, (p) et une distance D entre le point fixe Po et le point de référence P. La direction (0, (p) peut être déterminée à partir de la mesure de l'orientation d'un détecteur directionnel. La distance D est typiquement déterminée à partir d'une mesure du temps de parcours des ondes sonores ou électromagnétiques entre l'émission et la détection et de la position relative du détecteur par rapport à l'émetteur, notamment la distance entre l'émetteur et le détecteur et l'écart angulaire entre la direction d'émission du faisceau et la direction de détection du faisceau. Afin d'augmenter la précision de la mesure, l'émetteur et le détecteur sont de préférence fixés de manière solidaire l'un à l'autre ou sur un support rigide commun. L'émetteur et/ou le détecteur sont typiquement fixés sur l'organe de préhension (13a) ou un élément solidaire de celui-ci. De manière avantageuse, l'émetteur et le détecteur sont disposés côte à côte, c'est-à-dire que la distance qui les sépare est très faible par rapport à la distance D.
Afin de compenser les jeux éventuels entre les composants de l'outil de manutention d'anodes (13) et entre l'organe de préhension d'anode (13a) et une tige d'anode (22, 22'), il est avantageux d'effectuer les mesures de position relative toujours soit en traction, c'est-à-dire après avoir mis en tension la chaîne cinématique de l'outil (avant desserrement du connecteur (24) qui maintient la tige de l'anode sur le cadre anodique (23)), soit en compression. Afin de pouvoir tenir compte desdits jeux, il est avantageux de munir l'outil de manutention des anodes (13) d'un moyen de mesure de la tension dans l'outil, tel qu'un dynamomètre axial, qui permet de connaître le moment où la chaîne cinématique de l'outil est en traction ou en compression et de déterminer le moment où les jeux mécaniques sont tous repris dans le même sens.
Les mesures de positions relatives intermédiaires (A, B et C) peuvent être effectuées avec ou sans l'intervention d'un opérateur. Les prises de mesure peuvent être manuelles, c'est-à-dire qu'un opérateur enregistre les données obtenues à
chaque étape du procédé, ou automatisées en tout ou partie, c'est-à-dire qu'un appareil informatisé effectue de manière automatique tout ou partie des mesures. La détermination de la position relative finale correspondant à la position déterminée de l'anode de remplacement peut également être effectuée par un opérateur à
l'aide des valeurs obtenues pour les mesures de position intermédiaires (A, B et C). Afin d'alléger la tâche des opérateurs et d'éviter les erreurs de calcul, lesdites mesures de position (A, B, C, F) sont avantageusement effectuées en tout ou partie de manière informatique. Le dispositif de mesure (13c) comporte avantageusement un système pour enregistrer les mesures effectuées et pour déterminer ladite position F
correspondant à l'anode de remplacement (20").
Comme le montre la figure 4, les points de référence P, qui servent de repères pour la détermination de la position de l'outil de manutention d'anode, ne sont pas 15 nécessairement situés juste en dessous du point fixe Po, c'est-à-dire qu'ils peuvent être décalés par rapport à la vertical V du point fixe Po. Les positions A, B, C et F
correspondent à des vecteurs de position en trois dimensions qui, tel qu'illustré à la figure 4, peuvent être donnés par une direction (0, cp) et une distance D
entre le point de référence P et le point Po. La direction (0, ep) peut être donnée, par exemple, par un angle 0 par rapport à un axe vertical déterminé V (passant typiquement par le point fixe Po) et un angle ep par rapport à un axe horizontal déterminé H.
Lesdites positions relatives sont avantageusement données par une distance D entre un point fixe Po et un point de référence et l'orientation spatiale S du point de référence par rapport au point fixe Po.
La demanderesse a constaté qu'il était suffisant de choisir les points de référence de façon à ce qu'au moins un des deux angles cp et 0 soit sensiblement le même pour tous les points de référence. En particulier, l'angle cp du point de référence est généralement le même pour l'anode usée (20') et l'anode de remplacement (20"), alors que l'angle 0 et la distance D sont différents. D'autre part, l'angle cp des points de référence PB et Pc, qui sont typiquement situés à des endroits équivalents sur un objet de référence (40), n'intervient pas dans la détermination de la position relative finale, c'est-à-dire que seuls l'angle 0 et la distance D mesurées pour l'anode usée (20') et l'anode de remplacement (20") doivent être pris en compte. Dans ces conditions, la position relative finale du point Po par rapport au point de référence PF, correspondant à la position déterminée de l'anode de remplacement (20"), sera donnée par les relations cpF =<pA et DF cos OF = DA cos OA - DB COS 9B + Do cos Oc +
A, où A est un terme de correction pour prendre en compte la mise en régime de fonctionnement de l'anode de remplacement dans la cellule.
Ces variantes simplifiées de l'invention limitent le nombre de coordonnées à
mesurer et évitent les incertitudes de détermination de la position de l'anode de remplacement provenant de la mesure de plusieurs coordonnées.
De préférence, les deux angles cp et 0 sont sensiblement les mêmes pour tous les points de référence, ce qui limite la mesure de la position à la seule mesure de la distance D entre le point fixe Po et les points de référence. Ainsi, dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on choisit les positions de référence (typiquement A, B, C et F) et les points de référence correspondants de façon à ce que ladite orientation spatiale S soit sensiblement la même pour toutes les mesures de position relative. Dans ce mode de réalisation, on mesure les distances (DA, DB et Dc) entre le point fixe Po et le point de référence intermédiaire (PA, PB et PC) correspondant à
chacune des positions de mesure intermédiaires (A, B et C), on détermine ladite position relative finale à partir des distances mesurées (DA, DB et Dc), et on ajuste la position de l'anode de remplacement (20") à l'aide d'au moins une mesure de la distance DF correspondant à la position relative finale.
De préférence, on utilise le même outil de manutention d'anode (13) pour manutentionner l'anode usée (20') et l'anode de remplacement (20") et pour effectuer lesdites mesures de la position relative. Cette variante conduit à
l'utilisation d'un seul point fixe Po et permet ainsi d'éviter un étalonnage des dispositifs de mesure liés à
des outils distincts et les différences de mesure de distance inhérentes à
l'utilisation d'outils distincts. Dans ce cas, on dépose l'anode usée (20') avant de saisir l'anode de remplacement (20") avec l'organe de préhension (13a).
Compte tenu de la présence d'un repère absolu Po sur l'outil de manutention des anodes, le procédé selon l'invention présente l'avantage de permettre de corriger une modification de la position d'une anode provoquée par certains événements imprévisibles. Par exemple, si le cadre anodique (23) est déplacé durant les opérations de changement d'anode (ce qui survient typiquement suite à la détection d'un effet d'anode), le procédé selon l'invention permet de placer l'anode de remplacement (20") à la hauteur correcte par rapport aux autres anodes lorsque le point de référence est situé sur le cadre anodique. De façon similaire, si une anode se déplace intempestivement par rapport aux autres anodes (ce qui survient typiquement lorsqu'un connecteur (24) ne sert pas suff samment la tige de l'anode (22)), le procédé selon l'invention permet de replacer l'anode à la hauteur correcte par rapport aux autres anodes lorsque le point de référence est situé sur le cadre anodique.
Le procédé de changement d'anode selon l'invention peut être mis en oeuvre à
l'aide d'une machine de service (6) munie d'un dispositif (13c) pour mesurer la position d'un point fixe Po situé sur l'outil de manutention d'anode (13) par rapport à
au moins un point de référence P déterminé situé sur un objet déterminé séparé de l'outil de manutention d'anode (13).
Le dispositif de mesure (13c) comporte de préférence un télémètre pour effectuer ladite mesure. Le télémètre est typiquement choisi parmi les télémètres optique, acoustique ou radioélectrique. Le télémètre est avantageusement un télémètre laser.
La distance entre le télémètre et un point de référence P est typiquement déterminée à partir d'une mesure du temps de parcours aller-retour d'une onde sonore ou ultrasonore (si le télémètre est acoustique) ou électromagnétique (si le télémètre est optique ou radioélectrique) entre le télémètre et le point de référence.
Ladite onde est typiquement sous forme d'un faisceau, qui est représenté schématiquement par des lignes pointillées sur les figures 4 à 8.
Afin d'éviter l'influence des jeux intermédiaires sur la précision des mesures de position, le dispositif de mesure (13c) est de préférence fixé sur l'organe de préhension (13a) ou un élément solidaire de celui-ci.
Typiquement, le dispositif de mesure (13c) comporte un émetteur de faisceaux d'ondes sonores ou électromagnétiques et un détecteur d'ondes sonores ou électromagnétiques. Les dites ondes électromagnétiques sont typiquement de la lumière visible, des infrarouges ou des ondes radio. L'émetteur est avantageusement un laser. L'émetteur et/ou le détecteur sont typiquement disposés à proximité
l'un de l'autre et le point fixe Po est situé à proximité de ceux-ci, ce qui simplifie la détermination de la position de Po par rapport aux points de référence P (en évitant notamment d'avoir à prendre en compte les distances entre l'émetteur, le détecteur et le point fixe Po).
Ainsi, selon l'invention, on émet un faisceau d'ondes sonores ou électromagnétiques (50) en direction d'un point de référence P déterminé à l'aide de l'émetteur et on détermine la position relative de ce point de référence à partir de la mesure des ondes sonores ou électromagnétiques réfléchies par ce point de référence effectuée à
l'aide du détecteur et de la position relative du détecteur par rapport à l'émetteur.
Comme indiqué plus haut, la position d'un point fixe Po par rapport à un point de référence P déterminé est typiquement donnée par une direction (0, (p) et une distance D entre le point fixe Po et le point de référence P. La direction (0, (p) peut être déterminée à partir de la mesure de l'orientation d'un détecteur directionnel. La distance D est typiquement déterminée à partir d'une mesure du temps de parcours des ondes sonores ou électromagnétiques entre l'émission et la détection et de la position relative du détecteur par rapport à l'émetteur, notamment la distance entre l'émetteur et le détecteur et l'écart angulaire entre la direction d'émission du faisceau et la direction de détection du faisceau. Afin d'augmenter la précision de la mesure, l'émetteur et le détecteur sont de préférence fixés de manière solidaire l'un à l'autre ou sur un support rigide commun. L'émetteur et/ou le détecteur sont typiquement fixés sur l'organe de préhension (13a) ou un élément solidaire de celui-ci. De manière avantageuse, l'émetteur et le détecteur sont disposés côte à côte, c'est-à-dire que la distance qui les sépare est très faible par rapport à la distance D.
Afin de compenser les jeux éventuels entre les composants de l'outil de manutention d'anodes (13) et entre l'organe de préhension d'anode (13a) et une tige d'anode (22, 22'), il est avantageux d'effectuer les mesures de position relative toujours soit en traction, c'est-à-dire après avoir mis en tension la chaîne cinématique de l'outil (avant desserrement du connecteur (24) qui maintient la tige de l'anode sur le cadre anodique (23)), soit en compression. Afin de pouvoir tenir compte desdits jeux, il est avantageux de munir l'outil de manutention des anodes (13) d'un moyen de mesure de la tension dans l'outil, tel qu'un dynamomètre axial, qui permet de connaître le moment où la chaîne cinématique de l'outil est en traction ou en compression et de déterminer le moment où les jeux mécaniques sont tous repris dans le même sens.
Les mesures de positions relatives intermédiaires (A, B et C) peuvent être effectuées avec ou sans l'intervention d'un opérateur. Les prises de mesure peuvent être manuelles, c'est-à-dire qu'un opérateur enregistre les données obtenues à
chaque étape du procédé, ou automatisées en tout ou partie, c'est-à-dire qu'un appareil informatisé effectue de manière automatique tout ou partie des mesures. La détermination de la position relative finale correspondant à la position déterminée de l'anode de remplacement peut également être effectuée par un opérateur à
l'aide des valeurs obtenues pour les mesures de position intermédiaires (A, B et C). Afin d'alléger la tâche des opérateurs et d'éviter les erreurs de calcul, lesdites mesures de position (A, B, C, F) sont avantageusement effectuées en tout ou partie de manière informatique. Le dispositif de mesure (13c) comporte avantageusement un système pour enregistrer les mesures effectuées et pour déterminer ladite position F
correspondant à l'anode de remplacement (20").
Claims (29)
1. Procédé de changement d'anode d'une cellule de production d'aluminium par électrolyse ignée (2) comportant un cadre anodique (23) et une pluralité
d'anodes (20) munies chacune d'une tige métallique (22), dans lequel, utilisant au moins un outil de manutention d'anode (13) comportant un organe de positionnement (13b) et un organe de préhension (13a), on remplace au moins une anode usée déterminée (20') par au moins une anode de remplacement (20") et on positionne l'anode de remplacement (20") dans une position déterminée dans la cellule d'électrolyse (2), ledit procédé étant caractérisé en ce que :
- pour au moins un outil de manutention d'anode (13), on choisit un point fixe Po solidairement lié audit outil;
- on choisit un ensemble déterminé de positions de référence intermédiaires d'un outil de manutention d'anode (13) et on associe à chaque position dudit ensemble un point de référence intermédiaire situé sur des objets déterminés séparés de l'outil de manutention d'anode (13);
- on choisit une position de référence finale d'un outil de manutention d'anode (13) correspondant à ladite position déterminée de l'anode de remplacement (20") et on associe à cette position de référence un point de référence final P F
déterminé situé sur un objet déterminé séparé de l'outil de manutention d'anode (13);
- on place un outil de manutention d'anode (13) dans chacune desdites positions de référence intermédiaires et, pour chaque position, on mesure la position relative du point fixe Po de l'outil par rapport au point de référence intermédiaire correspondant;
- à partir desdites mesures de position relative, on détermine une position relative finale du point fixe Po d'un outil de manutention (13) par rapport au point de référence final P F déterminé correspondant à ladite position déterminée de l'anode de remplacement (20") dans la cellule d'électrolyse (2) ;
- on ajuste la position de l'anode de remplacement (20") à l'aide d'au moins une mesure de la position relative du point fixe Po d'un outil de manutention (13) par rapport au point de référence final P F de manière à positionner ledit outil dans ladite position relative finale.
d'anodes (20) munies chacune d'une tige métallique (22), dans lequel, utilisant au moins un outil de manutention d'anode (13) comportant un organe de positionnement (13b) et un organe de préhension (13a), on remplace au moins une anode usée déterminée (20') par au moins une anode de remplacement (20") et on positionne l'anode de remplacement (20") dans une position déterminée dans la cellule d'électrolyse (2), ledit procédé étant caractérisé en ce que :
- pour au moins un outil de manutention d'anode (13), on choisit un point fixe Po solidairement lié audit outil;
- on choisit un ensemble déterminé de positions de référence intermédiaires d'un outil de manutention d'anode (13) et on associe à chaque position dudit ensemble un point de référence intermédiaire situé sur des objets déterminés séparés de l'outil de manutention d'anode (13);
- on choisit une position de référence finale d'un outil de manutention d'anode (13) correspondant à ladite position déterminée de l'anode de remplacement (20") et on associe à cette position de référence un point de référence final P F
déterminé situé sur un objet déterminé séparé de l'outil de manutention d'anode (13);
- on place un outil de manutention d'anode (13) dans chacune desdites positions de référence intermédiaires et, pour chaque position, on mesure la position relative du point fixe Po de l'outil par rapport au point de référence intermédiaire correspondant;
- à partir desdites mesures de position relative, on détermine une position relative finale du point fixe Po d'un outil de manutention (13) par rapport au point de référence final P F déterminé correspondant à ladite position déterminée de l'anode de remplacement (20") dans la cellule d'électrolyse (2) ;
- on ajuste la position de l'anode de remplacement (20") à l'aide d'au moins une mesure de la position relative du point fixe Po d'un outil de manutention (13) par rapport au point de référence final P F de manière à positionner ledit outil dans ladite position relative finale.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le point de référence final P F est situé sur la cellule d'électrolyse (2).
3. Procédé de changement d'anode selon la revendication 2, caractérisé en ce que le point de référence final P F est situé sur le cadre anodique (23) de la cellule d'électrolyse (2).
4. Procédé de changement d'anode selon l'une quelconque des revendications 1 à
3, caractérisé en ce que ladite position relative finale est une position de saisie de la tige métallique (22") de l'anode de remplacement (20").
3, caractérisé en ce que ladite position relative finale est une position de saisie de la tige métallique (22") de l'anode de remplacement (20").
5. Procédé de changement d'anode selon l'une quelconque des revendications 1 à
4, caractérisé en ce que ledit ensemble déterminé de positions de référence intermédiaires comprend :
- une première position de référence A par rapport à la tige métallique (22') de l'anode usée (20') avant de la retirer de la cellule d'électrolyse (2) ;
- une deuxième position de référence B par rapport à la tige métallique (22') de l'anode usée (20') après l'avoir retirée de la cellule d'électrolyse (2) et l'avoir posée sur un objet de référence (40');
- une troisième position de référence C par rapport à la tige métallique (22") d'une anode de remplacement (20") après l'avoir posée sur un objet de référence (40").
4, caractérisé en ce que ledit ensemble déterminé de positions de référence intermédiaires comprend :
- une première position de référence A par rapport à la tige métallique (22') de l'anode usée (20') avant de la retirer de la cellule d'électrolyse (2) ;
- une deuxième position de référence B par rapport à la tige métallique (22') de l'anode usée (20') après l'avoir retirée de la cellule d'électrolyse (2) et l'avoir posée sur un objet de référence (40');
- une troisième position de référence C par rapport à la tige métallique (22") d'une anode de remplacement (20") après l'avoir posée sur un objet de référence (40").
6. Procédé de changement d'anode selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites première et deuxième positions de référence sont des positions de saisie de la tige métallique (22') de l'anode usée (20') et ladite troisième position de référence est une position de saisie de la tige métallique (22") de l'anode de remplacement (20").
7. Procédé de changement d'anode selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le point de référence intermédiaire P A associé à la première position de référence A est situé sur la cellule d'électrolyse (2).
8. Procédé de changement d'anode selon la revendication 7, caractérisé en ce que le point de référence intermédiaire P A est situé sur le cadre anodique (23).
9. Procédé de changement d'anode selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit point de référence final P F déterminé est le même que le point de référence intermédiaire P A associé à la première position de référence A.
10. Procédé de changement d'anode selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le point de référence intermédiaire P B associé à la deuxième position de référence B est situé sur un premier objet de référence (40') situé hors de la cellule d'électrolyse.
11. Procédé de changement d'anode selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'objet de référence (40') est une palette de transport des anodes.
12. Procédé de changement d'anode selon l'une quelconque des revendications 5 à
11, caractérisé en ce que le point de référence intermédiaire P C associé à la troisième position de référence C est situé sur un deuxième objet de référence (40") situé hors de la cellule d'électrolyse.
11, caractérisé en ce que le point de référence intermédiaire P C associé à la troisième position de référence C est situé sur un deuxième objet de référence (40") situé hors de la cellule d'électrolyse.
13. Procédé de changement d'anode selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'objet de référence (40") est une palette de transport des anodes.
14. Procédé de changement d'anode selon l'une quelconque des revendications 1 à
13, caractérisé en ce qu'on utilise le même outil de manutention d'anode (13) pour manutentionner l'anode usée (20') et l'anode de remplacement (20") et pour effectuer lesdites mesures de la position relative.
13, caractérisé en ce qu'on utilise le même outil de manutention d'anode (13) pour manutentionner l'anode usée (20') et l'anode de remplacement (20") et pour effectuer lesdites mesures de la position relative.
15. Procédé de changement d'anode selon l'une quelconque des revendications 1 à
14, caractérisé en ce que lesdites positions relatives sont données par une distance D entre un point fixe Po et un point de référence et l'orientation spatiale S du point de référence par rapport au point fixe Po.
14, caractérisé en ce que lesdites positions relatives sont données par une distance D entre un point fixe Po et un point de référence et l'orientation spatiale S du point de référence par rapport au point fixe Po.
16. Procédé de changement d'anode selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'on choisit les positions de référence et les points de référence correspondants de façon à ce que ladite orientation spatiale S soit sensiblement la même pour toutes les mesures de position relative.
17. Procédé de changement d'anode selon l'une quelconque des revendications 1 à
16, caractérisé en ce que lesdites mesures sont effectuées par télémétrie.
16, caractérisé en ce que lesdites mesures sont effectuées par télémétrie.
18. Procédé de changement d'anode selon la revendication 17, caractérisé en ce que ladite télémétrie est choisie parmi les télémétries optique, acoustique et radioélectrique.
19. Procédé de changement d'anode selon la revendication 18, caractérisé en ce que ladite télémétrie est une télémétrie laser.
20. Procédé de changement d'anode selon l'une quelconque des revendications 1 à
19, caractérisé en ce que le point fixe Po est situé sur l'organe de préhension (13a) ou sur un élément de l'outil de manutention (13) solidaire de l'organe de préhension (13a).
19, caractérisé en ce que le point fixe Po est situé sur l'organe de préhension (13a) ou sur un élément de l'outil de manutention (13) solidaire de l'organe de préhension (13a).
21. Machine de service (6) destinée aux opérations de changement d'anode d'une série de cellules de production d'aluminium par électrolyse ignée (2) comportant une pluralité d'anodes (20) munies chacune d'une tige métallique (22), ladite machine comportant au moins un outil de manutention d'anode (13) comprenant un organe de positionnement (13b) et un organe de préhension (13a), caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif (13c) pour mesurer la position d'un point fixe Po situé sur l'outil de manutention d'anode (13) par rapport à
au moins un point de référence P déterminé situé sur un objet déterminé séparé de l'outil de manutention d'anode (13).
au moins un point de référence P déterminé situé sur un objet déterminé séparé de l'outil de manutention d'anode (13).
22. Machine de service (6) selon la revendication 21, caractérisé en ce que le point fixe Po est situé sur l'organe de préhension (13a) ou sur un élément de l'outil de manutention (13) solidaire de l'organe de préhension (13a).
23. Machine de service (6) selon l'une quelconque des revendications 21 ou 22, caractérisée en ce que le dispositif de mesure (13c) comporte un télémètre pour effectuer ladite mesure.
24. Machine de service (6) selon la revendication 23, caractérisée en ce que le télémètre est choisi parmi les télémètres optiques, acoustiques ou radioélectriques.
25. Machine de service (6) selon la revendication 24, caractérisée en ce que le télémètre est un télémètre laser.
26. Machine de service (6) selon l'une quelconque des revendications 21 à 25, caractérisée en ce que le dispositif de mesure (13c) est fixé sur l'organe de préhension (13a) ou un élément solidaire de celui-ci.
27. Machine de service (6) selon l'une quelconque des revendications 21 à 26, caractérisée en ce que l'outil de manutention d'anode (13) est muni d'un moyen de mesure de la tension dans l'outil, tel qu'un dynamomètre axial.
28. Machine de service (6) selon l'une quelconque des revendications 21 à 27, caractérisée en ce que le dispositif de mesure (13c) comporte un système pour enregistrer les mesures effectuées et pour déterminer ladite position A' correspondant à l'anode de remplacement (20").
29. Unité de service (4) d'une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant un pont mobile (5) et au moins une machine de service (6) selon l'une quelconque des revendications 21 à 28.
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