EP0251954B1 - Procédé et dispositif de relaxation des contraintes en fin de compactage oedométrique d'un mélange d'agrégat et de liant - Google Patents

Procédé et dispositif de relaxation des contraintes en fin de compactage oedométrique d'un mélange d'agrégat et de liant Download PDF

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EP0251954B1
EP0251954B1 EP87420187A EP87420187A EP0251954B1 EP 0251954 B1 EP0251954 B1 EP 0251954B1 EP 87420187 A EP87420187 A EP 87420187A EP 87420187 A EP87420187 A EP 87420187A EP 0251954 B1 EP0251954 B1 EP 0251954B1
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Claude Vanvoren
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Rio Tinto France SAS
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Aluminium Pechiney SA
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    • B30B11/02—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
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    • B30B11/027—Particular press methods or systems

Definitions

  • Figure 8 shows schematically a device for the implementation of the invention.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
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  • On-Site Construction Work That Accompanies The Preparation And Application Of Concrete (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Manufacturing Of Tubular Articles Or Embedded Moulded Articles (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Ropes Or Cables (AREA)
  • Toys (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

    DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
  • L'invention concerne un dispositif de relaxation latérale des contraintes en fin de compactage oedométrique d'un bloc constitué d'un agrégat et d'un liant, mis en forme par vibrotassage ou pilonnage.
  • Elle s'applique en particulier, mais non exclusivement, à la fabrication de blocs carbonés, constitués de coke et/ou d'anthracite (agrégat) et de brai (liant) destinés à l'électrométallurgie, par exemple les anodes et les éléments cathodiques destinés aux cuves de fabrication d'aluminium par électrolyse.
    • EXPOSE DU PROBLEME
  • Le compactage oedométrique d'un bloc ou d'une pièce de forme par vibrotassage ou pilonnage consiste à placer le matériau à mettre en forme dans un moule muni d'un couvercle, et à lui imposer un ou plusieurs cycles de contraintes. Ces contraintes sont appliquées par la chute répétée d'une masse sur le matériau (pilon ou couvercle de poids élevé).
  • Pour la bonne compréhension de l'invention, on rappelle que le vibrotassage est obtenu par l'utilisation d'un lourd couvercle et l'application, sur le moule, d'une vibration à une fréquence de quelques Hertz à quelques dizaines de Hertz, qui a pour effet de soulever le couvercle qui retombe sous l'effet de son poids, sur le bloc à compacter.
  • Le pilonnage consiste à appliquer des chocs répétés sur le bloc au moyen d'un pilon que l'on soulève et laisse retomber périodiquement.
    • Les figures 1, 2 et 3 se rapportent à l'art antérieur.
    • Les figures 4, 5, 6, 7 et 8 se rapportent à l'invention.
  • Toutes les figures sont des coupes schématiques et elles se rapportent au cas particulier où la contrainte principale s'exerce verticalement de haut en bas, mais elles restent valables quelle que soit la position du moule dans l'espace.
  • Sur la figure 1, on voit que la contrainte principale Fa s'exerce verticalement sur le matériau (1) disposé dans le moule (2). Les parois latérales (3) du moule, qui sont fixes, exercent sur le matériau une réaction F1 proportionnelle à la contrainte principale = k x Fa.
  • Dans tout ce qui suit, nous désignerons par "contrainte latérale" toute contrainte s'exerçant dans une direction perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire à la direction de la contrainte verticale.
    • INCONVENIENTS DE L'ART ANTERIEUR (fia. 1 à 3)
  • En fin de compactage (qui peut durer, par exemple, quelques minutes, on retire le couvercle (4); le matériau (1) qui a emmaganisé les contraintes latérales va les relâcher. Les parois latérales du moule (3) étant fixes, les contraintes ne peuvent se relâcher que dans le sens le l'axe de compactage et peuvent provoquer la formation de fissures (6) perpendiculaires à l'axe de compactage.
  • Pour pallier à cet inconvénient, le brevet US-A 342 772 décrit une méthode de relaxation des contraintes latérales en fin de mise en forme par compactage de matériaux pulvérulents pour l'obtention d'une pièce cylindrique pleine ou annulaire, selon laquelle on maintient suivant l'axe de compactage vertical une contrainte résiduelle puis on dégage les parois latérales du moule qui sont mobiles verticalement ou latéralement selon les variantes de dispositif proposées.
  • Aucun de ces dispositifs n'est toutefois utilisable au compactage suivi de relaxation des pièces qui ne sont pas de révolution tels que les anodes pour la production d'aluminium par électrolyse obtenues par moulage à chaud d'une pâte carbonée et c'est l'objet de la présente invention que de fournir un dispositif adapté à ce problème.
    • OBJET DE L'INVENTION
  • L'invention est un dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé de relaxation des contraintes latérales, en fin de mise en forme par compactage d'un bloc constitué d'un agrégat et d'un liant, sur lequel on applique une contrainte principale monoaxiale dans un moule rigide comportant un fond et des parois latérales, ce compactage étant effectué par un moyen choisi parmi le vibrotassage et le pilonnage, en fin de compactage, maintien selon l'axe de compactage d'une contrainte résiduelle, dégagement d'au moins deux des parois latérales du moule, puis suppression de la contrainte principale et extracteur du bloc moulé, dispositif caractérisé en ce que 2 au moins de ces parois latérales sont munies d'un moyen de déplacement en translation par rapport au bloc moulé et que ledit moyen de déplacement comporte d'une part au moins un organe de guidage fixé à une de ses extrémités sur la face externe de la paroi mobile et muni, à son extrémité opposée d'une tête et d'autre part un montant rigide fixe et une cale amovible maintenue entre la paroi mobile et le montant par un moyen élastique en compression disposé entre le montant (8) et la tête.
  • Selon l'invention, 2 parois latérales opposées ou adjacentes peuvent être rendues mobiles mais également les 4 parois du moule munies chacune du moyen de déplacement en translation par rapport au bloc moulé.
  • Les figures 4 à 8 schématisent la mise en oeuvre de l'invention dans le cas particulier où la contrainte principale est verticale.
  • La figure 4 schématise le compactage sous l'action de la force Fa exercée par le couvercle (4) ou le ou les piston(s) (4) (4A).
  • Sur les figures schématiques 4, 5 et 6, le repère (4) désigne le couvercle d'un dispositif de vibrotassage ou un pilon: le repère (4A) désigne le fond fixe du moule.
  • Les parois du moule (7) et (8) soumises à une poussée latérale exercent une réaction F1.
  • En fin de compactage, les parois mobiles (7 et/ou 8) sont éloignées de quelques millimètres des parois correspondantes du bloc moulé, le couvercle (4) étant contrairement à la pratique de fart antérieur, maintenus en place sur le bloc (1) (fig. 5), ce qui permet la relaxation latérale des contraintes. Le bloc est soumis de la part du couvercle ou du ou des pistons à une contrainte résiduelle de 50 à 2000 kPa (kilopascals) et de préférence comprise entre 100 à 500 kPa.
  • Après quelques secondes (1 à 20 par exemple) on relève le couvercle (4) (fig. 6).
  • Le bloc moulé est dégagé après ouverture des parois (7) et/ou (8) et enlèvement du couvercle.
  • La figure 8 schématise un dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention.
  • La paroi (7) est immobilisée, pendant le compactage, au moyen de la cale (9) qui prend elle-même appui sur un montant rigide, fixe (8). Sur la paroi (7) sont fixées deux tiges guides (10) terminées par une tête (11). Entre la tête (11) et la paroi externe du montant fixe, on a placé un ressort (12) travaillant en compression.
  • En fin de compactage, on relève la cale (9) au moyen du vérin (13). Sous l'action des ressorts (12), la tête (11) est repoussée vers l'extérieur, et elle tire sur la paroi (7) qui recule de quelques millimètres, laissant ainsi, entre elle et le bloc carboné pressé (1), un espace de quelques millimètres suffisant pour assurer la relaxation des contraintes.
  • Ce dispositif n'est qu'un exemple particulier, non limitatif de l'invention, pour assurer le dégagement latéral de la paroi (7) et la maintenir fermement immobilisée pendant le compactage.
    • EXEMPLE DE MISE EN OEUVRE DE L'INVENTION
  • Une vibrotasseuse a été équipée, selon l'invention, de deux parois latérales mobiles susceptibles de s'écarter des parois du bloc d'environ 5 mm, selon le dispositif de la figure 8. De même, les deux portes (8) qui se relèvent pour permettre l'évacuation de l'anode, sont animées d'un même mouvement de recul de 5 mm avant d'être relevées. La relaxation des contraintes se fait donc dans les deux directions du plan horizontal (la contrainte principale ayant été verticale).
  • Le tableau ci-dessous regroupe les résultats comparatifs obtenus :
    Figure imgb0001
  • On en conclut que la relaxation latérale des contraintes selon l'invention a permis d'effectuer le compactage des blocs à 145°C au lieu de 140°C en l'absence de relaxation latérale sans qu'il y ait formation de fissures. Il en est résulté un gain moyen de 0,011 point sur la densité des blocs carbonés, ce qui se traduit par une amélioration sensible de la qualité des anodes et une suppression des rebuts pour cause de fissuration.
    • AVANTAGES PROCURES PAR L'INVENTION
  • La relaxation latérale des contraintes emmagasinées dans les blocs moulés alors qu'ils sont encore soumis à une contrainte résiduelle dans l'axe du compactage (contrainte résiduelle inférieure à 2000 kPa),permet d'élever la température à laquelle apparaissent les fissures. Il est donc possible, dans le cas du moulage de blocs carbonés, de malaxer et de compacter le mélange coke + brai à température plus élevée (d'au moins 5°C), et d'améliorer ainsi les caractéristiques des blocs.
  • Les anodes destinées à la production d'aluminium par électrolyse, selon le procédé Hall-Héroult, sont un des domaines privilégiés mais non exclusifs, de mise en oeuvre de l'invention.

Claims (6)

1. Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé de relaxation des contraintes latérales (F1), en fin de mise en forme par compactage d'un bloc constitué d'un agrégat et d'un liant, sur lequel on applique une contrainte principale monoaxiale (Fa) dans un moule rigide comportant un fond (4) et des parois latérales (7, 8), ce compactage étant effectué par un moyen choisi parmi le vibrotassage et le pilonnage, avec en fin de compactage, maintien selon l'axe de compactage d'une contrainte résiduelle, dégagement d'au moins deux des parois latérales du moule, puis suppression de la contrainte principale et extracteur du bloc moulé, dispositif caractérisé en ce que deux moins de ces parois latérales sont munies d'un moyen de déplacement en translation par rapport au bloc moulé et que ledit moyen de déplacement comporte d'une part au moins un organe de guidage (10) fixé à une de ses extrémités sur la face externe de la paroi mobile (7) et muni, à son extrémité opposée d'une tête (11) et d'autre part un montant rigide fixe (8) et une cale (9) amovible maintenue entre la paroi mobile (7) et le montant (8) par un moyen élastique en compression (12) disposé entre le montant (8) et la tête (11).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cale (9) est reliée à un vérin (13) permettant son relevage en fin de compactage.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moule comporte deux parois opposées (7) munies d'un moyen de déplacement en translation par rapport au bloc moulé.
4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moule comporte deux parois adjacentes (7, 8) munies d'un moyen de déplacement en translation par rapport au bloc moulé.
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moule a ses quatre parois munies d'un moyen de déplacement en translation par rapport au bloc moulé.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, destiné au compactage de blocs constitués d'un mélange d'agrégat carboné tel que le coke ou l'anthracite et d'un liant tel que le brai.
EP87420187A 1986-07-04 1987-07-01 Procédé et dispositif de relaxation des contraintes en fin de compactage oedométrique d'un mélange d'agrégat et de liant Expired - Lifetime EP0251954B1 (fr)

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