EP1687233A1 - Dispositif de manutention d une cuve d electrolyse dest inee la production d aluminium - Google Patents

Dispositif de manutention d une cuve d electrolyse dest inee la production d aluminium

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EP1687233A1
EP1687233A1 EP04805503A EP04805503A EP1687233A1 EP 1687233 A1 EP1687233 A1 EP 1687233A1 EP 04805503 A EP04805503 A EP 04805503A EP 04805503 A EP04805503 A EP 04805503A EP 1687233 A1 EP1687233 A1 EP 1687233A1
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EP
European Patent Office
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handling device
box
handling
tank
frame
Prior art date
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EP04805503A
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German (de)
English (en)
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EP1687233B1 (fr
Inventor
Patrick Delescluse
Alain Van Acker
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Fives ECL SAS
Original Assignee
ECL SAS
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Publication date
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Publication of EP1687233A1 publication Critical patent/EP1687233A1/fr
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Publication of EP1687233B1 publication Critical patent/EP1687233B1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C1/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles
    • B66C1/10—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means
    • B66C1/62—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means comprising article-engaging members of a shape complementary to that of the articles to be handled
    • B66C1/66—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means comprising article-engaging members of a shape complementary to that of the articles to be handled for engaging holes, recesses, or abutments on articles specially provided for facilitating handling thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C1/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles
    • B66C1/10—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium

Definitions

  • the invention relates to plants for the production of aluminum by igneous electrolysis according to the Hall-Héroult process. It relates more particularly to the handling devices used in said factories.
  • Aluminum metal is produced industrially by igneous electrolysis, namely by electrolysis of alumina in solution in a bath of molten cryolite, called electrolyte bath, according to the well-known Hall-Héroult process.
  • the electrolysis cells intended for the production of aluminum comprise a tank provided with cathodes and anodes in carbonaceous material partially immersed in the electrolyte bath.
  • the tank comprises a steel box, covering elements made of refractory materials and a cathode assembly located at the bottom of the tank.
  • French patent application FR 2 806 742 (corresponding to American patent US 6 409 894) describes in more detail the typical structure of factories intended for the production of aluminum and the cells which they contain.
  • an electrolysis plant requires interventions on the electrolysis cells, such as anode changes and cell repairs.
  • the most modern factories are equipped with lifting and handling units comprising an overhead crane, which can be translated above and along the electrolysis cells, and at least one trolley. fitted with handling and intervention devices.
  • the repair of a tank includes operations of "unbrasking” and “rebrasking” of these. These operations are intended to renew the crucible formed by the interior lining and cathode elements of the tank. These operations can be carried out on site, that is to say without removing the cell from the corresponding cell, but they can adversely affect the functioning of the cells and the maintenance of the electrolysis rooms. In fact, these operations generate dust, cause new and used materials to come and go in the electrolysis rooms and reduce the production of a series of cells by stopping the corresponding cell during the work. In order to avoid these drawbacks, it is preferable to carry out the repair of the tanks in a specific room intended for the repair of the tanks and situated outside the electrolysis room.
  • the lifting and handling units used to transport the electrolysis cells between the repair room and the electrolysis room (s) generally include one or two carriages fitted with lifting means.
  • one or more spreaders are generally fixed to the tank casing and the tank is handled by means of the spreader (s).
  • the known means have the drawback of not controlling the deformation of the tank under the effect of its own weight, which would risk causing deterioration of the "pot lining" which could significantly limit the duration of use of the tank. .
  • the Applicant has therefore sought means which make it possible to avoid these drawbacks.
  • the invention relates to a device for handling an electrolysis cell tank intended for the production of aluminum by igneous electrolysis, said tank being rectangular, having a main axis X and comprising a metal box provided with a rim at least on the long sides of the tank, said device comprising at least one hooking means intended to allow its gripping by a lifting and handling unit and being characterized in that it comprises an armature provided with a plurality of rigid fixing means distributed so as to allow rigid fixing of the frame to the box at a plurality of determined locations.
  • the Applicant has had the idea of stiffening the tank using at least one rigid element, namely said frame, interposed between the tank and the lifting and handling unit and rigidly fixed in several places of the box. tank.
  • the reinforcement allows the deformation of the tank casing to be maintained - in particular by longitudinal bending (that is to say in the long direction of the tank) - within a determined tolerance range when it is suspended by a unit of lifting and handling and thus avoid damage to the inner lining of the tank during tank handling operations.
  • the distribution of the plurality of fastening means on the frame distributes the load on the frame, in particular in the direction of the length of the tank, and thus makes it possible to minimize the deformation of the box under the effect of the weight of the together by bringing this deformation closer to that of the device.
  • the determined fixing locations are typically distributed over a determined portion of the periphery of the box. This portion typically covers at least 70% of the long sides of the tank, in order to minimize the "floating" (not fixed) part of the tank.
  • the deflection deflection of the armature is preferably less than ⁇ 5 mm over the entire length of the armature (in the direction along the tank), and more preferably less than or equal to ⁇ 2 mm.
  • the frame comprises one or two longitudinal beams intended to be arranged in the direction of the length of the tank.
  • the beam is typically provided with arms and the fixing means are located at the end of these arms.
  • the beams are preferably parallel to each other and are linked by at least one cross member, and the fixing means are preferably distributed over the beams, possibly at the end of the arms, so to allow the attachment of each beam to the corresponding long side of the tank.
  • the handling device further comprises adjustable spacers intended to compensate for any geometry faults of the frame and / or of the box.
  • the invention also relates to the use of a device according to the invention in a factory for the production of aluminum by igneous electrolysis.
  • the invention also relates to a method of handling an electrolysis cell tank intended for the production of aluminum by igneous electrolysis, which can be implemented using a handling device according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates a typical electrolysis room intended for the production of aluminum and equipped with a lifting and handling unit.
  • FIG. 2 schematically represents, in top view, possible variants of the frame of the handling device according to the invention.
  • FIGS 3 to 5 illustrate a preferred embodiment of the handling device according to the invention.
  • Figure 3 shows the device in transverse view (A) and in side view (B).
  • Figure 3 (A) corresponds to the section plane A- A of Figure 3 (B).
  • Figure 3 (B) corresponds to the section plane BB of Figure 3 (A).
  • FIG. 3 (B) also illustrates, schematically, an electrolysis cell (2) and a lifting and handling unit (20) during handling of the tank (11).
  • Figure 4 shows the device in partial cross-section.
  • Figure 4 (B) illustrates in more detail part of a means for fixing the tank to the handling device.
  • Figure 5 illustrates in more detail, in side view, the embodiment of the handling device illustrated in Figures 3 and 4.
  • Figure 4 corresponds to the section plane CC of Figure 5.
  • Figure 5 corresponds to the section plane DD of figure 4.
  • the handling device (300) is fixed to a tank (11) in order to illustrate the relative positioning of these elements.
  • the electrolysis plants for the production of aluminum include one or more electrolysis rooms (1) comprising a large number of electrolysis cells (2) (typically several hundred cells), each electrolysis cell (2 ) comprising a tank (11) and anodes (10).
  • the tanks (11) generally have an elongated rectangular shape having a main axis X; the tanks (11) have a length Lo generally greater than 3 times their width Wo.
  • the main axis X of a tank (11) is located in the direction of its length and typically passes through the center of mass of the tank.
  • each tank (1 1) comprises a metal box (12) which comprises a box (13), a flange (14) and stiffeners (15) distributed along from the cash register.
  • the rim (14) typically has at least lateral rims (14a, 14b) on the long sides (17a, 17b) of the tank and end rims (14c, 14d) on the short sides (17c, 17d) of tank.
  • the stiffeners (15) generally include reinforcements (16) arranged perpendicular to the outer surface of the body (13).
  • the box (12) is coated internally with covering elements made of refractory materials (not shown) and contains a cathode assembly (not shown).
  • the tank (11) can be put in place or removed using a lifting and handling unit (20) able to be moved along the electrolysis cells on raceways (3, 3 ') using rolling means (23, 23 ').
  • Figure 1 illustrates a typical lifting and handling unit, viewed from the side ( Figure 1 (A)) and viewed along the main axis ( Figure 1 (B)).
  • Said unit (20) typically comprises an overhead crane (21), at least one carriage (22, 22 ') capable of being moved on the overhead crane (21), and handling members (24, 24') which typically include at least one lifting device (25, 25 '), such than a hoist.
  • the tank (11) is connected to the lifting device (25, 25 ') by removable connecting means (30, 30') which generally include separate lifting beams (31, 31 ') (called “lifting beams" in English) and articulated attachment means (32, 32 '), such as links or articulated levers, which allow an oscillating movement around the connection points.
  • the lifting beams (31, 31 ') are arranged transversely to the tank (11) and are fixed to the lifting device (25, 25') by hooking means (33, 33 ').
  • the attachment means (32, 32 ') provide an isostatic connection between the lifting device (s) (25, 25') and the tank (11).
  • the known connecting means (30, 30 ') allow longitudinal and transverse deformations of the tank.
  • the tank (11) is fixed to the lifting device (25, 25 ') by means of a handling device (300) intended to stiffen the box and to limit its deformation.
  • the assembly formed by the tank (11) and the handling device (300) can then be handled as a whole by the lifting and handling unit (20).
  • the handling device (300) according to the invention comprises:
  • attachment means (301, 301 ') intended to allow it to be grasped by a lifting and handling unit (20);
  • a frame (310) provided with a plurality of rigid fixing means (320) distributed so as to allow rigid fixing of the frame (310) to the box (12) in a plurality of determined locations.
  • the rigid fixing means (320) provide a hyperstatic connection between the lifting device (s) (25, 25 ') and the tank (11).
  • the attachment means or means (301, 301 ') are normally able to be connected to the lifting devices (25, 25') of the lifting and handling unit (20). They are typically chosen from through holes, bolting systems and hooks.
  • the handling device (300) advantageously comprises at least two attachment means (301, 301 '). These are located at a determined distance from each other and are preferably sufficiently distant from each other to avoid the pitching of the box during handling. This variant also makes it possible to limit the deformation of the armature (310) under the effect of the combined weights of the tank and the handling device.
  • the frame (310) preferably comprises at least one longitudinal beam (311, 311a, 311b) and a plurality of rigid fixing means (320) distributed along each beam (311, 311a, 311b), so as to allow rigid fixing of the frame (310) at least on the long sides (17a, 17b) of the box (12).
  • These beams (311, 311a, 311b) are intended to be arranged in the direction of the length of the tank.
  • the fixing means (320) are optionally located at the end of the arms (313) fixed to the or to each beam (311, 311a, 311b).
  • Each longitudinal beam (311, 311a, 311b) has a length L which is advantageously greater than 70% of the length Lo of the tank (11), and preferably greater than 80% of Lo.
  • the frame (310) comprises a longitudinal beam (311), preferably a single beam, intended to be placed parallel to the main axis X of the tank (11) and to the above it.
  • the longitudinal beam (311) is provided with arms (313) distributed along the beam, typically with regular spacings, and the fixing means (320) are located at the end of these arms.
  • the attachment means (301, 301 ′) is (are) typically provided (s) on the beam (311).
  • the frame (310) comprises two longitudinal beams
  • the fixing means (320) are distributed over the beams, possibly at the end of the arms (313).
  • the longitudinal beams (311a, 311b) typically have the same length L.
  • the attachment means (301, 301 ′) is (are) advantageously provided on the or the sleepers (315, 315 ').
  • the two longitudinal beams (311a, 311b) are arranged so that they can be placed, in whole or in part, above each of the corresponding flanges (14a, 14b) of the box (12) located on the long sides (17a, 17b) thereof.
  • This variant has the advantage of allowing a significant reduction in the weight of the frame (310). It also has the advantage of being simpler to produce.
  • Figures 3 to 5 illustrate, without limitation, a particular variant of the embodiment of the invention of Figure 2 (C).
  • the cross member (s) (315, 315 ') make it possible to limit the lateral deformations of the frame (310). They can be removable, but they are preferably integral with the longitudinal beams (311a, 311b) in order to impart greater rigidity to the device.
  • the frame (310) advantageously comprises at least two crosspieces (315, 315 '), each provided with a hooking means (301, 301').
  • This variant makes it possible to limit the deflection of the longitudinal beams (311a, 311b) under the effect of the combined weights of the tank and the handling device.
  • the beam (s) (311, 311a, 311b) may possibly include reinforcements (312) to reinforce and stiffen them; these reinforcements are typically plates arranged transversely to the main axis of the beams.
  • the beams (311, 311a, 311b) are typically formed of an elongated box of large section and having a high flexural inertia.
  • the number of separate fixing means (320) depends on the dimensions of the tank. It is greater than or equal to 4 and typically greater than 10.
  • the maximum distance between the fixing means on the long sides of the tank is typically around 2 meters.
  • the fixing means are typically distributed uniformly in order to simplify the design and use of the device.
  • the average distance between the fixing means is typically between 0.5 and 2 meters.
  • the fixing means (320) are preferably chosen from the means which make it possible to firmly, but removably fix, the box (12) to the frame (310), such as the bolt and nut systems.
  • the fixing means (320) advantageously comprise tie rods (321) capable of bearing on the handling device (300) - typically on each longitudinal beam (311a, 311b) of the device - on the one hand, and on the box (12), on the other hand.
  • the tie rods (321) advantageously comprise a rod (322), which is typically threaded - at least at its two ends - so as to allow its fixing using nuts (323, 324).
  • the rod (322) can pass through openings (19, 19 ') arranged in the flanges (14) of the box.
  • the tie rods (321) exert a force upwards on the box (12) and downwards on the handling device (300), which makes it possible to press, directly or indirectly, the box on the handling device and, thus, to stiffen the box using the handling device.
  • the fixing means (320) may include support bars (325) capable of bearing on the stiffeners (15) of the box.
  • This variant of the invention is advantageously implemented with boxes in which the stiffeners (15) have openings (18) capable of allowing the insertion of said support bars (325) (see FIGS. 4 and 5) .
  • the support bars (325) can be formed of several elements (for example, two separate bars (325, 325 ') arranged in parallel and separated by spacers (326)).
  • the openings (18) are advantageously reinforced with reinforcements (18 '), which typically take the form of a section of tube.
  • the handling device (300) further comprises a plurality of spacers (330) (or “adjustable cylinders") intended to adjust the spacing E between the box (12) and the handling device (300) (typically between the flanges (14) of the box (12) and the longitudinal beams (311a, 311b)).
  • the spacers also make it possible to provide determined support points between the box (12) and the handling device (300).
  • the spacers (330) make it possible to precisely adapt the handling device (300) to the box (12) and to avoid adding additional deformation to the box.
  • the spacers (330) are preferably placed so as to bear on the most rigid parts of the box (12) (in particular of the edges (14) of the box, typically at the level of the reinforcements (14 ′)).
  • the spacers (330) are typically aligned with the support points (18) of the tie rods on the box, as illustrated in FIG. 5.
  • the spacers (330) are typically chosen from screw jacks.
  • the subject of the invention is also a method of handling an electrolytic cell tank intended for the production of aluminum by igneous electrolysis, comprising:
  • the method further comprises adjusting a spacing E between the box (12) and the handling device (300) using said spacers (330 ).
  • the positioning of the handling device (300) on the box (12) of a tank (11) typically comprises an alignment of these longitudinal beams (311a, 311b) with the lateral edges (14a, 14b) of the box (12) located on its long sides (17a, 17b).
  • the beams (311a, 311b) are fixed to the box (12) by tightening until the box presses against said beams or, if necessary, against the retractors (330).
  • spacers (330) these are preferably adjusted before the final tightening of the tie rods (321).
  • the spacers (330) are preferably integrated into the handling device (300) in order to simplify the use of the handling device (300) or the implementation of the method according to the invention.
  • the spacers (330) may possibly be, in whole or in part, separate from the device or removable.
  • the method further comprises placing a plurality of spacers (330), typically by insertion, between the frame (310 ) and the box (12).

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de manutention (300) d'une cuve (11) de cellule d'électrolyse destinée à la production d'aluminium par électrolyse ignée. La cuve est rectangulaire et comporte un caisson métallique (12) muni d'un rebord (14a, 14b) au moins sur ses côtés longs (17a, 17b). Le dispositif de manutention (300) selon l'invention comporte au moins un moyen d'accrochage (301, 301') destiné à permettre sa préhension par une unité de levage et de manutention (20) et une armature (310) munie d'une pluralité de moyens de fixation (320) répartis de façon à permettre la fixation rigide de l'armature (310) au caisson (12) en une pluralité d'endroits déterminés. Le dispositif de manutention (300) selon l'invention permet de maintenir la déformation du caisson (12) de la cuve (11) dans un domaine de tolérance déterminé lorsqu'il est suspendu par une unité de levage et de manutention (20).

Description

DISPOSITIF DE MANUTENTION D'UNE CUVE D'ELECTROLYSE DESTINÉE À LA PRODUCTION D'ALUMINIUM
Domaine de l'invention
L'invention concerne les usines de production d'aluminium par électrolyse ignée selon le procédé de Hall-Héroult. Elle concerne plus particulièrement les appareils de manutention utilisés dans lesdites usines.
Etat de la technique
L'aluminium métal est produit industriellement par électrolyse ignée, à savoir par électrolyse de l'alumine en solution dans un bain de cryolithe fondue, appelé bain d'électrolyte, selon le procédé bien connu de Hall-Héroult. Les cellules d'électrolyse destinées à la production d'aluminium comportent une cuve munie de cathodes et des anodes en matériau carboné partiellement immergées dans le bain d'électrolyte. La cuve comporte un caisson en acier, des éléments de revêtement en matériaux réfractaires et un ensemble cathodique situé au fond de la cuve. La demande de brevet français FR 2 806 742 (correspondant au brevet américain US 6 409 894) décrit plus en détails la structure typique des usines destinées à la production d'aluminium et des cellules qu'elles contiennent.
En fonctionnement, une usine d'électrolyse nécessite des interventions sur les cellules d'électrolyse, telles que les changements d'anode et la réfection des cuves. Pour effectuer ces interventions, les usines les plus modernes sont équipées d'unités de levage et de manutention comportant un pont roulant, qui peut être translaté au- dessus des cellules d'électrolyse et le long de celles-ci, et au moins un chariot muni d'organes de manutention et d'intervention.
La réfection d'une cuve inclut des opérations de "débrasquage" et de "rebrasquage" de celles-ci. Ces opérations sont destinées à renouveler le creuset formé par le revêtement intérieur et les éléments cathodiques de la cuve. Ces opérations peuvent être effectuées sur place, c'est-à-dire sans retirer la cuve de la cellule correspondante, mais elles peuvent nuire au fonctionnement des cellules et à l'entretien des salles d'électrolyse. En effet, ces opérations produisent des poussières, provoquent un va-et- vient de matériaux neufs et usagés dans les salles d'électrolyse et réduisent la production d'une série de cellules par l'arrêt de la cellule correspondante durant les travaux. Afin d'éviter ces inconvénients, il est préférable d'effectuer la réfection des cuves dans une salle spécifique destinée à la réfection des cuves et située en dehors de la salle d'électrolyse.
Les unités de levage et de manutention utilisées pour le transport des cuves d'électrolyse entre la salle de réfection et la (ou les) salle(s) d'électrolyse comportent généralement un ou deux chariots munis de moyens de levage. Lors des opérations de réfection, on fixe généralement un ou plusieurs palonniers au caisson de la cuve et on manipule la cuve par l'intermédiaire du ou des palonniers. Les moyens connus présentent toutefois l'inconvénient de ne pas maîtriser la déformation de la cuve sous l'effet de son propre poids, ce qui risquerait d'entraîner une détérioration des "brasquages" qui pourrait limiter sensiblement la durée d'utilisation de la cuve. La demanderesse a donc recherché des moyens qui permettent d'éviter ces inconvénients.
Description de l'invention
L'invention a pour objet un dispositif de manutention d'une cuve de cellule d'électrolyse destinée à la production d'aluminium par électrolyse ignée, ladite cuve étant rectangulaire, ayant un axe principal X et comportant un caisson métallique muni d'un rebord au moins sur les côtés longs de la cuve, ledit dispositif comportant au moins un moyen d'accrochage destiné à permettre sa préhension par une unité de levage et de manutention et étant caractérisé en ce qu'il comporte une armature munie d'une pluralité de moyens de fixation rigide répartis de façon à permettre une fixation rigide de l'armature au caisson en une pluralité d'endroits déterminés. La demanderesse a eu l'idée de rigidifier la cuve à l'aide d'au moins un élément rigide, à savoir ladite armature, interposé entre la cuve et l'unité de levage et de manutention et fixé rigidement en plusieurs endroits du caisson de la cuve. L'armature permet de maintenir la déformation du caisson de la cuve - notamment par flexion longitudinale (c'est-à-dire dans le sens long de la cuve) - dans un domaine de tolérance déterminé lorsqu'il est suspendu par une unité de levage et de manutention et d'éviter ainsi l'endommagement du revêtement intérieur de la cuve durant les opérations de manutention de la cuve.
La répartition de la pluralité de moyens de fixation sur l'armature répartit la charge sur l'armature, notamment dans le sens de la longueur de la cuve, et permet ainsi de minimiser la déformation du caisson sous l'effet du poids de l'ensemble en rapprochant cette déformation de celle du dispositif. Les endroits de fixation déterminés sont typiquement répartis sur une portion déterminée du pourtour du caisson. Cette portion couvre typiquement au moins 70 % des côtés longs de la cuve, afin de minimiser la partie "flottante" (non fixée) de la cuve.
La flèche de déformation de l'armature, sous l'action de son propre poids et de celui de la cuve à laquelle le dispositif est fixé, est de préférence inférieure à ± 5 mm sur toute la longueur de l'armature (dans le sens long de la cuve), et de préférence encore inférieure ou égale à ± 2 mm.
De préférence, l'armature comporte une ou deux poutres longitudinales destinées à être disposées dans le sens de la longueur de la cuve. Dans le premier cas, la poutre est typiquement munie de bras et les moyens de fixation sont situés à l'extrémité de ces bras. Dans le deuxième cas, les poutres sont de préférence parallèles l'une à l'autre et sont liées par au moins une traverse, et les moyens de fixation sont de préférence répartis sur les poutres, éventuellement à l'extrémité de bras, de manière à permettre la fixation de chaque poutre au côté long correspondant de la cuve. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif de manutention comporte, en outre, des écarteurs réglables destinés à compenser les éventuels défauts de géométrie de l'armature et/ou du caisson.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'un dispositif selon l'invention dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée.
L'invention a encore pour objet une méthode de manutention d'une cuve de cellule d'électrolyse destinée à la production d'aluminium par électrolyse ignée, qui peut être mise en oeuvre à l'aide d'un dispositif de manutention selon l'invention.
L'invention est décrite en détail ci-après à l'aide des figures annexées.
La figure 1 illustre une salle d'électrolyse typique destinée à la production d'aluminium et équipée d'une unité de levage et de manutention.
La figure 2 représente de manière schématique, en vue du dessus, des variantes possibles de l'armature du dispositif de manutention selon l'invention.
Les figures 3 à 5 illustrent un mode de réalisation préféré du dispositif de manutention selon l'invention.
La figure 3 représente le dispositif en vue transversale (A) et en vue de côté (B). La figure 3 (A) correspond au plan de coupe A- A de la figure 3(B). La figure 3(B) correspond au plan de coupe B-B de la figure 3(A). La figure 3(B) illustre également, de manière schématisée, une cellule d'électrolyse (2) et une unité de levage et de manutention (20) en cours de manutention de la cuve (11). La figure 4 représente le dispositif en vue transversale partielle. La figure 4(B) illustre plus en détails une partie d'un moyen de fixation de la cuve au dispositif de manutention. La figure 5 illustre plus en détails, en vue de côté, le mode de réalisation du dispositif de manutention illustré aux figures 3 et 4. La figure 4 correspond au plan de coupe C-C de la figure 5. La figure 5 correspond au plan de coupe D-D de la figure 4. Dans les figures 2 à 5, le dispositif de manutention (300) est fixé à une cuve (11) afin d'illustrer le positionnement relatif de ces éléments.
Les usines d'électrolyse destinées à la production d'aluminium comprennent une ou plusieurs salles d'électrolyse (1) comportant un grand nombre de cellules d'électrolyse (2) (typiquement plusieurs centaines de cellules), chaque cellule d'électrolyse (2) comportant une cuve (11) et des anodes (10). Tel qu'illustré à la figure 1, les cuves (11) ont généralement une forme rectangulaire allongée possédant un axe principal X ; les cuves (11) ont une longueur Lo généralement supérieure à 3 fois leur largeur Wo. L'axe principal X d'une cuve (11) se situe dans le sens de sa longueur et passe typiquement par le centre de masse de la cuve.
Tel qu'illustré dans les figures, notamment les figures 3 à 5, chaque cuve (1 1) comprend un caisson métallique (12) qui comporte une caisse (13), un rebord (14) et des raidisseurs (15) répartis le long de la caisse. Le rebord (14) comporte typiquement au moins des rebords latéraux (14a, 14b) sur les côtés longs (17a, 17b) de la cuve et des rebords d'extrémité (14c, 14d) sur les côtés courts (17c, 17d) de la cuve. Les raidisseurs (15) comportent généralement des renforts (16) disposés perpendiculairement à la surface extérieure de la caisse (13). Le caisson (12) est revêtu intérieurement d'éléments de revêtement en matériaux réfractaires (non illustré) et contient un ensemble cathodique (non illustré).
La cuve (11) peut être mise en place ou retirée à l'aide d'une unité de levage et de manutention (20) apte à être déplacée le long des cellules d'électrolyse sur des chemins de roulement (3, 3') à l'aide de moyens de roulement (23, 23'). La figure 1 illustre une unité de levage et de manutention typique, vue de côté (figure 1(A)) et vue dans l'axe principal (figure 1(B)).
Ladite unité (20) comprend typiquement un pont roulant (21), au moins un chariot (22, 22') apte à être déplacé sur le pont roulant (21), et des organes de manutention (24, 24') qui comprennent typiquement au moins un dispositif de levage (25, 25'), tel qu'un palan. La cuve (11) est reliée au dispositif de levage (25, 25') par des moyens de liaison (30, 30') amovibles qui incluent, généralement, des palonniers distincts (31, 31') (appelés "lifting beams" en anglais) et des moyens d'attache articulés (32, 32'), tels que des biellettes ou des leviers articulés, qui permettent un mouvement d'oscillation autour des points de liaison. Les palonniers (31, 31') sont disposés transversalement à la cuve (11) et sont fixés au dispositif de levage (25, 25') par des moyens d'accrochage (33, 33'). Les moyens d'attache (32, 32') procurent une liaison isostatique entre le ou les dispositifs de levage (25, 25') et la cuve (11). Les moyens de liaison (30, 30') connus permettent des déformations longitudinales et transversales de la cuve.
Selon l'invention, la cuve (11) est fixée au dispositif de levage (25, 25') par l'intermédiaire d'un dispositif de manutention (300) destiné à rigidifier le caisson et à en limiter la déformation. L'ensemble formé par la cuve (11) et le dispositif de manutention (300) peut ensuite être manipulé comme un tout par l'unité de levage et de manutention (20).
Le dispositif de manutention (300) selon l'invention comporte :
- au moins un moyen d'accrochage (301, 301') destiné à permettre sa préhension par une unité de levage et de manutention (20) ;
- une armature (310) munie d'une pluralité de moyens de fixation rigide (320) répartis de façon à permettre une fixation rigide de l'armature (310) au caisson (12) en une pluralité d'endroits déterminés.
Les moyens de fixation rigide (320) procurent une liaison hyperstatique entre le ou les dispositifs de levage (25, 25') et la cuve (11).
Le ou les moyens d'accrochage (301, 301') sont normalement aptes à être reliés aux dispositifs de levage (25, 25') de l'unité de levage et de manutention (20). Ils sont typiquement choisis parmi les trous débouchants, les systèmes de boulonnage et les crochets. Le dispositif de manutention (300) comporte avantageusement au moins deux moyens d'accrochage (301, 301'). Ceux-ci sont situés à une distance déterminée l'un de l'autre et sont de préférence suffisamment éloignés l'un de l'autre pour éviter le tangage du caisson en cours de manutention. Cette variante permet également de limiter la déformation de l'armature (310) sous l'effet des poids combinés de la cuve et du dispositif de manutention.
Tel qu'illustré à la figure 2, l'armature (310) comporte de préférence au moins une poutre longitudinale (311, 311a, 311b) et une pluralité de moyens de fixation rigide (320) répartis le long de chaque poutre (311, 311a, 311b), de façon à permettre une fixation rigide de l'armature (310) au moins sur les côtés longs (17a, 17b) du caisson (12). Ces poutres (311, 311a, 311b) sont destinées à être disposées dans le sens de la longueur de la cuve. Les moyens de fixation (320) sont éventuellement situés à l'extrémité de bras (313) fixés à la ou à chaque poutre (311, 311a, 311b).
Chaque poutre longitudinale (311, 311a, 311b) a une longueur L qui est avantageusement supérieure à 70 % de la longueur Lo de la cuve (11), et de préférence supérieure à 80 % de Lo.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, l'armature (310) comporte une poutre longitudinale (311), de préférence une seule poutre, destinée à être placée parallèlement à l'axe principal X de la cuve (11) et au-dessus de celui-ci. Dans la variante illustrée à la figure 2(A), la poutre longitudinale (311) est munie de bras (313) répartis le long de la poutre, typiquement avec des espacements réguliers, et les moyens de fixation (320) sont situés à l'extrémité de ces bras. Dans ce mode de réalisation, le (les) moyen(s) d'accrochage (301, 301') est (sont) typiquement pourvu(s) sur la poutre (311).
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, dont deux variantes sont illustrées aux figures 2(B) et 2(C), l'armature (310) comporte deux poutres longitudinales
(311a, 311b) parallèles l'une à l'autre, liées l'une à l'autre par au moins une barre transversale ou "traverse" (315, 315'), et destinées à être placées parallèlement à l'axe principal X de la cuve (11) et à être fixées chacune à un côté long (17a, 17b) correspondant du caisson (12). Les moyens de fixation (320) sont répartis sur les poutres, éventuellement à l'extrémité de bras (313). Les poutres longitudinales (311a, 311b) ont typiquement une même longueur L. Dans ce mode de réalisation, le (les) moyen(s) d'accrochage (301, 301') est (sont) avantageusement pourvu(s) sur la ou les traverses (315, 315').
Dans la variante illustrée à la figure 2(C), les deux poutres longitudinales (311a, 311b) sont agencées de manière à pouvoir être placées, en tout ou partie, au-dessus de chacun des rebords (14a, 14b) correspondants du caisson (12) situés sur les côtés longs (17a, 17b) de celui-ci. Cette variante présente l'avantage de permettre une réduction significative du poids de l'armature (310). Elle présente également l'avantage d'être plus simple à réaliser.
Les figures 3 à 5 illustrent, de manière non limitative, une variante particulière du mode de réalisation de l'invention de la figure 2(C).
La ou les traverses (315, 315') permettent de limiter les déformations latérales de l'armature (310). Elles peuvent être amovibles, mais elles sont de préférence solidaires des poutres longitudinales (311a, 311b) afin de conférer une plus grande rigidité au dispositif.
L'armature (310) comporte avantageusement au moins deux traverses (315, 315'), chacune munie d'un moyen d'accrochage (301, 301'). Cette variante permet de limiter la flèche des poutres longitudinales (311a, 311b) sous l'effet des poids combinés de la cuve et du dispositif de manutention.
La ou les poutres (311, 311a, 311b) peuvent éventuellement comporter des renforts (312) pour les renforcer et les rigidifier ; ces renforts sont typiquement des plaques disposées transversalement à l'axe principal des poutres. Les poutres (311, 311a, 311b) sont typiquement formées d'un caisson allongé de forte section et possédant une forte inertie de flexion. Le nombre de moyens de fixation (320) distincts dépend des dimensions de la cuve. Il est supérieur ou égal à 4 et typiquement supérieur à 10. La distance maximale entre les moyens de fixation sur les côtés longs de la cuve est typiquement d'environ 2 mètres. Les moyens de fixation sont typiquement répartis uniformément afin de simplifier la conception et l'utilisation du dispositif. La distance moyenne entre les moyens de fixation est typiquement comprise entre 0,5 et 2 mètres.
Les moyens de fixation (320) sont de préférence choisis parmi les moyens qui permettent de fixer fermement, mais de manière amovible, le caisson (12) à l'armature (310), tels que les systèmes à boulons et écrous.
Les moyens de fixation (320) comprennent avantageusement des tirants (321) aptes à prendre appui sur le dispositif de manutention (300) - typiquement sur chaque poutre longitudinale (311a, 311b) du dispositif -, d'une part, et sur le caisson (12), d'autre part. A cette fin, les tirants (321) comprennent avantageusement une tige (322), qui est typiquement filetée - au moins à ses deux extrémités - de façon à permettre sa fixation à l'aide d'écrous (323, 324). En pratique, la tige (322) peut passer par des ouvertures (19, 19') aménagées dans les rebords (14) du caisson. Les tirants (321) exercent une force vers le haut sur le caisson (12) et vers le bas sur le dispositif de manutention (300), ce qui permet d'appuyer, directement ou indirectement, le caisson sur le dispositif de manutention et, ainsi, de rigidifier le caisson à l'aide du dispositif de manutention.
Afin de répartir la charge sur les raidisseurs (15), les moyens de fixation (320) peuvent comprendre des barres d'appui (325) aptes à prendre appui sur les raidisseurs (15) du caisson. Cette variante de l'invention est avantageusement mise en oeuvre avec des caissons dans lesquels les raidisseurs (15) comportent des ouvertures (18) aptes à permettre l'insertion des dites barres d'appui (325) (voir les figures 4 et 5). Les barres d'appui (325) peuvent être formées de plusieurs éléments (par exemple, deux barres distinctes (325, 325') disposées en parallèle et séparées par des entretoises (326)). Les ouvertures (18) sont avantageusement renforcées à l'aide de renforts (18'), qui prennent typiquement la forme d'une section de tube.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif de manutention (300) comporte en outre une pluralité d'écarteurs (330) (ou "vérins ajustables") destinés à ajuster l'espacement E entre le caisson (12) et le dispositif de manutention (300) (typiquement entre les rebords (14) du caisson (12) et les poutres longitudinales (311a, 311b)). Les écarteurs permettent également de fournir des points d'appui déterminés entre le caisson (12) et le dispositif de manutention (300). Les écarteurs (330) permettent d'adapter précisément le dispositif de manutention (300) au caisson (12) et d'éviter d'ajouter une déformation supplémentaire au caisson. En effet, la demanderesse a noté que les caissons sont souvent légèrement déformés et que la mise en appui des poutres longitudinales sur le caisson, sans élément d'ajustement complémentaire, pouvait entraîner une déformation supplémentaire du caisson. Les écarteurs (330) sont de préférence placés de façon à s'appuyer sur les parties les plus rigides du caisson (12) (notamment des rebords (14) du caisson, typiquement au niveau des renforts (14')). Les écarteurs (330) sont typiquement alignés avec les points d'appui (18) des tirants sur le caisson, comme illustré à la figure 5. Les écarteurs (330) sont typiquement choisis parmi les vérins à vis.
L'invention a encore pour objet une méthode de manutention d'une cuve de cellule d'électrolyse destinée à la production d'aluminium par électrolyse ignée, comportant :
- la fourniture d'un dispositif de manutention (300) selon l'invention ;
- la mise en place du dispositif de manutention (300) sur le caisson (12) d'une cuve (11) ;
- la fixation du dispositif de manutention (300) sur le caisson à l'aide des moyens de fixation (320) ;
- la fixation du dispositif de manutention (300) à une unité de levage et de manutention (20) - typiquement aux organes de manutention (24, 24') d'une telle unité (20) - à l'aide d'au moins un moyen d'accrochage (301, 301').
La cuve peut ensuite être levée, transportée et déposée. Lorsque le dispositif de manutention (300) comporte des écarteurs (330), la méthode comporte en outre l'ajustement d'un espacement E entre le caisson (12) et le dispositif de manutention (300) à l'aide desdits écarteurs (330).
Lorsque l'armature (310) du dispositif de manutention (300) comporte au moins deux poutres longitudinales (311a, 311b), la mise en place du dispositif de manutention (300) sur le caisson (12) d'une cuve (11) comprend typiquement un alignement de ces poutres longitudinales (311a, 311b) avec les rebords latéraux (14a, 14b) du caisson (12) situés sur ses côtés longs (17a, 17b).
Lorsque le dispositif de manutention (300) comporte des tirants (321), les poutres (311a, 311b) sont fixées au caisson (12) par serrage jusqu'à la mise en appui du caisson contre les dites poutres ou, le cas échéant, contre les écarteurs (330). Lorsque l'on utilise des écarteurs (330), ceux-ci sont de préférence ajustés avant le serrage définitif des tirants (321).
Les écarteurs (330) sont de préférence intégrés au dispositif de manutention (300) afin de simplifier l'utilisation du dispositif de manutention (300) ou la mise en oeuvre de la méthode selon l'invention. Les écarteurs (330) peuvent éventuellement être, en tout ou partie, distincts du dispositif ou amovibles. Lorsque les écarteurs (330) sont séparés du dispositif de manutention au moment de sa mise en place, la méthode comporte en outre une mise en place d'une pluralité d'écarteurs (330), typiquement par insertion, entre l'armature (310) et le caisson (12).

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de manutention (300) d'une cuve (11) de cellule d'électrolyse (2) destinée à la production d'aluminium par électrolyse ignée, ladite cuve étant rectangulaire, ayant un axe principal X et comportant un caisson métallique (12) muni d'un rebord (14) au moins sur les côtés longs (17a, 17b) de la cuve (11), ledit dispositif (300) comportant au moins un moyen d'accrochage (301, 301') destiné à permettre sa préhension par une unité de levage et de manutention (20) et étant caractérisé en ce qu'il comporte une armature (310) munie d'une pluralité de moyens de fixation rigide (320) répartis de façon à permettre une fixation rigide de l'armature (310) au caisson (12) en une pluralité d'endroits déterminés.
2. Dispositif de manutention (300) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux moyens d'accrochage (301, 301').
3. Dispositif de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'armature (310) comporte au moins une poutre longitudinale (311, 311a, 311b) et une pluralité de moyens de fixation rigide (320) répartis le long de chaque poutre (311, 311a, 311b), de façon à permettre une fixation rigide de l'armature (310) au moins sur les côtés longs (17a, 17b) du caisson (12).
4. Dispositif de manutention (300) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de fixation (320) sont situés à l'extrémité de bras (313) fixés à la ou à chaque poutre (311 , 311 a, 311 b).
5. Dispositif de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'armature (310) comporte une poutre longitudinale (311) destinée à être placée parallèlement à l'axe principal X de la cuve (11) et au- dessus de celui-ci.
6. Dispositif de manutention (300) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le ou les moyens d'accrochage (301, 301') sont pourvus sur ladite poutre (311).
7. Dispositif de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'armature (310) comporte deux poutres longitudinales (311a, 311b) parallèles l'une à l'autre, liées l'une à l'autre par au moins une traverse (315, 315'), et destinées à être placées parallèlement à l'axe principal X de la cuve (11) et à être fixées chacune à un côté long (17a, 17b) correspondant du caisson (12).
8. Dispositif de manutention (300) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le ou les moyens d'accrochage (301, 301') sont pourvus sur la ou les traverses (315, 315').
9. Dispositif de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l'armature (310) comporte avantageusement au moins deux traverses (315, 315'), chacune munie d'un moyen d'accrochage (301, 301').
10. Dispositif de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 7 ou 9, caractérisé en ce que chaque traverse (315, 315') est solidaire des poutres longitudinales (31 la, 31 lb).
11. Dispositif de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 7 ou 10, caractérisé en ce que les poutres longitudinales (311a, 311b) sont agencées de manière à pouvoir être placées, en tout ou partie, au-dessus de chacun des rebords (14a, 14b) correspondants du caisson (12) situés sur ses côtés longs (17a, 17b).
12. Dispositif de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les moyens de fixation (320) comprennent des tirants (321) aptes à prendre appui sur le dispositif de manutention (300), d'une part, et sur le caisson (12), d'autre part.
13. Dispositif de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une pluralité d'écarteurs (330) destinés à ajuster l'espacement E entre le caisson (12) et le dispositif (300).
14. Dispositif de manutention (300) selon la revendication 13, caractérisé en ce que les écarteurs (330) sont choisis parmi les vérins à vis.
15. Utilisation d'un dispositif de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 dans une usine de production d'aluminium par électrolyse ignée.
16. Méthode de manutention d'une cuve (11) de cellule d'électrolyse destinée à la production d'aluminium par électrolyse ignée, comportant : - la fourniture d'un dispositif de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 ; - la mise en place d'un dispositif de manutention (300) sur le caisson (12) d'une cuve (11) ; - la fixation du dispositif de manutention (300) sur le caisson à l'aide des moyens de fixation (320) ; - la fixation du dispositif de manutention (300) à une unité de levage et de manutention (20) à l'aide d'au moins un moyen d'accrochage (301, 301').
17. Méthode de manutention selon la revendication 16, comportant en outre la mise en place d'une pluralité d'écarteurs (330) entre l'armature (310) et le caisson (12).
18. Méthode de manutention d'une cuve (11) de cellule d'électrolyse destinée à la production d'aluminium par électrolyse ignée, comportant : - la fourniture d'un dispositif de manutention (300) selon l'une quelconque des revendications 13 ou 14 ; - la mise en place d'un dispositif de manutention (300) sur le caisson (12) d'une cuve (11) ; - l'ajustement d'un espacement E entre le caisson (12) et le dispositif de manutention (300) à l'aide desdits écarteurs (330) ;
- la fixation du dispositif de manutention (300) sur le caisson à l'aide des moyens de fixation (320) ;
- la fixation du dispositif de manutention (300) à une unité de levage et de manutention (20) à l'aide d'au moins un moyen d'accrochage (301, 301').
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