EP3505657A1 - Current conductor rollers - Google Patents

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Publication number
EP3505657A1
EP3505657A1 EP18215774.3A EP18215774A EP3505657A1 EP 3505657 A1 EP3505657 A1 EP 3505657A1 EP 18215774 A EP18215774 A EP 18215774A EP 3505657 A1 EP3505657 A1 EP 3505657A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steel
copper
trunnion
roller
roll
Prior art date
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Pending
Application number
EP18215774.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Olivier PEIFFER
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Polimiroir
Original Assignee
Polimiroir
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0614—Strips or foils
    • C25D7/0657—Conducting rolls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/005—Contacting devices

Definitions

  • the invention is in the field of current-conducting rolls, for example for electrolysis lines.
  • a continuous electrolysis process is used for coating steel strips with a deposited metal layer, such as nickel, tin, or chromium.
  • the electrolytic deposition lines consist of several treatment cells. Each cell includes a bath in which the steel strip is dipped and advanced before emerging. The progression of the band is made using rollers, one of which is a conductive roller which serves as a cathode, for biasing the metal of the strip so as to cause the deposition of metal ions on its surface.
  • each cell is composed of a vessel containing the electrolyte, anodes, a tray bottom roller and a conductive roller providing the cathode function.
  • Such rolls comprise a central portion having the shape of a cylinder of revolution which is the part of the roller involved in the electrolysis, generally called “table” of the roll.
  • the roller also carries two half-shafts, or pins, arranged respectively on either side of the table and coaxial therewith.
  • the journals are made of steel, and have a diameter that can vary along the axis, which is smaller than that of the central part, and which decreases per level away from the table.
  • One or more electric brushes in contact on electrical collectors of the trunnions allow the closing of the electric circuit. The trunnions guide the rotating roller and bring the electric current to the table.
  • rollers are traversed by an axial channel allowing a circulation of cooling water. Cooling of the roller must be ensured especially at the level of the collector zone formed on the trunnions.
  • electrically conductive metals such as copper, aluminum or silver must be used in its constitution.
  • a current-conducting material such as copper, aluminum or silver, but it is totally integrated into the body of the steel roller, and thus protected from mechanical attack. It may be present in the form of a hoop or central frame, cylindrical in shape of revolution, axis axis of the roller.
  • the hoop for example copper is present at least for part of the length of the roll.
  • electrolysis consumes significant energy, and there is a strong flow of electricity, which can cause energy losses by joule effect. This is particularly critical with the new electrolytic solutions imposed by environmental regulations, and in view of the need to increase the rates of movement of the metal strip.
  • the object of the present invention is to propose a new current conducting roller which improves the energy performance of the prior art.
  • a continuous electrolysis line conductor roll comprising a steel trunnion conducting current from a manifold to a table of the roll.
  • the trunnion comprises, at least over part of its length, an internal copper fret whose diameter has been optimized to maximize the sum of the currents that can circulate in the steel body and the fret by maintaining the intensities per unit of sectional area in copper and steel below two respective values and maintaining the mechanical strength of the trunnion.
  • the sections of the current conducting material and the steel jacket are defined in order to optimize the passage of current with the minimum energy loss by Joule effect, but also to respect the mechanical strength characteristics of the roll and to guarantee its ease of repair.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a continuous electrolysis line conductor roll, comprising a steel trunnion conducting the current of a collector to a table of the roll, the trunnion comprising, at least on a part of its length, an internal copper band.
  • the method includes an optimization step for maximizing the sum of currents flowing in the steel body and the ferrule by maintaining the intensities per unit section area in copper and steel below two respective values and now the mechanical strength of the trunnion.
  • the copper inner ring is protected by a stainless steel sheath.
  • the sleeve in combination with washers prevents any corrosion of the copper internal frets.
  • the current conducting roll 200 comprises a central portion 210 extended respectively at its ends by two journals 220.
  • the central portion 210 of the roll is formed of a cylindrical steel sleeve of revolution about an axis. Where appropriate, the central portion 210 may be provided with a coating 214, for example an electroplated copper coating.
  • rollers are indeed formed in some technologies of a steel body provided with an outer coating of copper.
  • the steel body is itself fitted at each of its ends on one of the two coaxial journals, and welded at its ends thereon.
  • the copper coating is formed by electroplating.
  • the realization of the copper coating is long and costly, given the thicknesses imposed by the amperages required for on-line electrolysis, which were generally between 12,000 and 18,000 amperes, and which can be brought back at lower values, of the order of 10,000 amperes but by multiplying the electrolysis cells installed in series.
  • the copper coating can be replaced by a chrome coating or a tungsten carbide coating.
  • an inner ferrule 230 made of copper may be placed in a blind bore of the steel body, extending over most of the length of the journal 220, typically 75%.
  • the trunnion 220 preferably has a staged section along its length and its visible outer surface is made of stainless steel, optionally chrome-plated on the surface. Essentially, the stepped section of the steel body is of increasing dimension from the axial end of the pin 220 to the central portion 210.
  • a sheath 260 preferably made of stainless steel, can be assembled by shrinking inside the copper band 230. It is intended to protect the copper band 230 from the cooling water flowing in the central channel of the roll. and the chromic acid used, if necessary, for the repair of the roll. For this, It may have a length greater than the copper ferrule 230 and emerge axially on each end thereof.
  • This sheath has a cylindrical shape of revolution and is complementary to the inner surface of the frets for close contact.
  • the purpose of the arrangement is to allow the assembly of the copper inner ring 230 in the blind bore of the steel body of the trunnion ensuring a close contact between the outer wall of the copper inner ring 230 and the inner wall of the body. in steel.
  • a compressible seal 240 may be interposed between the bottom of the blind bore and the corresponding end of the copper inner ring, as can be seen in FIG. figure 4 .
  • the compressible seal may be capable of radial expansion during axial compression.
  • the seal 240 is adapted to the geometry of the bore. It is preferably a silicone lip seal.
  • At least one of the two journals 220 is provided axially with at least one through bore 250 extending in a generally radial direction. This bore is designed to open into a water box for recovering the cooling water circulating in the central passage of the roller.
  • Each pin 220 may have at least two radial bores opening into the water box.
  • the steel surface of the trunnions 220 may be provided with bearings for joints associated with a bearing placed between these bearing surfaces.
  • the outer steel surface of the journals 220 may also be provided with a thread F for receiving a nut for clamping this bearing.
  • the spans can be formed for example of chrome, or with a stainless steel ring, or with a stainless steel ring coated with chromium oxide. The cut is visible in figure 2 .
  • the axial end of the journals 220 is adapted to receive the rotational drive means.
  • the end of the pins 220 can thus be provided with a tapping and an external thread, to receive a sealing plug, and a clamping nut of the water box, and the drive means.
  • a collector surface C may be formed between the thread F and the water box B. This collector surface C may be formed by depositing silver or copper by electrolysis for example.
  • the internal copper band 230 is to the right of the entire extent of the collector C.
  • a silver deposit can be inserted between the trunnion steel body and the internal frets 230.
  • the silver plating can be made on the outer surface of the frets, or on the internal surface of the trunnions. .
  • a tip is attached by shrinking and fixed by welding on each end of the trunnions ( figure 3 ).
  • a low amperage value is sought in the materials in order to minimize the Joule effect.
  • the electrical conductivity value is 58 m / ( ⁇ mm 2 ). In the steel part of the trunnion the electrical conductivity value is 7.7 m / ( ⁇ mm 2 ).
  • Low intensity values per unit area are used as below: For copper, a maximum value of 1.55 A / mm2, and for steel, less conductive than copper, a maximum value of 0.26 A / mm2. These values ensure that the roll does not overheat.

Abstract

Rouleau conducteur de courant pour ligne d'électrolyse en continu, comprenant un tourillon (220) en acier conduisant le courant d'un collecteur (C) à une table (210) du rouleau, le tourillon (220) comprenant, au moins sur une partie de sa longueur, une frette interne en cuivre (230) dont le diamètre a été optimisé pour maximiser la somme des courants pouvant circuler dans le corps en acier et la frette en maintenant les intensités par unité de surface de section dans le cuivre et dans l'acier en dessous de deux valeurs respectives et en maintenant la résistance mécanique du tourillon (220) .Current conducting roller for a continuous electrolysis line, comprising a steel journal (220) conducting the current from a collector (C) to a table (210) of the roller, the journal (220) comprising, at least on one part of its length, an internal copper hoop (230) whose diameter has been optimized to maximize the sum of the currents that can flow in the steel body and the hoop by maintaining the intensities per unit of cross-sectional area in the copper and in the steel below two respective values and maintaining the mechanical strength of the journal (220).

Description

L'invention s'inscrit dans le domaine des rouleaux conducteurs de courant, par exemple pour lignes d'électrolyse.The invention is in the field of current-conducting rolls, for example for electrolysis lines.

Dans l'industrie métallurgique, un procédé d'électrolyse en continu est utilisé pour le revêtement de bandes d'acier par une couche de métal déposé, comme le nickel, l'étain, ou le chrome.In the metallurgical industry, a continuous electrolysis process is used for coating steel strips with a deposited metal layer, such as nickel, tin, or chromium.

Les lignes de dépôts électrolytiques sont constituées de plusieurs cellules de traitement. Chaque cellule comprend un bain dans lequel la bande d'acier est plongée et avance avant de ressortir. La progression de la bande se fait à l'aide de rouleaux, dont l'un est un rouleau conducteur qui sert de cathode, pour polariser le métal de la bande en sorte de provoquer le dépôt des ions métalliques à sa surface.The electrolytic deposition lines consist of several treatment cells. Each cell includes a bath in which the steel strip is dipped and advanced before emerging. The progression of the band is made using rollers, one of which is a conductive roller which serves as a cathode, for biasing the metal of the strip so as to cause the deposition of metal ions on its surface.

Ainsi, chaque cellule est composée d'une cuve contenant l'électrolyte, d'anodes, d'un rouleau de fond de bac et d'un rouleau conducteur assurant la fonction de cathode.Thus, each cell is composed of a vessel containing the electrolyte, anodes, a tray bottom roller and a conductive roller providing the cathode function.

De tels rouleaux comprennent une partie centrale ayant la forme d'un cylindre de révolution qui constitue la partie du rouleau intervenant dans l'électrolyse, appelée généralement "table" du rouleau. Le rouleau porte aussi deux demi-arbres, ou tourillons, disposés respectivement de part et d'autre de la table et coaxiaux à celle-ci. Les tourillons sont en acier, et présentent un diamètre qui peut varier le long de l'axe, qui est inférieur à celui de la partie centrale, et qui diminue par étage en s'éloignant de la table. Un ou plusieurs balais électriques en contact sur des collecteurs électriques des tourillons permettent la fermeture du circuit électrique. Les tourillons guident le rouleau en rotation et amènent le courant électrique à la table.Such rolls comprise a central portion having the shape of a cylinder of revolution which is the part of the roller involved in the electrolysis, generally called "table" of the roll. The roller also carries two half-shafts, or pins, arranged respectively on either side of the table and coaxial therewith. The journals are made of steel, and have a diameter that can vary along the axis, which is smaller than that of the central part, and which decreases per level away from the table. One or more electric brushes in contact on electrical collectors of the trunnions allow the closing of the electric circuit. The trunnions guide the rotating roller and bring the electric current to the table.

Les rouleaux sont traversés par un canal axial permettant une circulation d'eau de refroidissement. Un refroidissement du rouleau doit être assuré tout particulièrement au niveau de la zone de collecteur formée sur les tourillons.The rollers are traversed by an axial channel allowing a circulation of cooling water. Cooling of the roller must be ensured especially at the level of the collector zone formed on the trunnions.

Afin que le courant circule favorablement dans le rouleau, il faut utiliser, dans sa constitution, outre l'acier, des métaux électriquement conducteurs comme le cuivre, l'aluminium ou l'argent.In order for the current to flow favorably in the roll, electrically conductive metals such as copper, aluminum or silver must be used in its constitution.

On connait des technologies, maintenant relativement anciennes, par lesquelles du cuivre électrolytique était déposé sur un corps de rouleau en acier.There are known technologies, now relatively old, by which electrolytic copper was deposited on a steel roll body.

Cette technique est longue à mettre en oeuvre au stade de la fabrication ou de la réparation, et de plus l'épaisseur de cuivre déposée en surface du rouleau a une résistance mécanique faible, ce qui cause rapidement une usure importante. Il fallait par conséquent compter d'assez nombreux rouleaux pour assurer le fonctionnement continu de chaque cellule d'électrolyse, car dès qu'un rouleau était usé, il fallait l'immobiliser assez longtemps pour le réparer, et donc il était nécessaire de disposer immédiatement d'un ou plusieurs rouleaux de remplacement.This technique is slow to implement at the stage of manufacture or repair, and moreover the thickness of copper deposited on the surface of the roll has a low mechanical strength, which quickly causes significant wear. It was therefore necessary to count enough rollers to ensure the continuous operation of each electrolysis cell, because once a roll was worn, it was necessary to immobilize it long enough to repair it, and therefore it was necessary to dispose immediately one or more replacement rollers.

Une autre technologie, avantageuse et plus récente, utilise un matériau conducteur de courant, comme le cuivre, l'aluminium ou l'argent, mais celui-ci est totalement intégré dans le corps du rouleau en acier, et donc protégé des agressions mécaniques. Il peut être présent sous la forme d'une frette ou armature centrale, de forme cylindrique de révolution, d'axe l'axe du rouleau. La frette par exemple en cuivre est présente au moins sur une partie de la longueur du rouleau.Another advantageous and more recent technology uses a current-conducting material, such as copper, aluminum or silver, but it is totally integrated into the body of the steel roller, and thus protected from mechanical attack. It may be present in the form of a hoop or central frame, cylindrical in shape of revolution, axis axis of the roller. The hoop for example copper is present at least for part of the length of the roll.

En tout état de cause, l'électrolyse consomme des puissances énergétiques importantes, et il y a une forte circulation d'électricité, pouvant causer des déperditions énergétiques par effet joule. Cela est notamment critique avec les nouvelles solutions électrolytiques imposées par la réglementation environnementale, ainsi qu'au vu de la nécessité d'augmenter les cadences de défilement de la bande métallique.In any case, electrolysis consumes significant energy, and there is a strong flow of electricity, which can cause energy losses by joule effect. This is particularly critical with the new electrolytic solutions imposed by environmental regulations, and in view of the need to increase the rates of movement of the metal strip.

La présente invention a pour but de proposer un nouveau rouleau conducteur de courant qui améliore la performance énergétique de la technique antérieure.The object of the present invention is to propose a new current conducting roller which improves the energy performance of the prior art.

Il est proposé un rouleau conducteur de courant pour ligne d'électrolyse en continu, comprenant un tourillon en acier conduisant le courant d'un collecteur à une table du rouleau.There is provided a continuous electrolysis line conductor roll comprising a steel trunnion conducting current from a manifold to a table of the roll.

De manière remarquable, le tourillon comprend, au moins sur une partie de sa longueur, une frette interne en cuivre dont le diamètre a été optimisé pour maximiser la somme des courants pouvant circuler dans le corps en acier et la frette en maintenant les intensités par unité de surface de section dans le cuivre et dans l'acier en dessous de deux valeurs respectives et en maintenant la résistance mécanique du tourillon.Remarkably, the trunnion comprises, at least over part of its length, an internal copper fret whose diameter has been optimized to maximize the sum of the currents that can circulate in the steel body and the fret by maintaining the intensities per unit of sectional area in copper and steel below two respective values and maintaining the mechanical strength of the trunnion.

Par calcul, les sections du matériel conducteur de courant et de l'enveloppe acier sont définies afin d'optimiser le passage de courant avec le minimum de déperdition énergétique par effet Joule, mais aussi de respecter les caractéristiques de résistance mécanique du rouleau et garantir sa facilité de réparation.By calculation, the sections of the current conducting material and the steel jacket are defined in order to optimize the passage of current with the minimum energy loss by Joule effect, but also to respect the mechanical strength characteristics of the roll and to guarantee its ease of repair.

Cette technique permet de garantir la continuité électrique, quelles que soient les conditions d'utilisation et de maintenance ainsi qu'une résistance mécanique importante.This technique makes it possible to guarantee the electrical continuity, whatever the conditions of use and maintenance as well as a significant mechanical resistance.

L'optimisation des caractéristiques électriques obtenue par calcul, tout en respectant les caractéristiques mécaniques, permet aux rouleaux conducteurs de passer plus de courant tout en permettant de nombreuses opérations de maintenance.The optimization of the electrical characteristics obtained by calculation, while respecting the mechanical characteristics, allows the drive rollers to spend more current while allowing many maintenance operations.

Selon des caractéristiques avantageuses et optionnelles :

  • la frette interne en cuivre est protégée par un fourreau ;
  • le fourreau est en acier inoxydable ;
  • la surface externe du corps en acier est chromée ;
  • la surface externe du tourillon est pourvue de filetages ;
  • le rouleau comprend un dépôt externe de chrome ou de carbure de tungstène sur la table du rouleau ;
  • les valeurs respectives sont 1,55 A/mm2 pour le cuivre et 0,26 A/mm2 pour l'acier.
According to advantageous and optional features:
  • the copper inner ring is protected by a sheath;
  • the sheath is made of stainless steel;
  • the outer surface of the steel body is chrome;
  • the outer surface of the journal is provided with threads;
  • the roll comprises an external deposit of chromium or tungsten carbide on the roll table;
  • the respective values are 1.55 A / mm 2 for copper and 0.26 A / mm 2 for steel.

L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un rouleau conducteur de courant pour ligne d'électrolyse en continu, comprenant un tourillon en acier conduisant le courant d'un collecteur à une table du rouleau, le tourillon comprenant, au moins sur une partie de sa longueur, une frette interne en cuivre.The invention also relates to a method of manufacturing a continuous electrolysis line conductor roll, comprising a steel trunnion conducting the current of a collector to a table of the roll, the trunnion comprising, at least on a part of its length, an internal copper band.

Le procédé comprend une étape d'optimisation pour maximiser la somme des courants pouvant circuler dans le corps en acier et la frette en maintenant les intensités par unité de surface de section dans le cuivre et dans l'acier en dessous de deux valeurs respectives et en maintenant la résistance mécanique du tourillon.The method includes an optimization step for maximizing the sum of currents flowing in the steel body and the ferrule by maintaining the intensities per unit section area in copper and steel below two respective values and now the mechanical strength of the trunnion.

La frette interne en cuivre est protégée par un fourreau en acier inoxydable. Le fourreau en combinaison avec des rondelles empêche toute corrosion des frettes internes en cuivre.The copper inner ring is protected by a stainless steel sheath. The sleeve in combination with washers prevents any corrosion of the copper internal frets.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels :

  • La figure 1 est une vue d'un mode de réalisation de l'invention ;
  • les figures 2 et 3 sont des vues de détails dudit mode de réalisation de l'invention ;
  • la figure 4 est une autre vue du mode de réalisation de l'invention, montrant plus particulièrement le tourillon.
The invention will be better understood, and other objects, characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly in the explanatory description which will follow with reference to the accompanying drawings given solely by way of example illustrating an embodiment. of the invention and in which:
  • The figure 1 is a view of an embodiment of the invention;
  • the Figures 2 and 3 are detail views of said embodiment of the invention;
  • the figure 4 is another view of the embodiment of the invention, showing more particularly the trunnion.

En figure 1, le rouleau conducteur de courant 200 comprend une partie centrale 210 prolongée respectivement, à ses extrémités, par deux tourillons 220.In figure 1 , the current conducting roll 200 comprises a central portion 210 extended respectively at its ends by two journals 220.

La partie centrale 210 du rouleau est formée d'un manchon en acier cylindrique de révolution autour d'un axe. Le cas échéant, la partie centrale 210 peut être munie d'un revêtement 214, par exemple un revêtement en cuivre déposé par électrodéposition.The central portion 210 of the roll is formed of a cylindrical steel sleeve of revolution about an axis. Where appropriate, the central portion 210 may be provided with a coating 214, for example an electroplated copper coating.

Les rouleaux sont en effet formés dans certaines technologies d'un corps en acier pourvu d'un revêtement externe en cuivre. Le corps en acier est lui-même emmanché à chacune de ses extrémités sur un des deux tourillons coaxiaux, et soudé à ses extrémités sur ceux-ci.The rollers are indeed formed in some technologies of a steel body provided with an outer coating of copper. The steel body is itself fitted at each of its ends on one of the two coaxial journals, and welded at its ends thereon.

Le revêtement de cuivre est dans ce cas formé par électrodéposition. Dans cette technologie ancienne, la réalisation du revêtement de cuivre est longue et coûteuse, compte-tenu des épaisseurs imposées par les ampérages requis pour l'électrolyse en ligne, qui étaient compris généralement entre 12 000 et 18 000 ampères, et qui peuvent être ramenés à des valeurs plus faibles, de l'ordre de 10 000 ampères mais en multipliant les cellules d'électrolyse installées en série.In this case, the copper coating is formed by electroplating. In this ancient technology, the realization of the copper coating is long and costly, given the thicknesses imposed by the amperages required for on-line electrolysis, which were generally between 12,000 and 18,000 amperes, and which can be brought back at lower values, of the order of 10,000 amperes but by multiplying the electrolysis cells installed in series.

Le revêtement de cuivre peut être remplacé par un revêtement de chrome ou un revêtement de carbure de tungstène.The copper coating can be replaced by a chrome coating or a tungsten carbide coating.

Comme cela est visible en figure 4, une frette interne 230 en cuivre peut être placée dans un alésage borgne du corps en acier, s'étendant sur la majeure partie de la longueur du tourillon 220, typiquement 75%.As is visible in figure 4 , an inner ferrule 230 made of copper may be placed in a blind bore of the steel body, extending over most of the length of the journal 220, typically 75%.

Le tourillon 220 présente de préférence une section étagée sur sa longueur et sa surface extérieure, visible, est en acier inoxydable, éventuellement chromé en surface. Pour l'essentiel, la section étagée du corps en acier est de dimension croissante à partir de l'extrémité axiale du tourillon 220 vers la partie centrale 210.The trunnion 220 preferably has a staged section along its length and its visible outer surface is made of stainless steel, optionally chrome-plated on the surface. Essentially, the stepped section of the steel body is of increasing dimension from the axial end of the pin 220 to the central portion 210.

Un fourreau 260, de préférence réalisé en acier inoxydable, peut être assemblé par frettage à l'intérieur de la frette en cuivre 230. Il est destiné à protéger la frette en cuivre 230 de l'eau de refroidissement circulant dans le canal central du rouleau et de l'acide chromique utilisé, le cas échéant, pour la réfection du rouleau. Pour cela, Il peut posséder une longueur supérieure à la frette en cuivre 230 et émerger axialement sur chacune des extrémités de celle-ci. Ce fourreau a une forme cylindrique de révolution et est complémentaire de la surface interne des frettes pour un contact serré.A sheath 260, preferably made of stainless steel, can be assembled by shrinking inside the copper band 230. It is intended to protect the copper band 230 from the cooling water flowing in the central channel of the roll. and the chromic acid used, if necessary, for the repair of the roll. For this, It may have a length greater than the copper ferrule 230 and emerge axially on each end thereof. This sheath has a cylindrical shape of revolution and is complementary to the inner surface of the frets for close contact.

La disposition a pour but de permettre l'assemblage de la frette interne en cuivre 230 dans l'alésage borgne du corps en acier du tourillon en garantissant un contact étroit entre la paroi externe de la frette interne en cuivre 230 et la paroi interne du corps en acier.The purpose of the arrangement is to allow the assembly of the copper inner ring 230 in the blind bore of the steel body of the trunnion ensuring a close contact between the outer wall of the copper inner ring 230 and the inner wall of the body. in steel.

Un joint compressible 240 peut être intercalé entre le fond de l'alésage borgne et l'extrémité correspondante de la frette interne en cuivre, comme cela est visible en figure 4. Le joint compressible peut être apte à expansion radiale lors d'une compression axiale. Le joint 240 est adapté à la géométrie de l'alésage. Il s'agit de préférence, d'un joint en silicone à lèvres.A compressible seal 240 may be interposed between the bottom of the blind bore and the corresponding end of the copper inner ring, as can be seen in FIG. figure 4 . The compressible seal may be capable of radial expansion during axial compression. The seal 240 is adapted to the geometry of the bore. It is preferably a silicone lip seal.

Dans une variante, l'un au moins des deux tourillons 220 est muni axialement d'au moins un alésage traversant 250 s'étendant dans une direction générale radiale. Cet alésage est conçu pour déboucher dans une boîte à eau destinée à récupérer l'eau de refroidissement circulant dans le passage central du rouleau. Chaque tourillon 220 peut posséder au moins deux alésages radiaux débouchant dans la boîte à eau.In a variant, at least one of the two journals 220 is provided axially with at least one through bore 250 extending in a generally radial direction. This bore is designed to open into a water box for recovering the cooling water circulating in the central passage of the roller. Each pin 220 may have at least two radial bores opening into the water box.

L'utilisation d'une telle boîte à eau permet de libérer la surface du tourillon 220, pour équiper par exemple celle-ci de moyens d'entraînement en rotation.The use of such a water box makes it possible to release the surface of the journal 220, for example to equip it with rotating drive means.

La surface en acier des tourillons 220 peut être munie de portées pour des joints associés à un roulement placé entre ces portées. La surface externe en acier des tourillons 220 peut être munie également d'un filetage F destiné à recevoir un écrou servant au serrage de ce roulement. Les portées peuvent être formées par exemple en chrome, ou à l'aide d'une bague en acier inoxydable, ou encore à l'aide d'une bague en acier inoxydable revêtue d'oxyde de chrome. La coupe est visible en figure 2.The steel surface of the trunnions 220 may be provided with bearings for joints associated with a bearing placed between these bearing surfaces. The outer steel surface of the journals 220 may also be provided with a thread F for receiving a nut for clamping this bearing. The spans can be formed for example of chrome, or with a stainless steel ring, or with a stainless steel ring coated with chromium oxide. The cut is visible in figure 2 .

L'extrémité axiale des tourillons 220 est adaptée de façon pour recevoir les moyens d'entraînement à rotation. L'extrémité des tourillons 220 peut ainsi être munie d'un taraudage et d'un filetage externe, pour recevoir un bouchon d'étanchéité, et un écrou de serrage de la boîte à eau, et les moyens d'entraînement.The axial end of the journals 220 is adapted to receive the rotational drive means. The end of the pins 220 can thus be provided with a tapping and an external thread, to receive a sealing plug, and a clamping nut of the water box, and the drive means.

Une portée de collecteur C peut être formée entre le filetage F et la boîte à eau B. Cette portée de collecteur C peut être formée par dépôt d'argenture ou de cuivre par électrolyse par exemple. La frette interne 230 en cuivre est au droit de toute l'étendue du collecteur C.A collector surface C may be formed between the thread F and the water box B. This collector surface C may be formed by depositing silver or copper by electrolysis for example. The internal copper band 230 is to the right of the entire extent of the collector C.

Pour renforcer le contact électrique, on peut insérer un dépôt d'argenture entre le corps d'acier des tourillons et les frettes internes 230. Le dépôt d'argenture peut être réalisé sur la surface externe des frettes, ou sur la surface interne des tourillons.To reinforce the electrical contact, a silver deposit can be inserted between the trunnion steel body and the internal frets 230. The silver plating can be made on the outer surface of the frets, or on the internal surface of the trunnions. .

L'utilisation d'une frette interne en cuivre et d'un fourreau, outre le fait qu'elle autorise une fabrication rapide et économique, permet de garantir le passage de l'intensité électrique requise. En effet, grâce à la protection formée par le fourreau 260, on empêche toute corrosion entre le corps en acier des tourillons et les frettes 230.The use of a copper inner ring and a sheath, in addition to allowing quick and economical manufacturing, ensures the passage of the required electrical intensity. Indeed, thanks to the protection formed by the sleeve 260, it prevents any corrosion between the steel body of the trunnions and the frets 230.

De préférence un embout est rapporté par frettage et fixé par soudure sur chaque extrémité des tourillons (figure 3).Preferably a tip is attached by shrinking and fixed by welding on each end of the trunnions ( figure 3 ).

Suivant l'invention, on recherche une faible valeur d'ampérage dans les matériaux afin de limiter au maximum l'effet Joule.According to the invention, a low amperage value is sought in the materials in order to minimize the Joule effect.

Ce possible échauffement qui serait provoqué par un fort ampérage dans l'art antérieur, provoque une dilatation des matériaux constituant le rouleau conducteur et ses accessoires (paliers, collecteurs électriques notamment) et donc dans certains cas des pertes de contact électrique.This possible heating which would be caused by a high amperage in the prior art, causes expansion of the materials constituting the conductive roller and its accessories (bearings, electrical collectors in particular) and therefore in some cases loss of electrical contact.

Dans la frette de cuivre la valeur de conductivité électrique est de 58 m/(Ω mm2). Dans la partie en acier du tourillon la valeur de conductivité électrique est de 7,7 m/(Ω mm2).In the copper ferrule the electrical conductivity value is 58 m / (Ω mm 2 ). In the steel part of the trunnion the electrical conductivity value is 7.7 m / (Ω mm 2 ).

On utilise des valeurs d'intensité par unité de surface faibles comme ci-dessous :
Pour le cuivre, une valeur maximale de 1,55 A/mm2, et pour l'acier, moins conducteur que le cuivre, une valeur maximale de 0,26 A/mm2. Ces valeurs garantissent que le rouleau ne subit pas d'échauffement.Low intensity values per unit area are used as below:
For copper, a maximum value of 1.55 A / mm2, and for steel, less conductive than copper, a maximum value of 0.26 A / mm2. These values ensure that the roll does not overheat.

On est alors en mesure de définir, pour un rouleau ayant un collecteur de portée de diamètre 90 mm, avec une conduite interne cylindrique pour le liquide de refroidissement dont le diamètre est de 25 mm, une section de cuivre de diamètre externe égal à 65 mm, recouverte de l'acier du rouleau.It is then possible to define, for a roll having a manifold range of diameter 90 mm, with a cylindrical internal pipe for the coolant having a diameter of 25 mm, a copper section of external diameter equal to 65 mm , covered with steel roll.

Il en résulte alors une section de cuivre de 3827 mm2, et une section minimale d'acier de 3043 mm2.This results in a copper section of 3827 mm 2 , and a minimum steel section of 3043 mm 2 .

Cela permet de faire passer dans le rouleau une intensité de 10348 A, répartie sur les deux tourillons à parts égales de 5174 A par tourillon. Dans chaque tourillon, l'intensité se divise en 4383 A dans le cuivre et 791 A dans l'acier.This makes it possible to pass in the roller an intensity of 10348 A, distributed on the two trunnions in equal parts of 5174 A by trunnion. In each pin, the intensity is divided into 4383 A in copper and 791 A in steel.

Claims (8)

Rouleau conducteur de courant pour ligne d'électrolyse en continu, comprenant un tourillon (220) en acier conduisant le courant d'un collecteur (C) à une table (210) du rouleau, caractérisé par le fait que le tourillon (220) comprend, au moins sur une partie de sa longueur, une frette interne en cuivre (230) dont le diamètre a été optimisé pour maximiser la somme des courants pouvant circuler dans le corps en acier et la frette en maintenant les intensités par unité de surface de section dans le cuivre et dans l'acier en dessous de deux valeurs respectives et en maintenant la résistance mécanique du tourillon (220).A current conducting roll for a continuous electrolysis line, comprising a steel trunnion (220) conducting the current of a collector (C) to a table (210) of the roll, characterized in that the trunnion (220) comprises at least a portion of its length, an internal copper ferrule (230) whose diameter has been optimized to maximize the sum of the currents circulating in the steel body and the ferrule by maintaining the intensities per unit area of section in copper and steel below two respective values and maintaining the mechanical strength of the trunnion (220). Rouleau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la frette interne en cuivre (230) est protégée par un fourreau (260).Roller according to claim 1, characterized in that the copper inner ring (230) is protected by a sheath (260). Rouleau selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le fourreau (150) est en acier inoxydable.Roller according to Claim 2, characterized in that the sheath (150) is made of stainless steel. Rouleau selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la surface externe du corps en acier est chromée.Roller according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the outer surface of the steel body is chrome-plated. Rouleau selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la surface externe du tourillon est pourvue de filetages (F).Roller according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outer surface of the pin is provided with threads (F). Rouleau selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend un dépôt externe de chrome ou de carbure de tungstène (214) sur la table (210) du rouleau.Roller according to one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises an external deposit of chromium or tungsten carbide (214) on the table (210) of the roll. Rouleau selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les valeurs respectives sont 1,55 A/mm2 pour le cuivre et 0,26 A/mm2 pour l'acier.Roller according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the respective values are 1.55 A / mm 2 for copper and 0.26 A / mm 2 for steel. Procédé de fabrication d'un rouleau conducteur de courant pour ligne d'électrolyse en continu, comprenant un tourillon (220) en acier conduisant le courant d'un collecteur (C) à une table (210) du rouleau, le tourillon (220) comprenant, au moins sur une partie de sa longueur, une frette interne en cuivre (230), caractérisé par le fait que le procédé comprend une étape d'optimisation pour maximiser la somme des courants pouvant circuler dans le corps en acier et la frette en maintenant les intensités par unité de surface de section dans le cuivre et dans l'acier en dessous de deux valeurs respectives et en maintenant la résistance mécanique du tourillon (220).A method of manufacturing a continuous electrolysis line conductor roller, comprising a steel trunnion (220) conducting the current of a collector (C) to a table (210) of the roller, the trunnion (220) comprising, at least over part of its length, an internal copper ferrule (230), characterized in that the method comprises an optimization step for maximizing the sum of the currents flowing in the steel body and the ferrule in maintaining the intensities per unit section area in copper and steel below two respective values and maintaining the mechanical strength of the journal (220).
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