WO2020124209A1 - Ensemble anodique et procede de fabrication associe - Google Patents

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WO2020124209A1
WO2020124209A1 PCT/CA2019/051794 CA2019051794W WO2020124209A1 WO 2020124209 A1 WO2020124209 A1 WO 2020124209A1 CA 2019051794 W CA2019051794 W CA 2019051794W WO 2020124209 A1 WO2020124209 A1 WO 2020124209A1
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anode
zone
metal block
cavity
thickness
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Application number
PCT/CA2019/051794
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English (en)
Inventor
Jean-Louis ABEILLE
Original Assignee
Rio Tinto Alcan International Limited
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Publication date
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Classifications

    • 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
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/12—Anodes
    • C25C3/125—Anodes based on carbon

Definitions

  • the present invention relates to an anode assembly for tanks for the production of aluminum by electrolysis, as well as to a method of manufacturing such an anode assembly.
  • Aluminum is mainly produced by electrolysis of alumina dissolved in a cryolitic bath.
  • the electrolysis tank which allows this operation is made up of a steel box and lined internally with refractory insulating products.
  • a cathode formed of carbon blocks is placed in the box. It is surmounted by an anode or a plurality of carbon anodes, or carbon anode blocks, plunging into the cryolitic bath. This (or these) carbon anode (s) is (are) oxidized (s) progressively by the oxygen coming from the decomposition of the alumina.
  • the current flows from the anode to the cathode through the cryolitic bath, maintained in the liquid state by the Joule effect.
  • the aluminum produced is liquid and is deposited by gravity on the cathode. Regularly, the aluminum produced, or a part of the aluminum produced, is sucked up by a ladle and transferred to foundry furnaces. Once the anodes have worn out, they are replaced by new anodes.
  • each anode is generally associated with a structure to form an anode assembly.
  • This structure is generally composed of:
  • anode rod made of a material with high electrical conductivity, such as aluminum or copper, and
  • the attachment means generally comprise a multipod formed of a cross member secured to the base of the rod associated with a plurality of advantageously cylindrical logs whose axis is parallel to the rod.
  • the logs are partly introduced inside recesses made on the upper face of the anode, and the gaps existing between the logs and the recesses are filled by pouring a molten metal, typically cast iron.
  • the metal sockets thus produced ensure good mechanical attachment and a good electrical connection between the rod and the anode.
  • anode assemblies of the prior art preferably included cylindrical logs, this is in particular to limit the risks of deterioration of the anode due to the expansion undergone by the attachment means during the introduction of the anode in the cryolitic bath whose temperature is between 930 and 980 ° C.
  • This solution consists in providing at least one space having no sealing material at one of the longitudinal ends of the connection bar, said space advantageously being able to be lined with a compressible lining material, such as refractory fiber.
  • a compressible lining material such as refractory fiber.
  • An object of the present invention is to provide a less expensive and less complex manufacturing process than that proposed in document WO 2015/1 10906, this manufacturing process making it possible to form an anode assembly presenting a lower risk of cracking of the anode. under the effect of thermal expansion of the connection bar.
  • Another object of the present invention is to provide an anode assembly which can be obtained by said manufacturing process.
  • the invention provides a method of manufacturing an anode assembly intended for cells for the production of aluminum by electrolysis, the anode assembly being of the type comprising an anode rod, a metal block integral with the one of the ends of the anode rod, said metal block being able to expand in a longitudinal direction under the effect of heat, and a carbon anode including a recess in which the metal block is housed for sealing the metal block to the carbon anode, a sealed area filled with sealing material extending between the metal block and the carbon anode, characterized in that the method comprises a step of forming at least a first cavity inside the anode carbonaceous, said at least first cavity forming with said recess a first zone of less thickness inside the carbon anode, said first zone of lesser thickness being able to deform or to fracture under the effect of the expansion of the metal block in the longitudinal direction.
  • the manufacturing process according to the invention makes it possible to form an anode assembly presenting less risk of cracking of the carbon anode under the effect of the expansion of the metal block.
  • the method of the invention may further comprise a step of forming at least a second cavity inside the carbon anode, said at least second cavity forming with said recess a second zone of least thickness inside the carbon anode, said second zone of lesser thickness being capable of deforming or fracturing under the effect of the expansion of the metal block in the longitudinal direction.
  • the metal block has substantially the shape of a parallelepiped defined in particular by four longitudinal faces connected by two transverse faces, said at least first zone of least thickness, respectively said at least second zone of least thickness, being arranged parallel to one of said transverse faces and being separated from the latter by the sealed area.
  • each zone of reduced thickness will advantageously extend at a respective longitudinal end of the metal block.
  • the thinner zones will then be distributed on either side of the anode rod, which will allow on the one hand a better distribution of the intensity of the expansion forces, and on the other hand a better balance of the masses of the anode assembly.
  • the step of forming said at least first cavity, respectively of said at least second cavity may comprise a step of placing an insert in a mold intended to form the carbon anode so defining at least one projecting part inside the mold, said projecting part being intended to form said at least first cavity, respectively said at least second cavity.
  • the step of forming said at least first cavity, respectively of said at least second cavity can comprise a step of machining the carbon anode.
  • the invention also relates to an anode assembly intended for tanks for the production of aluminum by electrolysis, the anode assembly comprising an anode rod, a metal block integral with one of the ends of the anode rod, said block metal which can expand in a longitudinal direction under the effect of heat, and a carbon anode including a recess in which is housed the metal block for sealing the metal block with the carbon anode, a sealed area filled with sealing material s extending between the metal block and the carbon anode, characterized in that the carbon anode comprises at least a first cavity, said at least first cavity forming with said recess a first zone of reduced thickness inside the anode carbonaceous, said first area of reduced thickness being able to deform or fracture under the effect of the expansion of the metal block in the longitudinal direction
  • Preferred but non-limiting aspects of the anode assembly are the following:
  • the carbon anode comprises at least a second cavity, said at least second cavity forming with said recess a second zone of reduced thickness inside the carbon anode, said second zone of reduced thickness being capable of deforming or fracture under the effect of the expansion of the metal block in the longitudinal direction;
  • the metal block has substantially a shape of parallelepiped defined in particular by four longitudinal faces connected by two transverse faces, said at least first zone of least thickness, respectively said at least second zone of least thickness, being arranged parallel to one of said faces transverse and being separated therefrom by the sealed area;
  • the second, thinner area has a substantially flat profile and is oriented perpendicular to said direction
  • the first, respectively the second, thinner zone has a three-part profile, namely a central part surrounded by two end parts, said central part being substantially flat and being oriented perpendicular to said longitudinal direction and said end parts being oriented obliquely to said central part;
  • the first, respectively the second, thinner zone has a profile in two parts, namely a first part and a second part linked together at a connection zone, each of said first and second parts having a biconvex profile , and wherein the first, respectively the second, thinner area has a thinner thickness at said connecting area;
  • the first, respectively the second, thinner zone has a profile in two parts, namely a first part and a second part linked together at a connection zone, each of said first and second parts having a profile substantially flat, and wherein the first, respectively the second, thinner area has a thinner thickness at said connecting area;
  • the first, respectively the second, thinner zone has a profile in two parts, namely a first part and a second part connected together at a connection zone, each of said first and second parts having a piano-convex profile, and in which the first, respectively the second, thinner area has a thinner thickness at the level of said connecting area.
  • Figure 1 is a perspective view of an anode assembly according to a first alternative embodiment of the invention
  • FIG 2 is a perspective view of the metal block fixed to the anode rod before its integration into the anode assembly shown in Figure 1,
  • FIG 3 is a perspective view of the carbon anode used for the manufacture of the anode assembly shown in Figure 1,
  • Figure 4 is a top view of an anode assembly according to a second embodiment of the invention.
  • Figure 5 is a sectional view along CC ’of the anode assembly shown in Figure 4,
  • Figures 6a-6e are partial views, from above, of several alternative embodiments of the invention.
  • FIG 7 is a block diagram of a process for manufacturing an anode assembly according to the invention.
  • lateral face “lower face”, “upper face”, “side walls” and “bottom” will be used in the following text with reference to an anode rod extending along an axis A -AT'.
  • transverse face / wall a face / wall extending perpendicular to a longitudinal axis of a longitudinal object
  • longitudinal direction or “longitudinally”, a direction parallel to a longitudinal axis of a longitudinal object (for example a recess or a metal block),
  • FIG. 1 An example of an anode assembly according to the invention is illustrated in FIG. 1.
  • the anode assembly 10 includes an anode rod 1, a metal block 2, and a carbon anode 3.
  • the anode rod 1 is made of an electrically conductive material. It extends along the axis A-A ’.
  • the anode rod is of a type conventionally known to those skilled in the art and will not be described in more detail below.
  • the metal block 2 forms attachment means.
  • the metal block 2 is made of an electrically conductive material capable of withstanding the high temperatures of use of the anode assembly.
  • the metal block is made of steel.
  • the dimensions of the metal block 2 can be as follows:
  • the length L is at least twice the width I of the metal block 2.
  • the metal block 2 is integral with the anode rod 1 at one of its ends 11, and extends along a longitudinal axis B-B ’perpendicular to the axis A-A’.
  • the metal block 2 comprises an upper face 23 in contact with the anode rod 1, a lower face 24 opposite the upper face 23, two longitudinal side faces 22 and two transverse side faces 21.
  • the metal block 2 is for example a bar, possibly having the shape of a rectangular parallelepiped, and may include teeth, in particular with rounded profile, on its lateral faces 21, 22 and / or its lower face 24.
  • Anode 3 is an anode block of precooked carbonaceous material, the composition and general shape of which are known to those skilled in the art and will not be described in more detail below.
  • the upper face of the anode 3 has a recess 30 in which the metal block 2 is housed.
  • the recess 30 may be of shape complementary to that of the metal block 2.
  • the recess 30 has longitudinal lateral internal walls 32, transverse lateral internal walls 31, and a bottom 34.
  • the width G of the recess or of the groove is provided greater than the width I of the metal block 2 to allow the insertion of the metal block 2.
  • the anode assembly further includes sealed areas filled with sealing material 41.
  • the sealed areas extend between the longitudinal internal walls 32 of the recess 30, and the longitudinal side faces 22 of the metal block 2.
  • the term “sealing material” is intended to mean a material allowing the formation of a rigid and conductive bond between an anode and a metal block, this bond being typically provided by a metal cast between the block. metal and the anode such as cast iron, or by a conductive paste.
  • the sealing material 41 covers all the lateral faces 21, 22 of the metal block 2.
  • the forces applied longitudinally by the metal block 2 during its expansion will therefore be transmitted in full, via the sealed zones 41 adjoining the transverse lateral faces 21 of the metal block 2, at the anode 3.
  • the anode 3 is advantageously provided with a pair of cavities 42 arranged on either side of the recess 30 along the axis. longitudinal B-B ', each of the cavities 42 being located near a sealed zone 41 adjoining one of the transverse lateral faces 21 of the metal block 2.
  • each of the cavities 42 forms with the recess 30 a zone of lesser thickness 43 in the anode 3, said zone of lesser thickness 43 being between said sealed zone 41 and said cavity 42.
  • This zone of lesser thickness 43 will in particular be configured to be deformable or fracturable under the effect of the forces applied longitudinally by the metal block 2.
  • the thickness of the thinner zone 43 is advantageously less than 5 cm and preferably between 0.5 and 3 cm in order to be able to deform or fracture without propagation of cracks in the rest of the anode.
  • the cavity 42 will advantageously have a thickness greater than 0.5 cm and preferably greater than 1 cm in order to be able to absorb the deformation of the thickness of the thinner zone 43 caused by the expansion of the metal block 2.
  • the forces applied longitudinally by the metal block 2 will advantageously be transmitted in the first place to the zones of lesser thickness 43, which will result either in deformation or in fracturing of said zones of lesser thickness 43
  • the rest of the anode 3 in particular the parts of the anode 3 included between one of the lateral edges 33 of the anode 3 and the outer wall of the cavity 42 closest to the latter, n 'is not directly subject to all of the forces applied longitudinally by the metal block, the risk of deterioration is considerably reduced.
  • FIGS. 4 and 5 another embodiment of the anode assembly has been illustrated, respectively in top view and in cross-sectional view along C-C ’.
  • the anode 3 comprises only a single cavity 42 defining with the recess 30 a single zone of reduced thickness 43. This zone of reduced thickness 43 will however be sufficient to limit the risk of deterioration of the anode assembly 3.
  • the anode 3 comprises at least one cavity 42 spaced from the recess 30 so that a zone of lesser thickness 43 of the anode 3 is formed between said at least one cavity 42 and said recess 30.
  • the anode 3 therefore comprises at least one zone of least thickness 43.
  • the zone of least thickness 43 is a structure of the anode 3 able to deform or fracture under the effect of the expansion of the metal block, for example in the longitudinal direction.
  • the cavity 42 extends transversely and vertically beyond a longitudinal projection of the transverse lateral internal wall 31.
  • Such a configuration allows any cracks in the cavity 42 to fade.
  • ' extending from the transverse lateral internal wall in a mainly longitudinal direction away slightly from the axis C-C'.
  • the protrusion is advantageously less than 5 cm and preferably less than 3 cm so as not to weaken the anode 3 and not to disturb the distribution of the current to the entire underside of the anode 3.
  • the shape of the thinner zone 43, of the cavity 42 and of the recess 30 may vary as a function of various parameters, such as, in particular, the constituent material, the dimensions and / or the shape of the anode 3 and / or of the metal block 2.
  • the shape of the thinner area 43 may include at least one fracturing interface of the anode 3 configured so that the thinner area 43 is suitable for fracturing at said at least one fracturing interface, for example under the effect of a given stress resulting from the expansion of the metal block.
  • a fracturing interface could adjoin a concave surface of the recess 30 or of the cavity 42.
  • This concave surface could be curved, that is to say defining a curve (as for example at the ends of the cavity 42 of the Figure 6a).
  • the curve of such a concave surface could be configured in a more or less accentuated manner so that a stress concentration effect in the thinner zone 43 can be more or less significant.
  • the concave surface could also be angled, that is to say defining an angle between two parts of said concave surface (as for example at the ends of the cavity 42 of FIG. 6b). The angle of such a concave surface could be configured in a more or less accentuated manner so that the stress concentration effect in the thinner zone 43 can be more or less significant.
  • FIGS. 6a to 6e several advantageous examples of anode 3 are shown which can be used within the anode assembly of the present invention.
  • the thinner area 43 has a substantially flat profile and is oriented perpendicular to the axis B-B 'of the metal block 2.
  • the transverse lateral internal wall 31 of the recess 30 adjoining the thinner area 43 and the inner and outer walls of the corresponding cavity 42 are, in this case, with a straight profile and perpendicular to the axis B-B '.
  • the thinner zone 43 has a profile in two parts, namely a first part 434 and a second part 435 linked together at a connection zone 430.
  • Each of the parts 434, 435 has a biconvex profile, and the thinner area 43 has a thinner thickness at the connection area 430.
  • the transverse lateral internal wall 31 of the recess 30 adjoining the thinner area 43 is, in this case, with a curved profile, complementary to that of the zone of least thickness 43, and the internal wall of the corresponding cavity 42 also has a curved profile, complementary to that of the zone of least thickness 43.
  • the thinner zone 43 has a profile in two parts, namely a first part 436 and a second part 437 linked together at a connection zone 430.
  • Each of the parts 436, 437 has a substantially flat profile, and the thinner area 43 has a thinner thickness at the connection area 430.
  • the transverse lateral internal wall 31 of the recess 30 adjoining the thinner area 43 and the internal wall of the corresponding cavity 42 are, in this case, with a substantially straight profile and perpendicular to the axis B-B ', with the exception of their respective zones which are aligned with the connection zone 430, for which the profile is substantially triangular.
  • the thinner zone 43 has a three-part profile, namely a central part 431 surrounded by two end parts 432 and 433.
  • the central part 431 is substantially flat and is oriented perpendicular to the axis B-B ', and the end parts 432 and 433 are oriented obliquely to the central part 431.
  • the transverse lateral internal wall 31 of the recess 30 adjoining the zone of least thickness 43 is, in this case, with a straight profile and perpendicular to the axis B-B ', and the internal and external walls of the corresponding cavity 42 have a profile substantially complementary to that of the zone of least thickness 43.
  • the thinner zone 43 has a profile in two parts, namely a first part 438 and a second part 439 connected together at a connection zone 430.
  • Each of the parts 438, 439 has a piano-convex profile, and the thinner area 43 has a thinner thickness at the connection area 430.
  • the transverse lateral internal wall 31 of the recess 30 adjoining the thinner area 43 is , in this case, with a curved profile, complementary to that of the zone of least thickness 43, and the internal wall of the corresponding cavity 42 also has a profile complementary to that of the zone of least thickness 43.
  • the cavity 42 therefore has, in this case, a gull wing profile.
  • This manufacturing process 100 can be applied to form an anode assembly 10, the anode 3 of which has a single thinner zone 43 adjoining one of the transverse lateral internal walls 31 of the recess 30.
  • this manufacturing method 100 can also be applied to form an anode assembly 10, the anode 3 of which has two zones of lesser thickness 43 arranged on either side of a recess 30, each of the zones of lesser thickness 43 adjoining one of the transverse lateral internal walls 31 of the recess 30.
  • a metal block 2 secured to an anode rod 1 is provided.
  • a carbon anode 3 provided with a recess 30 and at least one cavity 42 is formed.
  • the second step 102 may, in a first variant of the method, comprise, prior to a step of molding the carbon anode 3, a step of placing an insert in a mold intended to form the carbon anode 3 so as to define at least one projecting part inside the mold, said projecting part being intended to form said at least one cavity 42.
  • the second step 102 may include a step of molding the carbon anode 3 followed by a step of machining the carbon anode 3 to form said at least one cavity 42.
  • the metal block 2 is introduced inside the recess 30 and the gap separating the metal block 2 from the anode 3 is filled with a sealing material so as to form the zone sealed 41.
  • an anode assembly 10 according to the present invention.
  • this anode assembly 10 makes it possible to limit the risks of cracks and / or bursting of the anode 3 during its introduction into a cryolitic bath.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication (100) d'un ensemble anodique (10) destiné aux cuves pour la production d'aluminium par électrolyse, l'ensemble anodique (10) étant du type comportant une tige d'anode (1), un bloc métallique (2) solidaire de l'une (11) des extrémités de la tige d'anode (1), ledit bloc métallique (2) pouvant se dilater selon une direction longitudinale sous l'effet de la chaleur, et une anode carbonée (3) incluant un évidement (30) dans lequel est logé le bloc métallique (2) pour scellement du bloc métallique (2) à l'anode carbonée (3), une zone scellée (41) remplie de matériau de scellement s'étendant entre le bloc métallique (2) et l'anode carbonée (3), caractérisé en ce que le procédé (100) comprend une étape de formation (102) d'au moins une première cavité (42) à l'intérieur de l'anode carbonée (3), ladite au moins première cavité (42) formant avec ledit évidement (30) une première zone de moindre épaisseur (43) à l'intérieur de l'anode carbonée (3), ladite première zone de moindre épaisseur (43) étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l'effet de la dilatation du bloc métallique (2) selon la direction longitudinale.

Description

Description
Titre : Ensemble anodique et procédé de fabrication associé
Domaine technique
La présente invention concerne un ensemble anodique destiné aux cuves pour la production d'aluminium par électrolyse, ainsi qu’un procédé de fabrication d’un tel ensemble anodique.
Elle est particulièrement adaptée aux cuves d'électrolyse à anodes précuites.
Présentation de l’art antérieur
L'aluminium est essentiellement produit par électrolyse d'alumine dissoute dans un bain cryolithaire. La cuve d'électrolyse qui permet cette opération est constituée par un caisson en acier et revêtu intérieurement par des produits isolants réfractaires.
Une cathode formée de blocs carbonés est placée dans le caisson. Elle est surmontée par une anode ou une pluralité d'anodes en carbone, ou blocs anodiques carbonés, plongeant dans le bain cryolithaire. Cette (ou ces) anode(s) en carbone est (sont) oxydée(s) progressivement par l'oxygène provenant de la décomposition de l'alumine.
Le passage du courant s'effectue de l’anode vers la cathode à travers le bain cryolithaire, maintenu à l'état liquide par effet Joule.
Les températures usuelles de fonctionnement d’une cuve étant comprises entre 930 et 980°C, l'aluminium produit est liquide et se dépose par gravité sur la cathode. Régulièrement, l'aluminium produit, ou une partie de l'aluminium produit, est aspiré par une poche de coulée et transvasé dans des fours de fonderie. Une fois les anodes usées, celles-ci sont remplacées par des anodes neuves.
Pour permettre sa manipulation et son alimentation en courant électrique, chaque anode est généralement associée à une structure pour former un ensemble anodique. Cette structure est généralement composée :
- d’une tige d’anode en matériau à haute conductivité électrique, tel que de l’aluminium ou du cuivre, et
- de moyens d’accrochage en matériau résistant aux températures élevées d’utilisation de l’anode, tel que de l’acier.
Les moyens d’accrochage comprennent généralement un multipode formé d’une traverse solidaire de la base de la tige associée à une pluralité de rondins avantageusement cylindriques dont l'axe est parallèle à la tige. Les rondins sont introduits en partie à l'intérieur d'évidements réalisés sur la face supérieure de l’anode, et les interstices existant entre les rondins et les évidements sont comblés en coulant un métal en fusion, typiquement de la fonte. Les douilles métalliques ainsi réalisées permettent d'assurer un bon accrochage mécanique et une bonne liaison électrique entre la tige et l’anode.
Toutefois, on a constaté dans l’art antérieur que la présence de rondins induisait une chute ohmique à la connexion de l’anode, ainsi que des pertes thermiques à travers l’ensemble anodique.
C’est pourquoi le document WO 2012/100340 propose un ensemble anodique dans lequel l’ensemble composé de la traverse et des rondins est remplacé par une barre longitudinale de connexion. Lors du scellement, cette barre de connexion est introduite dans une gorge longitudinale réalisée sur la face supérieure de l’anode. De la fonte en fusion est ensuite déposée à la périphérie de la barre de connexion pour combler l’espace entre la barre de connexion et la gorge.
Cette solution permet d’améliorer la répartition des courants dans l’anode, de diminuer la chute ohmique de contact entre le carbone et la fonte et limiter les déperditions de chaleur, comme l’avait déjà enseigné le document FR 1 326 481 qui proposait une solution identique à WO 2012/100340.
Toutefois, si les ensembles anodiques de l’art antérieur comportaient de préférence des rondins cylindriques, c’est notamment pour limiter les risques de détérioration de l’anode du fait de la dilatation subie par les moyens d’accrochage lors de l’introduction de l’anode dans le bain cryolithaire dont la température est comprise entre 930 et 980°C.
En effet, contrairement aux rondins cylindriques dont la dilatation induit l’application d’une force de dilatation thermique radiale sur l’anode, la dilatation thermique d’une barre métallique induit l’application de forces transversales et longitudinales sur l’anode tendant à fissurer celle-ci.
Aucune solution à ce problème de fissuration n’est proposée dans FR 1 326 481 ou dans WO 2012/100340.
Dans le document WO 2015/1 10906, il est proposé une solution à ce problème de fissuration. Cette solution consiste à prévoir au moins un espace ne comportant pas de matériau de scellement à l’une des extrémités longitudinales de la barre de connexion, ledit espace pouvant avantageusement être garni d’un matériau de garnissage compressible, tel que de la fibre réfractaire. Ainsi, lors de la dilatation de la barre de connexion, la fibre réfractaire permet d’absorber les forces appliquées longitudinalement par celle-ci, évitant ainsi une fissuration de l’anode sous l’effet desdites forces. Cette solution présente toutefois l’inconvénient de nécessiter une mise en place manuelle de la fibre réfractaire avant la coulée du matériau de scellement. Ceci accroît donc de manière exagérée les coûts et les temps de fabrication. Par ailleurs, une fois l’électrolyse effectuée, la fibre réfractaire doit être retirée de l’ensemble anodique pour pouvoir recycler le carbone. Cette opération accroît donc également les coûts et les temps de recyclage.
Un but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication moins coûteux et moins complexe que celui proposé dans le document WO 2015/1 10906, ce procédé de fabrication permettant de former un ensemble anodique présentant un risque moindre de fissuration de l’anode sous l’effet de la dilatation thermique de la barre de connexion. Un autre but de la présente invention est de proposer un ensemble anodique pouvant être obtenu par ledit procédé de fabrication.
Résumé de l’invention
A cet effet, l’invention propose un procédé de fabrication d’un ensemble anodique destiné aux cuves pour la production d'aluminium par électrolyse, l’ensemble anodique étant du type comportant une tige d’anode, un bloc métallique solidaire de l’une des extrémités de la tige d’anode, ledit bloc métallique pouvant se dilater selon une direction longitudinale sous l’effet de la chaleur, et une anode carbonée incluant un évidement dans lequel est logé le bloc métallique pour scellement du bloc métallique à l’anode carbonée, une zone scellée remplie de matériau de scellement s’étendant entre le bloc métallique et l’anode carbonée, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de formation d’au moins une première cavité à l’intérieur de l’anode carbonée, ladite au moins première cavité formant avec ledit évidement une première zone de moindre épaisseur à l’intérieur de l’anode carbonée, ladite première zone de moindre épaisseur étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l’effet de la dilatation du bloc métallique selon la direction longitudinale.
Ainsi configuré, le procédé de fabrication selon l’invention permet de former un ensemble anodique présentant moins de risques de fissuration de l’anode carbonée sous l’effet de la dilatation du bloc métallique.
En effet, une partie des forces appliquées sur l’anode par le bloc métallique lors de sa dilatation selon la direction longitudinale est absorbée par la zone de moindre épaisseur et la cavité.
Avantageusement, le procédé de l’invention peut comprendre en outre une étape de formation d’au moins une deuxième cavité à l’intérieur de l’anode carbonée, ladite au moins deuxième cavité formant avec ledit évidement une deuxième zone de moindre épaisseur à l’intérieur de l’anode carbonée, ladite deuxième zone de moindre épaisseur étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l’effet de la dilatation du bloc métallique selon la direction longitudinale.
Dans une variante de réalisation, le bloc métallique possède sensiblement une forme de parallélépipède définie notamment par quatre faces longitudinales reliées par deux faces transversales, ladite au moins première zone de moindre épaisseur, respectivement ladite au moins deuxième zone de moindre épaisseur, étant disposée parallèlement à l’une desdites faces transversales et étant séparée de celle-ci par la zone scellée.
Dans le cas d’un ensemble anodique comprenant deux zones de moindre épaisseur, chaque zone de moindre épaisseur s’étendra de manière avantageuse à une extrémité longitudinale respective du bloc métallique. Les zones de moindre épaisseur seront alors réparties de part et d’autre de la tige d’anode, ce qui permettra d’une part une meilleure répartition de l’intensité des forces de dilatation, et d’autre part un meilleur équilibrage des masses de l’ensemble anodique.
Dans une variante de réalisation, l’étape de formation de ladite au moins première cavité, respectivement de ladite au moins deuxième cavité, peut comprendre une étape de mise en place d’un insert dans un moule destiné à former l’anode carbonée de sorte à définir au moins une partie en saillie à l’intérieur du moule, ladite partie en saillie étant destinée à former ladite au moins première cavité, respectivement ladite au moins deuxième cavité.
Dans une autre variante de réalisation, l’étape de formation de ladite au moins première cavité, respectivement de ladite au moins deuxième cavité, peut comprendre une étape d’usinage de l’anode carbonée.
L’invention concerne également un ensemble anodique destiné aux cuves pour la production d'aluminium par électrolyse, l’ensemble anodique comportant une tige d’anode, un bloc métallique solidaire de l’une des extrémités de la tige d’anode, ledit bloc métallique pouvant se dilater selon une direction longitudinale sous l’effet de la chaleur, et une anode carbonée incluant un évidement dans lequel est logé le bloc métallique pour scellement du bloc métallique à l’anode carbonée, une zone scellée remplie de matériau de scellement s’étendant entre le bloc métallique et l’anode carbonée, caractérisé en ce que l’anode carbonée comprend au moins une première cavité, ladite au moins première cavité formant avec ledit évidement une première zone de moindre épaisseur à l’intérieur de l’anode carbonée, ladite première zone de moindre épaisseur étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l’effet de la dilatation du bloc métallique selon la direction longitudinale Des aspects préférés mais non limitatifs de l’ensemble anodique sont les suivants :
- l’anode carbonée comprend au moins une deuxième cavité, ladite au moins deuxième cavité formant avec ledit évidement une deuxième zone de moindre épaisseur à l’intérieur de l’anode carbonée, ladite deuxième zone de moindre épaisseur étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l’effet de la dilatation du bloc métallique selon la direction longitudinale ;
- le bloc métallique possède sensiblement une forme de parallélépipède définie notamment par quatre faces longitudinales reliées par deux faces transversales, ladite au moins première zone de moindre épaisseur, respectivement ladite au moins deuxième zone de moindre épaisseur, étant disposée parallèlement à l’une desdites faces transversales et étant séparée de celle-ci par la zone scellée ;
la première, respectivement la deuxième cavité, dépasse transversalement et
verticalement d’une projection longitudinale d’une paroi interne latérale transversale de l’évidement, le dépassement étant de préférence inférieur à 5 cm ;
- la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède un profil sensiblement plat et est orientée de manière perpendiculaire à ladite direction
longitudinale ;
- la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède un profil en trois parties, à savoir une partie centrale entourée par deux parties d’extrémité, ladite partie centrale étant sensiblement plate et étant orientée de manière perpendiculaire à ladite direction longitudinale et lesdites parties d’extrémité étant orientées de manière oblique par rapport à ladite partie centrale ;
- la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède un profil en deux parties, à savoir une première partie et une deuxième partie reliées entre elles au niveau d’une zone de liaison, chacune desdites première et deuxième parties possédant un profil biconvexe, et dans lequel la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède une épaisseur plus faible au niveau de ladite zone de liaison ;
- la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède un profil en deux parties, à savoir une première partie et une deuxième partie reliées entre elles au niveau d’une zone de liaison, chacune desdites première et deuxième parties possédant un profil sensiblement plat, et dans lequel la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède une épaisseur plus faible au niveau de ladite zone de liaison ;
- la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède un profil en deux parties, à savoir une première partie et une deuxième partie reliées entre elles au niveau d’une zone de liaison, chacune desdites première et deuxième parties possédant un profil piano-convexe, et dans lequel la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur possède une épaisseur plus faible au niveau de ladite zone de liaison.
Brève description des figures
D'autres avantages et caractéristiques de l’ensemble anodique et de son procédé de fabrication associé ressortiront encore de la description qui va suivre de plusieurs variantes d’exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, à partir des dessins annexés sur lesquels :
[Fig 1] La figure 1 est une vue en perspective d’un ensemble anodique selon une première variante de réalisation de l’invention,
[Fig 2] La figure 2 est une vue en perspective du bloc métallique fixé sur la tige d’anode avant son intégration dans l’ensemble anodique représenté sur la figure 1 ,
[Fig 3] La figure 3 est une vue en perspective de l’anode carbonée utilisée pour la fabrication de l’ensemble anodique représenté sur la figure 1 ,
[Fig 4] La figure 4 est une vue de dessus d’un ensemble anodique selon une deuxième variante de réalisation de l’invention,
[Fig 5] La figure 5 est une vue en coupe selon CC’ de l’ensemble anodique représenté sur la figure 4,
[Fig 6] Les figures 6a-6e sont des vues partielles, de dessus de plusieurs variantes de réalisation de l’invention,
[Fig 7] La figure 7 est un schéma de principe d’un procédé de fabrication d’un ensemble anodique selon l’invention.
Description détaillée
On va maintenant décrire un exemple de procédé de fabrication d’un ensemble anodique ainsi que des exemples d’ensembles anodiques obtenus à partir du procédé. Dans ces différentes figures, les éléments équivalents portent les mêmes références numériques.
On utilisera dans la suite du texte les expressions « face latérale », « face inférieure », « face supérieure », « parois latérales » et « fond » en référence à une tige d’anode s’étendant le long d’un axe A-A’.
Le lecteur appréciera que l’on entend, dans le cadre de la présente invention, par :
- « face inférieure » ou « face supérieure », une face s’étendant dans un plan
perpendiculaire à l’axe A-A’, la face supérieure d’une pièce donnée étant plus proche de la tige d’anode que la face inférieure,
- « face/paroi latérale », une face/paroi s’étendant dans un plan parallèle à l’axe A-A’ de la tige d’anode,
- « face/paroi longitudinale », une face/paroi s’étendant parallèlement à un axe longitudinal d’un objet longitudinal (par exemple un évidement ou un bloc métallique),
- « face/paroi transversale », une face/paroi s’étendant perpendiculairement à un axe longitudinal d’un objet longitudinal,
- « direction longitudinale » ou « longitudinalement », une direction parallèle à un axe longitudinal d’un objet longitudinal (par exemple un évidement ou un bloc métallique),
- « paroi externe » ou « paroi interne » d’une cavité, une paroi qui est la plus éloignée, respectivement la moins éloignée, de l’axe A-A’.
On a illustré à la figure 1 un exemple d’ensemble anodique selon l’invention. En référence aux figures 1 à 3, l’ensemble anodique 10 comprend une tige d’anode 1 , un bloc métallique 2, et une anode carbonée 3.
La tige d’anode 1 est constituée dans un matériau électriquement conducteur. Elle s’étend selon l’axe A-A’. La tige d’anode est d’un type classiquement connu de l’homme du métier et ne sera pas décrite plus en détail dans la suite.
Le bloc métallique 2 forme des moyens d’accrochage. Le bloc métallique 2 est dans un matériau électriquement conducteur apte à supporter les températures importantes d’utilisation de l’ensemble anodique. Par exemple, le bloc métallique est en acier.
Les dimensions du bloc métallique 2 peuvent être les suivantes :
- longueur L comprise entre 80 et 200 centimètres,
- largeur I et hauteur h comprises entre 5 et 50 centimètres.
Dans tous les cas, la longueur L est au moins deux fois supérieure à la largeur I du bloc métallique 2.
Le bloc métallique 2 est solidaire de la tige d’anode 1 à l’une de ses extrémités 1 1 , et s’étend selon un axe longitudinal B-B’ perpendiculaire à l’axe A-A’. Le bloc métallique 2 comprend une face supérieure 23 en contact avec la tige d’anode 1 , une face inférieure 24 opposée à la face supérieure 23, deux faces latérales longitudinales 22 et deux faces latérales transversales 21. Le bloc métallique 2 est par exemple une barre, possédant éventuellement une forme de parallélépipède rectangle, et peut comporter des dents, notamment à profil arrondi, sur ses faces latérales 21 , 22 et/ou sa face inférieure 24.
L’anode 3 est un bloc anodique de matériau carboné précuit dont la composition et la forme générale sont connues de l’homme du métier et ne seront pas décrites plus en détail dans la suite. La face supérieure de l’anode 3 comporte un évidement 30 dans lequel est logé le bloc métallique 2. Avantageusement, l’évidement 30 peut être de forme complémentaire à celle du bloc métallique 2. Dans ce cas, l’évidement 30 comporte des parois internes latérales longitudinales 32, des parois internes latérales transversales 31 , et un fond 34.
La largeur G de l’évidement ou de la gorge est prévue supérieure à la largeur I du bloc métallique 2 pour permettre l’insertion du bloc métallique 2.
L’ensemble anodique comprend en outre, des zones scellées remplies d’un matériau de scellement 41. Les zones scellées s’étendent entre les parois internes longitudinales 32 de l’évidement 30, et les faces latérales longitudinales 22 du bloc métallique 2.
On entend, dans le cadre de la présente invention, par « matériau de scellement », un matériau permettant la formation d’une liaison rigide et conductrice entre une anode et un bloc métallique, cette liaison étant typiquement assurée par un métal coulé entre le bloc métallique et l’anode tel que de la fonte, ou par une pâte conductrice.
Comme illustré sur la figure 1 , le matériau de scellement 41 recouvre toutes les faces latérales 21 , 22 du bloc métallique 2. Les forces appliquées longitudinalement par le bloc métallique 2 lors de sa dilatation seront donc transmises intégralement, via les zones scellées 41 jouxtant les faces latérales transversales 21 du bloc métallique 2, à l’anode 3.
En effet, on rappelle à titre indicatif qu’un bloc métallique en acier de longueur égale à 1 mètre peut subir une dilatation longitudinale allant jusqu’à 2 centimètres à 1000°C. Cette dilatation longitudinale pourrait potentiellement induire une détérioration très importante de l’anode 3 (fissures, éclatement, etc.).
De manière à éviter une telle détérioration de l’anode 3 sous l’effet desdites forces longitudinales, l’anode 3 est avantageusement munie d’une paire de cavités 42 disposées de part et d’autre de l’évidement 30 selon l’axe longitudinale B-B’, chacune des cavités 42 étant située à proximité d’une zone scellée 41 jouxtant l’une des faces latérales transversales 21 du bloc métallique 2. Ainsi disposée, chacune des cavités 42 forme avec l’évidement 30 une zone de moindre épaisseur 43 dans l’anode 3, ladite zone de moindre épaisseur 43 étant comprise entre ladite zone scellée 41 et ladite cavité 42. Cette zone de moindre épaisseur 43 sera notamment configurée pour être déformable ou fracturable sous l’effet des forces appliquées longitudinalement par le bloc métallique 2.
L’épaisseur de la zone de moindre épaisseur 43 est avantageusement inférieure à 5 cm et de préférence comprise entre 0.5 et 3 cm pour pouvoir se déformer ou se fracturer sans propagation de fissures dans le reste de l’anode. La cavité 42 aura avantageusement une épaisseur supérieure à 0.5 cm et de préférence supérieure à 1 cm pour pouvoir absorber la déformation de l’épaisseur de la zone de moindre épaisseur 43 provoquée par la dilatation du bloc métallique 2. Ainsi, lors de la dilatation du bloc métallique 2, les forces appliquées longitudinalement par le bloc métallique 2 seront avantageusement transmises en premier lieu aux zones de moindre épaisseur 43, ce qui aboutira soit à une déformation, soit une fracturation desdites zones de moindre épaisseur 43. Du fait que le reste de l’anode 3, notamment les parties de l’anode 3 comprises entre l’un des bords latéraux 33 de l’anode 3 et la paroi externe de la cavité 42 la plus proche de ce dernier, n’est pas directement soumise à l’intégralité des forces appliquées longitudinalement par le bloc métallique, le risque de détérioration est considérablement amoindri.
En référence aux figures 4 et 5, on a illustré un autre mode de réalisation de l’ensemble anodique, respectivement en vue de dessus et en vue en coupe transversale selon C-C’.
Dans cette variante de réalisation, l’anode 3 ne comporte qu’une seule cavité 42 définissant avec l’évidement 30 une unique zone de moindre épaisseur 43. Cette zone de moindre épaisseur 43 sera toutefois suffisante pour limiter le risque de détérioration de l’ensemble de l’anode 3.
Quel que soit le mode de réalisation, l’anode 3 comprend au moins une cavité 42 espacée par rapport à l’évidement 30 de sorte qu’une zone de moindre épaisseur 43 de l’anode 3 soit formée entre ladite au moins une cavité 42 et ledit évidement 30. L’anode 3 comprend donc au moins une zone de moindre épaisseur 43. La zone de moindre épaisseur 43 est une structure de l’anode 3 apte à se déformer ou à se fracturer sous l’effet de la dilatation du bloc métallique, par exemple selon la direction longitudinale.
Tel que visible sur les figures 4 et 5, la cavité 42 s’étend transversalement et verticalement au-delà d’une projection longitudinale de la paroi interne latérale transversale 31. Une telle configuration permet un évanouissement dans la cavité 42 d’éventuelles fissures s’étendant depuis la paroi interne latérale transversale selon une direction principalement longitudinale en s’éloignant légèrement de l’axe C-C’. Le dépassement est avantageusement inférieur à 5 cm et de préférence inférieur à 3 cm de sorte à ne pas fragiliser l’anode 3 et ne pas perturber la distribution du courant vers la totalité de la face inférieure de l’anode 3.
La forme de la zone de moindre épaisseur 43, de la cavité 42 et de l’évidement 30 pourra varier en fonction de divers paramètres, tels que, notamment, le matériau constitutif, les dimensions et/ou la forme de l’anode 3 et/ou du bloc métallique 2. Notamment, dans certains modes de réalisations, la forme de la zone de moindre épaisseur 43 pourra comporter au moins une interface de fracturation de l’anode 3 configurée de sorte que la zone de moindre épaisseur 43 soit apte à se fracturer à ladite au moins une interface de fracturation, par exemple sous l’effet d’une contrainte donnée résultant de la dilatation du bloc métallique. Une telle interface de fracturation pourrait jouxter une surface concave de l’évidement 30 ou de la cavité 42. Cette surface concave pourrait être courbée, c’est-à- dire définissant une courbe (comme par exemple aux extrémités de la cavité 42 de la figure 6a). La courbe d’une telle surface concave pourrait être configurée de manière plus ou moins accentuée de sorte qu’un effet de concentration de contrainte dans la zone de moindre épaisseur 43 puisse être plus ou moins important. La surface concave pourrait aussi être angulée, c’est-à-dire définissant un angle entre deux parties de ladite surface concave (comme par exemple aux extrémités de la cavité 42 de la figure 6b). L’angle d’une telle surface concave pourrait être configuré de manière plus ou moins accentuée de sorte que l’effet de concentration de contrainte dans la zone de moindre épaisseur 43 puisse être plus ou moins important.
En référence aux figures 6a à 6e, il est représenté plusieurs exemples avantageux d’anode 3 pouvant être utilisés au sein de l’ensemble anodique de la présente invention.
Dans l’exemple représenté sur la figure 6a, la zone de moindre épaisseur 43 possède un profil sensiblement plat et est orientée de manière perpendiculaire à l’axe B-B’ du bloc métallique 2. La paroi interne latérale transversale 31 de l’évidement 30 jouxtant la zone de moindre épaisseur 43 et les parois interne et externe de la cavité 42 correspondante sont, dans ce cas, à profil droit et perpendiculaire à l’axe B-B’.
Dans l’exemple représenté sur la figure 6b, la zone de moindre épaisseur 43 possède un profil en deux parties, à savoir une première partie 434 et une deuxième partie 435 reliées entre elles au niveau d’une zone de liaison 430. Chacune des parties 434, 435 possède un profil biconvexe, et la zone de moindre épaisseur 43 possède une épaisseur plus faible au niveau de la zone de liaison 430. La paroi interne latérale transversale 31 de l’évidement 30 jouxtant la zone de moindre épaisseur 43 est, dans ce cas, à profil incurvé, complémentaire de celui de la zone de moindre épaisseur 43, et la paroi interne de la cavité 42 correspondante possède également un profil incurvé, complémentaire de celui de la zone de moindre épaisseur 43.
Dans l’exemple représenté sur la figure 6c, la zone de moindre épaisseur 43 possède un profil en deux parties, à savoir une première partie 436 et une deuxième partie 437 reliées entre elles au niveau d’une zone de liaison 430. Chacune des parties 436, 437 possède un profil sensiblement plat, et la zone de moindre épaisseur 43 possède une épaisseur plus faible au niveau de la zone de liaison 430. La paroi interne latérale transversale 31 de l’évidement 30 jouxtant la zone de moindre épaisseur 43 et la paroi interne de la cavité 42 correspondante sont, dans ce cas, à profil sensiblement droit et perpendiculaire à l’axe B-B’, à l’exception de leurs zones respectives qui sont alignées avec la zone de liaison 430, pour lesquelles le profil est sensiblement triangulaire. Dans l’exemple représenté sur la figure 6d, la zone de moindre épaisseur 43 possède un profil en trois parties, à savoir une partie centrale 431 entourée par deux parties d’extrémité 432 et 433. La partie centrale 431 est sensiblement plate et est orientée de manière perpendiculaire à l’axe B-B’, et les parties d’extrémité 432 et 433 sont orientées de manière oblique par rapport à la partie centrale 431. La paroi interne latérale transversale 31 de l’évidement 30 jouxtant la zone de moindre épaisseur 43 est, dans ce cas, à profil droit et perpendiculaire à l’axe B-B’, et les parois interne et externe de la cavité 42 correspondante possèdent un profil sensiblement complémentaire de celui de la zone de moindre épaisseur 43.
Dans l’exemple représenté sur la figure 6e, la zone de moindre épaisseur 43 possède un profil en deux parties, à savoir une première partie 438 et une deuxième partie 439 reliées entre elles au niveau d’une zone de liaison 430. Chacune des parties 438, 439 possède un profil piano-convexe, et la zone de moindre épaisseur 43 possède une épaisseur plus faible au niveau de la zone de liaison 430. La paroi interne latérale transversale 31 de l’évidement 30 jouxtant la zone de moindre épaisseur 43 est, dans ce cas, à profil incurvé, complémentaire de celui de la zone de moindre épaisseur 43, et la paroi interne de la cavité 42 correspondante possède également un profil complémentaire de celui de la zone de moindre épaisseur 43. La cavité 42 possède donc, dans ce cas, un profil en aile de mouette.
On va maintenant décrire un exemple de procédé de fabrication d’un ensemble anodique selon l’invention, en référence à la figure 7.
Ce procédé de fabrication 100 peut être appliqué pour former un ensemble anodique 10 dont l’anode 3 possède une unique zone de moindre épaisseur 43 jouxtant l’une des parois internes latérales transversales 31 de l’évidement 30.
En variante, ce procédé de fabrication 100 peut aussi être appliqué pour former un ensemble anodique 10 dont l’anode 3 possède deux zones de moindre épaisseur 43 disposées de part et d’autre d’un évidement 30, chacune des zones de moindre épaisseur 43 jouxtant l’une des parois internes latérales transversales 31 de l’évidement 30.
Lors d’une première étape 101 du procédé de fabrication 100, un bloc métallique 2 solidarisé avec une tige d’anode 1 est fourni.
Lors d’une deuxième étape 102, une anode carbonée 3 munie d’un évidement 30 et d’au moins une cavité 42 est formée. La deuxième étape 102 pourra, dans une première variante du procédé, comprendre, préalablement à une étape de moulage de l’anode carbonée 3, une étape de mise en place d’un insert dans un moule destiné à former l’anode carbonée 3 de sorte à définir au moins une partie en saillie à l’intérieur du moule, ladite partie en saillie étant destinée à former ladite au moins une cavité 42.
Dans une deuxième variante du procédé, la deuxième étape 102 pourra comprendre une étape de moulage de l’anode carbonée 3 suivie d’une étape d’usinage de l’anode carbonée 3 pour former ladite au moins une cavité 42.
Lors de la troisième étape 103, le bloc métallique 2 est introduit à l’intérieur de l’évidement 30 et l’interstice séparant le bloc métallique 2 de l’anode 3 est rempli d’un matériau de scellement de manière à former la zone scellée 41.
On obtient ainsi, avec un procédé facilement industrialisable, un ensemble anodique 10 selon la présente invention. Ainsi formé, cet ensemble anodique 10 permet de limiter les risques de fissures et/ou d’éclatement de l’anode 3 lors de son introduction dans un bain cryolithaire.

Claims

Revendications
1. Procédé de fabrication (100) d’un ensemble anodique (10) destiné aux cuves pour la production d'aluminium par électrolyse, l’ensemble anodique (10) étant du type comportant une tige d’anode (1), un bloc métallique (2) solidaire de l’une (1 1) des extrémités de la tige d’anode (1), ledit bloc métallique (2) pouvant se dilater selon une direction longitudinale sous l’effet de la chaleur, et une anode carbonée (3) incluant un évidement (30) dans lequel est logé le bloc métallique (2) pour scellement du bloc métallique (2) à l’anode carbonée (3), une zone scellée (41) remplie de matériau de scellement s’étendant entre le bloc métallique (2) et l’anode carbonée (3), caractérisé en ce que le procédé (100) comprend une étape de formation (102) d’au moins une première cavité (42) à l’intérieur de l’anode carbonée (3), ladite au moins première cavité (42) formant avec ledit évidement (30) une première zone de moindre épaisseur (43) à l’intérieur de l’anode carbonée (3), ladite première zone de moindre épaisseur (43) étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l’effet de la dilatation du bloc métallique (2) selon la direction longitudinale.
2. Procédé de fabrication (100) selon la revendication 1 , comprenant en outre une étape de formation (102) d’au moins une deuxième cavité (42) à l’intérieur de l’anode carbonée (3), ladite au moins deuxième cavité (42) formant avec ledit évidement (30) une deuxième zone de moindre épaisseur (43) à l’intérieur de l’anode carbonée (3), ladite deuxième zone de moindre épaisseur (43) étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l’effet de la dilatation du bloc métallique (2) selon la direction longitudinale.
3. Procédé de fabrication (100) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le bloc métallique (2) possède sensiblement une forme de parallélépipède définie notamment par quatre faces longitudinales (22-24) reliées par deux faces transversales (21), ladite au moins première zone de moindre épaisseur (43) étant disposée parallèlement à l’une desdites faces transversales (21) et étant séparée de celle-ci par la zone scellée (41).
4. Procédé de fabrication (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’étape de formation (102) de ladite au moins première cavité (42) comprend une étape de mise en place d’un insert dans un moule destiné à former l’anode carbonée (3) de sorte à définir au moins une partie en saillie à l’intérieur du moule, ladite partie en saillie étant destinée à former ladite au moins première cavité (42).
5. Procédé de fabrication (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’étape de formation (102) de ladite au moins première cavité (42) comprend une étape d’usinage de l’anode carbonée (3).
6. Procédé de fabrication (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ladite au moins première cavité (42) est formée de telle manière à dépasser transversalement et verticalement d’une projection longitudinale d’une paroi interne latérale transversale (31) de l’évidemment (30), le dépassement étant de préférence inférieur à 5 cm.
7. Ensemble anodique (10) destiné aux cuves pour la production d'aluminium par électrolyse, l’ensemble anodique (10) comportant une tige d’anode (1), un bloc métallique
(2) solidaire de l’une (1 1) des extrémités de la tige d’anode (1), ledit bloc métallique (2) pouvant se dilater selon une direction longitudinale sous l’effet de la chaleur, et une anode carbonée (3) incluant un évidement (30) dans lequel est logé le bloc métallique (2) pour scellement du bloc métallique (2) à l’anode carbonée (3), une zone scellée (41) remplie de matériau de scellement s’étendant entre le bloc métallique (2) et l’anode carbonée (3), caractérisé en ce que l’anode carbonée (3) comprend au moins une première cavité (42), ladite au moins première cavité (42) formant avec ledit évidement (30) une première zone de moindre épaisseur (43) à l’intérieur de l’anode carbonée (3), ladite première zone de moindre épaisseur (43) étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l’effet de la dilatation du bloc métallique (2) selon la direction longitudinale.
8. Ensemble anodique (10) selon la revendication 7, dans lequel l’anode carbonée (3) comprend au moins une deuxième cavité (42), ladite au moins deuxième cavité (42) formant avec ledit évidement (30) une deuxième zone de moindre épaisseur (43) à l’intérieur de l’anode carbonée (3), ladite deuxième zone de moindre épaisseur (43) étant apte à se déformer ou à se fracturer sous l’effet de la dilatation du bloc métallique (3) selon la direction longitudinale.
9. Ensemble anodique (10) selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, dans lequel le bloc métallique (2) possède sensiblement une forme de parallélépipède définie notamment par quatre faces longitudinales (22-24) reliées par deux faces transversales (21), ladite au moins première zone de moindre épaisseur (43) étant disposée parallèlement à l’une desdites faces transversales (21) et étant séparée de celle-ci par la zone scellée (41).
10. Ensemble anodique (10) selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel la première zone de moindre épaisseur (43) possède un profil sensiblement plat et est orientée de manière perpendiculaire à ladite direction longitudinale.
11. Ensemble anodique (10) selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel la première zone de moindre épaisseur (43) possède un profil en trois parties, à savoir une partie centrale (431) entourée par deux parties d’extrémité (432, 433), ladite partie centrale (431) étant sensiblement plate et étant orientée de manière perpendiculaire à ladite direction longitudinale et lesdites parties d’extrémité (432, 433) étant orientées de manière oblique par rapport à ladite partie centrale (431).
12. Ensemble anodique (10) selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel la première zone de moindre épaisseur (43) possède un profil en deux parties, à savoir une première partie (434) et une deuxième partie (435) reliées entre elles au niveau d’une zone de liaison (430), chacune desdites première et deuxième parties (434, 435) possédant un profil biconvexe, et dans lequel la première zone de moindre épaisseur (43) possède une épaisseur plus faible au niveau de ladite zone de liaison (430).
13. Ensemble anodique (10) selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel la première zone de moindre épaisseur (43) possède un profil en deux parties, à savoir une première partie (436) et une deuxième partie (437) reliées entre elles au niveau d’une zone de liaison (430), chacune desdites première et deuxième parties (436, 437) possédant un profil sensiblement plat, et dans lequel la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur (43) possède une épaisseur plus faible au niveau de ladite zone de liaison (430).
14. Ensemble anodique (10) selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel la première zone de moindre épaisseur (43) possède un profil en deux parties, à savoir une première partie (438) et une deuxième partie (439) reliées entre elles au niveau d’une zone de liaison (430), chacune desdites première et deuxième parties (438, 439) possédant un profil piano-convexe, et dans lequel la première, respectivement la deuxième, zone de moindre épaisseur (43) possède une épaisseur plus faible au niveau de ladite zone de liaison (430).
15. Ensemble anodique (10) selon l’une quelconque des revendications 7 à 14, dans lequel ladite au moins première cavité (42) dépasse transversalement et verticalement d’une projection longitudinale d’une paroi interne latérale transversale (31) de l’évidement (30), le dépassement étant de préférence inférieur à 5 cm.
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