Brevet FR2616364A1 — publié le 19881216

L'invention concerne un procédé de coulée et de refroidissement de produits du type ferromanganèse, avec récupération de chaleur. On connaît depuis longtemps le procédé de coulée en sable qui consiste å couler et à laisser refroidir les produits dans de petits bassins aménagés dans du sable compactés Dans une variante de ce procédé, on utilise des moules en fonte épaisse appeles également "coquilles" , disposés sur le sable du plancher de coulée. On sait également deverser le produit liquide en plusieurs couches successives dans des fosses de grandes dimensions. Selon encore une autre technique, le produit est coulé dans des moules mobiles qui peuvent être les godets d'une channe de coulée simiialre à celle utilisée pour la production de fontes en gueuses, cu des wagons plate-formes garnis de produits isolants et refractaires dans lesquels le produit liquide est déversé en couches plus ou moins épaisses. Dans ces divers procédés. le refroidissement du produit élaboré s'effectue de façon naturelle ou forcée. Après refroidissement, le produit est repris des installations de coulée et est soumis à un conditionnement mécanique, par concassage et/ou criblage. permettant d'obtenir les critères granulométriques nécessaires aux utilisateurs ultérieurs. L'expérience montre que la répartition granulométrique obtenue après refroidissement dépend entre autres du mode de coulée et de refroidisseinent, un refroidissement minage ou lent ayant tendance à augmenter la dimension moyenne des produits. Jusqu'a présent, meme lorsque le refroidissement du produit s' effectue de façon forcée, on n'a pas vraiment cherché à régler les conditions de refroidissement du produit après sa coulée ni à récupérer sa chaleur sensible. Or celle-ci est très importante puisque le produit sort du four à une température très élevée qui peut dépasser 1400'C. L'invention fournit donc un procédé de coulée et de refroidissement de produits du type ferromanganèse dans lequel le produit en provenance du four d'élaboration est refroidi dans une chambre de refroidissement dans laquelle on établit une double circulation longitudinale d'air en introduisant de l'air froid au centre de la partie inférieure de la chambre et en récupérant l'air chaud au centre de sa partie supérieure.Le produit chaud est amené liquide dans la chambre de refroidissement par un wagon sur la plate-forme duquel on a préalableinent préparé une couche de produit fin et grenu, froid, de même nature que le produit coulé Il est particulièrement avantageux d'utiliser plusieurs chambres de refroidissement en parallèle, car la durée de refroidissement est généralement nettement supérieure au temps séparant deux coulées successives du produit hors du four d'élabora' cn ou de maintien. Le procédé de la présente invention permet simultanement d'améliorer le rendement en produits de type ferromanganèse calibrés dans une tranche granulométrique déterminée et de recupérer à des fins industrielles une partie importante de la chaleur dégagée par le produit au cours de son refroidissement et de sa solidification. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparatront d'après la description détaillée suivante faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une coupe longitudinale d'une chambre de refroidissement selon l'invention contenant un wagon de produit en cours de refroidissement, la figure 2 est une vue en coupe- transversale du dispositif de la figure 1, et la figure 3 est une vue schématique en coupe de plusieurs chambres de refroidIssement disposées en parallèle. La description qui suit sera faite en référence å la coulée et au refroidissement de ferromanganèse, étant-entendu qu'elle s'applique également à la coulee et au refroidissement de produits similaires. La chambre de refroidissement est constituée d'une enveloppe 1, par exemple metallique, garnie intérieurement d'un réfractaire et/ou d'un isolant et munie d'une porte 2 permettant l'entrée et la sortie du wagon. Cette porte peut etre pivotante ou basculante. L'air de refroidissement arrive par une conduite horizontale 3, située en dessous de la chambre et généralement enterrée, sur laquelle est piquée une tubulure verticale 4 débouchant au centre du plancher de la chambre et munie d'un papillon d'obturation et de réglage 5. L'air chaud sort de la volte de la chambre, au centre de celle-ci, par la conduite verticale 6 calorifugée, munie d'un papillon d'obturation et de reglage 7, qui débouche dans un collecteur 8. Le wagon sur lequel s'effectue le refroidissement de la coulée comporte une plate-forme métallique 9 équipée, à sa partie inférieure, de carneaux a longitudinaux et accolés dans lesquels circule l'air de refroidissement arrivant par la tubulure 4. Sur la plate-forme 9, est disposé un bassin de coulée 10 constitué de ferromanganèse fin ou grenu qui protège la plate-forme 9 tout en lui transmettant par conduction une partie de la chaleur sensible du ferromanganèse coulé. Une surélévation du ferromanganèse solide fin ou grenu, le iong des flancs latéraux de ia plate-forme métallique 9 ou à ses deux extrémités ouvertes, delimite le bassin où est déversé le ferromanganèse liquide il. Les flancs latéraux du wagon sont prolongés vers le bas par des jupes métalliques 12 plongeant dans des joints à bain de sable 13. De ce fait, la circulation de l'air dans le plateau 9 et à l'intérieur de l'enveloppe 1 s'effectue comme indiqué par les flèches 14, l'air sortant des carneaux a ne pouvant se diriger vers le bas. On constate donc que 'air de refroidissement en circulant vers les deux extrémité, du wagon à l'intérieur des carneaux a assure le refroidissement de ces carneaux tout en se préchauffant lui-mene. Puis il subit un second chauffage au contact de la partie supérieure de la couche de ferromanganèse qui a té coulée. Lorsque le ferromanganèse a été refroidi conformément au programme établi, le wagon est retiré de la chambre de refroidissement. La couche de ferromanganèse solidifiée est évacuee à l'aide d'une pelle ou d'un grappin mécanique. C'est pour faciliter cette opération d'évacuation que les deux extrémités du wagon ne comportent pas de flancs et que le bassin de coulée est simplement délimité par un surèlèvement de la couche de ferromanganèse solide en fines particules. Du fait des propriétés physiques de ce produit, cette surélévation forme un talus naturel suffisant pour contenir la couche de ferromanganèse liquide. En outre au contact avec le ferromanganèse liquide sortant du four, la partie superficielle de la couche de ferromanganèse fin ou grenu a tendance à fondre également et à reformer une masse plus compacte. L'absence de flancs aux deux extrémités du wagon permet l'attaque directe du bassin de ferromanganèse fin ou grenu contenant le ferromanganèse refroidi, limitant ainsi les risques d'endommagement du wagon et des engins mécaniques de reprise. De plus, le ferromanganèse concassé finalement obtenu est exempt de toute impureté, comme du sable, puisque la couche 10 a la même composition et un simple criblage permet ensuite d'obtenir la granulométrie recherchée. Les fines de ce criblage peuvent alors être réutilisées soit pour reconstituer le bassin de coulée du wagon avant remplissage par une nouvelle coulée, soit pour constituer un autre bassin sur un autre wagon. Comme le temps nécessaire au refroidissement convenable du ferromanganèse déversé sur un wagon est supérieur au temps séparant deux coulées successives d'un même four d'élaboration, il faudra disposer d'un nombre de wagons et de chambres de récupération supérieur d'au moins 1 au nombre de fois que le temps séparant deux coulées successives est compris dans la durée de refroidissement nécessaire au ferromanganèse. Par exemple, si on vide le four d'élaboration toutes les trois heures et que le refroidissement du ferromanganèse dure neuf heures, il faudra disposer de quatre wagons et d'autant de chambres de refroidissement, le quatrième wagon et la quatrieme chambre étant en cours de remplissage ou de vidage pendant que les trois autres sont en cours de refroidissement. Pour résoudre ce problème, les chambres de refroidissement selon l'invention sont disposées en parallèle sur le réseau d'air, la conduite horizontale 3 étant commune à plusieurs chambres, de même que le collecteur 8 est commun à plusieurs chambres et recueille l'air réchauffé amené par plusieurs conduites calorifugées 6. Comme les chambres de refroidissement contiennent des wagons à des stades de refroidissement différents, l'air chaud qui sort des diverses conduites 6 est à des températures différentes et le collecteur unique permet donc d'obtenir une température relativement homogène pour l'ensemble de l'air récupéré. La figure 3 illustre selon un schéma de principe la disposition de quatre chambres de récupération juxtaposées et alimentées en parallèle en air de refrodisseinent à l'aide d'un ventilateur 22. La répartition de cet air entre les chambres 15,16,17 en cours de refroidissement (la chambre 18 étant en cours de manoeuvre) est réglée, à l'aide de papillons de réglage et d'obturation, de façon à tenir compte de l'avancement différent du refroidissement du ferromanganèse dans les trois chambres et à obtenir une température de l'air sortant aussi élevée et aussi régulière que possible. Il est évident qu'il sera d'autant plus facile d'avoir une bonne régularité de la température de l'air sortant qu'il y aura plus de chambres en service. Il est en outre évident que si cela est nécessaire, il est possible d'envisager de rejeter à l'atmosphère, et non plus dans le collecteur 8, l'air tiède obtenu en fin de refroidissement qui, s'il était récupéré, abaisserait de façon gênante la température de l'air chaud provenant d'autres chambres se trouvant à leur premier stade de refroidissement. Le rejet de l'air tiède a l'atmosphère se fait très simplement par une tubulure, non représentée, piquée sur la conduite 6 en amont du papillon 7, cette tubulure de rejet étant elie-même équipée d'un papillon de fermeture et de réglage. L'ensemble des chambres de refroidissement est relié au four d'élaboration et aux postes de chargement et de déchargement par un réseau de voies ferrées, ou par un dispositif approprie de transbordement. Les principaux avantages du procédé ainsi décrit sont les suivants: - Le cycle de refroidissement du ferromanganèse ou de tout autre produit similaire peut être réglé à la demande en jouant sur divers parametres aisément modifiables telle que sa durée, le débit et la vitesse de l'air dans la chambre de refroidissement, l'épaisseur de la couche de ferromanganèse solide fin ou grenu, sa granulométrie et son indice de vide, ainsi que le rapport entre les épaisseurs de la couche de ferromanganèse fondue coulée et de la couche de ferromanganèse solide fin ou grenu. - La disposition modulaire du système permet d'ajouter de nouvelles chambres de refroidissement, ou d'en arrêter certaines si nécessaire, sans que cela perturbe le fonctionnement des autres chambres. - La juxtaposition des chambres de refroidissement entraîne une réduction sensible de la surface nécessaire à l'installation, ainsi que des pertes thermiques en cours "de récupération du fait de la moindre surface extérieure des chambres et de la moindre longueur des conduites d'air chaud. - La mobilité des wagons permet de réaliser à des endroits fixes d'une part le remplissage et d'autre part le déchargement des wagons, ces deux opérations et notamment la première étant fortement polluantes. De ce fait le dépoussiérage des endroits fixes où elles ont lieu se trouve considérablement simplifié. - La disposition modulaire de l'installation permet une récupération continue et régulière de la chaleur sensible du produit à refroidir alors que la sortie de ce produit du four d'élaboration est discontinue. La récupération de chaleur peut être considérable et d'un intérêt technique et financier intéressant. A titre d'exemple, pour une production de ferromanganèse de 32C tonnes par jour faite en huit coulées, une installation de récupération à quatre chambres permet de produire en continu environ 17000 Nm3 par heure d'air chauffé à 300 C avec un cycle de 9 heures de refroidissement et 3 heures de manoeuvre par wagon et par chambre. RFVF5DICATIONS 1.- Procédé de coulée et de refroidissement de produits du type ferromanganèse dans lequel le produit liquide en provenance du four d'élaboration est refroidi dans une chambre de refroidissement (1) dans laquelle on établit une double circulation longitudinale d'air (14) en introduisant de l'air froid au centre de la partie inférieure de la chambre et en récupérant l'air chaud au centre de sa partie supérieure. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit de type ferromanganèse est amené liquide dans la chambre de refroidissement (1) par un wagon sur la plate-forme duquel on a préalablement préparé un bassin de coulée (10) constitué de produit fin ou grenu, froid, de meme nature que le produit coulé. 3. - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le wagon est constitué par une plate-forme métallique (9) équipée à sa partie inférieure de carneaux longitudinaux juxtaposés dans lesquels circule en se réchauffant l'air de refroidissement amené par une tubulure (4) au centre du plancher de la chambre (1). 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, après passage dans les carneaux 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendication 1 à 4, caractérisé en ce qu'on utilise plusieurs chambres (15,16,17,18) disposées en parallèle sur une conduite commune (3) d'arrivée d'air de refroidissement et sur un collecteur commun (8) d'air réchauffé.