FR2616364A1 - Method for casting and cooling products of the ferromanganese type - Google Patents

Method for casting and cooling products of the ferromanganese type Download PDF

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Abstract

Method for casting and cooling products of the ferromanganese type, in which the liquid product originating from the smelting furnace is cast on a truck whose platform 9 supports a pouring basin 10 consisting of the same product, but solid, fine or grained, after which the product cast on the truck is cooled in a chamber 1 at the lower part of which is introduced air which is pre-heated by circulating in the flues 9a equipping the lower part of the platform and then superheated by circulating above the pouring basin 10 before leaving the chamber 1 via the top.

Description

L'invention concerne un procédé de coulée et de refroidissement de produits du type ferromanganèse, avec récupération de chaleur. The invention relates to a method for casting and cooling products of the ferromanganese type, with heat recovery.

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. The sand casting process has long been known which consists in casting and cooling the products in small basins made of compacted sand. In one variant of this process, thick cast iron molds, also called "shells", are used. on the sand of the pouring floor. It is also known to spill the liquid product in several successive layers in large pits.

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. According to yet another technique, the product is poured into mobile molds which can be the buckets of a casting chann similar to that used for the production of pig iron, or platform wagons lined with insulating and refractory products in which the liquid product is poured into more or less thick layers.

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. In these various processes. the cooling of the elaborated product takes place naturally or forced. After cooling, the product is taken up from the casting plants and is subjected to mechanical conditioning, by crushing and / or screening. to obtain the granulometric criteria necessary for subsequent users.

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. Experience shows that the particle size distribution obtained after cooling depends inter alia on the mode of casting and cooling, a cooling or slow cooling tending to increase the average size of the products.

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.  So far, even when the cooling of the product is forced, it has not really sought to adjust the cooling conditions of the product after casting or recovering its sensible heat. However, this is very important since the product leaves the oven at a very high temperature which may exceed 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.
The invention therefore provides a process for casting and cooling products of the ferromanganese type in which the product coming from the production furnace is cooled in a cooling chamber in which a longitudinal double air circulation is established by introducing cold air in the center of the lower part of the chamber and recovering the hot air at the center of its upper part. The hot product is brought to the cooling chamber by a wagon on the platform from which it was previously prepared. a layer of thin, granular, cold product of the same nature as the cast product
It is particularly advantageous to use several cooling chambers in parallel, since the cooling time is generally much longer than the time separating two successive flows of the product out of the preparation or holding furnace.

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. The method of the present invention simultaneously makes it possible to improve the yield of ferromanganese-type products calibrated in a given particle size range and to recover for industrial purposes a large part of the heat released by the product during its cooling and 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.
Other features and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description given with reference to the accompanying drawings in which:
FIG. 1 is a longitudinal section of a cooling chamber according to the invention containing a wagon of product being cooled,
FIG. 2 is a cross-sectional view of the device of FIG. 1, and
Figure 3 is a schematic sectional view of a plurality of cooling chambers arranged in parallel.

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. The following description will be made with reference to the casting and cooling of ferromanganese, it being understood that it also applies to the casting and cooling of similar products.

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. The cooling chamber consists of a casing 1, for example metal, lined internally with a refractory and / or an insulator and provided with a door 2 for the entry and exit of the wagon. This door can be pivoting or tilting.

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. The cooling air arrives via a horizontal pipe 3, located below the chamber and generally buried, on which is stitched a vertical pipe 4 opening into the center of the floor of the chamber and provided with a butterfly shutter and adjustment 5. The hot air leaves the volt of the chamber, in the center thereof, by the insulated vertical pipe 6, provided with a butterfly shutter and adjustment 7, which opens into a manifold 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.  The wagon on which the cooling of the casting is carried out comprises a metal platform 9 equipped at its lower part with longitudinal and contiguous flues in which the cooling air flowing through the tubing 4 flows. form 9, is disposed a casting basin 10 made of fine or granular ferromanganese that protects the platform 9 while transmitting to it by conduction part of the sensible heat of the cast ferromanganese. An elevation of the fine or granular solid ferromanganese, the ion of the lateral flanks of the metal platform 9 or at its two open ends, delimits the basin where the liquid ferromanganese is discharged.

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. The lateral sides of the wagon are extended downwards by metal skirts 12 plunging into sand bath joints 13. As a result, the circulation of air in the plate 9 and inside the casing 1 s is effected as indicated by the arrows 14, the air coming out of the flues can not be directed downwards. It is therefore found that cooling air circulating towards both ends of the car inside the flues has cooled these flues while preheating itself. Then it undergoes a second heating in contact with the upper part of the ferromanganese layer which has been cast.

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. When the ferromanganese has been cooled according to the established schedule, the car is removed from the cooling chamber. The solidified ferromanganese layer is removed using a shovel or mechanical grapple. It is to facilitate this evacuation operation that the two ends of the wagon do not have sidewalls and that the casting basin is simply delimited by an overlay of the solid ferromanganese layer into fine particles. Due to the physical properties of this product, this elevation forms a natural slope sufficient to contain the liquid ferromanganese layer. In addition, in contact with the liquid ferromanganese exit from the furnace, the surface portion of the fine or granular ferromanganese layer tends to melt also and to reform a more compact mass.

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. The absence of flanks at both ends of the wagon allows the direct attack of the ferromanganese or fine ferromanganese basin containing cooled ferromanganese, thus limiting the risk of damage to the wagon and mechanical recovery equipment. In addition, the crushed ferromanganese finally obtained is free of any impurity, such as sand, since the layer 10 has the same composition and a simple screening then makes it possible to obtain the desired particle size. The fines of this screening can then be reused either to reconstitute the casting basin of the wagon before filling by a new casting, or to build another basin on another 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. Since the time required for the proper cooling of ferromanganese on a wagon is greater than the time between two successive flows of the same production furnace, it will be necessary to have a number of wagons and recovery chambers at least 1 the number of times that the time separating two successive flows is included in the cooling time required for ferromanganese. For example, if the furnace is emptied every three hours and the cooling of the ferromanganese takes nine hours, four wagons and as many cooling chambers will be required, the fourth wagon and the fourth chamber being in progress. filling or emptying while the other three are being cooled.

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. To solve this problem, the cooling chambers according to the invention are arranged in parallel on the air network, the horizontal pipe 3 being common to several chambers, just as the collector 8 is common to several chambers and collects the air When the cooling chambers contain wagons at different cooling stages, the hot air coming out of the various pipes 6 is at different temperatures and the single collector thus makes it possible to obtain a relatively high temperature. homogeneous for all the air recovered.

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. FIG. 3 illustrates in a block diagram the arrangement of four recovery chambers juxtaposed and fed in parallel with cooling air by means of a fan 22. The distribution of this air between the chambers 15, 16, 17 in progress the cooling chamber (the chamber 18 being in operation) is adjusted by means of adjustment and shut-off butterflies, so as to take account of the different progress of the cooling of the ferromanganese in the three chambers and to obtain a leaving air temperature as high and as steady as possible. It is obvious that it will be all the easier to have a good regularity of the temperature of the outgoing air that there will be more rooms in 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. It is furthermore obvious that if it is necessary, it is possible to envisage rejecting to the atmosphere, and no longer in the collector 8, the warm air obtained at the end of the cooling which, if it were recovered, would lower disturbingly the temperature of hot air from other rooms in their first cooling stage.

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.The discharge of the warm air to the atmosphere is done very simply by a tubing, not shown, stitched on the pipe 6 upstream of the butterfly 7, this rejection pipe being itself equipped with a butterfly closure and setting.

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. All the cooling chambers are connected to the production furnace and to the loading and unloading stations by a network of railways, or by an appropriate transhipment device.

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. The main advantages of the process thus described are the following: - The cooling cycle of ferromanganese or any other similar product can be adjusted on demand by playing on various easily modifiable parameters such as its duration, the flow rate and the speed of the air in the cooling chamber, the thickness of the fine or granular solid ferromanganese layer, its particle size and its vacuum index, and the ratio between the thicknesses of the melted cast ferromanganese layer and the thin solid ferromanganese layer or grainy.

- 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.- The modular layout of the system allows to add new cooling chambers, or to stop some if necessary, without disturbing the operation of other rooms.

- 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.- The juxtaposition of the cooling chambers results in a significant reduction in the area required for installation, as well as thermal losses during recovery "due to the smaller external surface of the chambers and the shorter length of the hot air ducts. .

- 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.The mobility of the wagons makes it possible to carry out at fixed places on the one hand the filling and on the other hand the unloading of the wagons, these two operations and in particular the first being highly polluting. As a result, dust removal from the fixed locations where they take place is considerably simplified.

- 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. - The modular layout of the installation allows a continuous and regular recovery of the sensible heat of the product to be cooled while the output of this product from the furnace is discontinuous. The heat recovery can be considerable and of interesting technical and financial interest. By way of example, for a production of 32C tonnes per day made in eight castings, a four-chamber recovery plant can continuously produce about 17000 Nm3 per hour of air heated to 300 C with a cycle of 9 cooling hours and 3 hours of operation per car and per room.

Claims (5)

RFVF5DICATIONSRFVF5DICATIONS 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. 1. A method for casting and cooling products of the ferromanganese type in which the liquid product from the production furnace is cooled in a cooling chamber (1) in which a double longitudinal circulation of air is established (14) by introducing cold air into the center of the lower part of the chamber and recovering hot air at the center of its upper part. 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. 2. A process according to claim 1, characterized in that the product of the ferromanganese type is brought into the cooling chamber (1) by a wagon on the platform from which a casting basin (10) consisting of thin or granular product, cold, of the same nature as the cast product. 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 < 9a > 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).  3. - Method according to claim 2, characterized in that the wagon is constituted by a metal platform (9) equipped in its lower part juxtaposed longitudinal flues <9a> in which circulates while heating the cooling air brought by a tubing (4) in the center of the floor of the chamber (1). 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, après passage dans les carneaux < 9a), l'air préchauffé circule au-dessus de la couche de produit coulé en se surchauffant et quitte la chambre (1) par une conduite (6) au centre de sa voûte.  4. A process according to claim 3, characterized in that, after passing through the flues <9a), the preheated air flows over the layer of cast product while overheating and leaves the chamber (1) by a pipe (6) in the center of its vault. 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.  5. A process according to any one of claims 1 to 4, characterized in that several chambers (15,16,17,18) arranged in parallel on a common duct (3) of air intake of cooling and on a common collector (8) of heated air.
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