WO1997033135A1 - Dispositif pour deposer en continu sur un support mobile au moins deux matieres fines en couches superposees alternees - Google Patents

Dispositif pour deposer en continu sur un support mobile au moins deux matieres fines en couches superposees alternees Download PDF

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WO1997033135A1
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René Munnix
Jean Borlee
Didier Steyls
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Centre De Recherches Metallurgiques - Centrum Voor Research In De Metallurgie
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Definitions

  • Device for continuously depositing on a movable support at least two fine materials in alternating superimposed layers.
  • the present invention describes a device for continuously depositing on a movable support at least two fine materials in alternating superimposed layers of controlled thicknesses, identical or different, said device being in particular usable in metallurgy in the context of loading ovens with movable hearths .
  • Certain new metallurgical processes for manufacturing iron sponge require the use of devices capable of depositing materials in fine granulometric form in layers. superimposed in order to produce an assembly which will be treated in a suitable oven.
  • the layers are formed of iron ore on the one hand and a mixture of coal and limestone on the other hand, both deposited in alternating layers on the hearth of a rotary hearth furnace intended for processing of the aforementioned materials.
  • the device of the invention overcomes the aforementioned problems and has two non-negligible additional advantages, namely that it is relatively simple to achieve in practice and therefore requires only low investment, and secondly that it is very compact and is therefore easily integrated above the mobile support on which the layers are deposited.
  • a device for continuously depositing on a movable support at least two fine materials in alternating superimposed layers of controlled thicknesses, identical or different which comprises means for storing the fine materials to be deposited, hereinafter called main hoppers, means for extracting fine materials from the main hoppers and conveying them to distribution means, hereinafter called secondary hoppers, positioned above the aforementioned mobile support, is characterized in that it comprises at least as many secondary hoppers than layers to be deposited, in that each secondary hopper is provided with an orifice in its lower part allowing the exit of the fine material which it contains, in that this orifice comprises a rear wall, it is that is to say the one under which the aforementioned moving surface passes first, and a front wall under which the moving surface passes subsequently, in that the rear wall descends to a level slightly above the previous layer or the movable surface if it is the secondary hopper which deposits the first layer and in that the front wall descends up to a level such that the distance between the latter and
  • the device of the invention comprises means for preparing, for example leveling, the mobile surface before depositing the layers. Indeed, it is observed during the continuous production of iron sponge that it is advantageous not to completely eliminate the layers treated previously, but on the contrary to keep a protective layer of regular surface preserving the rotating sole of a thermo-chemical deterioration.
  • the preparation means consist of one or more scraper blades arranged above the movable surface.
  • the knives are adjustable in height and their orientation is adjustable in a plane parallel to the plane of the mobile support.
  • the secondary hoppers are provided with means capable of determining their filling level, advantageously these are high level and low level sensors.
  • the filling of the secondary hoppers can be controlled by the measurements of the high and low level sensors in order to keep in each hopper a quantity of material substantially constant over time, thereby promoting the regularity of the flow of this material and uniformity of the deposited layer.
  • the front walls of the secondary hoppers make an angle between 2 and 10 degrees relative to the vertical defined in the direction opposite to the direction of travel of the movable surface and the walls rear make an angle of the same type as before, but of greater value.
  • This arrangement makes it possible on the one hand to avoid any "hooking" or sticking of the materials on the front wall of the secondary hoppers and on the other hand, by reducing the cross-section of the materials when they descend, to limit the effort of compression exerted on the lower layers already deposited.
  • the secondary hoppers are constituted by at least two sections, the lower one having parallel front and rear walls.
  • the secondary hoppers consist of at least three separate sections, each section has walls arranged in relation to each other so as to produce a regulating effect on the flow of fine materials and to ensure the formation of homogeneous layers.
  • the secondary hoppers include means for avoiding blockages or "bridges" in the material and making it more fluid before it passes through the deposition orifice; preferably these will either be constituted by a rotating axis passing through the hopper and provided with spikes for stirring the material, or by a device for injecting pressurized gas through a wall part designed for this purpose, for example in sintered metal.
  • elements of suitable shape are arranged in the outlet orifice of one or more secondary hoppers and each form a longitudinal groove in the deposited layer and other elements of appropriate shape, called shutters, are also arranged near the outlet of the aforementioned secondary hopper (s) and interrupt the flow of material at predetermined time intervals, preferably regular times, and therefore cause transverse breaks. in the deposited layer.
  • This last modality makes it possible to deposit in the form of "cobblestones".
  • Figure 1 is a schematic plan view of the part of the oven where the loading device is located.
  • the moving surface (1) which is the rotary hearth of the oven, moving along the arrow (20), the scraper knife (2) adjustable in height, intended to prepare the support before the deposition of layers of materials by eliminating some or all of the fine materials possibly already present on the mobile support before the loading operation.
  • Figure 2 is a vertical schematic view showing the equalization effect operated by the scraper knife (2) on the layer (3) of fine materials possibly present on the rotary hearth (1) of the oven.
  • FIGS 3 to 5 schematically illustrate the construction of the openings made at the base of each hopper.
  • Each opening is defined by a rear wall (7), a front wall (10) and side walls (8), the assembly making it possible to deposit, by the simple movement of the mobile support, the direction of which is indicated by an arrow (20 ), a layer (13) of fine materials on the surface (9) which is in this case the layer deposited by the preceding secondary hopper.
  • the rear wall (7), as well as the side walls (8) of the illustrated secondary hopper descend to a level slightly higher than that of the previous layer (9) to avoid to touch it and therefore disturb its arrangement and, on the other hand, that the front wall (10) of the hopper stops at a higher level so that it leaves relative to the level of the previous layer (9 ) an opening corresponding to the desired thickness of the deposited layer (13); this thickness can be adjusted by means of a guillotine (1 1).
  • Figure 5 also shows the angle (14) formed by the front wall (10) and the angle (1 5) formed by the rear wall (7) with the vertical.
  • Figure 6 shows a vertical schematic section at the loading device of the rotary hearth oven, in which there is the primary hopper (4A), the Archimedes screw (5), the high level sensors (1 2A) and bottom (1 2B) and a rotating axis (16), provided with points, called “hedgehog", and intended to stir the material before its deposition on the rotating floor (1).
  • Figures 7 and 8 illustrate a device capable of producing layers in "blocks" (1 7). We distinguish in Figure 7 the walls (7), (8) and (10) forming a secondary hopper and the elements (18) of suitable shape, called separators, which are arranged in the outlet of the secondary hopper illustrated and which each form a longitudinal groove in the deposited layer.
  • FIG. 8 illustrates the case of a deposition of alternating layers, two of which are of the "block” type (1 7). Note the presence of elements (19) of appropriate shape, called shutters, arranged near the outlet of the secondary hoppers shown, which interrupt at regular time intervals the flow of material and therefore cause transverse breaks in the layer deposited.

Abstract

Dispositif pour déposer en continu sur un support mobile (1) au moins deux matières fines en couches superposées alternées d'épaisseurs contrôlées, identiques ou différentes, comprenant des trémies principales (4A, 4B), des moyens (5) pour extraire des matières fines hors des trémies principales et les acheminer vers des trémies secondaires (6A, 6B) positionnées au-dessus du support mobile précité. Le dispositif comprend au moins autant de trémies secondaires que de couches à déposer et chaque trémie secondaire est pourvue d'un orifice en sa partie inférieure permettant la sortie de la matière fine qu'elle contient; cet orifice comprend une paroi arrière (7) qui descend jusqu'à un niveau légèrement au-dessus de la couche précédente tandis que la paroi avant (10) descend jusqu'à un niveau tel que la distance entre ce dernier et la surface de la couche précédente détermine l'épaisseur de la couche déposée par la trémie secondaire considérée.

Description

Dispositif pour déposer en continu sur un support mobile au moins deux matières fines en couches superposées alternées.
La présente invention décrit un dispositif pour déposer en continu sur un support mobile au moins deux matières fines en couches superposées alternées d'épaisseurs contrôlées, identiques ou différentes, le dit dispositif étant notamment utilisable en métallurgie dans le cadre du chargement de fours à soles mobiles.
La description ci-après est essentiellement axée sur un domaine métallurgique particulier, qui est la fabrication d'épongé de fer, et ce uniquement dans un but de clarté de l'exposé de l'invention et non de limitation de son application pratique éventuelle à des domaines proches.
Certains nouveaux procédés métallurgiques de fabrication d'épongé de fer, comme par exemple celui décrit dans notre demande de brevet belge BE 09400652 du 1 3.07.94, requièrent l'utilisation de dispositifs aptes à réaliser des dépôts de matières sous forme granulométrique fine en couches superposées en vue de produire un ensemble qui sera traité dans un four approprié. Dans ce contexte métallurgique, les couches sont formées de minerai de fer d'une part et d'un mélange de charbon et de castine d'autre part, tous deux déposés en couches alternées sur la sole d'un four à sole tournante destiné au traitement des matières précitées.
La mise en oeuvre pratique du traitement précité pose un certain nombre de problèmes dont la régularité du dépôt des couches n'est pas le moindre, car le déversement des matières précitées sous forme fine à un débit régulier est fort difficile. Une des causes réside essentiellement dans la granulométrie même qui provoque des phénomènes de blocage, des bourrages et, par ceux-ci, des déversements perturbateurs dans le dépôt des couches de matières fines.
Le dispositif de l'invention remédie aux problèmes précités et présente deux avantages supplémentaires non négligeables, à savoir d'une part qu'il est relativement simple à réaliser en pratique et de ce fait ne nécessite que de faibles investissements, et d'autre part qu'il est de très faible encombrement et est donc facilement intégrable au-dessus du support mobile sur lequel les couches sont déposées.
Conformément à la présente invention, un dispositif pour déposer en continu sur un support mobile au moins deux matières fines en couches superposées alternées d'épaisseurs contrôlées, identiques ou différentes, qui comprend des moyens de stockage des matières fines à déposer, appelés ci-après trémies principales, des moyens pour extraire des matières fines hors des trémies principales et les acheminer vers des moyens de distribution, appelés ci-après trémies secondaires, positionnés au- dessus du support mobile précité, est caractérisé en ce qu'il comprend au moins autant de trémies secondaires que de couches à déposer, en ce que chaque trémie secondaire est pourvue d'un orifice en sa partie inférieure permettant la sortie de la matière fine qu'elle contient, en ce que cet orifice comprend une paroi arrière, c'est-à-dire celle sous laquelle défile en premier lieu la surface mobile précitée, et une paroi avant sous laquelle la surface mobile passe ultérieurement, en ce que la paroi arrière descend jusqu'à un niveau légèrement au-dessus de la couche précédente ou de la surface mobile s'il s'agit de la trémie secondaire qui dépose la première couche et en ce que la paroi avant descend jusqu'à un niveau tel que la distance entre ce dernier et la surface de la couche précédente, ou le support mobile s'il s'agit de la première couche déposée, détermine l'épaisseur de la couche déposée par la trémie secondaire considérée.
Suivant une modalité de réalisation particulière, le dispositif de l'invention comporte des moyens pour préparer, par exemple niveler, la surface mobile avant dépôt des couches. En effet, on constate lors de la production en continu d'épongé de fer qu'il est intéressant de ne pas éliminer totalement les couches traitées précédemment, mais au contraire de garder une couche de protection de surface régulière préservant la sole tournante d'une détérioration thermo-chimique.
Suivant une modalité de réalisation préférentielle du dispositif de l'invention, les moyens de préparation consistent en un ou plusieurs couteaux racleurs disposés au- dessus de la surface mobile. Suivant une autre modalité de réalisation préférentielle du dispositif de l'invention, les couteaux sont réglables en hauteur et leur orientation est ajustable dans un plan parallèle au plan du support mobile.
On constate que la nature ou forme, notamment la granulométrie, des matières déposées peut influer sur le réglage des couteaux précités en vue d'optimaliser leur effet.
Suivant une autre modalité de réalisation du dispositif de l'invention, les trémies secondaires sont pourvues de moyens aptes à déterminer leur niveau de remplissage, avantageusement ceux-ci sont des capteurs de niveau haut et niveau bas.
De cette manière, le remplissage des trémies secondaires peut être asservi aux mesures des capteurs de niveau haut et de niveau bas afin de garder dans chaque trémie une quantité de matière sensiblement constante au cours du temps, favorisant de la sorte la régularité du débit de cette matière et l'uniformité de la couche déposée.
Suivant une autre modalité de réalisation préférentielle du dispositif de l'invention, les parois avant des trémies secondaires font un angle compris entre 2 et 10 degrés par rapport à la verticale défini dans le sens opposé au sens de défilement de la surface mobile et les parois arrière font un angle de même type que précédemment, mais de valeur supérieure.
Cette disposition permet d'éviter d'une part, tout "accrochage" ou collage des matières sur la paroi avant des trémies secondaires et d'autre part, en réduisant la section de passage des matières lors de leur descente, de limiter l'effort de compression exercé sur les couches inférieures déjà déposées.
Suivant encore une autre modalité de réalisation du dispositif de l'invention, les trémies secondaires sont constituées par au moins deux tronçons, le plus inférieur présentant des parois avant et arrière parallèles.
Suivant une modalité de réalisation préférentielle du dispositif de l'invention, les trémies secondaires sont constituées par au moins trois tronçons distincts, chaque tronçon présente des parois disposées les unes par rapport aux autres de manière à produire un effet régulateur sur le débit des matières fines et assurer la formation de couches homogènes.
Suivant une autre modalité de réalisation du dispositif de l'invention, les trémies secondaires comprennent des moyens pour éviter les bouchages ou "ponts" dans la matière et la rendre plus fluide avant son passage dans l'orifice de dépôt; préféren¬ tiellement ceux-ci seront soit constitués par un axe en rotation traversant la trémie et muni de pointes pour brasser la matière, soit par un dispositif d'injection de gaz sous pression à travers une partie de paroi conçue à cet effet, par exemple en métal fritte.
Suivant encore une autre modalité de réalisation du dispositif de l'invention, des éléments de forme appropriée, appelés séparateurs, sont disposés dans l'orifice de sortie d'une ou de plusieurs trémies secondaires et forment chacun un sillon longitudinal dans la couche déposée et d'autres éléments de forme appropriée, appelés obturateurs, sont aussi disposés près de l'orifice de sortie de la ou des trémies secondaires précitées et interrompent à intervalles de temps prédéterminés, de préférence réguliers l'écoulement de matière et provoquent donc des césures transversales dans la couche déposée. Cette dernière modalité permet de réaliser un dépôt en forme de "pavés".
A titre purement exemplatif et non limitatif, on décrira avec l'aide des figures ci- dessous une réalisation particulière du dispositif de l'invention utilisée pour charger un four à sole tournante destiné à produire de l'éponge de fer.
La figure 1 est une vue schématique en plan de la partie du four où se trouve le dispositif de chargement. On y distingue la surface mobile (1 ) qui est la sole tournante du four, en déplacement suivant la flèche (20), le couteau racleur (2) réglable en hauteur, destiné à préparer le support avant le dépôt des couches de matières en éliminant une partie ou la totalité des matières fines éventuellement déjà présentes sur le support mobile avant l'opération de chargement. On y distingue également les deux trémies principales (4A) et (4B), situées en hauteur de part et d'autre du support mobile, l'une (4A) contenant le minerai de fer et l'autre (4B) le mélange de charbon et de castine (CaC03), et les moyens d'alimentation (5) composés de vis d'Archimède horizontales qui acheminent les matières vers les trémies secondaires (6A) et (6B) situées directement au-dessus du support mobile ( 1 ) et permettant chacune de déposer une couche de matière. II va de soi que, dans le contexte de la présente mise en oeuvre, l'utilisation de chaînes à godets ou de couloirs vibrants ou de tout autre moyen approprié est parfaitement concevable en lieu et place des vis d'Archimède précitées.
La figure 2 est une vue schématique verticale montrant l'effet d'égalisation opéré par le couteau racleur (2) sur la couche (3) de matières fines éventuellement présentes sur la sole tournante (1 ) du four.
Les figures 3 à 5 illustrent schématiquement la réalisation des ouvertures pratiquées à la base de chaque trémie. Chaque ouverture est définie par une paroi arrière (7), une paroi avant ( 10) et des parois latérales (8), l'ensemble permettant de déposer, par le simple mouvement du support mobile dont le sens est indiqué par une flèche (20), une couche ( 13) de matières fines sur la surface (9) qui est dans le cas présent la couche déposée par la trémie secondaire précédente. En outre on notera, d'une part, que la paroi arrière (7), ainsi que les parois latérales (8) de la trémie secondaire illustrée descendent jusqu'à un niveau légèrement supérieur à celui de la couche précédente (9) pour éviter de la toucher et donc de perturber son agencement et, d'autre part, que la paroi avant (10) de la trémie s'arrête à un niveau supérieur de telle sorte qu'elle laisse par rapport au niveau de la couche précédente (9) une ouverture correspondant à l'épaisseur désirée de la couche déposée (13); cette épaisseur pouvant être ajustée au moyen d'une guillotine (1 1 ).
La figure 5 montre aussi l'angle (14) formé par la paroi avant (10) et l'angle (1 5) formé par la paroi arrière (7) avec la verticale.
La figure 6 montre une coupe schématique verticale au niveau du dispositif de chargement du four à sole tournante, dans laquelle on distingue la trémie primaire (4A), la vis d'Archimède (5), les capteurs de niveaux haut ( 1 2A) et bas (1 2B) et un axe en rotation (16), muni de pointes, appelé "hérisson", et destiné à brasser la matière avant son dépôt sur la sole tournante ( 1 ) . Les figures 7 et 8 illustrent un dispositif apte à réaliser des couches en "pavés" ( 1 7). On distingue dans la figure 7 les parois (7), (8) et ( 10) formant une trémie secondaire et les éléments (18) de forme appropriée, appelés séparateurs, qui sont disposés dans l'orifice de sortie de la trémie secondaire illustrée et qui forment chacun un sillon longitudinal dans la couche déposée.
La figure 8 illustre le cas d'un dépôt de couches alternées dont deux sont du type en "pavés" (1 7). On notera ta présence d'éléments ( 19) de forme appropriée, appelés obturateurs, disposés près de l'orifice de sortie des trémies secondaires représentées, qui interrompent à intervalles de temps réguliers l'écoulement de matière et provoquent donc des césures transversales dans la couche déposée.
L'action conjuguée des éléments séparateurs (18) représentés dans la figure 7 et des éléments obturateurs (19) représentés dans la figure 8 permet de réaliser un dépôt en forme de "pavés" ( 17) comme montré dans les figures en question.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif pour déposer en continu sur un support mobile (1 ) au moins deux matières fines en couches superposées alternées d'épaisseurs contrôlées, identiques ou différentes, comprenant des moyens de stockage des matières fines à déposer, appelés ci-après trémies principales (4A, 4B), des moyens (5) pour extraire des matières fines hors des trémies principales et les acheminer vers des moyens de distribution, appelés ci-après trémies secondaires (6A, 6B), positionnés au-dessus du support mobile précité, caractérisé en ce qu'il comprend au moins autant de trémies secondaires que de couches à déposer, en ce que chaque trémie secondaire est pourvue d'un orifice en sa partie inférieure permettant la sortie de la matière fine qu'elle contient, en ce que cet orifice comprend une paroi arrière (7), c'est-à-dire celle sous laquelle défile en premier lieu la surface mobile précitée, et une paroi avant ( 10) sous laquelle la surface mobile passe ultérieurement, en ce que la paroi arrière descend jusqu'à un niveau légèrement au-dessus de la couche précédente (9) ou de la surface mobile s'il s'agit de la trémie secondaire qui dépose la première couche et en ce que la paroi avant descend jusqu'à un niveau tel que la distance entre ce dernier et la surface de la couche précédente ou le support mobile s'il s'agit de la première couche déposée, détermine l'épaisseur de la couche (1 3) déposée par la trémie secondaire considérée.
2. Dispositif suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (2) pour préparer la surface mobile avant dépôt des couches.
3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de prépa- ration consistent en un ou plusieurs couteaux racleurs disposés au-dessus de la surface mobile.
4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les couteaux sont réglables en hauteur et leur orientation est ajustable dans un plan parallèle au plan du support mobile.
5. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les trémies secondaires sont pourvues de moyens ( 1 2A, 1 2B) aptes à déterminer leur niveau de remplissage.
6. Dispositif suivant la revendications 5, caractérisé en ce que les trémies secondaires sont pourvues de capteurs de niveau haut et niveau bas.
7. Dispositif suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les parois avant des trémies secondaires font un angle compris entre 2 et 10 degrés par rapport à la verticale défini dans le sens opposé au sens de défilement de la surface mobile et les parois arrières font un angle de même type que précédemment, mais de valeur supérieure.
8. Dispositif suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les trémies secondaires sont constituées par au moins deux tronçons, le plus inférieur présentant des parois avant et arrière parallèles.
9. Dispositif suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les trémies secondaires sont constituées par au moins trois tronçons distincts, chaque tronçon présentant des parois disposées les unes par rapport aux autres de manière à produire un effet régulateur sur le débit des matières fines et assurer la formation de couches homogènes.
10. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les trémies secondaires comprennent des moyens pour éviter les bouchages ou "ponts" dans la matière et la rendre plus fluide avant son passage dans l'orifice de dépôt.
1 1 . Dispositif suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que des éléments de forme appropriée, appelés séparateurs, sont disposés dans l'orifice de sortie d'une ou de plusieurs trémies secondaires et forment chacun un sillon longitudinal dans la couche déposée et en ce que d'autres éléments de forme appropriée, appelés obturateurs, sont aussi disposés près de l'orifice de sortie de la ou des trémies secondaires précitées et interrompent à intervalles de temps prédéterminés, de préférence réguliers, l'écoulement de matière et provoquent donc des césures transversales dans la couche déposée.
PCT/BE1997/000019 1996-03-07 1997-02-24 Dispositif pour deposer en continu sur un support mobile au moins deux matieres fines en couches superposees alternees WO1997033135A1 (fr)

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