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"Procédé de recuit de tôle métallique"
La présente invention est relative à un procédé de recuit de tôle métallique en défilement continu dans une installation de recuit, comprenant - un chauffage de la tôle, - un recuit de la tôle chauffée, - au moins une étape de refroidissement de la tôle recuite, et - une récupération de chaleur.
La réduction de la consommation d'énergie devient à l'heure actuelle une priorité, ainsi que la production de C02 qui y est généralement liée.
Dans la production d'acier, il est fréquent de devoir recuire les tôles après un refroidissement préalable, par exemple dans le cas d'un laminage à froid. Ce recuit peut dépasser des températures de 720 C, voire 800 C, pour des qualités d'acier emboutissables, comme celles demandées par le marché automobile.
Dans des installations de recuit continu classiques, le chauffage de la tôle est obtenu par défilement de celle-ci devant des tubes radiants dans lesquels circulent des gaz de fumée provenant de la combustion d'un combustible et d'air. Dans ces installations, on a déjà prévu une récupération de la chaleur des fumées sortant des tubes radiants pour préchauffer l'air de combustion. Toutefois, étant donné les pertes de chaleur par les fumées et les fuites dans l'enceinte de l'installation de recuit, la chaleur consommée vaut, malgré cette récupération, de l'ordre de 1,7 fois la chaleur retrouvée dans la tôle, ce qui correspond à un rendement de 60 %.
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Typiquement, pour un recuit à 800 C, il est produit 44 kg de C02/t d'acier, si le gaz combustible est du méthane. Etant donné que, après le cycle thermique, la température de l'acier revient à sa température initiale, c'est-à-dire celle d'avant recuit, la chaleur consommée se retrouve en totalité dans l'atmosphère, et/ou dans l'eau de refroidissement.
Si l'isolation des parties chaudes de l'installation et l'amélioration de l'efficacité des récupérateurs sur les fumées permettent d'améliorer le rendement global, il est extrêmement difficile de réduire radicalement la consommation énergétique, sans toucher au fondement même du système de chauffage et de refroidissement.
On a également prévu d'améliorer le rendement du refroidissement d'objets en acier, tels que des tubes, soumis à un recuit continu puis à un refroidissement en plusieurs étapes. Pour ce faire, le gaz de refroidissement est soufflé en cascade sur les tubes, d'une étape de refroidissement à la précédente (v. WO-00/25076). Ce procédé, bien que performant en théorie, ne permet pas une mise en pratique industrielle sur des lignes de recuit de tôles à forte capacité de chauffe, de l'ordre de plus de 40 t/h. Il est en effet impossible de collecter de manière efficace les flux de gaz réchauffés et refroidis successivement dans les différentes sections de la cascade.
La présente invention a pour but de surmonter ces inconvénients et de mettre au point un procédé industriel pour permettre de récupérer une part importante de chaleur, avec pour résultat un meilleur rendement de l'installation, même si cette installation se trouve dans une ligne de grande capacité. Elle a donc pour but une réduction globale de la consommation énergétique du four.
Pour résoudre ces problèmes, on a prévu suivant l'invention un procédé tel que décrit au début, dans lequel ladite récupération de chaleur comprend
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- un couplage thermique, par circulation d'un gaz caloporteur, entre au moins une desdites au moins une étape de refroidissement et une étape de préchauffe de la tôle, située en amont de ladite étape de chauffage de la tôle, - un premier échange thermique, dans l'étape de refroidissement où circule le gaz caloporteur, entre la tôle et le gaz caloporteur, pendant lequel ont lieu un refroidissement de la tôle et un échauffement du gaz caloporteur, et - un deuxième échange thermique, dans ladite étape de préchauffe, entre la tôle et le gaz caloporteur, pendant lequel ont lieu la préchauffe de la tôle et un refroidissement du gaz caloporteur.
L'invention consiste donc essentiellement à récupérer une partie de la chaleur retirée hors de la tôle au cours du refroidissement depuis la température de recuit jusqu'à la température ambiante, et cela pour préchauffer la tôle entrant dans l'installation et donc commencer le cycle de chauffe. Elle permet donc la réduction recherchée de la consommation énergétique du four.
Le gaz utilisé est un gaz caloporteur qui sera de préférence un gaz tel qu'utilisé actuellement pour refroidir les tôles après recuit.
Dans les installations classiques, certaines des étapes de refroidissement, en particulier la première suivant le recuit, sont effectuées par soufflage sur la tôle de gaz de refroidissement constitué de N2, de H2, de mélanges de N2 + H2, ou encore de mélange de N2 + He. Par gaz azote ou N2, il faut entendre non seulement un gaz pur, mais aussi un gaz industriel mis sur le marché comme gaz azote, et pouvant contenir en faibles proportions d'autres éléments, notamment de l'hydrogène ou de l'hélium. De même, par gaz hydrogène ou gaz hélium, il faut entendre non seulement un gaz pur, mais aussi un gaz industriel mis sur le marché comme gaz hydrogène ou hélium, qui peut contenir en faibles proportions d'autres éléments.
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D'une manière préférentielle, le gaz caloporteur est un mélange de N2 et de H2, pouvant contenir de 0 à 100 % en volume de H2.
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le premier échange thermique a lieu dans la première étape de refroidissement suivant le recuit. De préférence, au sortir du premier échange thermique, la tôle, par exemple d'acier, a encore une température supérieure à une température de transformation de phase de l'acier, ce qui ne peut donc pas nuire aux possibilités de trempe ou refroidissement rapide exigés éventuellement dans la suite du traitement.
Il faut remarquer que l'étape de trempe peut d'une manière classique être arrêtée pour permettre une galvanisation ou un survieillissement, ces traitements étant alors suivis d'une dernière étape de refroidissement.
Suivant une forme avantageuse de réalisation de l'invention, au cours de ladite circulation, la récupération comprend un troisième échange thermique entre le gaz caloporteur et un agent échangeur de chaleur extérieur, pour ajuster la température du gaz caloporteur. Il peut être souhaitable, pour des raisons métallurgiques, d'augmenter ou même de diminuer la vitesse de refroidissement après recuit. Cela peut s'obtenir de manière particulièrement efficace par une réduction ou respectivement une augmentation de la température du gaz caloporteur agissant dans l'étape de refroidissement.
D'autres modes de réalisation du procédé suivant l'invention sont indiqués dans les revendications annexées.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et avec référence aux dessins annexés.
La figure 1 est un graphique illustrant le profil thermique d'un recuit continu de tôle suivant l'invention.
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Les figures 2 et 3 représentent deux variantes d'installation mettant en oeuvre le procédé suivant l'invention.
Sur la figure 1, on a représenté les variations de température de la tôle au cours du passage de celle-ci dans les différentes zones de l'installation de recuit continu.
Les zones A à D correspondent aux différentes étapes du procédé suivant l'invention. La zone A correspond à l'étape de préchauffe, la zone B à l'étape de chauffage proprement dit y compris le palier de maintien à la température de recuit qui est de 800 C dans le présent exemple, et la zone C à la première étape de refroidissement, dite ici de refroidissement lent. La zone D prévoit en traits pleins une étape de trempe ou de refroidissement rapide ou, à partir d'une température par exemple de 460 C, en traits interrompus une étape de galvanisation ou de survieillissement suivie d'une nouvelle étape de refroidissement.
Ainsi qu'il ressort de la figure 1, un circuit 1 est organisé entre la zone C et la zone A, dans lequel circule un gaz caloporteur.
Celui-ci, au sortir de la zone de préchauffe A, présente par exemple une température de 350 C et au sortir de la zone de refroidissement rapide une température de 450 C. Dans la zone D est appliqué un refroidissement classique par gaz ou par liquide qui est schématisé par le montage 2.
Sur la figure 2, on a représenté de manière schématique une installation de recuit continu mettant en oeuvre le procédé suivant l'invention.
La tôle 3 traverse l'installation de la gauche vers la droite, en étant déviée de manière courante, non représentée, à l'intérieur de chaque section de l'installation.
Ces sections sont en succession la section de préchauffe 4, la section de chauffage et de recuit 5, et la section de refroidissement 6.
D'autres sections connues de refroidissement ou autres peuvent suivre
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la section 6, mais elles n'ont pas été représentées car elles ne sont pas essentielles pour l'invention.
Entre les sections, la tôle passe d'une manière courante dans des tunnels de communication, non représentés, qui sont munis ou non d'organes d'étanchéification des sections.
Dans cet exemple de réalisation, dans la section de chauffe et de recuit 5, les tôles sont d'une manière connue amenées à défiler devant des tubes radiants non représentés, dans lesquels circulent des gaz de fumée. Ceux-ci proviennent, d'une manière schématisée, d'un brûleur 7 alimenté, d'une part, en combustible en 8 et, d'autre part, en air de combustion en 9. La flèche 10 en traits gras illustre de manière schématique la circulation des gaz de fumée dans les tubes radiants non représentés et leur dégagement hors de l'installation.
Après le palier de recuit, les tôles sortent de la section 5 et sont amenées dans une première section de refroidissement 6. Dans cet exemple de réalisation, cette première section de refroidissement comprend un système de refroidissement connu en soi qui consiste à souffler, à partir de caissons munis de tuyères ou de lames de soufflage, un gaz froid de type mélange de N2+ H2 sur les deux faces de la tôle. En ce qui concerne ce type de refroidissement et les équipements nécessaires pour le mettre en oeuvre, on peut faire référence à l'enseignement des documents de brevet JP-55-1969, EP-B-0761829 et EP-B-0815268.
Suivant l'invention, le gaz caloporteur servant au refroidissement est réchauffé dans la section 6 et est amené à la section de préchauffe 4 par exemple par l'intermédiaire d'un conduit de transfert
11. A l'aide d'un équipement identique à celui utilisé dans la section de refroidissement 6, équipement bien connu et non représenté, le gaz caloporteur est soufflé sur chacune des faces de la tôle entrant dans l'installation, ce qui permet une préchauffe de la tôle et un
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refroidissement du gaz caloporteur. Celui-ci, par l'intermédiaire du conduit de retour 12 est ramené dans la section de refroidissement 6.
Il existe donc entre la section de refroidissement 6, le conduit de transfert 11, la section de préchauffe 4 et le conduit de retour 12 un circuit de gaz caloporteur. La circulation de celui-ci dans le circuit est obtenue par l'utilisation par exemple de ventilateurs connus, appropriés, non représentés.
Dans cet exemple de réalisation, on peut notamment rencontrer les conditions suivantes : on traite ici une tôle d'une largeur de 1000 mm et d'une épaisseur de 0,8 mm à une vitesse de défilement de 130 m/minute, ce qui correspond à une production d'environ 50 t/h. A l'entrée de la section de préchauffe 4, la tôle 3 présente une température d'entrée de 30 C. Le gaz caloporteur entrant par le conduit de transfert 11dans cette section 4 a une température d'environ 400 C. A la sortie de la section 4, le gaz caloporteur a une température d'environ 250 C.
Entre la section de préchauffe 4 et la section de chauffage et de recuit 5 la tôle présente déjà une température d'environ 190 C.
Des gaz de fumée issus de la combustion de gaz naturel et d'air sont injectés depuis le brûleur 7 dans les tubes radiants non représentés. Devant ces tubes radiants, la tôle augmente de température pour atteindre une température de recuit d'environ 800 C. Elle est ensuite maintenue à cette température dans la partie aval de la section 5 et c'est donc cette température qu'elle présente à la sortie de la section 5.
Dans la section de refroidissement 6, le gaz caloporteur recyclé depuis la section de préchauffe 4, par le conduit de retour 12, présente alors une température d'environ 230 C, son débit massique est de l'ordre de 8 kg/s. Après l'échange thermique à l'intérieur de la première section de refroidissement 6, le gaz caloporteur sort par le conduit de transfert 11 à une température d'environ 440 C pour être redirigé vers la section de préchauffe.
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La tôle présente à la sortie de la première section de refroidissement, une température d'environ 700 C.
Typiquement, ce procédé permet de réduire la consommation d'énergie (en particulier la consommation de gaz combustible) de l'ordre de 74 kJ/kg dans les conditions indiquées ci- dessus, ce qui correspond à une réduction de 10 % de la production de CO2 (environ 4 kg de CO2), par rapport à celle d'une installation classique (environ 44kg de CO2 par t d'acier).
Dans certains cas, il est nécessaire d'augmenter la vitesse de refroidissement après recuit, pour des raisons métallurgiques.
L'augmentation des vitesses de refroidissement peut se faire, soit par augmentation du débit de gaz, soit par réduction de la température de celui-ci. On peut par exemple envisager cette dernière mesure, car très efficace, et prévoir donc notamment, comme représenté en traits interrompus sur la figure 2, un échangeur de chaleur 13 sur le conduit de retour 12. Dans celui-ci pénètre en 14 un agent d'échange thermique extérieur et il en sort après échange thermique en 15. L'échangeur de chaleur 13 permet donc un ajustement de la température du gaz caloporteur.
Dans un tel cas il est possible alors d'obtenir à l'entrée de la section de refroidissement 6, une température de gaz caloporteur de 100 C ou moins et à la sortie une température de 180 C, avec un refroidissement beaucoup plus efficace de la tôle, tandis que dans la section de préchauffe le gaz caloporteur sort à 150 C. La tôle est ainsi préchauffée de 20 C à environ 100 C. L'échangeur de chaleur 13 permet alors l'ajustement de la température du gaz caloporteur de 150 C à 100 C, avant sa réintroduction dans la section de refroidissement 6.
On peut, au moyen de certaines optimisations de processus, prévoir encore des économies supplémentaires en termes de CO2, qui peuvent atteindre 1 kg de C02/t, et, en termes de kJ/kg, 8 kJ/kg.
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Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 3, on a prévu une installation semblable à celle de la figure 2, qui est toutefois couplée à une section de préchauffe additionnelle 16, située en amont de la section de préchauffe 14. Ce cas se justifie par exemple lorsque le système de préchauffage de l'air de combustion des tubes radiants n'est pas très performant.
Cette section de préchauffe additionnelle 16 est équipée d'une manière connue, semblable à la section de refroidissement 6. Un gaz caloporteur supplémentaire est introduit en 17 dans cette section.
Après avoir été soufflé sur les faces de la tôle 3 entrant dans l'installation pour permettre un échange thermique avec la tôle, il est sorti de la section 16, en 18. Il est alors amené dans un échangeur de chaleur 19 où un échange thermique peut se produire entre le gaz caloporteur supplémentaire et les gaz de fumée sortant des tubes radiants de la section de chauffage et de recuit 5. Le gaz caloporteur supplémentaire ainsi chauffé est alors réintroduit en 17 dans la section 16.
Ainsi, dans cette variante d'installation, la tôle présente à l'entrée de la section 16 une température de 30 C, à l'entrée de la section 4 une température de 72 C, et à l'entrée de la section 5 une température de l'ordre de 215 C.
A la sortie de la section de refroidissement 6, le gaz caloporteur présente une température de 460 C, à l'entrée dans la section de préchauffe 4 une température de 420 C, à la sortie de cette section une température de 280 C et à l'entrée de la section de refroidissement une température de 260 C.
A la sortie 18, de la section de préchauffe additionnelle 16, le gaz caloporteur supplémentaire présente une température de 175 C, qui, après passage dans l'échangeur 19, devient environ 260 C.
Dans cette installation, l'économie calorifique supplé- mentaire par rapport à l'économie obtenue dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 2 est de 2 kg de C02, ce qui permet d'atteindre une
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production de CO2 par tonne d'acier de seulement 30 kg, et une consommation de chaleur de 728 MJ/t.
Si l'on considère une installation de recuit traitant une tôle de 0,8 mm x 1000 mm à une vitesse de 130 m/min, soit 50 t/h, à une température de recuit de 800 C, on calcule qu'en théorie, pour une installation fonctionnant à 100 %, la puissance strictement nécessaire pour ce recuit est de 6842 kW, ce qui correspond à 503 kJ/kg d'acier et à une production de 26 kg de C02/t.
Il s'avère que, dans une installation classique de l'art antérieur, le rendement global n'est pas de 100 %, mais de 60 %. La chaleur nécessaire pour traiter une tôle telle qu'indiquée ci-dessus devient donc 11400 kW et la production de C02 44 kg/t d'acier.
Lorsqu'on met en oeuvre une installation suivant la figure 2, le rendement global croît à 65,8 %-66,5 %, la chaleur nécessaire diminue à 10. 394-10.284 kW et la production de CO2 à 40-39 kg/t.
Lorsqu'on met en oeuvre une installation suivant la figure 3, le rendement global est de 69,1 %, la chaleur nécessaire de 9.900 kW et la production de CO2 de 38 kg/t.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées.
On peut par exemple prévoir, dans l'exemple de réalisation de la figure 2, un échangeur de chaleur installé sur le circuit chaud, le conduit de transfert 11, au lieu de l'échangeur 13 monté sur le circuit froid de la circulation de gaz caloporteur.
On peut aussi envisager, sur l'installation illustrée sur la figure 3, et en particulier au niveau de l'échangeur de chaleur 19, au lieu de ou simultanément à l'échange entre les gaz de fumée et un gaz caloporteur additionnel, un échange avec de l'air de combustion qui est introduit par le conduit d'entrée 20, d'abord dans l'échangeur 19, puis
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sous forme préchauffée dans le brûleur 7, où la combustion est ainsi rendue plus efficace.
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"Method of annealing sheet metal"
The present invention relates to a method for annealing sheet metal in continuous scrolling in an annealing installation, comprising - heating the sheet, - annealing of the heated sheet, - at least one cooling step of the annealed sheet, and - heat recovery.
Reducing energy consumption is now a priority, as is the production of C02 that is usually linked to it.
In the production of steel, it is common to have to anneal the sheets after prior cooling, for example in the case of cold rolling. This annealing can exceed temperatures of 720 C, or 800 C, for qualities of steel embossissables, as those required by the automotive market.
In conventional continuous annealing installations, the heating of the sheet is obtained by running it in front of radiant tubes in which flue gases from the combustion of a fuel and air circulate. In these installations, it has already been planned to recover heat from the flue gases leaving the radiant tubes to preheat the combustion air. However, given the heat losses by the fumes and leaks in the chamber of the annealing plant, the heat consumed is worth, in spite of this recovery, of the order of 1.7 times the heat found in the sheet, which corresponds to a yield of 60%.
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Typically, for annealing at 800 ° C., 44 kg of CO 2 / t of steel are produced, if the combustible gas is methane. Since, after the thermal cycle, the temperature of the steel returns to its initial temperature, that is to say before annealing, the heat consumed is found entirely in the atmosphere, and / or cooling water.
If the insulation of the hot parts of the installation and the improvement of the efficiency of the recuperators on the fumes make it possible to improve the overall efficiency, it is extremely difficult to drastically reduce the energy consumption, without touching the very foundation of the system. heating and cooling.
It has also been planned to improve the cooling efficiency of steel objects, such as tubes, subjected to continuous annealing and then to multi-stage cooling. To do this, the cooling gas is cascaded over the tubes from a cooling step to the previous one (see WO-00/25076). This method, although theoretically efficient, does not allow an industrial practice on annealing lines of sheets with high heating capacity, of the order of more than 40 t / h. It is indeed impossible to effectively collect the gas streams heated and cooled successively in different sections of the cascade.
The object of the present invention is to overcome these drawbacks and to develop an industrial process for recovering a large part of the heat, resulting in a better efficiency of the installation, even if this installation is in a line of great capacity. It therefore aims to reduce overall energy consumption of the oven.
To solve these problems, there is provided according to the invention a method as described at the beginning, wherein said heat recovery comprises
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a thermal coupling, by circulating a heat-transfer gas, between at least one of said at least one cooling step and a step of preheating the sheet, located upstream of said step of heating the sheet, a first heat exchange in the cooling stage in which the heat-transfer gas circulates, between the sheet and the heat-transfer gas, during which cooling takes place of the sheet and heating of the heat-transfer gas, and a second heat exchange in said preheating stage, between the sheet and the coolant gas, during which the preheating of the sheet takes place and a cooling of the heat transfer gas.
The invention therefore consists essentially in recovering part of the heat removed from the sheet during cooling from the annealing temperature to room temperature, and this to preheat the sheet entering the installation and thus start the cycle heating. It therefore allows the desired reduction of the energy consumption of the oven.
The gas used is a heat-transfer gas which will preferably be a gas as currently used to cool the sheets after annealing.
In conventional installations, some of the cooling steps, in particular the first one following the annealing, are carried out by blowing on the cooling gas sheet consisting of N 2, H 2, mixtures of N 2 + H 2, or else of N 2 mixture. + He. Nitrogen gas or N2 means not only a pure gas, but also an industrial gas put on the market as nitrogen gas, and may contain small proportions of other elements, including hydrogen or helium. Similarly, hydrogen gas or helium gas means not only a pure gas, but also an industrial gas placed on the market as hydrogen gas or helium, which may contain small amounts of other elements.
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Preferably, the heat-exchange gas is a mixture of N 2 and H 2, which may contain from 0 to 100% by volume of H 2.
According to an advantageous embodiment of the invention, the first heat exchange takes place in the first cooling step following the annealing. Preferably, at the end of the first heat exchange, the sheet, for example of steel, still has a temperature greater than a phase transformation temperature of the steel, which can not therefore affect the quenching or rapid cooling possibilities. possibly required in the continuation of the treatment.
It should be noted that the quenching step can in a conventional manner be stopped to allow galvanization or over-aging, these treatments then being followed by a last cooling step.
According to an advantageous embodiment of the invention, during said circulation, the recovery comprises a third heat exchange between the heat transfer gas and an external heat exchange agent, to adjust the temperature of the heat transfer gas. It may be desirable for metallurgical reasons to increase or even decrease the cooling rate after annealing. This can be achieved particularly effectively by reducing or increasing the temperature of the coolant gas acting in the cooling step.
Other embodiments of the method according to the invention are indicated in the appended claims.
Other details and features of the invention will become apparent from the description given below, without limitation and with reference to the accompanying drawings.
Figure 1 is a graph illustrating the thermal profile of a continuous annealing sheet according to the invention.
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Figures 2 and 3 show two plant variants implementing the method according to the invention.
FIG. 1 shows the temperature variations of the sheet during the passage thereof in the different zones of the continuous annealing installation.
Zones A to D correspond to the different steps of the process according to the invention. Zone A corresponds to the preheating stage, zone B to the heating stage itself, including the maintenance bearing at the annealing temperature which is 800 C in the present example, and zone C to the first cooling step, here slow cooling. Zone D provides in full lines a quenching step or rapid cooling or, from a temperature for example 460 C, in broken lines a galvanizing or over-aging step followed by a new cooling step.
As is apparent from Figure 1, a circuit 1 is organized between the zone C and the zone A, in which circulates a heat transfer gas.
The latter, at the exit of the preheating zone A, for example has a temperature of 350 ° C. and at the exit of the rapid cooling zone a temperature of 450 ° C. In zone D is applied conventional cooling by gas or by liquid which is schematized by the assembly 2.
FIG. 2 diagrammatically shows a continuous annealing installation implementing the method according to the invention.
The sheet 3 crosses the installation from left to right, being routinely deflected, not shown, within each section of the installation.
These sections are in succession the preheating section 4, the heating and annealing section 5, and the cooling section 6.
Other known cooling sections or others may follow
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section 6, but they have not been shown because they are not essential for the invention.
Between the sections, the sheet passes in a common way in communication tunnels, not shown, which are provided or not with sealing members sections.
In this embodiment, in the heating and annealing section 5, the sheets are in a known manner scrolled in front of unrepresented radiant tubes, in which smoke gases circulate. These come, schematically, a burner 7 fed, on the one hand, fuel 8 and, on the other hand, combustion air at 9. The arrow 10 in bold lines illustrates schematic the flow of flue gases in the not shown radiant tubes and their clearance out of the installation.
After the annealing bearing, the sheets leave the section 5 and are brought into a first cooling section 6. In this embodiment, this first cooling section comprises a cooling system known per se which consists of blowing, from caissons equipped with nozzles or blower blades, a cold gas of N2 + H2 mixture type on both sides of the sheet. With regard to this type of cooling and the equipment necessary to implement it, reference can be made to the teaching of patent documents JP-55-1969, EP-B-0761829 and EP-B-0815268.
According to the invention, the coolant gas used for cooling is heated in section 6 and is fed to the preheating section 4, for example via a transfer conduit.
11. Using equipment identical to that used in the cooling section 6, well known equipment and not shown, the coolant gas is blown on each side of the sheet entering the installation, which allows a preheat the sheet and a
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cooling of the heat transfer gas. This, through the return duct 12 is returned to the cooling section 6.
There is therefore between the cooling section 6, the transfer duct 11, the preheating section 4 and the return duct 12 a heat transfer gas circuit. The circulation of the latter in the circuit is obtained by the use for example of known fans, appropriate, not shown.
In this exemplary embodiment, the following conditions can in particular be met: here a sheet having a width of 1000 mm and a thickness of 0.8 mm is treated at a running speed of 130 m / minute, which corresponds to at a production of about 50 t / h. At the inlet of the preheating section 4, the sheet 3 has an inlet temperature of 30 C. The heat transfer gas entering through the transfer duct 11 in this section 4 has a temperature of about 400 C. At the exit of Section 4, the heat transfer gas has a temperature of about 250 C.
Between the preheating section 4 and the heating and annealing section 5 the sheet already has a temperature of about 190 C.
Smoke gases from the combustion of natural gas and air are injected from the burner 7 into the not shown radiant tubes. In front of these radiant tubes, the sheet increases temperature to reach an annealing temperature of about 800 C. It is then maintained at this temperature in the downstream part of the section 5 and it is therefore this temperature that it presents to the exit from section 5.
In the cooling section 6, the heat transfer gas recycled from the preheating section 4, through the return duct 12, then has a temperature of about 230 C, its mass flow is of the order of 8 kg / s. After the heat exchange inside the first cooling section 6, the heat transfer gas exits via the transfer duct 11 at a temperature of about 440 C to be redirected to the preheating section.
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The sheet at the outlet of the first cooling section, a temperature of about 700 C.
Typically, this method makes it possible to reduce the energy consumption (in particular fuel gas consumption) of the order of 74 kJ / kg under the conditions indicated above, which corresponds to a reduction of 10% in the production. of CO2 (about 4 kg of CO2), compared to that of a conventional installation (about 44kg of CO2 per t of steel).
In some cases, it is necessary to increase the cooling rate after annealing, for metallurgical reasons.
The increase in cooling rates can be done either by increasing the gas flow rate or by reducing the temperature thereof. This last measurement can for example be considered because it is very efficient, and therefore, in particular, as shown in dashed lines in FIG. 2, it is possible to provide a heat exchanger 13 on the return duct 12. external heat exchange and it comes out after heat exchange 15. The heat exchanger 13 therefore allows an adjustment of the temperature of the heat transfer gas.
In such a case it is then possible to obtain at the inlet of the cooling section 6, a heat transfer gas temperature of 100 C or less and the output a temperature of 180 C, with a much more efficient cooling of the sheet, while in the preheating section the heat transfer gas leaves at 150 C. The sheet is thus preheated from 20 C to about 100 C. The heat exchanger 13 then allows the adjustment of the temperature of the heat transfer gas 150 C at 100 C, before being reintroduced into the cooling section 6.
Some process optimizations can provide further CO2 savings of up to 1 kg CO2 / t and, in terms of kJ / kg, 8 kJ / kg.
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In the embodiment shown in FIG. 3, an installation similar to that of FIG. 2 is provided, which is however coupled to an additional preheating section 16 situated upstream of the preheating section 14. justifies for example when the system for preheating the combustion air of the radiant tubes is not very efficient.
This additional preheating section 16 is equipped in a known manner, similar to the cooling section 6. An additional heat transfer gas is introduced at 17 in this section.
After being blown on the faces of the sheet 3 entering the installation to allow heat exchange with the sheet, it is removed from the section 16, at 18. It is then brought into a heat exchanger 19 where a heat exchange may occur between the additional heat transfer gas and the flue gases leaving the radiant tubes of the heating and annealing section 5. The additional heat-transfer gas thus heated is then reintroduced at 17 in section 16.
Thus, in this installation variant, the sheet has a temperature of 30 C at the inlet of section 16, at the inlet of section 4 a temperature of 72 C, and at the inlet of section 5 a temperature of the order of 215 C.
At the outlet of the cooling section 6, the heat transfer gas has a temperature of 460 ° C., at the inlet to the preheating section 4 a temperature of 420 ° C., at the outlet of this section a temperature of 280 ° C. and at a temperature of inlet of the cooling section a temperature of 260 ° C.
At the outlet 18, of the additional preheating section 16, the additional heat transfer gas has a temperature of 175 ° C., which, after passing through the exchanger 19, becomes approximately 260 ° C.
In this installation, the additional heat saving with respect to the economy obtained in the embodiment illustrated in FIG. 2 is 2 kg of CO2, which makes it possible to achieve a
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CO2 production per ton of steel of only 30 kg, and heat consumption of 728 MJ / t.
If we consider an annealing plant treating a sheet of 0.8 mm x 1000 mm at a speed of 130 m / min, ie 50 t / h, at an annealing temperature of 800 C, it is calculated that in theory for an installation operating at 100%, the power strictly necessary for this annealing is 6842 kW, which corresponds to 503 kJ / kg of steel and a production of 26 kg of CO2 / t.
It turns out that in a conventional installation of the prior art, the overall efficiency is not 100%, but 60%. The heat required to treat a sheet as indicated above thus becomes 11400 kW and the production of C02 44 kg / t of steel.
When an installation according to FIG. 2 is used, the overall efficiency increases to 65.8% -66.5%, the necessary heat decreases to 10. 394-10.284 kW and the CO2 production to 40-39 kg / t.
When an installation according to FIG. 3 is used, the overall efficiency is 69.1%, the required heat 9,900 kW and the CO2 production 38 kg / t.
It should be understood that the present invention is in no way limited to the embodiments described above and that many modifications can be made without departing from the scope of the appended claims.
It is possible, for example, to provide, in the embodiment of FIG. 2, a heat exchanger installed on the hot circuit, the transfer duct 11, instead of the exchanger 13 mounted on the cold circuit of the gas circulation. coolant.
It is also possible to envisage, on the installation illustrated in FIG. 3, and in particular at the level of the heat exchanger 19, instead of or simultaneously with the exchange between the smoke gases and an additional heat transfer gas, an exchange with combustion air which is introduced through the inlet duct 20, first in the exchanger 19, and then
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in preheated form in the burner 7, where the combustion is thus made more efficient.