EP2029951B1

EP2029951B1 - Procede de pilotage de bruleurs lateraux d'un four de rechauffage

Info

Publication number: EP2029951B1
Application number: EP07788815.4A
Authority: EP
Inventors: Ludovic Ferrand; Yves Braud; Jean-Luc Renault; Arnaud Ceccotti
Original assignee: Cockerill Maintenance and Ingenierie SA
Current assignee: John Cockerill SA
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2027-05-31
Also published as: ES2576603T3; FR2901867A1; FR2901867B1; WO2007138194A1; EP2029951A1

Description

L'invention concerne les fours de réchauffage sidérurgiques continus, et plus particulièrement le pilotage de brûleurs de tels fours de réchauffage.

ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION

Les fours de réchauffage sidérurgiques permettent de réchauffer à une température adéquate des semi-produits en acier, tels que des brames, billettes, blooms, beam-blanks, lingots, afin de préparer ces produits à des opérations de laminage, forgeage, extrusion , ou plus généralement à toute autre opération de formage à chaud.
On a déjà proposé de nombreux types d'agencements pour les brûleurs équipant les fours de réchauffage. On a ainsi proposé des brûleurs dit frontaux, qui sont agencés en avant de niches pour des brûleurs de niveau inférieur, ou en avant de nez de voûte pour des brûleurs de niveau supérieur. Les brûleurs frontaux forment alors une rangée d'une pluralité de brûleurs disposés à une même abscisse de la longueur du four. L'avantage de tels agencements est de mettre en oeuvre un apport de chaleur sensiblement homogène, mais avec l'inconvénient d'une grande rigidité. En effet, avec les rangées de brûleurs agencés en nez de voûte, les flammes chauffent plusieurs produits sidérurgiques à la fois, sur toute la largeur du four lors de la progression de ceux-ci, de sorte qu'il est pratiquement impossible d'avoir des consignes différentes d'un produit à l'autre, interdisant donc toute flexibilité dans le mode d'utilisation du four de réchauffage. En outre, la longueur axiale des nez de voûte ou des niches inférieures correspond à une longueur qui est perdue pour la chauffe, ce qui diminue de facto la puissance de chauffage susceptible d'être mise en oeuvre pour une longueur donnée. Enfin, la structure de tels fours est relativement onéreuse, surtout pour des fours de grande longueur, avec en outre le risque d'une certaine fragilité de certaines parties du four, en particulier dans la zone adjacente à des nez de voûte, laquelle fragilité peut induire un risque de cassure.
On a également proposé d'utiliser des brûleurs dits de voûte, qui sont également disposés en rangées transversales en étant intégrés à la voûte du four. L'avantage par rapport à l'agencement à brûleurs frontaux, est que l'on chauffe la zone directement sous-jacente à la voûte, de sorte que les produits sidérurgiques sont chauffés par rayonnement, sans impact direct des flammes sur les produits. Ceci permet d'améliorer l'homogénéité du chauffage, et d'obtenir un fonctionnement d'autant plus satisfaisant que le four de réchauffage est fortement rempli de produits sidérurgiques à réchauffer. Cependant, les brûleurs de voûte présentent plusieurs inconvénients, dont le premier est l'émission de polluants NOx résultant des flammes très chaudes émises par les brûleurs de voûte. Comme les brûleurs de voûte émettent une flamme essentiellement tournante autour de l'axe du brûleur, les vitesses de flammes restent en général faibles, de sorte que l'on ne peut éviter un certain confinement des NOx dans la zone haute du four de réchauffage. En outre, l'utilisation de brûleurs de voûte s'effectue généralement avec une alimentation commune de tous les brûleurs d'une même rangée ou d'un même groupe de rangées adjacentes, de sorte qu'il est exclu de découpler les brûleurs de voûte. Cette absence de flexibilité est tout particulièrement défavorable lorsque des produits de longueur transversale notablement inférieure à la largeur du four sont introduits dans le four de réchauffage. En effet, les produits sidérurgiques de petites dimensions sont en général disposés au niveau du plan vertical médian du four de réchauffage, de sorte que les zones latérales adjacentes aux parois latérales du four constituent des espaces sans produits à chauffer, et par suite créent au niveau de ces espaces des zones de surchauffe qui peuvent s'avérer dangereuses, en particulier si la température au niveau de ces zones latérales atteint des températures voisines de 1600°C, car on se heurte alors à un risque de vitrification irréversible du matériau réfractaire constituant l'enceinte du four. Enfin, les brûleurs de voûte d'une même rangée induisent un champ thermique qui est essentiellement distribué dans un plan vertical, de sorte qu'il est exclu de pouvoir chauffer simultanément plusieurs produits sidérurgiques.
Les inconvénients précités des brûleurs frontaux et des brûleurs de voûte ont amené les concepteurs de fours de réchauffage à se tourner vers l'utilisation de brûleurs latéraux intégrés aux parois latérales du four. En effet, l'avantage direct des brûleurs latéraux est de pouvoir aligner les flammes sur les produits, de sorte qu'il est théoriquement possible de traiter thermiquement chaque produit avec la flamme située à la même abscisse à un instant donné.
On pourra par exemple se référer au document JP-10 168 514 A , qui décrit un four à brûleurs latéraux inférieurs et supérieurs agencés symétriquement par rapport au plan vertical médian du four. L'enseignement de ce document est simplement que les brûleurs inférieurs et supérieurs (du type à accumulation de chaleur) sont pilotés individuellement pour maintenir la température régnant au voisinage de chaque brûleur calée à une valeur prédéterminée.
Parmi les brûleurs latéraux, les brûleurs inférieurs, par référence au niveau de circulation des produits sidérurgiques dans le four de réchauffage, posent cependant des problèmes dans les zones du four où la calamine qui tombe de la face inférieure des produits sidérurgiques forme un entassement excessif sur la sole du four, cet entassement perturbant l'action des brûleurs environnants et gênant la circulation des fumées.
De telles zones se rencontrent en particulier chaque fois que les produits sidérurgiques subissent un choc thermique et/ou mécanique important dans le four.
Ces inconvénients importants dans un four de réchauffage seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre d'un four de type traditionnel à longerons tubulaires, en référence aux figures 1 à 4.
Les figures 1 et 2 illustrent un four F à longerons tubulaires, de conception traditionnelle, qui permet de mettre en oeuvre un chauffage des produits sidérurgiques circulant dans ledit four en concernant à la fois les faces supérieure et inférieure de chacun des produits convoyés.
Le four F comporte une enceinte 10 calorifugée dont les parois supérieure et inférieure (ou sole) sont notées 11 et 12, et les parois gauche et droite, par référence au sens de progression des produits sidérurgiques notés P dans le tunnel (sens indiqué par la flèche 100), sont notées 13 et 14.
La figure 1 qui est une coupe selon I-I de la figure 2, illustre divers équipements associés au convoyage des produits sidérurgiques dans le tunnel, ainsi que d'autres équipements extérieurs associés à l'évacuation des fumées et au contrôle du process, tandis que la figure 2, qui est une coupe selon II-II de la figure 1, permet de mieux distinguer l'agencement des brûleurs latéraux, ici prévus tant au niveau supérieur qu'inférieur par référence au niveau de convoyage des produits sidérurgiques P.
L'enceinte 10 comporte une zone amont d'enfournement 15 et une zone aval de défournement 16, qui sont équipées de portes non représentées ici. Un système d'enfournement 17 amène les produits P à réchauffer dans la zone d'enfournement 15, et un système de défournement 18 évacue les produits P réchauffés au niveau de la zone de défournement 16.
Le four de réchauffage est équipé de moyens de convoyage notés 20 qui permettent de faire progresser les produits sidérurgiques P à l'intérieur du tunnel de l'amont vers l'aval dudit tunnel, lesdits produits sidérurgiques étant soumis à l'action des brûleurs latéraux pour subir le réchauffage progressif désiré à l'intérieur de leur masse. Ainsi que cela est mieux visible sur la figure 2, les produits sidérurgiques P sont supportés par des longerons mobiles 21 et des longerons fixes 22 agencés en alternance dans la direction longitudinale du four. Les longerons mobiles 21 ont des quilles 23 qui traversent la paroi inférieure 12 du four et sont fixées sur une semelle 25 reposant sur un châssis 26. Les longerons fixes 22 ont quant à eux des quilles 24 qui sont ancrées dans la paroi inférieure 12 de l'enceinte du four. Ainsi que cela est mieux visible sur la figure 1, le châssis 26 est équipé d'une pluralité de galets 27, 28, respectivement intercalés entre le châssis 26 et la semelle 25, et entre le châssis 26 et des appuis 29 à plan incliné 29.1 Les galets supérieurs 27 sont entraînés par des moyens non représentés ici. Lorsque le châssis 26 est poussé au moyen de vérins non représentés ici au niveau de son extrémité amont (comme schématisé par la flèche), les galets inférieurs 28 roulent sur les plans inclinés 29.1 des appuis 29, ce qui induit un soulèvement de la semelle 25 et des longerons mobiles 21, et par suite un soulèvement des produits sidérurgiques P qui reposent alors uniquement sur lesdits longerons mobiles 21 en étant dégagés des longerons fixes 22. Les galets 27 sont alors entraînés et peuvent alors procéder à un décalage d'un pas dans la direction longitudinale du four de l'ensemble mobile ainsi soulevé et donc des produits sidérurgiques supportés par celui-ci, après quoi les galets 27 sont stoppés et le châssis est débloqué, de façon que les galets 28 redescendent sur les plans inclinés 29.1 des appuis 29, pour une nouvelle position axiale de l'ensemble des produits sidérurgiques. Un tel processus de convoyage en pas à pas, selon un cycle carré ou rectangulaire, est bien connu dans le domaine des fours sidérurgiques.
Pour ce qui est des équipements extérieurs du four de réchauffage, on a illustré ici une cheminée amont 31 servant à l'évacuation des fumées, et dont la sortie est reliée à un réseau 32 d'évacuation des fumées issues de la combustion, ces fumées étant ici évacuées vers des moyens de récupération d'énergie, avec par exemple un échangeur de chaleur 33 transmettant l'énergie des fumées, ensuite évacuées par une cheminée 34, à l'air de combustion amené par un ventilateur 35 à travers l'échangeur de chaleur 33. Le contrôle du process est assuré à partir d'un centre de contrôle 38 qui est relié notamment par une ligne 37 à différents thermo-couples 36 intégrés à la voûte de l'enceinte du four, qui servent à surveiller la température à différentes abscisses du four afin de se conformer à une courbe de chauffage qui est prédéterminée en fonctions des produits sidérurgiques concernés.
Les brûleurs latéraux équipant le four F permettent de réchauffer à la fois la face supérieure et la face inférieure des produits sidérurgiques P passant au niveau des flammes desdits brûleurs. Pour une meilleure identification des différents brûleurs latéraux équipant le four, on utilisera une notation à deux lettres suivies d'un chiffre, la première lettre étant G pour un brûleur associé à la paroi latérale gauche ou D pour un brûleur associé à la paroi latérale droite, et la deuxième lettre étant S pour un brûleur latéral associé au niveau supérieur ou I pour un brûleur latéral associé au niveau inférieur, le chiffre correspondant quant à lui à l'index 1, 2,... k, ... n de la rangée de brûleurs sensiblement disposée dans un plan vertical commun, de l'amont vers l'aval du four. En l'espèce, on a représenté sept rangées de brûleurs inférieurs et supérieurs, mais il ne s'agit naturellement que d'un exemple, dans la mesure où l'on pourra prévoir un nombre différents de brûleurs, ou encore prévoir deux ou trois brûleurs par pas de quilles dans certaines zones du four. Avec cette notation, la coupe de la figure 2 permet ainsi de distinguer quatre brûleurs latéraux, avec, du côté gauche, les brûleurs GS2 et GI2 respectivement supérieur et inférieur, et, du côté droit, les brûleurs DS2 et DI2, respectivement supérieur et inférieur.
Dans certaines zones du four F, en particulier là où les produits sidérurgiques sont susceptibles de subir un choc thermique et/ou mécanique important, on assiste à une accumulation de la calamine qui tombe de la face inférieure des produits sidérurgiques.
Ce phénomène bien connu des spécialistes a été tout particulièrement constaté dans les fours présentant au moins une zone où les longerons tubulaires sont interrompus et décalés latéralement au niveau de cette interruption, avec en général une imbrication des extrémités concernées à la manière d'un peigne.
Un tel agencement en quinconce est illustré sur la figure 3, qui est une coupe du four F par un plan horizontal, sur laquelle on n'a représenté que les longerons mobiles 21 pour plus de clarté. On distingue sur la figure 3 une zone Z schématisée en pointillés correspondant à la zone d'interruption des longerons mobiles, avec une imbrication des extrémités aval des longerons amont 21 entre les extrémités amont des longerons aval 21'. Ceci est intéressant pour égaliser la température sur la longueur des produits sidérurgiques : en effet, les produits sidérurgiques P réchauffés présentent une alternance de zones surchauffées (au niveau de l'appui sur les longerons) et de zones sous-chauffées (entre les longerons), de sorte que la disposition en quinconce permet, à la transition, de réchauffer plus les zones sous-chauffées et de réchauffer moins les zones surchauffées. On obtient alors un profil de température correspondant à la courbe T représentée sur la figure 3, dont l'amplitude est fortement réduite, ce qui traduit une meilleure homogénéité de la température dans les produits P.
Une zone Z d'accumulation de calamine peut également se rencontrer dans d'autres parties du four, plutôt dans la moitié aval du four, en particulier dans la zone de défournement des produits sidérurgiques réchauffés.
La figure 4, qui est une coupe selon IV-IV de la figure 3, donc au niveau de la zone Z de décalage latéral entre les longerons 21, 21' supportant les produits sidérurgiques P, illustre la formation d'un entassement noté C de la calamine qui est tombée de la face inférieure des produits P sur la sole 12 du four F.
Les brûleurs latéraux supérieurs GSk, DSk sont représentés en pointillés car ils ne sont pas directement concernés. Par contre, les brûleurs latéraux inférieurs GIk, DIk, sont quant à eux directement concernés. En effet, au fur et. à mesure que le niveau de l'entassement de calamine C s'élève, l'action des brûleurs inférieurs GIk, DIk, et aussi, dans une moindre mesure, celle des brûleurs inférieurs qui leur sont directement adjacents, est perturbée, et la zone centrale des pièces P est moins bien chauffée. La circulation des fumées est également gênée par l'obstacle que constitue l'entassement de calamine C.
Par suite, il est nécessaire d'effectuer un décrassage périodique du four. De plus, la durée de campagne entre deux décalaminages en est de facto écourtée, car il faut arrêter le four pendant environ huit jours (avec trois jours pour refroidir le four, et trois jours pour réchauffer le four).

OBJET DE L'INVENTION

L'invention a pour objet de concevoir un procédé de pilotage de brûleurs latéraux d'un four de réchauffage sidérurgique permettant de pallier les inconvénients précités, en particulier de lutter contre la formation d'un entassement excessif de calamine sur la sole du four.
L'invention a également pour objet de concevoir un procédé de pilotage de tels brûleurs latéraux qui tienne compte de la demande calorifique, celle-ci étant par exemple très importante lors du redémarrage du four.

DEFINITION GENERALE DE L'INVENTION

Le problème technique précité est résolu conformément à l'invention grâce à un procédé de brûleurs latéraux d'un four de réchauffage sidérurgique, le four comportant une pluralité de brûleurs latéraux agencés pour réchauffer des produits sidérurgiques circulant d'une extrémité à l'autre dudit four, caractérisé en ce que le pilotage concerne les premier et second brûleurs se faisant essentiellement face d'au moins une paire de brûleurs latéraux inférieurs, par référence au niveau de circulation des produits sidérurgiques dans le four, dans une zone Z du four correspondant à une accumulation de calamine tombant desdits produits sur la sole du four, la flamme desdits premier et second brûleurs étant dirigée vers ladite accumulation de calamine, et le pilotage est tel que les premier et second brûleurs sont allumés préfêrentiellement en alternance, de façon que l'alternance de l'action mécanique exercée par leur flamme favorise l'étalement de la calamine sur la sole du four, lesdits premier et second brûleurs étant à cet effet dimensionnés pour développer une puissance de chauffe supérieure à celle des autres brûleurs latéraux qui ne servent qu'à réchauffer les produits sidérurgiques circulant dans le four, conformément à la revendication 1.
De préférence, le pilotage des premier et second brûleurs est indépendant du pilotage des autres brûleurs latéraux du four, et n'est enclenché que lorsque l'accumulation de la calamine sur la sole du four induit une perturbation considérée comme excessive, sur l'action des brûleurs adjacents à la zone Z.
La zone Z précitée peut être une zone de décalage latéral entre des longerons supportant les produits sidérurgiques, ou encore une zone de défournement du four.
Conformément à une caractéristique particulièrement avantageuse, le pilotage des premier et second brûleurs est en mode impulsionnel et fonction de la demande calorifique de la paire de brûleurs concernée, avec, lorsque ladite demande calorifique dépasse un seuil prédéterminé, un temps déterminé de recouvrement pendant lequel les premier et second brûleurs de ladite paire sont tous deux allumés.
De préférence, lorsque la demande calorifique est inférieure audit seuil prédéterminé , l'extinction du second brûleur allumé de la paire concernée coïncide sensiblement avec la fin du temps de cycle entre deux allumages successifs du premier brûleur, de façon à minimiser le temps de recouvrement pendant lequel le premier et le second brûleurs sont tous deux allumés.
Avantageusement encore, lorsque la demande calorifique est inférieure audit seuil prédéterminé, les premier et second brûleurs de la paire concernée sont allumés exclusivement en alternance durant la totalité du temps de cycle.
En particulier alors, lorsque la demande calorifique est inférieure audit seuil prédéterminé, les premier et second brûleurs de la paire concernée sont éteints pendant un temps déterminé après l'extinction du premier brûleur allumé et avant l'allumage du second brûleur éteint. On pourra alors prévoir que les premier et second brûleurs de la paire concernée sont éteints pendant un autre temps déterminé, ou que l'extinction du second brûleur allumé de la paire concernée coïncide sensiblement avec la fin du temps de cycle entre deux allumages successifs du premier brûleur.
Par ailleurs enfin, on pourra prévoir que le seuil prédéterminé associé à la demande calorifique est de l'ordre de 50%.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, en référence aux figures 5 à 11 des dessins annexés.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

la figure 1 est une coupe longitudinale d'un four de réchauffage à longerons tubulaires de type traditionnel, et la figure 2 est une coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1 de ce four à longerons tubulaires ;
la figure 3 est une vue de dessus du four en coupe longitudinale illustrant une zone Z à décalage latéral de longerons, qui est une zone privilégiée pour la chute de calamine sur la sole du four ;
la figure 4 est une coupe selon IV-IV de la figure 3 montrant l'accumulation de calamine dans la partie centrale de la zone Z précitée ;
les figures 5 et 6 sont des vues en coupe analogues à celle de la figure 4, illustrant le procédé de pilotage selon l'invention de la paire concernée de brûleurs latéraux inférieurs, avec l'action mécanique alternée des flammes sur l'accumulation de calamine ;
les figures 7 et 8 sont des diagrammes illustrant le pilotage des brûleurs inférieurs associés au décalaminage, respectivement dans le cas d'une faible demande calorifique et d'une forte demande calorifique ;
la figure 9 illustre une variante du pilotage en cas de forte demande calorifique ;
les figures 10 et 11 illustrent enfin deux autres variantes de fonctionnement en cas de faible demande calorifique.

DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION

On va maintenant décrire plus en détail le procédé de pilotage en mode impulsionnel des brûleurs latéraux inférieurs associés à l'action de décalaminage conforme à l'invention.
Dans sa définition la plus générale, le procédé de pilotage des brûleurs latéraux inférieurs associés à l'action de décalaminage conforme à l'invention.
Dans sa définition la plus générale, le procédé de pilotage concerne les premier et second brûleurs se faisant essentiellement face d'au moins une paire de brûleurs latéraux inférieurs dans une zone Z du four correspondant à une accumulation de calamine C tombant des produits sidérurgiques sur la sole du four, la flamme desdits premier et second brûleurs étant dirigée vers ladite accumulation de calamine, et le pilotage est tel que les premier et second brûleurs sont allumés préférentiellement en alternance, de façon que l'alternance de l'action mécanique exercée par leur flamme favorise l'étalement de la calamine sur la sole du four.
Sur les figures 5 et 6, on a ainsi illustré une telle action alternée des brûleurs de décalaminage conforme à une caractéristique essentielle de l'invention.
En figure 5, le premier brûleur GIk est allumé, et le second brûleur DIk est éteint. La flamme du brûleur GIk est dirigée sur l'entassement de calamine C, et l'action mécanique de cette flamme agit directement sur une zone CG de l'entassement de calamine.
En figure 6, le second brûleur DIk est allumé, et le premier brûleur GIk est éteint. La flamme du brûleur DIk est dirigée sur l'entassement de calamine C, et l'action mécanique de cette flamme agit directement sur une zone CD de l'entassement de calamine.
On comprend alors que l'alternance de l'allumage des brûleurs GIk, DIk favorise l'étalement de la calamine sur la sole 12 du four. Les éventuels brûleurs supérieurs GSk, DSk pourront quant à eux être pilotés en continu ou en alternance selon les besoins.
Les brûleurs de décalaminage pourront faire partie des brûleurs de réchauffage, avec alors un pilotage dédié, ou seront des brûleurs exclusivement réservés au décalaminage, avec alors un pilotage qui est indépendant du pilotage des autres brûleurs latéraux du four. L'avantage d'utiliser des brûleurs spécialement dédiés au décalaminage est que l'on peut prévoir des brûleurs dimensionnés pour développer une puissance de chauffe supérieure à celle des autres brûleurs latéraux qui ne servent qu'à réchauffer les produits sidérurgiques circulant dans le four. On pourra bien entendu utiliser plus d'une paire de brûleurs dédiés au décalaminage, notamment dans des zones à forte concentration de calamine.
De préférence, le pilotage des brûleurs de décalaminage n'est enclenché que lorsque l'accumulation de calamine sur la sole du four induit une perturbation considérée comme excessive sur l'action des brûleurs adjacents à la zone Z.
Comme indiqué plus haut, la zone dite « zone Z » pourra être une autre zone du four, en particulier la zone de défournement où les produits sidérurgiques subissent toujours un choc thermique et/ou mécanique plus ou moins important.
Il est par ailleurs intéressant de prévoir que le pilotage des brûleurs de décalaminage GIk, DIk est en mode impulsionnel, c'est-à-dire en tout ou rien, et fonction de la demande calorifique de la paire de brûleurs concernée.
Il est rappelé que la « demande calorifique » correspond au rapport entre le temps d'allumage d'un brûleur et le temps de cycle, lequel temps de cycle correspond à la durée entre deux allumages successifs d'un même brûleur, par exemple le premier brûleur de la paire de brûleurs concernée.
Le pilotage en fonction de la demande calorifique permet de tenir compte de situations particulières, par exemple un redémarrage du four pour lequel la demande calorifique est très élevée, ou encore en cas d'accumulations de calamine qui sont variables du fait du réchauffement de produits sidérurgique différents.
De préférence, lorsque la demande calorifique dépasse un seuil prédéterminé, le pilotage des brûleurs de décalaminage impose un temps Δt de recouvrement pendant lequel les premier et second brûleurs de la paire concernée sont tous deux allumés.
On va maintenant se reporter aux figures 7 à 11 qui illustrent divers modes d'exécution d'un tel procédé de pilotage en mode impulsionnel, avec alternance, des brûleurs de décalaminage.
Sur les diagrammes des figures 7 à 11, on a illustré un fonctionnement en tout ou rien conformément au mode impulsionnel, le ou les brûleurs étant soit allumés, soit éteints, l'allumage correspondant à une ordonnée constante pendant une durée déterminée et l'extinction à une ordonnée nulle. Pour le ou les brûleurs de gauche la puissance de chauffe est notée Qg, tandis que pour le ou les brûleurs de droite la puissance de chauffe est notée Qd. L'intervalle de temps maximum représenté, limité par une ligne verticale pointillée, correspond à la durée du temps de cycle, c'est-à-dire à l'intervalle de temps séparant deux allumages successifs du ou des premiers brûleurs, en l'espèce les brûleurs de gauche.
Dans la présente description, on entend par « faible demande » une demande calorifique (DC) qui est inférieure à un seuil prédéterminé, par exemple de l'ordre de 50%. Au delà de ce seuil prédéterminé, on considérera que la demande calorifique (DC) est dite « forte ».
Sur la figure 7, la situation est celle d'une faible demande calorifique (DC), de sorte que les rectangles hachurés correspondant à l'allumage des brûleurs de gauche ou de droite sont de faible longueur.
De préférence, le pilotage sera alors choisi de telle façon que les premier et second brûleurs de la ou de chaque paire amont concernée sont allumés exclusivement en alternance durant la totalité du temps de cycle. On trouve alors un intervalle de temps noté Δt₁ pendant lequel les premier et second brûleurs de chaque paire sont éteints. L'intervalle Δt₁, qui est plus ou moins long, sépare ainsi l'extinction du ou des premiers brûleurs allumés de l'allumage du ou des seconds brûleurs éteints. On constate également sur la figure 7 que l'extinction du ou des seconds brûleurs allumés de la ou de chaque paire amont concernée coïncide sensiblement avec la fin du temps de cycle entre deux allumages successifs du premier brûleur (Δt₂=0). Ceci ne constitue qu'un cas particulier, et l'on a illustré sur la figure 10 une variante dans laquelle, tout en ayant un allumage exclusivement en alternance durant la totalité du temps de cycle, on trouve un intervalle de temps noté Δt₂ pendant lequel les premier et second brûleurs de la ou de chaque paire amont sont éteints après l'extinction du second brûleur allumé.
L'alternance exclusive qui vient d'être décrite pour le cas d'un fonctionnement à faible demande calorifique apparaît comme étant la plus avantageuse d'après les simulations effectuées par la demanderesse. L'invention n'est cependant pas limitée à un tel mode de pilotage, et l'on pourra prévoir en variante un temps de recouvrement Δt pendant lequel le ou les premiers et le ou les seconds brûleurs sont tous allumés. Une telle variante est illustrée sur la figure 11. Il est aisé de comprendre que cette variante est a priori légèrement moins performante que le pilotage selon la figure 7 ou la figure 10, dans la mesure où le temps de recouvrement Δt correspond à une action symétrique simultanée des flammes des deux brûleurs, ce qui « casse » moins l'entassement de calamine, de sorte que ce temps de recouvrement Δt devra dans la pratique être réduit au minimum.
La figure 8 correspond à un mode de fonctionnement en cas de forte demande calorifique (DC), par exemple supérieure à 50%.
La longueur de chaque rectangle grisé correspondant à une période d'allumage du ou des brûleurs gauche ou droit est alors plus longue que précédemment. Dans ce cas, et conformément à une caractéristique de l'invention, il existe un temps Δt de recouvrement pendant lequel les premier et second brûleurs de la ou de chaque paire amont concernés sont tous deux allumés.
Les simulations effectuées par la demanderesse tendent à montrer que les meilleurs résultats sont effectivement obtenus en minimisant l'intervalle de recouvrement Δt précité. Cette optimisation correspond au diagramme de la figure 8, pour lequel l'extinction du second brûleur allumé de la ou de chaque paire amont concernée coïncide sensiblement avec la fin du temps de cycle. Ceci correspond à une hypothèse où l'intervalle de temps Δt₂ est nul.
On pourra naturellement en variante prévoir un intervalle de temps Δt₂ non nul, c'est-à-dire un intervalle de temps pendant lequel les premier et second brûleurs de la ou de chaque paire amont concernée sont éteints après l'extinction du second brûleur allumé. Cette hypothèse est illustrée sur la figure 9. Dans ce cas cependant, plus la demande calorifique sera importante, plus l'intervalle de recouvrement Δt sera grand, et on va tendre alors à perdre de plus en plus les avantages de l'alternance du fait d'un recouvrement excessif.
Par suite, les diagrammes des figures 7 et 8, correspondant respectivement à un fonctionnement à faible et forte demande calorifique (DC), illustrent un pilotage qui est considéré comme optimal au regard des simulations effectuées par la demanderesse.
On est ainsi parvenu à concevoir un mode de pilotage des brûleurs latéraux inférieurs associés à une ou des zones du four à forte accumulation de calamine sur la sole dudit four qui favorise l'étalement de la calamine sur ladite sole, et ce en fonction des besoins, tout en conservant le maximum de flexibilité pour le fonctionnement du four.
En plus des avantages directs relatifs à la diminution des perturbations induites par un entassement excessif de calamine sur la sole du four et à l'amélioration de l'écoulement des fumées, l'invention procure une augmentation notable des durées de campagne entre deux décalaminages du four de réchauffage, car la calamine met plus de temps pour atteindre le niveau de remplissage maximum admissible.

Claims

Procédé de pilotage de brûleurs latéraux d'un four de réchauffage sidérurgique, le four comportant une pluralité de brûleurs latéraux agencés pour réchauffer des produits sidérurgiques circulant d'une extrémité à l'autre dudit four, caractérisé en ce que le pilotage concerne les premier et second brûleurs se faisant essentiellement face (GIk, DIk) d'au moins une paire de brûleurs latéraux inférieurs, par référence au niveau de circulation des produits sidérurgiques dans le four, dans une zone (Z) du four correspondant à une accumulation de calamine tombant desdits produits sur la sole du four, la flamme desdits premier et second brûleurs étant dirigée vers ladite accumulation de calamine (C), et le pilotage est tel que les premier et second brûleurs (GIk, DIk) sont allumés préférentiellement en alternance, de façon que l'alternance de l'action mécanique exercée par leur flamme favorise l'étalement de la calamine sur la sole du four, lesdits premier et second brûleurs étant à cet effet dimensionnés pour développer une puissance de chauffe supérieure à celle des autres brûleurs latéraux qui ne servent qu'à réchauffer les produits sidérurgiques circulant dans le four.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pilotage des premier et second brûleurs (GIk, DIk) est indépendant du pilotage des autres brûleurs latéraux du four, et n'est enclenché que lorsque l'accumulation de la calamine sur la sole du four induit une perturbation considérée comme excessive sur l'action des brûleurs adjacents à la zone (Z).
Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la zone (Z) est une zone de décalage latéral entre des longerons (21, 21') supportant les produits sidérurgiques.
Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la zone (Z) est une zone de défournement du four.
Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le pilotage des premier et second brûleurs (GIk, DIk) est en mode impulsionnel et fonction de la demande calorifique de la paire de brûleurs concernée, avec, lorsque ladite demande calorifique dépasse un seuil prédéterminé, un temps (Δt) de recouvrement pendant lequel les premier et second brûleurs de ladite paire sont tous deux allumés.
Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que, lorsque la demande calorifique est inférieure audit seuil prédéterminé , l'extinction du second brûleur allumé (DIk) de la paire concernée coïncide sensiblement avec la fin du temps de cycle entre deux allumages successifs du premier brûleur (GIk), de façon à minimiser le temps de recouvrement (Δt) pendant lequel le premier et le second brûleurs (GIk ; DIk) sont tous deux allumés.
Procédé selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que, lorsque la demande calorifique est inférieure audit seuil prédéterminé, les premier et second brûleurs (GIk ; DIk) de la paire concernée sont allumés exclusivement en alternance durant la totalisté du temps de cycle.
Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, lorsque la demande calorifique est inférieure audit seuil prédéterminé, les premier et second brûleurs (GIk ; DIk) de la paire concernée sont éteints pendant un temps (Δt₁) après l'extinction du premier brûleur allumé (GIk) et avant l'allumage du second brûleur éteint (DIk).
Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que, lorsque la demande calorifique est inférieure audit seuil prédéterminé, les premier et second brûleurs (GIk ; DIk) de la paire concernée sont éteints pendant un temps (Δt₂).
Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que, lorsque la demande calorifique est inférieure audit seuil prédéterminé, l'extinction du second brûleur allumé (DIk) de la paire concernée coïncide sensiblement avec la fin du temps de cycle entre deux allumages successifs du premier brûleur (GIk).
Procédé selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en que le seuil prédéterminé associé à la demande calorifique est de l'ordre de 50%.