FR2785668A1 - Procede de chauffage d'un four a chargement continu notamment pour produits siderurgiques, et four de chauffage a chargement continu - Google Patents

Abstract

Les produits (1) défilent d'une extrémité d'enfournement (2) à une extrémité de défournement (3); le four présente, du côté de l'extrémité de défournement, une zone de chauffage (4) équipée de brûleurs air/ combustible (41) éventuellement dopés à l'oxygène, et, du côté de l'extrémité d'enfournement, une zone de récupération ou épuisement (5) des fumées, dans laquelle les fumées sont évacuées.Au moins un corps combustible à l'état gazeux est incorporé aux fumées, et de l'oxygène est introduit en amont du brûleur air/ combustible (41) éventuellement dopé qui est le plus en amont lorsque l'on se réfère au sens de défilement des produits (1), pour brûler le corps combustible gazeux et ainsi élever la température dans la zone de récupération (5). Utilisation possible pour chauffer des produits sidérurgiques préalablement au laminage.

Description

L'invention concerne le chauffage des fours à chargement continu, et

notamment un procédé de chauffage de

fours destinés à porter à haute température, le plus unifor-

mément possible, des produits sidérurgiques pouvant être de forte section, par exemple des brames, des billettes, des blooms ou des lingots, ainsi qu'un tel four de chauffage (ou

de réchauffage).

Une telle élévation de température des produits sidérurgiques est pratiquée par exemple en vue du laminage de ces produits, car à haute température l'acier est plus

malléable et se prête mieux à l'opération.

Les fours auxquels est destiné ce procédé peuvent être des fours à longerons, des fours poussants, des fours à

sole tournante, notamment.

L'invention concerne également par exemple les fours pour traitement thermique " au défilé " notamment pour

des produits demi-finis ou finis (bandes, tubes, fils, piè-

ces diverses).

Idéalement, un four performant est un four déli-

vrant une température pratiquement uniforme avec une bonne

productivité, formant peu de calamine (ou d'oxydes) en sur-

face, car la calamine étant éliminée juste avant le laminage

correspond à une perte de matière importante, et pas de ca-

lamine adhérente, évitant les phénomènes de " tapure " ou de brQlure des produits, et produisant peu d'oxyde d'azote et

de gaz carbonique.

Les fours à chargement continu concernés par l'invention s'étendent généralement longitudinalement entre une extrémité d'enfournement des produits et une extrémité

de détournement, les produits étant transportés d'une extré-

mité à l'autre pour défiler tout le long de l'espace interne

du four.

Le long de cet espace interne, ces fours compor-

tent en succession des zones présentant des fonctions diffé-

rentes, parfois identifiables immédiatement par suite de

l'existence de murs internes ou de profils de voûte particu-

liers, mais parfois sans séparation physique nette.

Plus précisément, en partant de l'extrémité

d'enfournement, les fours conventionnels de ce type compor-

tent tout d'abord un tronçon qui n'est pas muni de brûleurs, puis un tronçon muni de brûleurs air/combustible s'étendant

approximativement jusqu'à l'extrémité de détournement.

Le tronçon muni de brûleurs comprend ainsi une ou plusieurs zones de chauffage, par exemple d'amont en aval une zone de préchauffage, une zone de chauffage proprement dit, et une zone d'égalisation à proximité de l'extrémité de détfournement d'o les produits réchauffés sont dirigés vers

une installation de laminage par exemple; les flammes déve-

loppées par les brûleurs permettent le chauffage directement des produits dans le four ou indirectement par suite de la

chaleur de la paroi du four. Le mode essentiel de transmis-

sion de la chaleur est de type radiatif dans les zones de

chauffage et d'égalisation (à plus de 90%).

C'est parce que la combustion au niveau des brû-

leurs avec un comburant tel que l'air dégage un volume de fumées important à une température élevée (environ 1200 C), qu'il a été jugé avantageux de prévoir du côté de l'extrémité d'enfournement une zone sans brûleur dans laquelle les fumées sont mises en circulation en direction de l'extrémité d'enfournement en vue d'être évacuées, après s'être en principe largement " épuisées " sur les produits froids entrants. Cependant, quoique le tronçon sans brûleur permette d'utiliser une partie importante de l'énergie des fumées, il reste encore intéressant de récupérer celles-ci

afin d'utiliser une partie de leur énergie pour le préchauf-

fage de l'air de combustion au moyen d'un appareillage de

récupération approprié.

On peut noter d'une part que le ratio air/combustible est réglé en léger excès d'air pour assurer une combustion totale et ainsi éviter toute formation d'imbrûlés, et d'autre part que la température dans la zone sans brûleur dite de récupération ou d'épuisement des fumées est nettement moins élevée (900 C à 1000 C) que dans le reste du four, ce qui entraîne que la part du chauffage con- vectif dans cette zone cesse d'être négligeable (environ5 30%); la température dans cette zone ne peut guère à l'heure actuelle être augmentée car les pertes énergétiques

seraient rédhibitoires.

L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient

et consiste à cette fin en un procédé de chauffage pour por-

ter à haute température des produits sidérurgiques, dans un

four du type à chargement continu dans lequel on fait défi-

ler les produits d'une extrémité d'enfournement à une extré-

mité de détournement, ce four présentant au moins une zone

de chauffage équipée de brûleurs air/combustible de chauf-

fage que l'on dope éventuellement à l'oxygène mais dont la combustion dégage un volume important de fumées typique d'une combustion avec de l'air, du côté de l'extrémité de détfournement, et une zone dite de récupération ou épuisement des fumées, du côté de l'extrémité d'enfournement dans la région de laquelle on évacue les fumées, procédé caractérisé

en ce que l'on incorpore aux fumées au moins un corps com-

bustible à l'état gazeux et on introduit du gaz oxygène en amont du brûleur air/combustible éventuellement dopé qui est le plus en amont lorsque l'on se réfère au sens dans lequel

on fait défiler les produits, et on brûle au moins une par-

tie du corps combustible à l'état gazeux et ainsi on élève

la température dans la zone de récupération.

Grâce à ces caractéristiques, on obtient un dépla-

cement des flux thermiques dans le four en faveur de la zone de récupération et, notamment, une réduction du volume d'air de combustion, une réduction de l'énergie développée dans

les zones de chauffage et d'égalisation, l'apport d'un com-

plément d'énergie développé en zone de récupération, une ré-

duction des flux volumiques des fumées et notamment des fu-

mées sortant du four, une réduction de la formation des oxy-

des d'azote grâce à la diminution des pressions partielles d'oxygène et d'azote et de la température dans les zones de chauffage et d'égalisation, et une meilleure homogénéité de la température dans les produits à la sortie de la zone de chauffage. Le procédé peut de plus présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes:

- pour incorporer aux fumées au moins un corps combus-

tible à l'état gazeux, on règle au moins un brûleur

air/combustible à un ratio air/combustible sous-

stoechiométrique et on produit dans le four des fumées con-

tenant des imbrûlés;

- pour incorporer aux fumées au moins un corps combus-

tible à l'état gazeux, on règle au moins un brûleur oxycom-

bustible à un ratio oxygène/combustible sous-

stoechiométrique et on produit dans le four des fumées con-

tenant des imbrûlés;

- pour incorporer aux fumées au moins un corps combus-

tible à l'état gazeux, on injecte ce corps combustible sépa-

rément ou conjointement à une injection d'oxygène en zone de chauffage ou en entrée de zone de récupération (dans le sens de circulation des fumées);

- on introduit de l'oxygène par au moins un moyen choi-

si dans le groupe de moyens suivants: on injecte au moins

un jet d'oxygène en lui imprimant une forte impulsion per-

pendiculaire à la direction générale du parcours des fumées dans la zone de récupération ou d'épuisement des fumées, on injecte une série de petits jets d'oxygène que l'on répartit uniformément sur une section du four, on injecte une série de petits jets d'oxygène que l'on répartit uniformément le long de la zone de récupération ou épuisement, on injecte au moins un jet d'oxygène que l'on fait tourbillonner, on règle

au moins un brûleur oxygaz d'appoint de manière sur-

stoechiométrique; - on introduit de l'oxygène à l'entrée de la zone de récupération; - on introduit de l'oxygène dans la zone de récupéra- tion; - on introduit de l'air et du combustible au niveau des brûleurs de la zone de chauffage avec un ratio air/combustible sous-stoechométrique, correspondant à une valeur comprise dans la gamme de 0,95 à 0,99;

- on ajuste le ratio air/combustible au niveau des brû-

leurs de la zone de chauffage de telle sorte qu'il n'y ait pas d'imbrûlés sortant par des ouvertures du four; o10 - on règle la pression à un niveau bas, de préférence en dépression de quelques millimètres de colonne d'eau;

- on régule le débit d'oxygène en fonction du débit to-

tal de combustible introduit dans le four et de rapports de combustion choisis; - on mesure dans un conduit d'évacuation des fumées ou

à l'entrée de celui-ci, la teneur en au moins un gaz compo-

sant des fumées, et on régule le débit d'au moins l'un des gaz introduits dans le four, en réponse à la mesure de la teneur en gaz composant des fumées; - on mesure la teneur des fumées en oxygène; - on mesure la teneur des fumées en oxyde de carbone; - on régule le ratio air/gaz des brûleurs;

- on régule le ratio oxygène/gaz de combustion retar-

dée; - on refroidit par un courant de fluide, de l'oxygène

et/ou du combustible que l'on introduit.

L'invention consiste également en un four de chauffage pour porter à haute température des produits sidérurgiques,

du type à chargement continu, dans lequel les produits défi-

lent d'une extrémité d'enfournement à une extrémité de dé-

fournement, et présentant au moins une zone de chauffage

équipée de brûleurs air/combustible de chauffage éventuelle-

ment dopés à l'oxygène dont la combustion dégage un volume important de fumées typique d'une combustion avec de l'air, du côté de l'extrémité de détournement, et une zone dite de récupération ou épuisement des fumées, du côté de l'extrémité d'enfournement dans la région de laquelle les fumées sont évacuées, four caractérisé en ce qu'il comporte des dispositifs pour incorporer aux fumées au moins un corps combustible à l'état gazeux, et des dispositifs d'introduction de gaz oxygène en amont du brûleur air/combustible éventuellement dopé qui est le plus en amont lorsque l'on se réfère au sens de défilement des produits, pour brûler au moins une partie du corps combustible à l'état gazeux et ainsi élever la température dans la zone de

récupération.

D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention ressortiront de la description qui va suivre, de

modes et de formes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs, et des dessins joints dans lesquels: - la figure 1 illustre le bilan thermique dans un

four conventionnel représenté très schématiquement en sec-

tion longitudinale, et - la figure 2 illustre le bilan thermique dans un four selon l'invention représenté très schématiquement en

section longitudinale.

Le four conventionnel de réchauffage à chargement continu représenté très schématiquement sur la figure 1, au

moyen duquel on porte à haute température des produits sidé-

rurgiques, comporte un espace interne dans lequel on fait défiler des produits sidérurgiques 1 d'une extrémité

d'enfournement 2 à une extrémité de détournement 3.

Cet espace interne comporte une zone de chauffage

4, équipée de brûleurs air/combustible de chauffage symboli-

sés en 41, du côté de l'extrémité de détournement, brûleurs

au niveau desquels, par suite de la combustion, sont déga-

gées des fumées à haute température (de l'ordre de 1200 C); la zone de chauffage 4 peut être elle-même subdivisée en plusieurs zones telles que, d'amont en aval, une zone de préchauffage, une zone de chauffage proprement dit, et une

zone d'égalisation. L'espace interne du four comporte égale-

ment une zone sans brûleur dite de récupération ou

d'épuisement 5, dans laquelle ont met en circulation les fu-

mées chaudes dégagées au niveau des brûleurs afin de récupé-

rer une partie de leur énergie avant de les récupérer elles-

mêmes à leur sortie du four dans la région de l'extrémité d'enfournement 2 de celui-ci pour réchauffer l'air envoyé

aux brûleurs.

Par " brûleurs air/combustible " on entend non seulement des brûleurs air/combustible conventionnels, mais également des brûleurs air/combustible que l'on dope & l'oxygène mais dégageant cependant un volume important de

fumées typique d'une combustion avec de l'air.

Les énergies mises en jeu dans le four et symboli-

sées sur la figure i par des flèches épaisses sont définies comme suit: E = énergie entrant au niveau des brûleurs 41, W1 = énergie transmise aux produits 1 dans la zone de chauffage 4,

El = énergie transmise dans la zone de récupéra-

tion 5, W2 = énergie transmise aux produits 1 dans la zone de récupération 5, Pl = énergie perdue par les parois dans la zone de chauffage 4, P2 = énergie perdue par les parois dans la zone de récupération 5,

E2 = énergie évacuée dans les fumées.

En vertu des lois de conservation de l'énergie: E - E1 = W1 + Pl,

E1-E2 = W2 + P2,

E-E2 = (Wl+W2) + (P1+P2).

Selon l'invention, le four représenté très schéma-

tiquement sur la figure 2 (o les mêmes éléments que ceux de la figure 1 portent les mêmes repères numériques) comporte de plus, dans la zone de récupération ou épuisement 5 des fumées, des dispositifs d'introduction d'oxygène 51. Grâce au fait que l'on introduit de l'oxygène, on peut mettre en oeuvre une combustion retardée, par laquelle on élève la température dans cette zone; à cette fin, on dose les gaz que l'on introduit au niveau des brûleurs air/combustible 41 (que l'on a éventuellement dopés à l'oxygène) dans la zone de chauffage 4 de telle sorte que le ratio air/combustible soit à un niveau sousstoechiométrique, afin que les fumées

produites que l'on fait pénétrer dans la zone de récupéra-

tion contiennent des imbrûlés susceptibles de réagir avec

l'oxygène.

Il faut noter que le réglage des brûleurs

air/combustible 41 à un ratio air/combustible sous-

stoechiométrique ne constitue qu'un exemple de moyens pour incorporer aux fumées un corps combustible à l'état gazeux (ici des imbrûlés), et que l'on peut en variante prévoir et

régler en zone de chauffage un ou plusieurs brûleur(s) oxy-

combustible à un ratio oxygène/combustible sous-

stoechiométrique ou encore injecter un combustible au moyen

d'un injecteur de combustible en zone de chauffage ou en en-

trée de zone de récupération (dans le sens de circulation

des fumées).

De même, on peut introduire l'oxygène par des dis-

positifs d'introduction d'oxygène 51 comme ici nettement dans la zone de récupération 5 des fumées, ou à l'entrée de cette zone 5 (si l'on considère le sens de déplacement des fumées, qui proviennent de la zone de chauffage 4), ou même à proximité de celle-ci, c'est-à-dire, le plus généralement, en amont du brûleur air/combustible de chauffage 41 de la zone de chauffage 4 qui est le plus en amont lorsque l'on se réfère au sens de défilement des produits 1 dans le four (de l'extrémité d'enfournement 2 à l'extrémité de détournement 3).

En fonction des conditions dans le four, et notam-

ment de l'exposition au rayonnement dans celui-ci, on peut refroidir les dispositifs d'introduction d'oxygène et/ou de

combustible par exemple au moyen d'air, d'azote ou d'eau.

Ici, de préférence, on règle le ratio

air/combustible à un niveau sous-stoechiométrique correspon-

dant à une valeur comprise dans la gamme de 0,95 à 0,99. On ajuste ce ratio sur chaque four, de telle sorte qu'il n'y ait pas d'imbrûlés sortant par les ouvertures de celui-ci. On règle la pression à un niveau très faible, éventuellement légèrement en dépression (de quelques millimètres de colonne d'eau). On régule le débit d'oxygène lui-même en fonction du débit total de gaz combustible que l'on désire injecter

dans le four et des rapports de combustion choisis.

A cet égard, avantageusement, le four est muni

d'un appareillage de régulation (non représenté); cet appa-

reillage comporte au moins une sonde au moyen de laquelle on mesure la teneur des fumées en oxygène et/ou en oxyde de carbone en sortie du four, par exemple dans un conduit d'évacuation, et un dispositif de régulation au moyen duquel on régule l'un des ratios air/gaz des brûleurs ou le ratio

oxygène/gaz de combustion retardée.

Grâce à cette optimisation, qui assure en défini-

tive la combustion totale des imbrûlés, on évite une trop forte oxydation du produit, et/ou une consommation excessive d'oxygène. Sur le plan pratique, les dispositifs

d'introduction 51 par lesquels on introduit l'oxygène doi-

vent être conçus pour que l'on puisse faire réagir l'oxygène rapidement avec les espèces imbrûlées de l'atmosphère du four. Ces dispositifs d'introduction peuvent être constitués par un ou plusieurs appareils similaires ou différents, tels que:

- une ou plusieurs lances par lesquelles on in-

jecte au moins un jet d'oxygène en lui imprimant une forte impulsion perpendiculaire au flux général des fumées

(direction générale des fumées dans le zone de récupéra-

tion), - une série de petites lances par lesquelles on injecte une série de petits jets d'oxygène que l'on répartit uniformément sur une section du four, - une série de petites lances par lesquelles on injecte une série de petits jets d'oxygène que l'on répartit uniformément dans la chambre de récupération, le long de celle-ci,

- une ou plusieurs lances par lesquelles on in-

jecte un petit jet d'oxygène que l'on fait tourbillonner (dites lances à effet de "swirl"), - un ou plusieurs brûleurs oxygaz d'appoint à forte impulsion, que l'on règle de manière très largement sur-stoechiométrique, par lesquels on apporte un complément d'oxygène et un complément énergétique peu générateurs de fumées, que l'on dispose dans les parois latérales ou dans

la voûte du four.

Si l'on compare le four de la figure 2 à celui de la figure 1, par analogie avec des fours d'autres domaines techniques, on peut faire valablement un certain nombre

d'approximations et d'hypothèses.

En première approximation, on peut estimer que la température des fumées que l'on évacue en sortie de four est quasi-identique. En effet, ces fumées sont légèrement plus chaudes, par suite de la combustion à l'oxygène, mais ont un

temps de résidence allongé (réduction des volumes de fu-

mées); aux températures d'ambiance de cette zone, on con-

serve une prédominance des échanges radiatifs, donc un épui-

sement des fumées proportionnel à ce temps; on peut appli-

quer cette hypothèse aussi aux fumées sortant des zones

équipées de brûleurs.

Les pertes par les parois peuvent être considérées

comme étant identiques.

Si l'on applique au four de la figure 2 la même technique de bilan énergétique et les mêmes notations que

pour la figure 1, et si x est le rapport de combustion choi-

si pour les zones équipées de brûleurs (x = 1 étant le rap-

port stoechiométrique parfait), les énergies que l'on met en jeu sont définies comme suit: xE = énergie entrant au niveau des brûleurs 41, Wl' = énergie transmise aux produits 1 dans la zone de chauffage 4, El' = xE1 = énergie transmise dans la zone de ré- cupération 5, W2' = énergie transmise aux produits 1 dans la zone de récupération 5, Pi' = P1 = énergie perdue par les parois dans la zone de chauffage 4, P2' = P2 = énergie perdue par les parois dans la zone de récupération 5,

E' = (1 - x) E = énergie restituée par la combus-

tion de l'oxygène provenant des moyens d'introduction 51 dans la zone de récupération 5,

E2' = xE2 = énergie évacuée dans les fumées.

Compte tenu de ce qui précède, l'équation de con-

servation de l'énergie en zone de récupération s'écrit donc: xE1 + (1- x)E - xE2 = W2' + P2, au lieu, dans le premier cas, de:

E1 - E2 = W2 + P2;

on obtient donc par soustraction:

W2' - W2 = (1-x)[E-(E1-E2)].

Ainsi, on a augmenté l'énergie transférée au pro-

duit en zone de récupération d'énergie.

L'équation en zone de chauffage s'écrit: xE - xE1 = Wl' + P1, au lieu, dans le cas de 100 % d'air, de:

E - E1 = W1 + P1.

Par soustraction:

Wli' - W1 = (l-x)[E-E1].

L'énergie transférée au produit a donc légèrement

diminué en zones de chauffage et d'égalisation.

L'énergie globale transférée au produit est:

(Wl' + W2') - (Wl + W2) = (l-x) E2.

Ce résultat est conforme à la théorie des combus-

tions à l'oxygène: le terme (l-x)E2 correspond précisément à la réduction de l'énergie perdue par les fumées par suite de la réduction du volume des fumées en sortie de four. Le surplus d'énergie peut être mis à profit en réduisant la consommation de gaz combustible ou en augmentant la cadence

de production.

On répartit donc ainsi l'énergie dans le four de

manière fondamentalement différente, et on modifie notable-

ment les propriétés physico-chimiques de l'atmosphère.

En zone de combustion, comme on réalise un réglage sous- stoechiométrique:

- on génère des fumées sans oxygène mais au con-

traire contenant des espèces réductrices (CO, H2) notam-

ment), - on réduit légèrement la température de flamme, - on maintient un potentiel énergétique résiduel

dans les fumées.

En sortie des zones de chauffage ou directement en

zone de récupération, on consomme les imbrûlés par combus-

tion retardée à l'oxygène, et ainsi on réalise un meilleur

transfert d'énergie au produit dans cette zone, sans provo-

quer une augmentation de la température de sortie. Grâce au

fait que l'on réduit le volume des fumées, on réduit égale-

ment l'énergie perdue au niveau de celles-ci.

De plus, on chauffe le produit beaucoup plus tôt,

et comme on l'a vu, grâce à la réduction du volume des fu-

mées, on rend disponible un complément d'énergie au moyen

duquel on peut augmenter la production ou réduire la consom-

mation d'énergie.

Il en résulte nombre d'avantages techniques dont

certains peuvent être quantifiés.

Ainsi, on peut améliorer la productivité du four; en effet, si l'on utilise le potentiel d'énergie (1-x)E2 pour réduire l'énergie gazcombustible entrante, le gain de productivité est: Gproductivité = 1 -[E (1-x)E2]/E Gproductivité = (1-x)E2/E*100 (valeur exprimée en %) On peut aussi exploiter cette énergie par une aug-

mentation de la production; en effet, grâce à cette techno-

logie d'injection, l'installation n'a pas de limite thermi-

que particulière, car: - on n'augmente pas les débits de gaz combustible, - on n'affecte pas les températures du four les plus critiques (en zones très chaudes), et au contraire, on abaisse légèrement les températures de flamme, - comme on chauffe précocement les produits, on permet un meilleur transfert au coeur de ceux-ci et ainsi on

réduit le temps passé en zone d'égalisation.

L'augmentation de production peut être estimée à: Gproduction = (1x)E2/(W1 + W2) *100 (valeur exprimée

en %).

De plus, on réduit la production de CO,, car si on se place à production constante, le gain de productivité Gproductivité précédemment calculé correspond à une réduction de la consommation d'énergie ramenée à la tonne d'acier, et la production de C02 suit exactement la même loi: Cproductivité = Gproductivité De la même manière, l'augmentation de production à

consommation de combustible égale permet de calculer une ré-

duction de C02 émis à la tonne: CprOduction = 1/ (1- Gproduction) 1 #Gproduction Parallèlement, on diminue les émission d'oxydes d'azote, car la production de ceux-ci dans une flamme est essentiellement liée à la température de la flamme et à sa

stoechiométrie; or, dans la technique employée, comme on-

travaille avec une flamme sous-stoechiométrique, on réduit

légèrement la température de flamme, et, par suite du carac-

tère réducteur de la flamme, on défavorise largement la pro-

duction d'oxydes d'azote; de plus, dans la zone de récupé-

ration, on n'élève pas les températures suffisamment pour

générer des oxydes d'azote. Il en résulte que cette techni-

que se distingue nettement des techniques de dopage classi-

* ques par lesquelles on génère des émissions d'oxydes d'azote relativement importantes.

De plus, on obtient une uniformisation de la tem-

pérature des produits. Or, certaines nuances d'aciers ou

certains formats sidérurgiques réclament une bonne uniformi-

té de température du produit au détournement; le chauffage précoce du produit est un facteur important de réalisation de cet objectif, car sur des demi-produits, l'épaisseur et la conductivité ne sont pas négligeables, et le " coeur " est souvent plus froid que la " peau " en sortie de four;

le procédé et le four selon l'invention favorisent un trans-

fert thermique plus tôt lors du cycle de réchauffage, et la

limitation par conduction du réchauffage est nettement ré-

duite.

Par exemple, dans un four dit " poussant " classi-

que au fond duquel on met en circulation un lit de demi-

produits en acier allié d'une douzaine de centimètres d'épaisseur auquel on applique un flux surfacique uniforme de 150 kw/m2, les demi-produits entrent dans la zone de chauffage à une température uniforme de 500 C et atteignent

la température de 1050 C à mi-épaisseur au bout de 2450 se-

condes, tandis que dans un four équivalent aménagé selon l'invention, les demi-produits entrent dans la zone de chauffage vers 600 C et, grâce à la valorisation thermique de la zone de récupération, atteignent la température de

1050 C à mi-épaisseur au bout de 1780 secondes.

On peut parvenir ainsi à une diminution des dé-

fauts des produits, car une partie des défauts métallurgi-

ques constatés sur les produits réchauffés est due à des

surchauffes locales, et par la technique de combustion re-

tardée, on chauffe plus régulièrement les produits, et on diminue les contraintes thermiques tout au long du cycle de réchauffage; de plus, comme on réduit la température des flammes, on réduit également le risque de surchauffe par des

flammes trop proches du produit.

Au moyen de l'invention on peut donc soit réduire

les différences coeur-peau à production constante, soit ré-

duire la durée de traitement dans le four. On réduit également notablement la perte au feu des produits par oxydation superficielle. Cette perte peut se situer entre 5 et 15 points de mise au mille (0,5 à 1,5 %); l'oxydation qui la provoque est essentiellement liée aux espèces oxydantes présentes dans le four, à savoir 02 et CO2 notamment; cette oxydation est d'autant plus importante que le produit est chaud. La technique selon l'invention permet d'effectuer un réglage réducteur dans les zones chau-

des, et de compléter en oxygène comburant jusqu'à la stoe-

chiométrie alors que le produit n'est pas encore très chaud; la calamine formée est donc réduite car le produit pendant une grande partie du cycle est en contact avec une atmosphère moins agressive en termes d'oxydation. Le réglage réducteur est rendu possible par la combustion retardée à l'oxygène, l'utilisation en zone de récupération permettant de réaliser un transfert thermique supplémentaire à la

charge tel que mentionné ci-dessus; en revanche, une com-

bustion retardée à l'air se traduirait par des pertes fumées accrues. On peut noter que cette technique se distingue des techniques traditionnelles de dopage (dopage global ou par lance) que l'on pourrait envisager dans de tels fours, qui,

elles ne modifient pas l'atmosphère au contact du produit.

Un autre problème posé par la calamine est d'éviter que celle-ci soit adhérente; cette propriété se

rencontre sur les produits fortement alliés, comme par exem-

ple les aciers spéciaux ou les aciers inoxydables; elle est due à la conjonction des migrations de certains éléments d'alliage entre la base métallique et la calamine, à l'épaisseur de calamine et & des surchauffes superficielles

du produit; localement, des mélanges eutectiques sont for-

més et sous l'action de la température ces mélanges devien-

nent fusibles; il en résulte une adhérence forte de la ca-

lamine en ces points. Au moyen de l'invention on influe à la fois sur l'épaisseur de calamine et sur l'existence de points très chauds dus aux brûleurs. On réduit donc le ris-5 que de calamine adhérente.

Enfin, comme on utilise les brûleurs en sous- stoechiométrie, on réduit légèrement la température de

flamme, et les difficultés d'exploitation dues à des points chauds sur le four sont par conséquent moins critiques.

Claims (18)

REVENDICATIONS

1. Procédé de chauffage pour porter à haute température

des produits sidérurgiques, dans un four du type à charge-

ment continu dans lequel on fait défiler les produits (1)5 d'une extrémité d'enfournement (2) à une extrémité de dé-

fournement (3), ce four présentant au moins une zone de chauffage (4) équipée de brûleurs air/combustible (41) de chauffage que l'on dope éventuellement à l'oxygène mais dont la combustion dégage un volume important de fumées typique d'une combustion avec de l'air, du côté de l'extrémité de

détfournement, et une zone dite de récupération (5) ou épui-

sement des fumées, du côté de l'extrémité d'enfournement

dans la région de laquelle on évacue les fumées, procédé ca-

ractérisé en ce que l'on incorpore aux fumées au moins un corps combustible à l'état gazeux et on introduit du gaz

oxygène en amont du brûleur air/combustible (41) éventuelle-

ment dopé qui est le plus en amont lorsque l'on se réfère au sens dans lequel on fait défiler les produits (1), et on

brûle au moins une partie du corps combustible à l'état ga-

zeux et ainsi on élève la température dans la zone de récu-

pération (5).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce

que, pour incorporer aux fumées au moins un corps combusti-

ble à l'état gazeux, on règle au moins un brûleur

air/combustible (41) à un ratio air/combustible sous-

stoechiométrique et on produit dans le four des fumées con-

tenant des imbrûlés.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour incorporer aux fumées au moins un corps combustible à l'état gazeux, on règle au moins un brûleur oxycombustible à un ratio oxygène/combustible sous-stoechiométrique et on

produit dans le four des fumées contenant des imbrûlés.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour incorporer aux fumées au moins un corps combustible à l'état gazeux, on injecte ce corps combustible séparément

ou conjointement à une injection d'oxygène en zone de chauf-

fage ou en entrée de zone de récupération (dans le sens de

circulation des fumées).

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit de l'oxygène par au moins un moyen choisi dans le groupe de moyens suivants: on injecte au moins un

jet d'oxygène en lui imprimant une forte impulsion perpendi-

culaire à la direction générale du parcours des fumées dans

la zone de récupération ou d'épuisement des fumées, on in-

jecte une série de petits jet d'oxygène que l'on répartit uniformément sur une section du four, on injecte une série de petits jets d'oxygène que l'on répartit uniformément le long de la zone de récupération ou épuisement, on injecte au moins un jet d'oxygène que l'on fait tourbillonner, on règle

au moins un brûleur oxygaz d'appoint de manière sur-

stoechiométrique.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce

que l'on introduit de l'oxygène à l'entrée de la zone de ré-

cupération (5).

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit de l'oxygène dans la zone de récupération (5).

8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit de l'air et du combustible au niveau des brûleurs (41) de la zone de chauffage (4) avec un ratio air/combustible sous-stoechiométrique, correspondant à une

valeur comprise dans la gamme de 0,95 à 0,99.

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce

que l'on ajuste le ratio air/combustible au niveau des brû-

leurs (41) de la zone de chauffage (4) de telle sorte qu'il

n'y ait pas d'imbrûlés sortant par des ouvertures du four.

10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on règle la pression à un niveau bas, de préférence en

dépression de quelques millimètres de colonne d'eau.

11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce

que l'on régule le débit d'oxygène en fonction du débit to-

tal de combustible introduit dans le four et de rapports de

combustion choisis.

12. Procédé selon la revendication 1 pour un four com-

portant un conduit d'évacuation des fumées, caractérisé en ce que l'on mesure, dans ce conduit ou à l'entrée de celui- ci, la teneur en au moins un gaz composant des fumées, et on régule le débit d'au moins l'un des gaz introduits dans le four, en réponse à la mesure de la teneur en gaz composant

des fumées.

13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce

que l'on mesure la teneur des fumées en oxygène.

14. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce

que l'on mesure la teneur des fumées en oxyde de carbone.

15. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce

que l'on régule le ratio air/gaz des brûleurs (41).

16. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce

que l'on régule le ratio oxygène/gaz de combustion retardée.

17. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on refroidit par un courant de fluide, de l'oxygène

et/ou du combustible que l'on introduit.

18. Four de chauffage pour porter à haute température des produits sidérurgiques, du type à chargement continu, dans lequel les produits (1) défilent d'une extrémité d'enfournement (2) à une extrémité de détournement (3), et présentant au moins une zone de chauffage (4) équipée de brûleurs air/combustible (41) de chauffage éventuellement

dopés à l'oxygène dont la combustion dégage un volume impor-

tant de fumées typique d'une combustion avec de l'air, du

côté de l'extrémité de détournement, et une zone dite de ré-

cupération (5) ou épuisement des fumées, du côté de l'extrémité d'enfournement dans la région de laquelle les fumées sont évacuées, four caractérisé en ce qu'il comporte des dispositifs (41) pour incorporer aux fumées au moins un corps combustible à l'état gazeux, et des dispositifs d'introduction (51) de gaz oxygène en amont du brûleur air/combustible (41) éventuellement dopé qui est le plus en

amont lorsque l'on se réfère au sens de défilement des pro-

duits (1), pour brûler au moins une partie du corps combus-

tible à l'état gazeux et ainsi élever la température dans la

zone de récupération (5).