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WO2007138195A1 - Four de rechauffage a zone de defournement perfectionnee - Google Patents

Four de rechauffage a zone de defournement perfectionnee Download PDF

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WO2007138195A1
WO2007138195A1 PCT/FR2007/000901 FR2007000901W WO2007138195A1 WO 2007138195 A1 WO2007138195 A1 WO 2007138195A1 FR 2007000901 W FR2007000901 W FR 2007000901W WO 2007138195 A1 WO2007138195 A1 WO 2007138195A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
burners
steel
furnace
airlock
products
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2007/000901
Other languages
English (en)
Inventor
Ludovic Ferrand
Yves Braud
Jean-Luc Renault
Arnaud Ceccotti
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CMI Greenline Europe SAS
Original Assignee
CMI Thermline Services SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CMI Thermline Services SAS filed Critical CMI Thermline Services SAS
Priority to CN200780019708XA priority Critical patent/CN101454632B/zh
Priority to EP07788816A priority patent/EP2027424A1/fr
Publication of WO2007138195A1 publication Critical patent/WO2007138195A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
    • F27B9/20—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path
    • F27B9/201—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path walking beam furnace
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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    • F27B9/30—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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    • F27B9/30—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B9/39—Arrangements of devices for discharging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B9/40—Arrangements of controlling or monitoring devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/10—Arrangements for using waste heat

Definitions

  • the invention relates to continuous steel reheating furnaces.
  • Steel reheating furnaces are used to heat steel semi-finished products such as slabs, billets, blooms, beam-blanks and ingots to a suitable temperature in order to prepare these products for rolling, forging or extrusion operations, or more generally to any other hot forming operation.
  • the flames heat several steel products at a time, over the whole width of the oven during the progression of these, so that it is practically impossible to have different instructions from one product to another, thus prohibiting any flexibility in the use of the reheating furnace.
  • the axial length of the roof noses or lower recesses corresponds to a length that is lost for heating, which de facto decreases the heating power that can be implemented for a given length.
  • the structure of such ovens is relative- It is expensive, especially for long furnaces, with the further risk of certain fragility of certain parts of the furnace, particularly in the area adjacent to vaulting noses, which fragility may induce a risk of breakage.
  • vault burners which are also arranged in transverse rows by being integrated into the vault of the oven.
  • the advantage over the front burner arrangement is that the zone directly below the vault is heated, so that the iron and steel products are heated by radiation without any direct impact of the flames on the products. This makes it possible to improve the homogeneity of the heating, and to obtain an operation all the more satisfactory that the reheating furnace is heavily filled with iron products to be heated.
  • the vault burners have several drawbacks, the first of which is the emission of NOx pollutants resulting from the very hot flames emitted by the vault burners.
  • vault burners Since the vault burners emit a substantially rotating flame around the burner axis, flame velocities generally remain low, so that some NOx confinement can not be avoided in the upper zone of the reheat furnace.
  • use of vault burners is generally done with a common supply of all the burners of the same row or the same group of adjacent rows, so that it is excluded to decouple the arch burners . This lack of flexibility is particularly unfavorable when products of cross-section significantly less than the width of the furnace are introduced into the reheating furnace.
  • small steel products are generally arranged at the level of the plan vertical median of the reheating furnace, so that the lateral zones adjacent to the side walls of the furnace constitute spaces without products to heat, and consequently create in these spaces areas of overheating that can be dangerous, especially if the temperature at these lateral zones reaches temperatures close to 1600 ° C., because there is then a risk of irreversible vitrification of the refractory material constituting the enclosure of the furnace.
  • the arch burners of the same row induce a thermal field which is essentially distributed in a vertical plane, so that it is excluded to be able to simultaneously heat several steel products.
  • FIGS. 1 and 2 illustrate a furnace F with tubular longitudinal members, of traditional design, which makes it possible to implement a heating of the iron and steel products. circulating in said furnace relating to both the upper and lower faces of each of the products conveyed.
  • the furnace F comprises a heat-insulated enclosure 10 whose upper and lower walls are denoted 11 and 12, and the left and right walls, with reference to the direction of progression of the iron products marked P in the tunnel (direction indicated by the arrow 100). are noted 13 and 14.
  • Figure 1 which is a section along II of Figure 2, illustrates various equipment associated with the conveyance of steel products in the tunnel, as well as other external equipment associated with the evacuation of fumes and control of the process, while the Figure 2, which is a section along II-II of Figure 1, makes it possible to better distinguish the arrangement of side burners, here provided both at the upper level and lower by reference to the conveying level of steel products P.
  • the enclosure 10 includes an upstream charging zone 15 and a downstream transfer zone 16, which are equipped with doors not shown here.
  • a charging system 17 causes the products P to be heated in the charging zone 15, and a dewatering system 18 discharges the heated products P at the dewatering zone 16.
  • the reheating furnace is equipped with conveying means marked 20 which make it possible to advance the steel products P inside the tunnel from upstream to downstream of said tunnel, said steel products being subjected to the action of the lateral burners. to undergo the desired progressive heating within their mass.
  • the iron products P are supported by movable spars 21 and fixed spars 22 arranged alternately in the longitudinal direction of the furnace.
  • the movable spars 21 have pins 23 which pass through the bottom wall 12 of the furnace and are fixed on a sole 25 resting on a frame 26.
  • the fixed spars 22 have bowling pins 24 which are anchored in the lower wall 12 of the oven enclosure.
  • the frame 26 is equipped with a plurality of rollers 27, 28, respectively interposed between the frame 26 and the sole 25, and between the frame 26 and supports 29 with an inclined plane 29.1
  • the upper rollers 27 are driven by means not shown here.
  • the frame 26 is pushed by means of cylinders not shown here at its upstream end (as shown by the arrow)
  • the lower rollers 28 roll on the inclined planes 29.1 of the supports 29, which induces an uplift of the sole 25 and movable spars 21, and consequently an uprising of the steel products P which then rest only on said movable spars 21 being released from the fixed spars 22.
  • rollers 27 are then driven and can then make a shift of a step in the longitudinal direction of the furnace of the movable assembly and raised and steel products supported by it, after which the rollers 27 are stopped and the frame is unlocked, so that the rollers 28 back down on the inclined planes 29.1 supports 29, for a new axial position of all iron and steel products.
  • Such a step-by-step conveying process according to a square or rectangular cycle, is well known in the field of steel furnaces.
  • an upstream chimney has been illustrated 31 for the evacuation of fumes, and whose output is connected to a network 32 for evacuation of the fumes from combustion, these fumes being here discharged to energy recovery means, with for example a heat exchanger 33 transmitting the energy of the fumes, then discharged through a chimney 34, to the combustion air supplied by a fan 35 through the heat exchanger 33.
  • the process control is provided from a control center 38 which is connected in particular by a line 37 to different thermo-couples 36 integrated in the vault of the furnace enclosure, which serve to monitor the temperature at different abscissae of the furnace in order to comply with a heating curve which is predetermined in functions relevant steel products.
  • the side burners equipping the furnace F allow to heat both the upper face and the lower face of the steel products P passing through the flames of said burners.
  • For a better identification of the different side burners equipping the oven use a two-letter notation followed by a number, the first letter being G for a burner associated with the left side wall or D for a burner associated with the right side wall , and the second letter being S for a side burner associated with the upper level or I for a side burner associated with the lower level, the corresponding number for its index 1, 2, ... k, ... n of the row of burners substantially disposed in a common vertical plane, from upstream to downstream of the furnace.
  • FIGS 3 and 4 there is illustrated an oven F 'with refractory longitudinal members whose design, also traditional, has many common features with that of the tubular string oven that has just been described.
  • the main difference with respect to the previous furnace F is in the means of support and travel of the steel products P which progress inside the tunnel.
  • the oven F 'with refractory longitudinal members of FIGS. 3 and 4 does not heat the refractory products P circulating inside the furnace except in the upper zone of those here, only the upper surface of the products is heated up.
  • Figure 4 which is a section along IV-IV of Figure 3, said Figure 3 being a section III-III of Figure 4, there are two lateral burners GS2 and DS2 respectively associated with the left side wall 13 and the right side wall 14 of the furnace chamber.
  • FIG. 5 is a longitudinal section of the furnace by a horizontal plane
  • this disadvantage is illustrated by the arrows which symbolize the preferred paths of the fumes in the axis of the furnace. It goes without saying that the view of FIG. 5 is applicable to a tubular frame furnace equipped with upper and lower side burners, as well as to a refractory beam furnace equipped only with upper side burners.
  • FIG. 5 thus makes it possible to clearly understand that the fumes are grouped substantially in the median vertical plane of the furnace, which results from the arrangement substantially face to face of the homologous burners of the same row, moving in one direction which is opposed to the direction 100 of progression of steel products P in the furnace.
  • the last burners GSn, GIn, and DSn, DIn are disturbed by the burners which are directly upstream, especially at the angles of the zone 34. These disturbances induce a heating heterogeneity con- a major disadvantage that is difficult to overcome.
  • JP 09-145 260 A thus discloses a modular furnace wall structure, with quilted ceramic fiber elements which are hooked to the top wall of the furnace.
  • the document is limited to a purely structural teaching, and does not address the question of the location of the partition in the oven, nor a possible function related to the operation of the burners.
  • Document AT 387 652 B describes an oven equipped with a vertical partition, with an upper wall and a lower wall between which the steel products circulate, with a passage interval corresponding to one third of the cross section of the furnace.
  • This partitioning is arranged in the upstream zone of the furnace (the first third or the first quarter of the length), to constitute a pre-conditioning airlock.
  • the aim is to avoid the propagation of radiation to the input of the products, and to increase the temperature of the furnace due to the retention of the combustion gases, and consequently reduce the number of burners and therefore the energy consumption.
  • JP 04 187 989 A JP 2002/310 562 A, JP 07 103 659 A, US 4,741,695 A, US 3,512,628 A, EP 0 018 677 Al and FR 2 520 100A.
  • the object of the invention is to design an improved reheating zone reheating furnace, improving the homogeneity of the heating of the steel products in the downstream zone of said oven.
  • the object of the invention is also to design a reheating furnace whose layout of the diversion zone makes it possible to better manage the thermal shutdowns and resumptions of production.
  • a steel reheating furnace comprising an enclosure equipped with burners intended to heat the iron products circulating from one end to the other of the furnace, said enclosure comprising a downstream zone, by reference to the direction of progression of iron and steel products in the tunnel, which is associated with the diversion of iron and steel products and closed by a diverting gate, characterized in that the downstream diversion zone is delimited, on the upstream side, by at least one geometric obstacle defining an airlock, said at least one geometric obstacle being arranged to achieve separation of the flows and heat transfer, so that the steel products present in said deblacking chamber are thermally homogenized.
  • said at least one geometric obstacle is sized to both prevent smoke from the burners that are upstream from disturbing the airlock and create a differential pressure.
  • the at least one geometrical obstacle comprises an upper wall. and a substantially vertical bottom wall, between which the steel products pass to enter the airlock, with a chosen range in relation to the desired pressure differential.
  • the bottom wall is arranged in the form of refractory brick walls disposed between the tubular stringers.
  • the at least one geometric obstacle comprises an upper wall in which pass the steel products to enter the airlock, with a chosen interval in relation to the desired pressure differential.
  • the top wall is fluidly cooled.
  • the upper wall is constituted by a hollow frame in which circulates a cooling fluid, and whose central space is occupied by fibrous panels.
  • the airlock is equipped with low heat demand burners for homogenizing the temperature in steel products that are present in said airlock.
  • the burners of the airlock that are closest to the door muffler remain lit continuously to ensure the sealing of the airlock during the openings of said door, and maintain a slight overpressure inside said airlock of rusting.
  • the airlock is equipped with arch burners preferably controlled in proportional mode, and side burners preferentially driven pulse mode.
  • Figure 1 is a longitudinal section of a tubular stringers heating furnace of traditional type
  • Figure 2 is a cross section along the line II-II of Figure 1 of the kiln tubular stringers;
  • FIG. 3 is a longitudinal section of a traditional refractory beam furnace, and the Figure 4 is a cross section along the line IV-IV of Figure 3 of the furnace refractory beams;
  • FIG. 5 is a top view in longitudinal section illustrating the preferred paths of the fumes with a conventional reheating furnace designed according to Figures 1 and 2 or 3 and 4;
  • FIG. 6 comprises two sections similar to that of FIG. 5, illustrating the arrangement, in accordance with the invention, of a diversion lock in the downstream zone of the furnace, with the indication of the preferential paths of the fumes for said zone. downstream, and also for the upstream recovery zone in which there is provided a control side burners with an alternating left / right;
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a tubular beam furnace arranged in accordance with the invention, with a diversion lock consisting here of an upper wall and a lower wall, and with, in addition, burners. vault and side burners; and
  • FIG. 8 is a cross section along the line VIII-VIII of Figure 7, on a larger scale, to better distinguish the arrangement of the walls defining the lock gate on the upstream side of said lock.
  • FIG. 6 makes it possible to understand the result obtained by the arrangement of an airlock according to the invention, in particular by remedying the disturbance of the last row of lateral burners by the side burners directly upstream of them with a deflection of the flames shown in Figure 5 previously described.
  • a geometric obstacle here realized in the form of a wall 50 which can be single or double depending on the type of furnace, the wall being only higher for a furnace with refractory spars, or being higher and lower for a kiln with tubular beams.
  • This wall 50 single or doubled, creates an airlock 51 diverting which promotes the flow of fumes for the last row downstream side burners GSn, GIn, DSn, DIn, avoiding the disturbance caused by the side burners that are directly in upstream.
  • FIG. 6 also illustrates another particular mode, with an alternating piloting of the burners of the first upstream row of side burners, with on the left the burners GS1 and GI1, or the only burner GS1 according to the type of furnace, and on the right the DSl and DIl burners, or the only DSl burner according to the type of oven.
  • the ignition is only for the burner (s) on the left and in (b) the ignition is only for the right burner (s).
  • a dead zone 31 is formed at the time of the left ignition, but that this zone is immediately swept and brewed during the alternation illustrated in b), where a dead zone 32 is created.
  • the right / left alternation thus makes it possible to continuously alternate the generation of vortices in the zone 31 or the zone 32, which zones are therefore never cooled to excess because of this continuous stirring.
  • it avoids the formation of a preferential zone set on the median vertical plane (zone 33 for the traditional control shown in Figure 5), so that it avoids localized overheating of the central part of the steel products circulating in the oven.
  • FIG. 7 schematically illustrates an oven F with tubular longitudinal members of the type illustrated in FIG. in FIGS. 1 and 2, without its conveying means, but with more lateral burners (two lower burners such as GI1, GI2 by keel step instead of one, and as many upper burners as GS1, GS2), and with his diversion door 16.1.
  • the downstream zone 34 of delamination is delimited, on the upstream side, by at least one geometrical obstacle 50 defining a deadlock, said at least one geometrical obstacle being arranged to achieve a separation of the flows and the heat transfers, so that the steel products P present in said sluice is thermally homogenized.
  • the geometric obstacles that materialize this physical separation can be realized in several ways, for example in the form of low walls, vaulted noses, partitions cooled or not, etc.
  • Furnace F of Figure 7 is tubular stringers, and is equipped with upper and lower side burners by reference to the circulation level of the iron products in the furnace.
  • said at least one geometric obstacle 50 com ⁇ carries an upper wall 52 and a lower wall 53 essentially vertical, between which the iron products P pass to enter the airlock 51.
  • said at least one geometrical obstacle 50 would comprise only an upper wall 52 (variant not illustrated here), with the same function and with a view to the same result, the furnace walls which are below the circulation level of the steel products in the furnace are indeed free of lower side burners because of the presence of fixed soles and mobile soles.
  • FIG. 8 illustrates a particular embodiment for an oven F with tubular longitudinal members 22 with its pins 24.
  • the lower wall 53 is arranged in the form of refractory brick walls 53.1 disposed between the central tubular stringers 22, in particular between the pins of said stringers, and between the tubular side rails 22 and the side walls 13, 14 of the enclosure 10.
  • F. spaces 56, 57, 58 are provided to allow the flow of fumes from the airlock, with a dimension that is related to the desired pressure differential.
  • the upper wall 52 under which the steel products P pass to enter the diversion lock 51 defines a passage slot 54 of height (d), with a chosen interval in relation to the desired pressure differential, as the side slots 55 which are adjacent to the side walls 13, 14 of the oven.
  • the upper wall 52 is cooled fluidically.
  • such wall constituted by a hollow frame 60, of rectangular shape, formed of sections 62, 61, 62 in which circulates a cooling fluid (as shown schematically by the arrows 101, 102), and whose central space is occupied by fibrous panels 63, for example made of ceramic fibers, here nested in pairs by complementary shapes in 63.1.
  • a cooling fluid as shown schematically by the arrows 101, 102
  • fibrous panels 63 for example made of ceramic fibers, here nested in pairs by complementary shapes in 63.1.
  • Such an embodiment is preferable to a brick wall which would be much heavier and could fracture and fall due to thermal shocks cashed.
  • the pressure differential thus created promotes a smooth and undisturbed flow of fumes present in the airlock 51 upstream, in particular fumes generated by the burners that equip said airlock.
  • the airlock 51 is in fact advantageously equipped with burners, which burners are then low heat demand (it is indeed only compensate for thermal losses), used to homogenize the temperature in steel products that are present in said airlock. push.
  • n Two rows of such burners, indexed (n) and (n + 1), are provided here.
  • row n there are, for the upper zone, vault burners Vn (for example three to eight burners depending on the width of the oven), and possibly also lateral burners GSn, DSn (denoted in dotted lines), and, for the lower zone, side burners GIn, DIn.
  • the vault burners are interesting here because they favor the homogenization of the temperature of the steel products present in the airlock 51. As a constant low constant flow, these arch burners will preferably be controlled in proportional mode. The presence of side burners is interesting for the lower zone (when it exists, which is not the case of furnace F 'with refractory spars). For these lateral burners, proportional control will be avoided, since the small flames generated may be insufficient to heat the middle part of the steel products, and therefore impulse mode control will be preferred, that is to say in all or nothing.
  • the burners of the airlock 51 which are closest to the diverting door 16.1 (here those of the row n + 1) will remain lit continuously to ensure the sealing of the diversion lock 51 during openings. the door 16.1, and maintain a slight overpressure inside said airlock that promotes the smooth flow of fumes upstream.
  • the arrangement of said airlock that has just been described makes it possible to more effectively manage stops and resumptions of production.
  • the temperature of the airlock is maintained at the target temperature of the products. This maintenance is preferably provided by the burners of the upper zone.
  • the zones that are upstream of the airlock can in turn be de-indexed in temperature, that is to say that the set temperature is strongly lowered. This makes it possible to limit calamine production, and also to reduce energy consumption and polluting emissions.
  • the products located in the airlock are ready for the conversion.
  • the following products, located during shutdown in the de-indexed zones in temperature will have sufficient heating time, and the installed powers of the burners will be dimensioned sufficiently to ensure the reheating at the target brewing temperature without slowing down production.
  • the air / gas ratio of all or part of the airlock burners may be different from the average air / gas ratio of the rest of the furnace, in order to take into account the possible parasitic air intake during the opening of the door which could nevertheless intervene despite the slight overpressure of the airlock.
  • An air / gas ratio lower than the stoichiometric air / gas ratio makes it possible to burn the possible parasitic air inlets which could disturb the oxygen level in the furnace, which oxygen level therefore remains always low.
  • the airlock improves the uniformity of heating products. Better heating quality helps divert products to a lower average temperature, which decreases the energy consumption of the furnace and requires less energy for rolling.
  • the airlock also makes it possible to increase the productivity of the oven by minimizing production recovery time after stopping.
  • the losses to the fire are reduced by the deindexing of the zones of the furnace which are upstream of the airlock and, as the sealing of the furnace is improved, one can better control the rate of oxygen in the furnace, which decreases NOx emissions and loss on ignition. It has thus been possible to design a steel reheating furnace which makes it possible to obtain an excellent homogeneity of the heating in the downstream zone of the furnace, and also to better manage the thermal shutdowns and resumptions of production.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un four de réchauffage sidérurgique, comportant une enceinte équipée de brûleurs destinés à réchauffer les produits sidérurgiques circulant d'une extrémité à l'autre du four, ladite enceinte comprenant une zone aval, par référence au sens de progression des produits sidérurgiques dans le tunnel, qui est associée au défournement desdits produits et fermée par une porte de défournement. Conformément à l'invention, la zone aval (34) de défournement est délimitée, côté amont, par au moins un obstacle géométrique (50) définissant un sas de défournement (51), ledit au moins un obstacle géométrique étant agencé pour réaliser une séparation des écoulements et des transferts thermiques, de façon que les produits sidérurgiques présents dans ledit sas de défournement soient homogénéisés thermiquement.

Description

Four de réchauffage à zone de défournement perfectionnée .
L'invention concerne les fours de réchauffage sidérurgiques continus.
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 relative- ment 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 16000C, 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. Les brûleurs latéraux posent cependant des problèmes d'hétérogénéité de chauffage, en particulier dans la zone aval du four de réchauffage qui est associée au défournement des produits sidérurgiques.
Ces inconvénients importants de l'utilisation de brûleurs latéraux dans un four de réchauffage seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre de deux fours de type traditionnel, en référence aux figures 1 et 2 pour un four à longerons tubulaires, et aux figures 3 et 4 pour un four à longerons réfractaires .
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 sidérurgi- ques 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 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 1 ' 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 en¬ core 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.
Sur les figures 3 et 4, on a illustré un four F' à longerons réfractaires dont la conception, également traditionnelle, comporte de nombreux points communs avec celle du four à longerons tubulaires qui vient d'être décrite. La principale différence par rapport au four F précédent réside dans les moyens de support et de con- voyage des produits sidérurgiques P qui progressent à l'intérieur du tunnel.
Les produits sidérurgiques P reposent maintenant sur des soles mobiles 21' et des soles fixes 22 '.1 et 22 '.2. On distingue ici deux soles fixes 22 '.1 dans la zone médiane du four, et deux soles fixes latérales 22 '2. Les soles mobiles 21', ici au nombre de trois, sont montées sur une semelle 25 analogue à celle du four précédent, qui est susceptible de mouvements à la fois dans une direction horizontale et dans une direction verticale. On retrouve donc le même mode de progression pas à pas des produits sidérurgiques à l'intérieur du tunnel, avec des cycles carrés ou rectangulaires correspondant à des levées et des redescentes des soles mobiles 21'.
A la différence du four F à longerons tubulaires des figures 1 et 2 , le four F' à longerons réfractaires des figures 3 et 4 ne réalise le chauffage des produits réfractaires P qui circulent à l'intérieur du four que dans la zone supérieure de ceux-ci, de sorte que seule la face supérieure des produits est réchauffée. Par suite, on ne trouve pas de brûleurs latéraux inférieurs GIk ou DIk comme pour le four précédent, mais seulement des bru- leurs latéraux supérieurs GSk et DSk. Sur la figure 4, qui est une coupe selon IV-IV de la figure 3, ladite figure 3 étant une coupe selon III-III de la figure 4, on distingue ainsi deux brûleurs latéraux GS2 et DS2 , respectivement associés à la paroi latérale gauche 13 et la paroi latérale droite 14 de l'enceinte du four. Comme pour le four à longerons tubulaires précédemment décrit, on trouve une zone amont exempte de brûleurs latéraux, laquelle zone 30 est dite zone de récupération.
Ainsi que cela a été dit plus haut, les brûleurs latéraux posent des problèmes importants d'hétérogénéité de chauffage, en particulier en zone de défournement .
Si l'on se reporte à la figure 5 qui est une coupe longitudinale du four par un plan horizontal, cet inconvénient est illustré par les flèches qui symbolisent les chemins préférentiels des fumées dans l'axe du four. Il va de soi que la vue de la figure 5 s'applique aussi bien à un four à longerons tubulaires équipés de brûleurs latéraux supérieurs et inférieurs, qu'à un four à longerons réfractaires équipés seulement de brûleurs latéraux supérieurs .
La vue de la figure 5 permet ainsi de bien comprendre que les fumées sont regroupées sensiblement dans le plan vertical médian du four, ce qui résulte de la disposition sensiblement face à face des brûleurs homologues d'une même rangée, en se déplaçant dans une direction qui est opposée à la direction 100 de progression des produits sidérurgiques P dans le four. Or, dans la zone aval 34 qui est associée au défournement des produits sidérurgiques, les derniers brûleurs GSn, GIn, et DSn, DIn, en général de plus faible puissance, sont perturbés par les brûleurs qui sont directement en amont, en particulier au niveau des angles de la zone 34. Ces perturbations induisent une hétérogénéité de chauffage cons- tituant un inconvénient important qu'il est difficile de surmonter. On notera également que, dans la zone de récupération 30 qui est exempte de brûleurs, il existe deux zones latérales 31, 32 qui sont des zones mortes correspondant à des températures plus froides, et une zone centrale 33 qui est quant à elle plus chaude. Par suite, ces chemins préférentiels des fumées induisent une surchauffe des produits sidérurgiques dans la zone du plan médian du four par rapport aux côtés dudit four, les zones d'extrémité des produits étant quant à elles refroidies lors de leur passage dans les zones mortes de vortex 31, 32.
Pour compléter l'état de la technique, on peut mentionner des études diverses de cloisonnements dans le domaine général des fours .
Le document JP 09-145 260 A décrit ainsi une structure modulaire de cloison de four, avec des éléments matelassés en fibres de céramique qui sont accrochés à la paroi supérieure du four. Le document se limite à un enseignement purement structurel, et n'aborde pas la question de l'emplacement de la cloison dans le four, ni une éventuelle fonction en rapport avec le fonctionnement des brûleurs .
Le document AT 387 652 B décrit quant à lui un four équipé d'un cloisonnement vertical, avec une paroi supérieure et une paroi inférieure entre lesquelles circulent les produits sidérurgiques, avec un intervalle de passage correspondant au tiers de la section transversale du four. Ce cloisonnement est agencé dans la zone amont du four (le premier tiers ou le premier quart de la longueur), pour constituer un sas de pré-conditionnement. Le but recherché est d'éviter la propagation du rayonnement vers l'entrée des produits, et d'augmenter la température du four du fait de la retenue des gaz de combustion, et par suite diminuer le nombre de brûleurs et donc la consommation d'énergie.
Aucun des deux documents ci-dessus ne s ' intéresse à une éventuelle perturbation des derniers brûleurs du four (en général de plus faible puissance) par les brûleurs qui sont directement en amont.
L'arrière-plan technologique du cloisonnement de fours sidérurgiques est illustré par les documents JP 04 187 989 A, JP 2002/310 562 A, JP 07 103 659 A, US 4 741 695 A, US 3 512 628 A, EP 0 018 677 Al et FR 2 520 100A.
OBJET DE L'INVENTION
L'invention a pour objet de concevoir un four de réchauffage à zone de détournement perfectionnée, améliorant l'homogénéité du chauffage des produits sidérurgiques dans la zone aval dudit four.
L'invention a également pour objet de concevoir un four de réchauffage dont l'agencement de la zone de détournement permet de mieux gérer les arrêts et reprises de production sur le plan thermique.
DEFINITION GENERALE DE L'INVENTION
Le problème technique précité est résolu conformément à l'invention grâce à un four de réchauffage sidérurgique comportant une enceinte équipée de brûleurs destinés à réchauffer les produits sidérurgiques circulant d'une extrémité à l'autre du four, ladite enceinte comprenant une zone aval, par référence au sens de progression des produits sidérurgiques dans le tunnel, qui est associée au détournement des produits sidérurgiques et fermée par une porte de détournement, caractérisé en ce que la zone aval de défournement est délimitée, côté amont, par au moins un obstacle géométrique définissant un sas de défournement, ledit au moins un obstacle géométrique étant agencé pour réaliser une séparation des écoulements et des transferts thermiques, de façon que les produits sidérurgiques présents dans ledit sas de dé- fournement soient homogénéisés thermiquement .
Il convient de noter qu'un tel obstacle géométrique n'a rien à voir avec les murs équipant certains fours traditionnels pour réaliser un compartimentage des zones de chauffe. Dans le cadre de l'invention, on crée une zone d'aide au défournement , et la longueur du sas de dé- fournement n'est en particulier aucunement liée aux cycles de chauffe.
De préférence, ledit au moins un obstacle géométrique est dimensionné pour à la fois empêcher les fumées des brûleurs qui sont en amont de venir perturber le sas de défournement et créer un différentiel de pression.
Dans le cas d'un four de réchauffage du type à longerons tubulaires et équipé de brûleurs latéraux supérieurs et inférieurs par référence au niveau de circulation des produits sidérurgiques dans le four, il sera avantageusement prévu que ledit au moins un obstacle géométrique comporte une paroi supérieure et une paroi inférieure essentiellement verticales, entre lesquelles passent les produits sidérurgiques pour pénétrer dans le sas de défournement, avec un intervalle choisi en rapport avec le différentiel de pression désiré. En particulier, la paroi inférieure est agencée sous la forme de murets en briques réfractaires disposés entre les longerons tubulaires .
Dans le cas d'un four de réchauffage du type à longerons réfractaires et équipé de brûleurs latéraux supérieurs par référence au niveau de circulation des produits sidérurgiques dans le four, il sera avantageusement prévu que ledit au moins un obstacle géométrique comporte une paroi supérieure sous laquelle passent les produits sidérurgiques pour pénétrer dans le sas de défournement, avec un intervalle choisi en rapport avec le différentiel de pression désiré.
De préférence, dans l'un et l'autre cas, la paroi supérieure est refroidie fluidiquement .
Avantageusement alors, la paroi supérieure est constituée par un cadre creux dans lequel circule un fluide de refroidissement, et dont l'espace central est occupé par des panneaux fibreux.
De préférence encore, le sas de défournement est équipé de brûleurs à faible demande calorifique servant à homogénéiser la température dans les produits sidérurgiques qui sont présents dans ledit sas de défournement.
Avantageusement alors, les brûleurs du sas de défournement qui sont les plus proches de la porte de défournement restent allumés en continu pour assurer l'étanchéité du sas de défournement lors des ouvertures de ladite porte, et maintenir une légère surpression à l'intérieur dudit sas de défournement. En particulier, le sas de défournement est équipé de brûleurs de voûte pré- férentiellement pilotés en mode proportionnel, et de brûleurs latéraux préférentiellement pilotés en mode impulsionnel .
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, en référence aux figures 6 à 8 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 coupe longitudinale d'un four à longerons réfractaires de type traditionnel, et la figure 4 est une coupe transversale selon la ligne IV-IV de la figure 3 de ce four à longerons réfractaires ;
- la figure 5 est une vue de dessus en coupe longitudinale illustrant les trajets préférentiels des fumées avec un four de réchauffage traditionnel conçu selon les figures 1 et 2 ou 3 et 4 ;
- la figure 6 comporte deux coupes analogues à celle de la figure 5, illustrant l'agencement, conformément à l'invention, d'un sas de détournement en zone aval du four, avec l'indication des trajets préférentiels des fumées pour ladite zone aval, et aussi pour la zone amont de récupération dans laquelle on a prévu un pilotage des brûleurs latéraux avec un allumage alterné gauche/droite ;
- la figure 7 est une vue allégée en coupe longitudinale d'un four à longerons tubulaires agencé conformément à l'invention, avec un sas de détournement constitué ici d'une paroi supérieure et d'une paroi inférieure, et avec en outre des brûleurs de voûte et des brûleurs latéraux ; et
- la figure 8 est une coupe transversale selon la ligne VIII-VIII de la figure 7, à plus grande échelle, permettant de mieux distinguer l'agencement des parois délimitant le sas de défournement du côté amont dudit sas .
DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES DE L'INVENTION
La figure 6 permet de comprendre le résultat obtenu par l'agencement d'un sas de défournement conforme à l'invention, en remédiant notamment à la perturbation de la dernière rangée de brûleurs latéraux par les brûleurs latéraux directement en amont de ceux-ci avec une déviation des flammes illustrée sur la figure 5 précédemment décrite. On a en effet prévu un obstacle géométrique ici réalisé sous la forme d'un muret 50, qui peut être simple ou double selon le type de four, le muret n'étant que supérieur pour un four à longerons réfractaires, ou étant supérieur et inférieur pour un four à longerons tubulai- res . Ce muret 50, simple ou doublé, crée un sas 51 de détournement qui favorise l'écoulement des fumées pour la dernière rangée aval de brûleurs latéraux GSn, GIn, DSn, DIn, en évitant la perturbation occasionnée par les brûleurs latéraux qui sont directement en amont.
Sur la figure 6, on a également illustré une autre modalité particulière, avec un pilotage alterné des brûleurs de la première rangée amont de brûleurs latéraux, avec à gauche les brûleurs GSl et GIl, ou le seul brûleur GSl selon le type de four, et à droite les brûleurs DSl et DIl, ou le seul brûleur DSl selon le type de four.
En a), l'allumage ne concerne que le ou les brûleurs de gauche et en b) , l'allumage ne concerne que le ou les brûleurs de droite.
Dans la zone de récupération 30, on constate alors qu'une zone morte 31 se forme lors de l'allumage gauche, mais que cette zone est tout de suite balayée et brassée lors de l'alternance illustrée en b) , où une zone morte 32 est alors créée. L'alternance droite/gauche permet ainsi d'alterner continûment la génération de vortex dans la zone 31 ou la zone 32, lesquelles zones ne sont donc jamais refroidies à l'excès du fait de ce brassage continu. De plus, on évite la formation d'une zone préférentielle calée sur le plan vertical médian (zone 33 pour le pilotage traditionnel illustré en figure 5) , de sorte que l'on évite la surchauffe localisée de la partie centrale des produits sidérurgiques circulant dans le four.
Sur la figure 7 , on a illustré schématiquement un four F à longerons tubulaires du type de celui illustré aux figures 1 et 2 , sans ses moyens de convoyage, mais avec plus de brûleurs latéraux (deux brûleurs inférieurs tels que GIl, GI2 par pas de quille au lieu d'un, et autant de brûleurs supérieurs tels que GSl, GS2), et avec sa porte de détournement 16.1.
Conformément à une caractéristique de l'invention, la zone aval 34 de défournement est délimitée, côté amont, par au moins un obstacle géométrique 50 définissant un sas de défournement , ledit au moins un obstacle géométrique étant agencé pour réaliser une séparation des écoulements et des transferts thermiques, de façon que les produits sidérurgiques P présents dans ledit sas de défournement soient homogénéisés thermique- ment .
Les obstacles géométriques qui matérialisent cette séparation physique peuvent être réalisés de plusieurs façons, par exemple sous la forme de murets, de nez de voûte, de cloisons refroidies ou non, etc..
On optera de préférence pour un dimensionnement de ces obstacles géométriques permettant à la fois d'empêcher les fumées des brûleurs qui sont en amont, c'est-à-dire à tout le moins les brûleurs latéraux de la rangée n-1, notés ici GS(n-l), GΙ(n-l) et leurs symétriques DS(n-l), DΙ(n-l), et éventuellement aussi ceux de la rangée n-2, de venir perturber le sas de défournement 51, et de créer un différentiel de pression. Ceci donne les trajets préférentiels des fumées en zone aval du four qui ont été illustrés sur la figure 6.
Le four F de la figure 7 est à longerons tubulai- res, et il est équipé de brûleurs latéraux supérieurs et inférieurs par référence au niveau de circulation des produits sidérurgiques dans le four. Dans ce cas, on a prévu que ledit au moins un obstacle géométrique 50 com¬ porte une paroi supérieure 52 et une paroi inférieure 53 essentiellement verticales, entre lesquelles passent les produits sidérurgiques P pour pénétrer dans le sas de défiournement 51.
Dans le cas d'un four F' à longerons réfractaires du type de celui illustré aux figures 3 et 4 , donc seulement équipé de brûleurs latéraux supérieurs GSk, DSk, ledit au moins un obstacle géométrique 50 comporterait seulement une paroi supérieure 52 (variante non illustrée ici) , avec la même fonction et en vue du même résultat, les parois du four qui sont en dessous du niveau de circulation des produits sidérurgiques dans le four étant en effet exemptes de brûleurs latéraux inférieurs du fait de la présence des soles fixes et des soles mobiles.
La coupe de la figure 8 illustre un mode d'exécution particulier pour un four F à longerons tubu- laires 22 avec ses quilles 24.
La paroi inférieure 53 est agencée sous la forme de murets en briques réfractaires 53.1 disposés entre les longerons tubulaires 22 centraux, en particulier entre les quilles desdits longerons, et entre les longerons tubulaires 22 latéraux et les parois latérales 13, 14 de l'enceinte 10 du four F. Des espaces 56, 57, 58 sont ménagés pour permettre l ' écoulement des fumées du sas de défournement , avec un dimensionnement qui est en rapport avec le différentiel de pression désiré.
La paroi supérieure 52 sous laquelle passent les produits sidérurgiques P pour pénétrer dans le sas de détournement 51, définit une fente de passage 54 de hauteur (d) , avec un intervalle choisi en rapport avec le différentiel de pression désiré, tout comme les fentes latérales 55 qui sont adjacentes aux parois latérales 13, 14 du four.
En l'espèce, la paroi supérieure 52 est refroidie fluidiquement . On a illustré sur la figure 8 une telle paroi, constituée par un cadre creux 60, de forme rectangulaire, formé de profilés 62, 61, 62 dans lesquels circule un fluide de refroidissement (comme schématisé par les flèches 101, 102), et dont l'espace central est oc- cupé par des panneaux fibreux 63, par exemple en fibres céramiques, ici imbriqués deux à deux par des formes complémentaires en 63.1. Un tel mode d'exécution est préférable à une paroi en briques qui serait beaucoup plus lourde et risquerait de se fracturer et de tomber du fait des chocs thermiques encaissés.
Le différentiel de pression ainsi créé favorise un écoulement régulier et non perturbé des fumées présentes dans le sas de défournement 51 vers l'amont, en particulier des fumées générées par les brûleurs qui équipent ledit sas de défournement.
Le sas de défournement 51 est en effet avantageusement équipé de brûleurs, lesquels brûleurs sont alors à faible demande calorifique (on ne fait en effet que compenser les pertes thermiques) , servant à homogénéiser la température dans les produits sidérurgiques qui sont présents dans ledit sas de défournement.
On a ici prévu deux rangées de tels brûleurs, indicées (n) et (n+1) . Pour la rangée n, on a, pour la zone supérieure, des brûleurs de voûte Vn (par exemple trois à huit brûleurs selon la largeur du four) , et éventuellement aussi des brûleurs latéraux GSn, DSn (notés en pointillés) , et, pour la zone inférieure, des brûleurs latéraux GIn, DIn.
Les brûleurs de voûte sont intéressants ici car ils favorisent l'homogénéisation de la température des produits sidérurgiques présents dans le sas de défournement 51. Comme un faible débit constant suffit, ces brûleurs de voûte seront de préférence pilotés en mode proportionnel . La présence de brûleurs latéraux est intéressante pour la zone inférieure (quand celle-ci existe, ce qui n'est pas le cas du four F' à longerons réfractaires) . On évitera alors pour ces brûleurs latéraux un pilotage en mode proportionnel, car les petites flammes générées peuvent être insuffisantes pour chauffer la partie médiane des produits sidérurgiques, et on préférera donc un pilotage en mode impulsionnel, c'est-à-dire en tout ou rien.
De préférence, les brûleurs du sas de défourne- ment 51 qui sont les plus proches de la porte de détournement 16.1 (ici ceux de la rangée n+1) resteront allumés en continu pour assurer l'étanchéité du sas de détournement 51 lors des ouvertures de la porte 16.1, et maintenir une légère surpression à l'intérieur dudit sas de dé- fournement qui favorise le bon écoulement des fumées vers l ' amont .
Outre l'homogénéisation thermique des produits sidérurgiques présents dans le sas de défournement 51, l'agencement dudit sas de défournement qui vient d'être décrit permet de gérer plus efficacement les arrêts et reprises de production. Lors d'un arrêt, la température du sas est maintenue à la température de défournement visée des produits. Ce maintien est préférentiellement assuré par les brûleurs de la zone supérieure. Les zones qui sont en amont du sas peuvent être quant à elles dé- sindexées en température, c'est-à-dire que la température de consigne est fortement abaissée. Ceci permet de limiter la production de calamine, et aussi de diminuer la consommation d'énergie et les émissions polluantes. A la reprise de la production, les produits situés dans le sas sont prêts pour le défournement. Les produits suivants, situés pendant l'arrêt dans les zones désindexées en température, auront suffisamment de temps de chauffe, et les puissances installées des brûleurs seront dimensionnées de façon suffisante pour assurer le réchauffage à la température de défournement visée sans ralentir la production.
On assure également une meilleure étanchéité du four lors des ouvertures de porte. Le fait que les brûleurs les plus proches de la porte de défournement restent allumés en continu à leur puissance nominale ou à une puissance inférieure lors de l'ouverture, lié à la séparation physique du sas d'avec le reste du four, permet de maintenir une légère surpression dans le sas. Le rapport air/gaz de tout ou partie des brûleurs du sas peut être différent du rapport air/gaz moyen du reste du four, afin de tenir compte des possibles entrées d'air parasites lors de l'ouverture de la porte qui pourraient malgré tout intervenir malgré la légère surpression du sas. Un rapport air/gaz inférieur au rapport air/gaz stoechiométrique permet en effet de brûler les possibles entrées d'air parasites qui pourraient perturber le taux d'oxygène dans le four, lequel taux d'oxygène reste donc toujours faible.
Enfin, le sas de défournement améliore l'uniformité de chauffage des produits. Une meilleure qualité de chauffage permet de détourner les produits à une température moyenne inférieure, ce qui diminue la consommation d'énergie du four et nécessite moins d'énergie au laminage. Le sas permet également d'augmenter la productivité du four en minimisant les temps de reprise de production après arrêt. D'autre part, les pertes au feu sont diminuées par la désindexation des zones du four qui sont en amont du sas et, comme l' étanchéité du four est améliorée, on peut mieux maîtriser le taux d'oxygène dans le four, ce qui diminue les émissions de NOx et la perte au feu. On est ainsi parvenu à concevoir un four de réchauffage sidérurgique qui permet d'obtenir une excellente homogénéité du chauffage dans la zone aval du four, et aussi de mieux gérer les arrêts et reprises de production sur le plan thermique.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut .

Claims

REVENDICATIONS
1. Four de réchauffage sidérurgique, comportant une enceinte équipée de brûleurs destinés à réchauffer les produits sidérurgiques circulant d'une extrémité à l'autre du four, ladite enceinte comprenant une zone aval, par référence au sens de progression des produits sidérurgiques dans le tunnel, qui est associée au détournement des produits sidérurgiques et fermée par une porte de défournement , caractérisé en ce que la zone aval (34) de détournement est délimitée, côté amont, par au moins un obstacle géométrique (50) définissant un sas de dé- fournement (51), ledit au moins un obstacle géométrique étant agencé pour réaliser une séparation des écoulements et des transferts thermiques, de façon que les produits sidérurgiques présents dans ledit sas de défournement soient homogénéisés thermiquement .
2. Four de réchauffage sidérurgique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un obstacle géométrique (50) est dimensionné pour à la fois empêcher les fumées des brûleurs qui sont en amont de venir perturber le sas de défournement (51) et créer un différentiel de pression.
3. Four de réchauffage sidérurgique selon la revendication 2 , du type à longerons tubulaires et équipé de brûleurs latéraux supérieurs et inférieurs par référence au niveau de circulation des produits sidérurgiques, caractérisé en ce que ledit au moins un obstacle géométrique (50) comporte une paroi supérieure (52) et une paroi inférieure (53) essentiellement verticales, entre lesquelles passent les produits sidérurgiques pour pénétrer dans le sas de défournement (51) , avec un inter¬ valle choisi en rapport avec le différentiel de pression désiré.
4. Four de réchauffage sidérurgique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la paroi inférieure
(53) est agencée sous la forme de murets en briques ré- fractaires (53.1) disposés entre les longerons tubulaires (22).
5. Four de réchauffage sidérurgique selon la revendication 2 , du type à longerons réfractaires et équipé de brûleurs latéraux supérieurs par référence au niveau de circulation des produits sidérurgiques dans le four, caractérisé en ce que ledit au moins un obstacle géométrique (50) comporte une paroi supérieure (52) sous laquelle passent les produits sidérurgiques pour pénétrer dans le sas de défournement (51), avec un intervalle choisi en rapport avec le différentiel de pression désiré.
6. Four de réchauffage sidérurgique selon la revendication 3 ou la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi supérieure (52) est refroidie fluidiquement .
7. Four de réchauffage sidérurgique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la paroi supérieure
(52) est constituée par un cadre creux (60) dans lequel circule un fluide de refroidissement, et dont l'espace central est occupé par des panneaux fibreux (63).
8. Four de réchauffage sidérurgique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le sas de défournement (51) est équipé de brûleurs à faible demande calorifique servant à homogénéiser la température dans les produits sidérurgiques qui sont présents dans ledit sas de défournement.
9. Four de réchauffage sidérurgique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les brûleurs du sas de défournement (51) qui sont les plus proches de la porte de défournement (16.1) restent allumés en continu pour assurer l'étanchéité du sas de défournement (51) lors des ouvertures de ladite porte, et maintenir une légère surpression à l'intérieur dudit sas de défournement .
10. Four de réchauffage sidérurgique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le sas de défournement (51) est équipé de brûleurs de voûte * (Vn) préférentiellement pilotés en mode proportionnel, et de brûleurs latéraux (GIn, GSn, DIn, DSn) préférentiellement pilotés en mode impulsionnel .
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