Brevet FR2001974A1 — publié le 19691003

)9 3715 1 2001974 La présente invention concerne un four de chauffage continu et plus particulièrement un procédé pour contrôler la température des produits en acier chauffés en continu à une température optimale pour le laminage à chaud de ceux-ci. 5 Généralement, dans le contrôle de la température d'un-four de chauffage en continu, il est exigé que le métal soit chauffé uniformément à une température adaptée pour son laminage et qu'il puisse être alimenté en fonction de la vitesse de laminage recher* chée dans le procédé de laminage. Dans ce but, dans un four de 10 chauffage en continu, on a adopté un procédé de contrôle automatique de la combustion qui consiste toutefois à contrôler la température dé l'atmosphère dans le four mais qui ne contrôle pas la température elle-même des objets chauffés. En conséquence, avec ce procédé de contrôle connu, il est tellement difficile de contrôler 15 le fonctionnement du four de chauffage en fonction de la dimension variant fréquemment de l'objet à chauffer, de la variation des types d'objets et de la variation de la vitesse d'extraction, qu'à l'heure actuelle on effectue seulement un contrôle selon un schéma préfixé ou un contrôle indirect ne tenant pas compte de ces varia-20 tions et la réalisation d'un contrôle automatique, au vrai sens du terme, est pratiquement inexistante. En conséquence, le contrôle précis de la température dans le four de chauffage, en fonction des diverses variations de l'objet à chauffer telles que mentionnées ci-dessus, dépendait du haut 25 degré d'habileté, des très grands efforts et du soin des surveillants du four de chauffage. Ceci veut dire qu'à ce jour, le contrôle de la température de l'objet chauffé dans le four est réalisé principalement en contrôlant la température de l'atmosphère de chaque zone par mesure de la température de surface de l'objet 30 chauffé par des moyens optiques. Cependant, dans un tel cas, il n» existe aucun critère de jugement et le contrôle s'en réfère à l'expérience et à l'intuition obtenues après un grand nombre d'années. De plus, même dans le cas d'un contrôle utilisant des informations dites en retour c'est-à-dire des mesures effectuées à un stade sui-35 vant le stade contrôlé, il existe différents inconvénients notamment du fait qu'un délai existe entre le moment où l'on obtient 1' information et l'opération de contrôle, parce que l'opérateur ne peut obtenir l'information que lorsque l'opération se trouve déjà au stade suivant, c'est-à-dire au cours du laminage de dégrossis-40 sage ou du laminage de finition, que les informations ne sont pas 69 3715 2 2001974 uniformes lorsqu'on se trouve à l'état de déformation et que, de plus, le matériau en acier (l'objet chauffé) sur lequel l'information a été obtenue et l'objet en acier (l'objet chauffé) à compenser sur la base de l'information, n'ont pas toujours les mêmes ca-5 ractéristiques, ce qui rend la compensation ou correction difficile. De plus, en ce qui concerne la température de l'objet chauffé dans un four de chauffage continu du type à trois zones, il est à noter en général que, la température de l'objet chauffé dans la zone de préchauffage étant représentée seulement comme une fonc-10 tion du temps nécessaire pour le passage de l'objet chauffé et de la température résiduelle et du volume du gaz d'échappement évacué dans la zone de chauffage, c'est-à-dire de l'importance de la chaleur sensible du gaz d'échappement, il est généralement presque impossible de contrôler le chauffage du matériau chauffé et, de 15 plus, l'objet chauffé n'étant pas porté au rouge, il est difficile de mesurer la température de cet objet même à la fin de la zone de préchauffage» Cependant, afin de contrôler de façon précise le chauffage dans la zone de chauffage de manière à porter l'objet à une température adaptée pour le travail à chaud de celui-ci, il est 20 indispensable de mesurer de façon précise la température de l'objet chauffé à la fin de la zone de préchauffage, c*est-à*»dire à 1* entrée de la zone de chauffage, ce qui était cependant impossible avec tous les procédés connus* Au vu de ces circonstances de fait telles que mentionnées 25 ci-dessus, la présente invention a pour objet de contrôler indépen» damment la combustion dans chaque zone en déterminant la tempéra» ture d'entrée de l'objet chauffé dans chaque zone, en prenant également en considération la vitesse de déplacement, la constante physique et la dimension des matériaux chauffés de manière à pou— 30 voir finalement obtenir la température quelconque requise pour 1' objet chauffe. Un autre objet de la présente invention est d'assurer une exploitation économique, en réduisant le personnel, en économisant le combustible et en exploitant efficacement et automatiquement le 35 four de chauffage en continu de manière que l'objet chauffé puisse être extrait du four du chauffage à toute température voulue. La présente invention a pour but de fournir un procédé de contrôle de la température dans un four de chauffage en continu du type à zones multiples, four dans lequel se font suite une zone de 40 préchauffage, une zone de chauffage et une zone d'homogénéisation 69 3715 3 200197-4 caractérisé en ce que l'on détermine par le calcul, la température d'un objet chauffé à l'entrée de la zone de chauffage, en fonction d'une formule relative fixant une température prédéterminée de 1* objet chauffé en fonction de la température de l'atmosphère contrô-5 lée ou non contrôlée dans la zone de préchâuffage et de la dimen-. sion, de la vitesse de déplacement et de la constante physique de l'objet chauffé, on contrôle la quantité de chaleur fournie dans la zone de chauffage à partir de la dite température déterminée, de la dimension,de ]a vitesse dedéplaœn>entet delà constante physique de l'objet 10 chauffé et d'une température de laminage prédéterminée, et l'on règle de plus la quantité de la chaleur fournie ou la vitesse de déplacement de l'objet chauffé dans la zone d'homogénéisation en fonction de la différence entre la température de laminage prédé-terminée ci-dessus mentionnée et la température d'entrée dans la 15 zone d'homogénéisation et de la dimension et de la constante physique de l'objet chauffé» L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un mode de réalisation faite ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: 20 Fig. 1 est une vue schématique montrant la constitution d'un four de chauffage en continu, la figure la représentant un four de chauffage continu du type à trois zones et la figure lb un four de chauffage continu du type à cinq zones; Fig, 2 est un schéma bloc du contrôle de la température de 25 l'objet chauffé conformément au procédé de la présente invention; Fig, 3 est un graphique comparant les valeurs de réglage obtenues conformément à la présente invention et les valeurs réglées dans une exploitation réelle; Figs 4a et 4b représentent les volumes de combustible (huile 30 lourde), alimentés à un four de chauffage continu contrôlé par le procédé de la présente invention et à un four de chauffage continu n'utilisant pas le procédé de la présente invention, la figure 4a correspondant à l'invention et la figure 4b au procédé de l'art antérieur; 35 Fig. 5 est un graphique montrant les températures mesurées de l'objet chauffé (lingot) à la sortie de la zone d'homogénéisation dans le cas du contrôle par le procédé de la présente invention. Dans la figure 1 qui est une vue schématique d'un four de-40 chauffage en continu du type à trois zones, 1 est la zone de pré 39 3715 4 1001974 chauffage, 2 et 3 sont respectivement une zone de chauffage supé-rieure et une zone de chauffage inférieure, 4 est une zone d'homogénéisation et 5 est une partie des objets à chauffer. De plus, dans la figure 2, 6 est la sortie de la zone de chauffage et 8 est 5 l'entrée dans celle-ci, 7 est l'entrée dans la zone d'homogénéisation et 13 est la sortie de celle-ci, 9 est le volune de combustible introduit dans la zone de chauffage, lO est le volume d'air de combustion, 11 est la température réglée du four de chauffage, 12 est un thermomètre. ÎO La température de l'objet chauffé à l'extrémité de la zone de préchauffage 1 peut être représentée, par la formule suivante, comme une fonction de la quantité de la chaleur sensible des gaz d'échappement provenant de la zone de chauffage et de la durée du passage de l'objet chauffé à travers la zone de préchauffage: 15 ëmo = Fo (©G, G, Vs, Pg, Dg, CQ) (1) dans laquelle: Omo est la température moyenne de l'objet chauffé à la sortie de la zone de préchauffage; 0G est une température de l'atmosphère dans la zone de pré-20 chauffage; G est le volume d'écoulement du gaz d'échappement; Vg est la vitesse de déplacement de l'objet chauffé; Pg est la constante physique de l'objet chauffé; Dg est la dimension de l'objet chauffé et 25 Cq est la chaleur spécifique des gaz d'échappement. En conséquence, la température à l'extrémité de la zone de préchauffage, c'est-à-dire à l'entrée de la zone de chauffage, peut être déterminée par le calcul ci-dessus mentionné, à partir de la constante physique et de la dimension de l'objet chauffé connues 30 à l'avance, en détectant la température de l'atmosphère dans la zone de préchauffage et la vitesse de déplacement de l'objet chauffé. Une des caractéristiques de la présente invention consiste à déterminer la température de l'objet chauffé à la sortie de la zone de préchauffage. 35 La température moyenne ainsi déterminée de l'objet chauffé à la sortie de la zone de préchauffage est ensuite utilisée comme base pour le contrôle du chauffage de la zone de chauffage» Le chauffage de l'objet est principalement effectué dans la partie de chauffage supérieure et dans la partie de chauffage infé 69 3715 5 2001974 rieure, le trajet de l'objet chauffé dans la zone de chauffage se situant à la limite entre les deux parties» Le contrôle de la zone de chauffage et de la zone d'homogénéisation sera décrit ci-après avec référence à la figure 2. 5 Le contrôle du chauffage dans la zone de chauffage 2 est principalement effectué avec la température de chauffage, indépendamment du contrôle de la zone d'homogénéisation 4 qui fait suite à la zone de chauffage 2» La température de l'objet chauffé à la sortie de la zone de chauffage 2, c'est-à-dire à l'entrée 7 de la 10 zone d'homogénéisation est réglée de telle manière qu'elle coïncide avec la température requise pour le travail à chaud du stade suivant, La température de l'objet chauffé 5 dans la zone de chauffage 2 est contrôlée en contrôlant la température de chauffage confine mentionné ci-dessus, La température 0mo de l'objet chauffé à la 15 sortie 6 de la zone de chauffage ci-dessus mentionnée est représentée par la formule suivantecomme une fonction de là température de chauffage dans la zone de chauffage 9 , de la vitesse de dé-placement de l'objet chauffé Vg, de la température ©mi de l*objet chauffé à l'entrée 8 de la zone de chauffage, de la dimension Dg 20 de l'objet chauffé, et de la constante physique Pg de l'objet chauffé: ©mo = F1 (©Gs, Vg, ©mi, Dg, Pg) En conséquence, lorsque Vg, ©mi, Dg et Pg sont donnés, la température optimale de l'atmosphère pour que l'objet chauffé 5 passe à 25 la sortie 6 de la zone de chauffage à la température recherchée, c'est-à-dire la température de réglage 11 du four de chauffage peut être déterminée par la formule: ®GS = Fl' (em°» V ®mi» DS' PS) Lorsque la température de l'atmosphère est déterminée, le volume 9 30 de combustible à alimenter et le volume d'air de combustion 10 peuvent être déterminés facilement. En conséquence, si la combustion est contrôlée en utilisant ces valeurs comme valeurs de réglage, la température de l'objet chauffé dans la zone de chauffage peut être la température optimale. 35 Si le contrôle du chauffage dans la zone de chauffage est convenable, la température réelle ©mo de l'objet ainsi chauffé dans la zone de chauffage et la température ©mi' à l'entrée 7 de la zone d'homogénéisation devraient idéalement être égales l'une à l'autre. Toutefois la température de l'objet chauffé quittant la 69 3715 6 2001974 zone de chauffage est mesurée avec le thermomètre 12 en prévision du cas où, en raison d'une perturbation externe quelconque, la teœ pérature réelle Qmo de l'objet chauffé 5 pourrait ne pas correspon dre à la température prédéterminée à l'entrée de la zone d'homogé»» 5 néisation. Dans un tel cas, lorsque la température de l'objet chauffé 5 dévie de la température prédéterminée, on doit effectuer la corree tion de chauffage nécessaire, comme décrit ci-après, afin d'obteni la température recherchée à la sortie de la zone d'homogénéisation 10 Toutefois, dans le cas où la température à la sortie de la zone de chauffage est la température prédéterminée, de la chaleur est alimentée pour l'homogénéisation. Ceci veut dire que le contrôle du chauffage ou de l'homogénéisation dans la zone d'homogénéisation 4 est effectué en utili-15 sant la formule ci-après, de la même manière que pour le contrôle thermique dans la zone de chauffage : ©mo* = F2 (©gs, $ Vg , ©mi' , Pg, , Dg,) dans laquelle: ©mo* est la température recherchée lors de l'extraction de 20 l'objet chauffé; ©Ggt est la température de chauffage dans la zone d'omogé-néisation; ©mi* est la température de l'objet chauffé à l'entrée de la zone d'homogénéisation; 25 Pg' est la constante physique de l'objet chauffé et Dg' est la dimension de l'objet chauffé. D'après cette formule, la vitesse de déplacement V de l'objet chauffé, pour l'extraire à la température d'extraction recherchée, est déterminée comme égale à; 30 Vg = F2» (©Gg* , ©mo' , ©mi* , Dg' , Pg') En conséquence, la température de l'objet chauffé à la sortie de la zone d'homogénéisation est contrôlée par la vitesse de déplacement sur la base de la relation de la formule ci-dessus. De plus, dans le cas où la vitesse de déplacement de l'objet 35 chauffé dans la zone d'homogénéisation, c'est-à-dire la vitesse extraction de l'objet chauffé, est donnée par un facteur externe8 par exemple la vitesse de laminage sur le laminoir, la température recherchée de l'objet chauffé est contrôlée en réglant le chauffec. 69 3715 7 2001974 de la zone d'homogénéisation ou la température d'homogénéisation déterminée par: eGS* = V (®mot » VS » ®mit » V » V> Ce qui précède est le cas d'un four du type à trois zones 5 qui ne comporte pas de brûleur dans la zone de préchauffage et dans lequel, en conséquence, l'objet à chauffer ne peut être contrôlé dans la zone de préchauffage. Cependant, généralement, mène dans le cas d'un four du type à zones multiples comportant toutes un brûleur, la température de chauffage réglée pour chaque four ÎO indépendant ou la vitesse de déplacement de l'objet chauffé qui passe à la sortie à la température recherchée, peuvent être déterminées en considérant la zone de préchauffage, la zone de chauffage et la zone d'homogénéisation respectivement comme des fours indépendants et en mesurant ou calculant la température de l*objet 15 chauffé à 1«entrée du four indépendant ou à partir du type de formule ci-dessus donné, si la température recherchée à la sortie est déterminée. En conséquence, la température convenant pour le laminage de l'objet chauffé peut être obtenue automatiquement et de façon précise en effectuant la même opération pour chaque four in-20 dépendant. Un exemple de mise en oeuvre réelle du procédé de la présente invention sera décrit ci-après. La figure 3 représente le cas de l'exploitation d'un four de chauffage continu avec le procédé de la présente invention. Dans 25 le graphique les lignes en trait plein représentent les valeurs recherchées par le procédé de la présente invention et les lignes en tiretés correspondent aux valeurs corrigées (valeurs de fonctionnement réelles) basées sur les différences entre les valeurs recherchées et les valeurs réelles. Dans ce graphique',les abscisses 30 représentent des heures, les courbes A la température réglée dans la zone de chauffage supérieure, les courbes B la température réglée dans la zone de chauffage inférieure et les courbes C la température réglée pour l'homogénéisation. Comme cela est évident d'après ce graphique on peut assurer un contrôle très précis. 35 De plus, la figure 4 donne en ordonnées, à titre de compa raison,les volumes de combustible (mazout) alimentés aux zones de chauffage supérieures dans un four de chauffage en continu contrôlé par le procédé de la présente invention et dans un four de chauffage en continu n'utilisant pas le procédé de la présente inven-40 tion. Les abscisses correspondent aux heures d'une journée. Comme 69 371è 2001974 cela est évident d'après ce graphique, dans le cas où l*on utilise le procédé de la présente invention, on peut assurer un contrôle beaucoup plus précis et la consommation du combustible peut être rendue efficace. 5 La figure 5 représente les résultats de la mesure de la tem- pérature des objets chauffés (lingots) à la sortie de la zone d* homogénéisation dans le cas où le procédé de la présente invention a été mis en oeuvre. On constate que la dite température a varié en fonction de l'épaisseur de l'objet chauffé mais qu*elle a été 10 substantiellement constante pour la même épaisseur et qu'en conséquence le contrôle a été effectué convenablement et de façon précise. Ainsi, conformément à la présente invention, un four de chauffage en continu peut être exploité automatiquement sous des 15 conditions optimales de sorte que l'objet chauffé peut être extrait à une température fixée, ce qui permet d'assurer une exploitation efficace avec un rendement très élevé. 59 3716 2001974 REVENDICATIONS 1»- Un procédé de contrôle du chauffage dans un four de chauffage en continu du type à zones multiples, le dit four comportant une succession d'une zone de préchauffage, d'une zone de 5 chauffage et d'une zone d'homogénéisation^caractérisé en ce que 1* on détermine la température d'un objet chauffé à l'entrée d'une zone de chauffage, en fonction d'une relation prédéterminée entre la valeur mesurée de la température contrôlée ou non contrôlée de l'atmosphère dans la zone de préchauffage et des différents fac-ÎO teurs relatifs à l'objet chauffé, à savoir la dimension, la vitesse de déplacement et la constante physique de l'objet chauffé, on contrôle la quantité de chaleur fournie dans la zone de chauffage à partir de la dite température, des facteurs ci-dessus mentionnés relatifs à l'objet chauffé et de la température prédéter-15 minée de laminage et on règle, de plus, la quantité de chaleur fournie ou la vitesse de déplacement de l'objet chauffé dans la zone d'homogénéisation en fonction de la différence entre la température de laminage ci-dessus mentionnée et la valeur mesurée de la température de l'objet chauffé à l'entrée de la zone d'homogé-20 néisation et de la dimension et de la constante physique de l'objet chauffé.