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Patent 2522816 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent Application: (11) CA 2522816
(54) English Title: METHOD FOR CONTROLLING THE HOMOGENEITY OF THE TEMPERATURE OF PRODUCTS IN A METALLURGICAL REHEATING FURNACE, AND REHEATING FURNACE
(54) French Title: PROCEDE DE CONTROLE DE L'HOMOGENEITE DE TEMPERATURE DES PRODUITS DANS UN FOUR DE RECHAUFFAGE DE SIDERURGIE, ET FOUR DE RECHAUFFAGE
Status: Dead
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • F27B 9/36 (2006.01)
(72) Inventors :
  • MOREL, ALAIN (France)
(73) Owners :
  • FIVES STEIN (France)
(71) Applicants :
  • STEIN HEURTEY (France)
(74) Agent: GOUDREAU GAGE DUBUC
(74) Associate agent:
(45) Issued:
(86) PCT Filing Date: 2004-04-07
(87) Open to Public Inspection: 2004-11-04
Examination requested: 2008-11-20
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): Yes
(86) PCT Filing Number: PCT/FR2004/000866
(87) International Publication Number: WO2004/094931
(85) National Entry: 2005-10-18

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
03/04877 France 2003-04-18

Abstracts

English Abstract

The invention relates to a method for controlling the homogeneity of the temperature of metallurgical products (B) in a reheating furnace (5) fitted with lateral burners. According to said method, the lateral burners are operated by on/off control, and the operating time and the down time of each burner is regulated in order to obtain the desired temperature. Inshot burners (1-4) are used as the lateral burners. Said burners are operated either at a speed which is close to the maximum speed or at the maximum speed, and the ignition order of the burners (1-4) is selected in such a way as to stimulate the stirring and circulation of the fumes in order to reduce the hot spot of the flame and to improve the homogeneity of the temperature of the walls of the furnace and the products.


French Abstract




Procédé de contrôle de l'homogénéité de température de produits sidérurgiques
(B) dans un four de réchauffage (5) équipé de brûleurs latéraux sur chacun de
deux côtés opposés, parallèles à la direction de déplacement (D) des produits
dans le four, procédé selon lequel on fait fonctionner les brûleurs latéraux
en tout ou rien, et on règle le temps de fonctionnement et d'arrêt de chaque
brûleur pour obtenir la température souhaitée. On choisit comme brûleurs
latéraux des brûleus à flamme étalée (1-4); on fait fonctionner ces brûleurs à
un régime proche du régime maximum ou au régime maximum, et l'ordre d'allumage
des brûleurs (1-4) est choisi pour favoriser le brassage et la circulation des
fumées afin de réduire le point chaud de la flamme pour obtenir une meilleure
homogéneité de température des parois du four et des produits.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.



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REVENDICATIONS

1 . Procédé de contrôle de l'homogénéité de température
de produits sidérurgiques (2), notamment de brames ou de
billettes, dans un four de réchauffage (1) équipé de
brûleurs latéraux, procédé selon lequel on fait
fonctionner les brûleurs latéraux en tout ou rien, et on
règle le temps de fonctionnement et d'arrêt de chaque
brûleur pour obtenir la température souhaitée ,
caractérisé en ce que l'on choisit comme brûleurs
latéraux des brûleurs à flamme étalée (B1-B4), que l'on
fait fonctionner ces brûleurs à un régime proche du
régime maximum ou au régime maximum, et que l'ordre
d'allumage des brûleurs(B1-B4) est choisi pour favoriser
le brassage et la circulation des fumées afin de réduire
le point chaud de la flamme et pour obtenir une meilleure
homogénéité de température des parois du four et des
produits.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce
que l'on prévoit sur chacune des parois latérales du four
au moins deux brûleurs (B1, B2) et (B3, B4), et que
l'ordre d'allumage des brûleurs (B1, B2 ; B3, B4) est
prévu pour favoriser le brassage et la circulation des
fumées dans le four.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce
que l'on prévoit sur chacune des parois latérales du four
au moins deux brûleurs (B1, B2) et (B3, B4), et que
l'ordre d'allumage des brûleurs (B1, B2 ; B3, B4) est
choisi de façon à réduire les variations de pression dans
le four et dans les circuits d'alimentation en carburant
et comburant des brûleurs.



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4 . Procédé selon la revendication 1 à 3, caractérisé en
ce que l'on commande la marche et l'arrêt des brûleurs
pour la modification des circulations des fumées dans
l'enceinte du four (1) par un calculateur utilisant des
algorithmes mathématiques de contrôle en fonction d'un
objectif thermique défini pour le produit.

5. Procédé selon 1a revendication 4, caractérisé en ce
que l'on fait contrôler par le calculateur la
distribution thermique, en particulier la courbe
longitudinale et/ou transversale de température du four,
en fonction de la positon de la charge, de ses
caractéristiques et de son avancement sur la longueur du
four et de l'objectif de température et de répartition de
température de sortie visé pour ce produit.

6. Procédé selon la revendication 4 , caractérisé en ce
que l'on fait contrôler par le calculateur la
distribution thermique de température dans le four (1) en
fonction d'un programme de fabrication à venir à
l'enfournement, et d'un programme de laminage en sortie,
pour optimiser les caractéristiques de chauffage des
produits.

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le réglage de la répartition de
puissance injectée dans l'enceinte est réalisé de façon à
privilégier la récupération d'énergie dans la zone
d'entrée du four.

8.Procédé selon l'une des revendications précédentes ,
caractérisé en ce que la répartition de puissance
thermique injectée suivant la direction longitudinale et
transversale du four peut être déduite de mesures opérées
durant l'opération de laminage qui suit le réchauffage.



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9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que le profil thermique du
four (1) et le profil thermique longitudinal du produit
(2) délivré par le four sont calculés automatiquement par
un calculateur utilisant des modèles mathématiques, des
systèmes de logique floue ou des algorithmes de type
neuro-prédictifs.

10. Four de réchauffage (1) de produits sidérurgiques (2)
notamment de brames ou de billettes, équipé de brûleurs
latéraux, comprenant des moyens de commande pour faire
fonctionner les brûleurs latéraux en tout ou rien, et
pour régler le temps de fonctionnement et d'arrêt de
chaque brûleur en vue d'obtenir la température souhaitée,
caractérisé en ce que les brûleurs latéraux sont des
brûleurs à flamme étalée (B1- B4), que ces brûleurs sont
commandés de manière à fonctionner à un régime proche du
régime maximum ou au régime maximum, et suivant un ordre
d'allumage propre à favoriser le brassage et la
circulation des fumées afin de réduire le point chaud de
la flamme et pour obtenir une meilleure homogénéité de
température des parois du four et des produits.

11. Four de réchauffage de produits sidérurgiques selon
la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte sur
ses parois latérales au moins deux brûleurs (B1, B2) et
(B3, B4) et que l'ordre d'allumage des brûleurs (B1- B4)
est prévu pour favoriser le brassage et la circulation
des fumées.

12. Four de réchauffage de produits sidérurgiques selon
la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte sur
ses parois latérales au moins deux brûleurs (B1, B2) et
(B3, B4) et que l'ordre d'allumage des brûleurs (B1- B4)
est prévu pour limiter les variations de pression dans



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le four et dans les circuits d'alimentation en carburant
et comburant des brûleurs.

13. Four de réchauffage de produits sidérurgiques selon
les revendications 10 à 12 , caractérisé en ce qu'il
comporte un calculateur utilisant des algorithmes
mathématiques de contrôle en fonction d'un objectif
thermique sur le produit pour commander la modification
des circulations des fumées dans l'enceinte dudit four.

14. Four de réchauffage de produits sidérurgiques selon
la revendication 13 , caractérisé en ce qu'il comporte
des capteurs pour fournir au calculateur des
informations lui permettant de contrôler la distribution
thermique, en particulier la courbe longitudinale et/ou
transversale de température du four, en fonction de la
positon de la charge, de ses caractéristiques et de son
avancement sur la longueur du four et de l'objectif de
température et de répartition de température de sortie
visé pour ce produit.

15. Four de réchauffage de produits sidérurgiques selon
la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce qu'il
comporte des capteurs de mesures de températures opérées
durant une opération de laminage à la suite du four, ces
capteurs étant reliés au calculateur qui en déduit la
répartition de puissance thermique injectée suivant la
direction longitudinale et transversale du four.

16. Four de réchauffage de produits sidérurgiques selon
la revendication 13, caractérisé en ce que le
calculateur est programmé avec des modèles mathématiques,
des systèmes de logique floue ou des algorithmes de type
neuro-prédictifs pour déterminer le profil thermique du
four et le profil thermique longitudinal du produit
délivré par le four.


Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.



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WO 2004/094931 PCT/FR2004/000866
1
PROCEDE DE CONTROLE DE L'.HOMOGENEITE DE TEMPERATURE DES
PRODUITS DANS UN FOUR DE RECHAUFFAGE DE SIDERUR.GIE, ET
FOUR DE RECHAUFFAGE.
L'invention est relative â un procédé de contrôle de
l'homogénéité de température de produits sidérurgiques,
notamment de brames ou de billettes, dans un four de
réchauffage équipé de brûleurs latéraux.
Les fours de réchauffage sidérurgiques ont pour
fonction de porter les produits à une température de
laminage donnée, avec une bonne homogénéité de
température en tous points du produit.
Le chauffage des fours est traditionnellement
obtenu par des brûleurs alimentés en air et combustible
fossile et disposés sur les parois du four. Les brûleurs
se caractérisent par leur puissance et la forme de leur
flamme pour différents régimes de marche qui dépendent de
leur conception et des pressions et débits de combustible
et comburant. Cette flamme présente généralement un
profil thermique caractéristique avec la présence d'un.
point chaud où est concentrée une part importante du
dégagement d'énergie et de rayonnement. Le Contrôle de la
position du point chaud de la flamme n'est pas simple car
cette position est variable et dépend du régime du
brûleur lui même dépendant de la demande thermique du
four.
Le profil thermique des flammes produites par les
brûleurs a une influence directe sur la répartition de
température des parois du four et des produits situés â
leur proximité qui reproduisent plus ou moins directement
la même allure de distribution des températures suivant
la position du point chaud de la flamme.
Les différences de température sur le produit
seront d'autant plus grandes que le point chaud de la
flamme du brûleur est concentré et que sa température est
importante par rapport à celle de 1a surface du produit.


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2
Des différences de température seront également
créêes sur le produit s'il existe des obstacles au
rayonnement entre le point chaud de la flamme et le
produit, par exemple provoqués par un support de produit
créant un effet d'ombre.
Les produits, s'ils sont exposés à un rayonnement
important, ont également tendance â être plus chauds à
leurs extrémités car, outre leurs deux faces principales
(supérieure et inférieure), leurs extrémités sont
également exposées au rayonnement des flammes ou des
parois. Ce phénomène est accentué par l'influence du
point chaud de la flamme sur la paroi latérale du four
qui participe à la surchauffe des extrémités du produit.
Les produits les plus minces placés entre des
lots de produits épais et exposés à un régime thermique
identique seront également surchauffés et inversement.
Pour compenser ces imperfections des moyens de
chauffage, on constate généralement qu'en sortie du four,
les produits sont réchauffés à une température supérieure
de plusieurs dizaines de degrés à la température de
laminage idéale afin de garantir que tous leurs points
soient situés au-dessus de cette température. Les
hétérogênéités de température, et en particulier les
points froids, produiront cependant des efforts
importants dans les cages du laminoir et des variations
d'êpaisseur ou de forme perceptibles dans le produit
fini.
La réduction des différences de température dans
les produits réchauffés dans les fours a toujours été une
préoccupation importante des utilisateurs et
constructeurs de fours et menée suivant plusieurs axes ,
par exemple .
- une meilleure localisation des brûleurs dans le four
et/ou une augmentation de leur nombre avec une puissance
unitaire plus faible,


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- une gestion améliorée des brûleurs avec modulation de
la position de leur point chaud et du temps durant lequel
1e brûleur est utilisé.
En particulier, d'après FR-A- 2 794 132 (99
06725) il est connu de faire fonctionner les brûleurs
latéraux en tout ou rien, et de régler le temps de
fonctionnement et d'arrêt de chaque brûleur pour obtenir
la température souhaitée .
Selon cet état de la technique, on gère le
chauffage dans les produits en maîtrisant la position du
point chaud en utilisant localement le rayonnement des
flammes et des fumées de combustion et en tenant compte
des particularités et des imperfections de leur
distribution. La recherche d'un produit homogène en
température en sortie du four de réchauffage s'est
développée essentiellement en tenant compte des
imperfections des répartitions de température dans les
flammes des brûleurs et en essayant d'y apporter une
réponse par des moyens pour positionner correctement
l'énergie de chauffage sur un lit de produits.
La gestion des surchauffes locales selon
FR-A- 2 794 132 est efficace mais présente des limites
car elle conduit à une complexité croissante des brûleurs
et des équipements de contrôle / commande du four pour
obtenir, avec un algorithme de calculateur, une gestion
séparée de la position des points chauds des brûleurs en
fonction des positions des produits et des mesures de
températures réalisées en sortie du four.
En outre, malgré la complexitê du contrôle de
la carte thermique du four, on constate qu'il subsiste
une hétérogénéité résiduelle, faible mais significative,
liée â la différence de température élevée entre le point
chaud de la flamme et les produits et les parois du four
ainsi que liée aux effets d'ombre importants, ceci pour
chaque régime de fonctionnement du brûleur. Ces
hétérogénéités se matérialisent par des différences de


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température entre les extrémités du produit et son
centre ainsi que par la présence de points froids situés
sur les produits au niveau de leurs appuis sur les
supports situés dans le four.
US-A-4 281 984 propose un allumage alterné des
brûleurs et des modifications des débits de comburant
etjou de combustible, ce qui conduit à des modifications
du régïme de fonctionnement des brûleurs. Ceci n'est pas
favorable à un bon rendement du brûleur, ni à une
température homogène.
L'invention a pour but de fournir un procédé qui,
tout en restant relativement simple et économique à
mettre en oeuvre, assure une meilleure homogénéité de
température des produits réchauffés dans les fours de
sidérurgie afin de limiter les apparitions de défauts des
opérations de laminage.
Selon l'invention, un procédé de contrôle de
l'homogénéité de température de produits sidérurgiques,
notamment de brames ou de billettes, dans un four de
réchauffage équipé de brûleurs latéraux sur chacun de
deux Côtés opposés, parallèles à la direction de
déplacement des produits dans le four, procédé selon
lequel on fait fonctionner les brûleurs latéraux en tout
ou rien, et on règle le temps de fonctionnement et
2~ d'arrêt de chaque brûleur pour obtenir la température
souhaitée , est caractérisé en ce que l'on choisit comme
brûleurs latéraux des brûleurs à flamme étalée, que l'on
fait fonctionner ces brûleurs à un régime proche du
régime maximum ou au régime maximum, et que l'ordre
d'allumage des brûleurs est choisi pour favoriser le
brassage et la circulation des fumées afin de réduire le
point chaud de la flamme et pour obtenir une meilleure
homogénéité de température des parois du four et des
produits.
Des brûleurs à flamme étalée pouvant convenir
sont décrits dans FR-A -2 784 449 (98 12824).


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Grâce â la mise en ouvre particulière de
brûleurs à flamme étalée fonctionnant en « tout ou rien »
et utilisés de façon à réduire au maximum la présence de
points chauds dans la flamme et les fumées développées
dans l'enceinte du four, l'homogénéité de température des
produïts réchauffés est améliorée . L' uniformisation des
températures des fumées et des parois du four réduit
sensiblement les ïnconvénients inhérents â la présence
des points chauds dans les flammes des fours réalisés
suivant l'état de la technique.
Avantageusement, on prévoit d'équiper le 'four
d'au moins deux brûleurs sur chacun de ses murs latéraux,
et l'ordre d'allumage de ces brûleurs est prévu pour
favoriser le brassage et la circulation des fumées.
De préférence, on commande la modification des
circulations des fumées dans l'enceinte dudit four par un
calculateur utilisant des algorithmes mathêmatiques de
contrôle en fonction d'un objectif thermique sur le
.produit.
On peut faire contrôler par le calculateur la
distribution thermique, en particulier la courbe
longitudinale et/ou transversale, de température du four,
en fonction de la positon de la charge, de ses
caractéristiques et de son avancement sur la longueur du
four et de l'objectif de température et de répartition de
température de sortie visé pour ce produit.
On peut faire contrôler par le calculateur
l'ordre d'allumage des brûleurs et l'instant où ces
brûleurs sont allumés afin de réduire les variations de
pression à l'intérieur du four et dans les circuits
d'alimentation des brûleurs en carburant et en comburant.
On peut faire Contrôler par le calculateur la
distribution thermique de température dans le four en
fonction d'un programme de fabrication à venir à
l'enfournement et d'un programme de laminage en .sortie,


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pour optimiser les caractéristiques de chauffage des
produits.
Le réglage de la répartition de puissance
injectée dans l'enceinte peut être réalisé de façon à
prïvilégier la récupération d'énergie dans la zone
d'entrée du four.
La répartition de puissance thermique injectée
suivant la direction longitudinale et transversale du
four peut être déduite de mesures opérées durant
l'opération de laminage.
Le profil thermique du four et 1e profil
thermïque longitudinal du produit délivré par le four
peuvent être calculés automatiquement par un calculateur
utilisant des modèles mathématiques, des systêmes de
logique floue ou des algorithmes de type neuro-prédictifs
ou autres.
L'invention est également relative à un four de
réchauffage de produits sidérurgiques , notamment de
brames ou de billettes, équipé de brûleurs latéraux et
comprenant des moyens de commande pour faire fonctionner
les brûleurs latéraux en tout ou rien, et pour régler le
temps de fonctïonnement et d'arrêt de chaque brûleur en
vue d'obtenir la température souhaitée, caractérisé en ce
que les brûleurs latéraux sont des brûleurs à flamme
2~ étalée, que ces brûleurs sont commandés de manière à
fonctionner â un régime proche du régime maximum ou au
régime maximum, et suivant un ordre d'allumage propre à
favoriser le brassage et la circulation des fumées afin
de réduire le point chaud de la flamme, les variations de
pression dans le four et les circuits d'alimentation des
brûleurs et pour obtenir une meilleure homogénéité de
température des parois du four et des produits.
L'invention consiste, mises à part les
dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre
d'autres dispositions dont il sera plus explicitement
question à propos d' exemples de réalisation décrits en


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¿
détail avec référence aux dessins annexés, mais qui ne
sont nullement limitatifs. Sur ces dessins .
Fig.1 est une coupe en élévation d'un four de
réchauffage de produits sidérurgiques suivant
l'invention.
Fig.2 est une vue schématique d'un brûleur à
flamme étalée.
Fig.3 est un diagramme représentant
schématïquement la distribution suivant plusieurs régimes
de fonctionnement du flux thermique d'un brûleur à flamme
étalée 5 dans un plan transversal du four, la variation
du flux thermique est portée en ordonnée, en abscisse est
portée la distance du mur latéral du four supportant le
brûleur.
Fig.4 est une coupe en plan schématique et
partïelle d'un four selon l'invention avec une paire de
brûléurs implantés sur chacun de ses murs latéraux.
Fig. 5 est un diagramme illustrant un exemple
d'ordre d'allumage des brûleurs du four dans un cycle
d'allumage.
Fig.6 à 8 sont des diagrammes illustrant,
semblablement à Fig.5, d'autres exemples d'ordres
d'allumage des brûleurs.
En se reportant à la Fig. 1. on peut voir de
façon schématique un four de réchauffage composé d'une
enceinte isolée 1, les produits sidérurgiques 2 à
réchauffer sont supportés â l'intérieur du four par 3 et
déplacés par un mécanisme 4, de la droite de la figure
vers la gauche. Des brûleurs à flamme étalée 5 sont
implantés sur les parois latérales du four, au dessus et
au dessous du lit des produits 2.
La figure 2 présente schématiquement un
brûleur à flamme étalée muni d'un tunnel de combustion 6
présentant une forme élargie avec L égal au moins à l, 3
fois H et des orifices d'injection de carburant 8 et de
comburant 7 sensiblement paralléles au grand axe de


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ô
symétrie du tunnel PS et parallèles au plan P des
produits situés dans le four. L'orientation des orifices
d'injection de carburant et de comburant est choïsie de
façon à créer une différence de rêpartition des produits
de combustion et des fumées recyclées afin d'obtenir une
flamme étalée assurant une répartition homogène du flux
thermique.
En se reportant à Fig.4 on peut voir de façon
schématique un exemple de four suivant l'invention
présenté en vue en plan et en coupe. Ce four est équipé
de quatre brûleurs à flamme étalée Bl à B4 équipant un
four 1. Les produits sidérurgiques â réchauffer 2 sont
supportés et déplacés de la gauche vers la droite de la
figure. De chaque côté du four sur les parois latérales,
au moins quatre brûleurs B1,B2, B3 et B4 sont prévus au
dessus et au dessous du plan P des produits. Les brûleurs
B1 et B3 sont respectivement en amont des brûleurs B2 et
B4 suivant la direction de déplacement des produits dans
le four. Les brûleurs B1 et B3, ainsi que les brûleurs B2
et B4 sont implantés face â face.
De tels brûleurs à flamme étalée sont enseignés
par FR-A-2 784 449 dont la description est incorporée,
par référence, à la présente description.
Un brûleur à flamme étalée, de par sa conception,
est prévu pour produire une flamme étalée pour tous les
régimes de fonctionnement, mais dans des conditions qui
peuvent varier.
Fig. 3 présente, par exemple pour le brûleur 5
vu dans un plan transversal du four, la distribution de
l'énergie ou du flux thermique en kW portée en ordonnée
en fonction de la distance de la paroi latêrale du four 1
dans laquelle est implanté ce brûleur présentée en
abscisse. Les courbes C1, C2 et C3 présentent la
répartition du flux thermique de ce brûleur pour
différents régimes de- marche. La courbe C1 présente le
fonctionnement du brûleur à bas régime, la courbe C2 pour


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un régime intermédiaire et la courbe C3 pour le régïme
maximum ou plein feu.
On constate qu'en fonction du régime de marche,
l'étalement de la flamme, suivant la largeur du four 5,
est meilleur pour les régimes proches du maximum suivant
la courbe C3. Fig.3 montre, qu'à bas régime, le point
chaud du brûleur est situé prës de la paroi du four qui
sera surchauffée, entraînant la surchauffe des extrémités
des produits avec, en sortie du four, le profil thermique
du produit caractéristique avec des extrémités plus
chaudes que 1e centre.
Selon l'invention, on fait fonctionner les
brûleurs â flamme étalée B1-B4 près de, ou à, leur régime
maximum , en tout ou rien, et suivant un ordre d'allumage
propre à favoriser le brassage et la circulation des
fumées af in de réduïre le point chaud de la flamme et
pour obtenir une meilleure homogénéité de température des
parois du four et des produits.
Ceci permet d'améliorer 1a répartition de
l'énergie thermique. L'optimisation de la technologie du
brûleur pour un rêgime de fonctionnement unique proche du
maximum permet de réduire les émissions de polluants dans
les gaz de combustion produits.
Le fonctionnement à plein régime des brûleurs
avec des vitesses de gaz à l'ouvreau très importantes
permet de mieux répartir l'énergie thermique sur toute la
surface de la flamme, de brasser et de faire circuler les
fumées dans l'enceinte du four. Il en résulte globalement
une réduction supplémentaire du point chaud de 1a flamme
au profit d'une meilleure répartition de l' énergie
thermique sur les parois et sur les produits.
La réduction du point chaud de la flamme, le
brassage et la circulation des fumées dans le four
provoqués par le cycle de fonctionnement « tout ou rien »
des brûleurs, permettent l'homogénéisation du rayonnement
de l'ensemble de la masse des fumées qui produit un


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échange de chaleur homogêne des parois du four et des
produits. Les effets d'ombre provoqués par exemple par
les supports 3 sur la face inférieure des produits 2 sont
également fortement réduits grâce à l'uniformisation des
5 températures des fumées et des parois du four qui
égalisent la transmission de chaleur sur la surface du
produit mais aussi sur les supports eux-mêmes qui sont
sur toute leur surface â la température des parois. Le
résultat est un produit défourné avec une meilleure
10 homogénéité de température qui autorise une meilleure
qualité de laminage â une température de laminage plus
basse, donc la réalisation d'un produit fini de
meilleures caractéristiques métallurgiques et
dimensionnelles .
l5 Un premier exemple d'ordre d'allumage des
brûleurs B1 à B4 est fourni par la séquence présentée sur
Fig. 5. On a représenté pour chaque brûleur le temps en
abscisse et, en ordonnée, l'état de marche correspondant
â un niveau d'ordonnée non nulle symbolïque, et l'état
d'arrêt correspondant à une ordonnée nulle. Le
fonctionnement correspond donc â un créneau dont la
longueur représente la durée à un régime proche du
maximum ; le non-fonctionnement ou arrêt du brûleur
correspond à une plage d'ordonnée nulle. Pour un temps
« T » de cycle d'allumage des brûleurs, la durée « t » de
fonctionnement de chaque brûleur est une fraction du
temps correspondant, pour un instant donné, à une
fraction de la puissance totale installée dans la zone du
four et nécessaire aux, besoins de chauffage de la charge
présente dans cette zone. Selon Fig.5, les durées de
fonctionnement de chaque brûleur sont les mêmes.
L'ordre de fonctionnement (Fig.5) des brûleurs
pour un Cycle est le suivant . B1, B4, B2, B3 . Avec la
disposition de Fig. 4, le fonctionnement simultané ou
3~ successif des brûleurs Bl et B4 provoque une rotation des
fumées suivant le sens horaire ; puis le fonctionnement


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simultané ou successif des brûleurs B2 et B3 provoque
une rotation des fumées suivant le sens anti-horaire.
L'allumage alterné des brûleurs B1 et B2, puis B3
et B4 permet d'alterner le sens de circulation des fumées
à l'intérieur du four dans la zone correspondante.
Fig . 6 prêsente un autre exemple d'ordre et de
durée d'allumage des brûleurs B1 â B4 du four de Fig.4 .
Les brûleurs B1 et B3 fonctionnent simultanément , de
même que les brûleurs B2 et B4. Ces deux paires de
brûleurs fonctionnent en alternance. En outre, les
brûleurs B2 et B4 fonctionnent durant un temps « t 2»
supérieur au temps « t1 » de fonctionnement des brûleurs
B1 et B4 Ce qui permet d'injecter plus d'énergie
thermique dans la zone du four qui correspond aux
brûleurs B2 et B4 pour adapter la puissance thermique
injectée au besoin de la charge présente dans cette
partie du four.
Fig. 7 présente un autre exemple d'ordre et de
durée d'allumage des brûleurs pour lequel chaque brûleur
fonctionne durant un temps donné (B1., t3), (B2, t4), (B3,
t5) et (B4, t6) correspondant à la demande thermique
correspondant à la partie du four en regard de chacun des
brûleurs. On voit sur cette figure que, pour l'instant
noté « ts », trois brûleurs sont en fonctionnement alors
que pour l'instant noté « tr », aucun brûleur ne
fonctionne. On comprend que le fonctionnement du four
selon Ce mode va entraîner des variations importantes des
niveaux de pression dans le four et dans les circuits
d'alimentation en carburant et en comburant des brûleurs
entre les instants ts et tr et, plus généralement lors
des allumages et extinctions des brûleurs.
Fig. 8 présente un arrangement différent des
allumages des brûleurs B1 à B~ pour des durées
respectives t3 à t6 identiques à celles du cas de marche
3~ du four défini sur la Fig. 7. On voit sur cette figure
que, au maximum, deux brûleurs sont allumés simultanément


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et que, à aucun moment, les brûleurs sont tous éteints .
On comprend que pour cette figure, les variations de
pression dans le four et dans les circuits d'alimentation
des brûleur seront beaucoup plus faibles que pour le cas
de marche décrit par la figure 7.
I1 est clair que de nombreux ordres d'allumage
sont utilisables pour modifier le brassage des fumées
dans le four et/ou la répartition de la puissance
thermique dans le four et/ou limiter les variations de la
pression du four ou des pressions des circuits
d'alimentation en carburant et comburant des brûleurs. Ce
principe est transposable à des fours de dimensions
importantes, équipés d'un nombre de brûleurs plus
important que celui retenu pour l'exemple. Les principes
d'allumage des brûleurs peuvent également être adaptés
pour les brûleurs situés au dessus et en dessous du plan
P des produits.
Le même principe d'ajustement des durées de
fonctionnement de chaque brûleur équipant le four en
fonction de sa position permet de contrôler la carte des
températures dans le four en fonction des
caractéristiques locales de 1a charge dans le four ou des
caractéristiques thermiques du produit à défourner.
En particulier, le réglage de la répartition de
puissance injectée dans l'enceinte du four est réalisé de
façon à privilégier la récupération d'énergie dans la
zone d'entrée du four en allumant de façon prioritaire
les brûleurs situés en sortie du four pour allonger ainsi
la zone de récupération de chaleur située en entrée du
four.
Le contrôle de la carte des températures et de la
répartition de la puissance thermique dans le four permet
le suivi du chauffage d'un produit particulier ou de
l'ensemble des produits contenus dans le four durant la
totalité de leur temps de séjour dans le four.


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Un fonctionnement combiné de l'ensemble des
brûleurs du four durant un temps défini par les besoins
ënergétiques des produits (calculateur ou régulateurs)
permet de répartir de façon adaptée la charge, thermique
dans le four grâce à la technologie des brûleurs à flamme
étalée utilisés en tout ou rien et au brassage des gaz de
combustion obtenu par le contrôle de l'ordre d'allumage
de ces brûleurs.
Un fonctionnement combiné de l'ensemble des
brûleurs du four durant un temps défini par les besoïns
énergétiques des produits et un allumage de ces brûleurs
suivant une séquence définie (calculateur ou rêgulateurs)
permet de réduire les variatïons de pression dans le four
et dans les circuits d'alimentation en carburant et en
comburant des brûleurs.
Le four 1 comporte de préférence un calculateur
utilisant des algorithmes mathématiques de contrôle en
fonction d'un objectif thermique sur le produit pour
commander l'ordre et 1a durée d'allumage de chaque
brûleur et assurer la modification des circulations des
fumées dans l'enceinte dudit four.
Les capteurs équipant le four 1 donnent au
calculateur des informations lui permettant de contrôler
la distribution thermique, en particulier la courbe
longitudinale et/ou transversale de température du four,
en fonction de la positon de la charge des produits, de
ses caractéristiques et de son avancement sur la longueur
du four et de l'objectif de température et de répartition
de température de sortie visé pour ce produit.
Le calculateur comporte des moyens pour entrer
des données afin de lui faire contrôler la distribution
thermique de température dans le four en fonction d'un
programme de fabrication à venir à l'enfournement, et
d'un programme de laminage en sortie, pour optimiser les
caractéristiques de chauffage des produits.


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Des informations telles que la température ou la
répartition de température dans le produit et issues des
équipements de laminage peuvent être introduites dans le
calculateur de conduite du four pour en déduire la
répartition de puissance thermique à injecter suivant la
direction longitudinale et transversale du four afin
d'amêliorer l'homogénéité de température des produits à
défourner.
Le calculateur peut utiliser pour son
fonctionnement des modèles mathématiques, des systèmes de
logique floue ou des algorithmes de type neuro-prédictifs
pour calculer ( déterminer) le profil thermique du four
et le profil thermique longitudinal du produit à délivrer
par le four.
L'invention apporte les avantages énumérés ci-
après.
Les brûleurs fonctionnent à régime fixe, d'où une
optimisation de la répartitïon de l'énergie thermique sur
toute la surface de la flamme « étalée » et un meilleur
brassage des fumées dans le four. Les flammes produites
n'ont plus de point chaud, ou ont un point chaud moins
marqué, de sorte que l'on évite un rayonnement concentré
générant des différences de température sur les parois du
four et sur les produits ou des effets d'ombre sur les
produits. Le régime fixe permet êgalement une
optimisation des rejets de polluants (par exemple NOx,
CO, CO~), de la teneur en oxygène dans le four, donc
réduction de l'oxydation de surface des produits et de la
« perte au feu ».
Le brassage des gaz dans le four entraîne une
réduction des différences de température entre les
fumées, les parois, les supports de produits et les
produits dans le four, ce qui permet d'obtenir un produit
plus homogène en température.
La réduction des points chauds de la flamme et
l'êgalisation des températures de fumées et de parois


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permettent de limiter les effets d'ombre des supports
sur les produits et permettent aussi d'égaliser la
température de ces supports (suppression de l'effet « une
face chaude / une face froide »), donc entraînent une
5 réduction importante des traces noires sur les produits.
L'égalisation de température des fumées dans le
four permet de réduire la surchauffe des murs du four
ainsi que l'influence de ces murs sur les extrémités du
produit avec pour conséquence la réduction de l'effet
10 « tête et queue chaudes » caractéristique des fours
suivant l'état de la technïque.
La répartition uniforme des flux thermiques dans
le four réduit les contraintes de positionnement des
produits dans le four. La charge du four peut donc être
15 placée plus librement, par exemple en fonction seulement
des efforts mécaniques repris par les supports.
La réduction des variations de pression dans le
four limite les entrées d'aïr parasite ce qui provoque la
réduction de l'oxydation de la surface des produits et la
« perte au feu ».
La meilleure homogénéité des produits permet de
réduire les surchauffes de sécurité utilisêes fréquemment
dans les fours classiques pour tenir compte des
hétérogénéités de température des produits . La
consommation d'énergie du four est donc réduite selon
l'invention.
L'optimisation de la longueur chaude active du
four, c'est à dire pour laquelle les brûleurs sont en
fonctionnement, permet d'augmenter la longueur de la zone
de récupération et ainsi de réduire la consommation du
four.

Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
Administrative Status

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Administrative Status

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Forecasted Issue Date Unavailable
(86) PCT Filing Date 2004-04-07
(87) PCT Publication Date 2004-11-04
(85) National Entry 2005-10-18
Examination Requested 2008-11-20
Dead Application 2012-03-01

Abandonment History

Abandonment Date Reason Reinstatement Date
2011-03-01 R30(2) - Failure to Respond
2011-04-07 FAILURE TO PAY APPLICATION MAINTENANCE FEE

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Registration of a document - section 124 $100.00 2005-10-18
Application Fee $400.00 2005-10-18
Maintenance Fee - Application - New Act 2 2006-04-07 $100.00 2006-03-22
Maintenance Fee - Application - New Act 3 2007-04-10 $100.00 2007-03-23
Maintenance Fee - Application - New Act 4 2008-04-07 $100.00 2008-03-26
Request for Examination $800.00 2008-11-20
Registration of a document - section 124 $100.00 2008-12-12
Maintenance Fee - Application - New Act 5 2009-04-07 $200.00 2009-03-25
Maintenance Fee - Application - New Act 6 2010-04-07 $200.00 2010-03-24
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Document
Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
Number of pages   Size of Image (KB) 
Abstract 2005-10-18 2 90
Claims 2005-10-18 4 191
Drawings 2005-10-18 3 41
Description 2005-10-18 15 798
Representative Drawing 2005-10-18 1 7
Cover Page 2005-12-16 1 44
PCT 2005-10-18 3 141
Assignment 2005-10-18 4 117
Fees 2006-03-22 1 45
Fees 2007-03-23 1 48
Fees 2008-03-26 1 46
Prosecution-Amendment 2008-11-20 1 34
Assignment 2008-12-12 4 408
Fees 2009-03-25 1 46
Prosecution-Amendment 2010-09-01 2 56