Un nouveau système de contrôle permet d’augmenter significativement la productivité dans le domaine de l’aciérage
La société finlandaise high-tech Real Time Systems a récemment mis au point un système avant-gardiste de contrôle par électrodes qui, comparé aux systèmes classiques, permet d’augmenter significativement la productivité et de réduire la consommation d’énergie des fours électriques à arc.
C’est en 2008 que la première version de ce système fut testée en conditions réelles d’aciérage, sur un four à arc suédois d'une puissance active de 70 MW et d’un courant de 60 kA.
« L'analyse des résultats nous a permis de conclure que la seule installation du système permettrait de produire 45 000 tonnes d'acier supplémentaires par an », déclare Lassi Toivonen de Real Time Systems (RTS). « Cette hausse de la productivité s’accompagnerait également d’une baisse de 3 % de la consommation d’énergie par tonne d’acier. »
Depuis, RTS a remanié la conception du système. Par exemple, la nouvelle unité de traitement est désormais bien plus puissante et peut suivre en temps réel les volumes traités.
« Étant donné que le système fournit toujours des estimations fiables et raisonnablement stables des volumes traités, les électrodes sont déplacées de façon plus délicate. Les fluctuations du courant et de puissance s'en trouvent réduites et le cycle de vie des vérins est rallongé », déclare Toivonen.
D’après ses explications, le nouveau système a été récemment testé sur un four de 120 MVA dans une aciérie finlandaise. Les résultats de ce test ont été concluants.
« Nous avons développé des méthodes d'estimation des volumes traités de manière à disposer de résistances d'électrodes fiables, ce qui n'était pas possible auparavant », déclare-t-il. « Nous avons également pu mettre en œuvre un système de contrôle des résistances d’électrodes, supérieur au système de contrôle d’impédance classique ». Nous pouvons ainsi prévoir l’interaction mutuelle des résistances des électrodes lorsque celles-ci sont déplacées et pallier aux changements de résistance. »
Ainsi, il n’est plus nécessaire de procéder aux réglages fastidieux des systèmes classiques, parfois incontrôlés.
« En règle générale, lorsque vous réglez une électrode, vous devez compenser son effet sur les autres électrodes. Vous devez par la suite réajuster la première électrode pour compenser les actions de contrôle appliquées sur les autres électrodes, et ainsi de suite », déclare Toivonen. « Notre système réglant les électrodes en même temps, l'intensité et la puissance disponibles sont plus stables que celles fournies par les systèmes de contrôle par électrodes classiques. »
Aucun investissement initial
Le système proposé par RTS est sans risque et ne nécessite aucun investissement par le client. Les nouvelles unités de contrôle prenant en compte l’estimation des volumes traités sont principalement proposées sous forme de service sur la base d’un partage des gains engendrés par le système, sans qu’aucun investissement initial ne soit nécessaire.
« Les paiements sont entièrement basés sur l´amélioration du flux de trésorerie obtenue grâce aux économies d'énergie et à l´accroissement de la production. Ils sont donc déterminés au cas par cas. », déclare Toivonen. « Les économies peuvent également être générées par la diminution des coûts d’entretien et des coûts de compensation des papillotements. Nous prenons en charge la maintenance et élaborons le processus de production en association avec le client. »
L’installation du système RTS peut se faire en parallèle du système de contrôle existant, en toute simplicité, et ne nécessite pas d'interrompre la production.
« Vous pouvez rétablir instantanément le système de contrôle existant en appuyant sur un interrupteur depuis la salle de contrôle. Vous pouvez donc comparer aisément le système existant et le nouveau système », déclare Toivonen. « L’opérateur interagit avec le système d’automatisation via l’interface du four. Il utilise l’écran d´affichage normal de la salle de contrôle. »
Processus
La ferraille est une source importante de matière première dans l’industrie de l’acier. La ferraille est fondue dans un four à arc électrique au moyen de puissants arcs électriques établis entre les électrodes de carbone et la ferraille chargée. Une électrode de mesure se trouve au bas du four.
« Les systèmes de contrôle classiques partent du principe que l’électrode de mesure se trouve au point de symétrie électrique », déclare Toivonen. « Toutefois, toutes les électrodes interagissent et la charge n'est ni homogène, ni symétrique. L’hypothèse qui se base sur le point de symétrie n'est donc pas valide. Et c’est pourquoi les mesures directes échouent. »
Il précise qu’il est impossible d’obtenir des résultats précis avec un système de contrôle classique car les arcs ne sont pas de longueur égale et optimale en raison de ce problème de mesure.
« Il en résulte des pertes d´énergie supplémentaires au niveau du revêtement du four et l´échappement de gaz », déclare Toivonen. « Notre système permet de positionner les électrodes avec précision de manière à toujours disposer d’arcs de longueur égale et de faire en sorte que l´énergie consommée soit consacrée pour la majeure partie à la fusion de la ferraille. »
Selon Toivonen, un positionnement optimal des électrodes et une stabilité des volumes à traiter permettent de réduire la contrainte thermique au niveau du revêtement du four, ainsi que d’assurer la stabilité des courants et l’augmentation de la puissance moyenne. « Étant donné que la puissance est plus stable, les coûts potentiels liés à la compensation de l’énergie réactive s’en trouvent réduits », note-t-il.
À propos de Real Time Systems :
Le groupe Real Time Systems a été fondé il y a environ 20 ans par les inventeurs du système. À l’origine, le système était destiné aux équipements médicaux et à l’amélioration des diagnostics. En raison de l’augmentation de la puissance de traitement, le système a finalement été utilisé dans le cadre de processus industriels.
L’avancée majeure s’est déroulée en 2008 lorsque le système de RTS a été testé en conditions réelles d'utilisation. Suite aux résultats obtenus, la société high-tech finlandaise et cotée en bourse Outotec Oyj a décidé d’intégrer RTS Oy en tant qu’actionnaire minoritaire.
Avec l’aide d’Outotec Oyj, RTS a perfectionné sa technologie et est désormais prêt à lancer le système à l’échelle mondiale.
La société met tout en œuvre pour améliorer en permanence son système, et notamment son efficacité, en collaboration avec les clients l’ayant installé.
Légende 1 :
Le nouveau système de contrôle de Real Time Systems, qui permet d’estimer les volumes traités de façon optimale, augmente la vitesse de production des fours à arc électrique tout en réduisant la consommation d’énergie nécessaire et en ne demandant aucun investissement. Les réductions en termes de variation de performances et de besoins de maintenance constituent d’autres avantages du système.
Reproduction de la photographie avec l’aimable autorisation de Saironsteel (http://www.saironsteel.com/).
© Real Time Systems
Légende 2 :
Le nouveau système de contrôle et le système de contrôle existant sont installés en parallèle. L’opérateur peut choisir à tout moment le système qu’il souhaite utiliser. Le nouveau système de contrôle Real Times Systems étant proposé sur la base d’un programme de participation aux bénéfices, il représente une alternative sûre et sans risque.
© Real Time Systems
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