JP2002317904A - In-furnace support structure for radiant tube - Google Patents
In-furnace support structure for radiant tubeInfo
- Publication number
- JP2002317904A JP2002317904A JP2001123903A JP2001123903A JP2002317904A JP 2002317904 A JP2002317904 A JP 2002317904A JP 2001123903 A JP2001123903 A JP 2001123903A JP 2001123903 A JP2001123903 A JP 2001123903A JP 2002317904 A JP2002317904 A JP 2002317904A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bend
- straight pipe
- radiant tube
- burner
- furnace
- 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.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Gas Burners (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板用の連続焼鈍
炉、連続亜鉛メッキなどの加熱炉に用いられる縦Ｗ型の
ラジアントチューブの構造および炉内支持構造に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a vertical W-shaped radiant tube used in a heating furnace such as a continuous annealing furnace for steel sheets and a continuous galvanizing and a support structure in a furnace.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の典型的な縦Ｗ型ラジアントチュー
ブの構造および炉内支持構造を図９に示す。該ラジアン
トチューブは上部より第１直管７、第２直管８、第３直
管９、第４直管１０の４直管、およびこれらを連結す
る、第１ベンド１１、第２ベンド１２、第３ベンド１３
からなり、通常、第１直管がバーナー２側、第４直管が
排ガス側となりレキュペレータ３が取り付けられてい
る。該ラジアントチューブは、炉内に酸素が侵入するの
を防止するため、第１直管７のバーナー側の端部３３、
および第４直管１０の排ガス側の端部３４がともにバー
ナーバンク４に溶接され、さらに、バーナーバンク４は
加熱炉炉壁５に溶接され固定されている。また、炉内に
おいては、第３ベンド１３の先端の支持受け治具１７
が、バーナーバンクとは反対側の炉壁６からのラジアン
トチューブ支持治具２０によって支えられている。さら
に、第１ベンド下部、あるいは第２直管の第１ベンド側
下部３５と、第３ベンド上部、あるいは第３直管の第３
ベンド側上部３６との間にサドル３７が、また、第２ベ
ンド下部、あるいは第３直管の第２ベンド側下部３８と
第４直管のバーナーバンク側上部３９との間にサドル４
０が設けられ、変形を防止している。2. Description of the Related Art FIG. 9 shows a structure of a conventional typical vertical W-shaped radiant tube and a supporting structure in a furnace. The radiant tube is composed of a first straight pipe 7, a second straight pipe 8, a third straight pipe 9, a fourth straight pipe 10, and four straight pipes, and a first bend 11, a second bend 12, Third bend 13
Usually, the first straight pipe is on the burner 2 side and the fourth straight pipe is on the exhaust gas side, and the recuperator 3 is attached. The radiant tube is provided with a burner-side end 33 of the first straight pipe 7 in order to prevent oxygen from entering the furnace.
The end 34 on the exhaust gas side of the fourth straight pipe 10 is welded to the burner bank 4, and the burner bank 4 is welded to the furnace wall 5 and fixed. In the furnace, a support receiving jig 17 at the tip of the third bend 13 is used.
However, it is supported by a radiant tube support jig 20 from the furnace wall 6 on the opposite side of the burner bank. Further, the first bend lower portion or the first bend-side lower portion 35 of the second straight pipe, and the third bend upper portion or the third bend of the third straight pipe.
A saddle 37 is provided between the upper bend side 36 and a saddle 4 between the lower second bend or the lower second bend 38 of the third straight pipe and the upper burner bank side 39 of the fourth straight pipe.
0 is provided to prevent deformation.
【０００３】ところで、ラジアントチューブ１は、高温
加熱により、熱膨張に対して上述した支持、および取り
付け構造による拘束を受けて熱応力と変形を発生させる
だけでなく、長期間の使用によるチューブ材質の強度劣
化も伴い、亀裂や板に接触するような変形を発生させて
使用不能となるので、その都度取り替える必要がある。
この熱応力と変形について、ラジアントチューブへの熱
負荷状態として、炉昇温時と通常操業時の２つの状態を
考えて、図１０および図１１により詳しく説明する。By the way, the radiant tube 1 not only generates thermal stress and deformation due to the above-described support and the restraint by the mounting structure against thermal expansion due to high-temperature heating, but also generates tube stress due to long-term use. With the deterioration of the strength, cracks and deformations that come into contact with the plate are generated, and the sheet becomes unusable. Therefore, it is necessary to replace it each time.
The thermal stress and the deformation will be described in more detail with reference to FIGS. 10 and 11 in consideration of two states of heat load on the radiant tube, that is, when the furnace is heated and during normal operation.
【０００４】図１０は、常温から通常操業までの昇温時
の状態を示す。バーナー２の燃焼により、第１直管７の
温度は急激に上昇し、第１ベンド１１以降の部分との温
度差が大きく開く。この温度差は、第１直管７、第４直
管１０との間では一時的には数百℃に達することがあ
る。この場合、第１直管７は、急激に軸方向（水平方
向）４１に熱膨張を始める。例えば、ラジアントチュー
ブ１の第１直管７から第４直管１０に到る各直管の代表
温度を６００℃、４００℃、３００℃、２００℃、長さ
を２０００mm、１６００mm、１６００mm、２０００mmと
し、チューブの線膨張率を１７×１０-6１／℃と仮定す
ると、排ガス側端部３４が固定されている場合、バーナ
ー側端部３３は、炉外側へ約１１mm移動しようとする。FIG. 10 shows a state when the temperature is raised from normal temperature to normal operation. Due to the combustion of the burner 2, the temperature of the first straight pipe 7 rises sharply, and the temperature difference from the part after the first bend 11 greatly increases. The temperature difference between the first straight pipe 7 and the fourth straight pipe 10 may temporarily reach several hundred degrees Celsius. In this case, the first straight pipe 7 suddenly starts to thermally expand in the axial direction (horizontal direction) 41. For example, the representative temperature of each straight pipe from the first straight pipe 7 to the fourth straight pipe 10 of the radiant tube 1 is 600 ° C., 400 ° C., 300 ° C., 200 ° C., and the length is 2000 mm, 1600 mm, 1600 mm, 2000 mm. Assuming that the coefficient of linear expansion of the tube is 17 × 10 −6 1 / ° C., when the exhaust gas side end 34 is fixed, the burner side end 33 tends to move about 11 mm to the outside of the furnace.
【０００５】この熱膨張に対して、バーナー側端部３３
がバーナーバンク４に固定されている場合、バーナーバ
ンク４と第１ベンド１１以降との間で熱膨張の拘束を受
けるため、第１直管７には軸方向に大きな圧縮力４２が
発生し、第１ベンド１１は下方４３に変形しようとする
ため、結果的に第１直管のバーナーバンク固定部３３と
第１ベンド１１との間に曲げモーメント４４が発生す
る。この時、サドル３７による拘束を受け、第１ベンド
１１にさらなる曲げモーメント４５が発生する。通常、
炉修のため定期的に炉の昇降温を繰り返すが、材質の経
年劣化や酸化減肉、さらに熱疲労の蓄積や、スケールの
発生等による温度偏差が加わり、前述の荷重発生時に、
第１直管バーナー側に亀裂４６が、あるいは第１ベンド
１１側面に亀裂４７が発生する。また、サドル３７近傍
の第２直管８に断面座屈４８が発生する。In response to this thermal expansion, the burner side end 33
Is fixed to the burner bank 4, thermal expansion is restricted between the burner bank 4 and the first bend 11 and thereafter, so that a large compressive force 42 is generated in the first straight pipe 7 in the axial direction. Since the first bend 11 tends to be deformed downward 43, a bending moment 44 is generated between the burner bank fixing portion 33 of the first straight pipe and the first bend 11. At this time, the bending is performed on the first bend 11 due to the restraint by the saddle 37. Normal,
The temperature of the furnace is periodically increased and decreased for furnace repair.However, due to aging of the material, oxidation thinning, accumulation of thermal fatigue, temperature deviation due to scale generation, etc.
A crack 46 is generated on the first straight pipe burner side, or a crack 47 is generated on the side surface of the first bend 11. Also, buckling 48 occurs in the cross section of the second straight pipe 8 near the saddle 37.
【０００６】図１１は通常操業時の状態を示す。炉内の
温度は９００℃付近に達し、また、ラジアントチューブ
１の温度はそれより数十℃以上高くなる。この時、バー
ナーバンク４の温度は通常１００℃から２００℃である
のに対し、炉内のラジアントチューブは９５０℃を越え
る高温であるため、第３ベンド１３の先端の支持受け治
具１７を起点とし、第３ベンド１３、サドル３７、第１
ベンド１１に到る高さ方向４９の熱膨張により第１直管
１１の先端部はかなり上向きの変形を余儀無くされる。
例えば、第１直管７と第４直管１０の軸芯間距離が９０
０mmのラジアントチューブの場合、バーナーバンク４の
温度を１５０℃、炉内のラジアントチューブ１の温度を
９５０℃、ラジアントチューブの熱膨張率を１７×１０
-6１／℃と仮定すると、バーナーバンク４部分の垂直方
向伸びは約２．３mm、炉内ラジアントチューブの先端部
分の垂直方向伸びは約１４．５mmであり、１０mm以上の
差が生じる。FIG. 11 shows a state during normal operation. The temperature in the furnace reaches around 900 ° C., and the temperature of the radiant tube 1 becomes higher by several tens of degrees or more. At this time, the temperature of the burner bank 4 is usually 100 ° C. to 200 ° C., whereas the temperature of the radiant tube in the furnace is higher than 950 ° C. 3rd bend 13, saddle 37, 1st
Due to thermal expansion in the height direction 49 reaching the bend 11, the distal end of the first straight pipe 11 is forced to be deformed considerably upward.
For example, the distance between the axis of the first straight pipe 7 and the fourth straight pipe 10 is 90
In the case of a 0 mm radiant tube, the temperature of the burner bank 4 is 150 ° C., the temperature of the radiant tube 1 in the furnace is 950 ° C., and the coefficient of thermal expansion of the radiant tube is 17 × 10
Assuming −6 1 / ° C., the vertical elongation of the burner bank 4 is about 2.3 mm, and the vertical elongation of the tip of the in-furnace radiant tube is about 14.5 mm, which results in a difference of 10 mm or more.
【０００７】この先端部の上向き４９の変形とサドル３
７による変形拘束のため、第１直管１にきわめて大きな
上反りの曲げモーメント５０が発生し、しばしば亀裂５
１を誘発する。また、第１ベンド１１にもサドル拘束に
伴う大きな曲げモーメント５２が発生するとともに、サ
ドル３７近傍の第２，第３直菅部は大きな上下方向の力
５３を受ける。さらに、自重の影響もこれに加わる。な
お、この時、各直管の軸方向の熱膨張差は小さく、昇温
時ほど問題にならない。ラジアントチューブ１は高温に
さらされている時間が長く、前述の応力、さらには自重
の影響によりクリープ変形し、また、材質の経年劣化や
酸化減肉、さらにはスケールの発生等による温度偏差が
加わり、第２直管８および第３直管９のサドル３７近
傍、第３直管９および第４直管１０のサドル４０近傍に
断面座屈５４、５５が発生する。さらに、これら座屈に
より、直管部の断面剛性が著しく低下し、第２直管、第
３直管の垂れ５６、５７につながる。[0007] The upward 49 deformation of the tip and the saddle 3
7, a very large upward bending bending moment 50 is generated in the first straight pipe 1 and often a crack 5
Trigger 1. Also, a large bending moment 52 is generated in the first bend 11 due to the saddle restraint, and the second and third straight pipe portions near the saddle 37 receive a large vertical force 53. In addition, the effect of its own weight adds to this. At this time, the difference in thermal expansion between the straight pipes in the axial direction is small, and is not as problematic as when the temperature is raised. The radiant tube 1 is exposed to a high temperature for a long time, and is subjected to creep deformation due to the above-mentioned stress and further to the influence of its own weight. The cross-section buckling 54 and 55 occur near the saddle 37 of the second straight pipe 8 and the third straight pipe 9 and near the saddle 40 of the third straight pipe 9 and the fourth straight pipe 10. Further, due to these bucklings, the cross-sectional rigidity of the straight pipe portion is significantly reduced, leading to droops 56 and 57 of the second straight pipe and the third straight pipe.
【０００８】以上のように、ラジアントチューブ、特
に、第１直管７および第１ベンド１１は、炉壁からの支
持部、チューブ間のサドルによって拘束を受け、昇温時
には軸力と曲げモーメントの、また、通常操業時には曲
げモーメントの作用を大きく受ける。また、サドルの拘
束により、サドル近傍の直管部には大きな上下方向の荷
重が作用する。これらにより亀裂や変形、座屈を起こ
し、座屈はさらなる剛性低下を引き起こし、最終的な寿
命に到る。従って、熱膨張に伴う曲げモーメントを低減
し、サドルによる拘束力を緩和して座屈の発生を阻止す
ることがラジアントチューブの寿命を大きく延ばすこと
になる。As described above, the radiant tube, particularly the first straight pipe 7 and the first bend 11, are restrained by the support from the furnace wall and the saddle between the tubes. In addition, during normal operation, it is greatly affected by the bending moment. Further, due to the restraint of the saddle, a large vertical load acts on the straight pipe portion near the saddle. These cause cracks, deformations, and buckling, which causes a further decrease in stiffness and leads to a final life. Therefore, reducing the bending moment due to thermal expansion and alleviating the restraining force of the saddle to prevent buckling greatly increases the life of the radiant tube.
【０００９】この変形や亀裂の発生を防止する手段とし
て、特開平５−２７２７０８号公報では、バーナー側端
部にバーナー側直菅の軸方向伸びを吸収するべローズを
取り付けた構造を、また実開平１−３８４１５号公報で
は、バーナー側端部にチューブの軸方向にべローズを、
さらに高さ方向にはバーナー及びチューブ自重の一部を
支持するバネを併設したべローズを有し、熱膨張を自由
にする構造を提示している。また、第１直管あるいは第
１直管および第２直管の直径を他の部分より大きくし、
第１ベンド先端を炉壁から支持する方法が特開平３−２
２６５１９号公報で開示されている。As means for preventing the deformation and cracks from occurring, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 5-272708 discloses a structure in which a bellows is attached to the burner side end to absorb the axial elongation of the burner side straight tube. In Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 1-38415, a bellows is provided at the burner side end in the axial direction of the tube.
Further, a structure is provided in which a bellows provided with a burner and a spring supporting a part of the weight of the tube in the height direction is provided so that thermal expansion is free. In addition, the diameter of the first straight pipe or the first straight pipe and the second straight pipe is made larger than other parts,
A method of supporting the tip of the first bend from the furnace wall is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 3-2.
No. 26519.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
５−２７２７０８号公報および実開平１−３８４１５号
公報の構造では、ベローズが応力緩和に有効であるもの
の、ベローズの設置はコストを上げ、また、ベローズの
耐久性にも問題があった。また、特開平３−２２６５１
９号公報において、第１ベンド先端を炉壁から支持する
方法は、特に昇温時の第１直管および第１ベンドの下向
の変形に対する拘束力が強く、第１直管、あるいは第１
ベンド部の亀裂発生に対して強度的に厳しい。However, in the structures disclosed in JP-A-5-272708 and JP-A-1-38415, although the bellows is effective in relieving stress, the installation of the bellows increases the cost and increases the cost. There was also a problem with the durability of the bellows. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-22651
In the method disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 9-1997, the method of supporting the tip of the first bend from the furnace wall has a strong restraining force against the downward deformation of the first straight pipe and the first bend particularly when the temperature is raised, and the first straight pipe or the first
Severe in terms of strength against crack generation at the bend.
【００１１】本発明は、上記課題を解決するものであ
り、昇温時ならびに通常操業時におけるラジアントチュ
ーブの熱応力と変形を大幅に緩和し、支持部近傍での直
管の座屈を阻止することにより、低コストで、チューブ
全体の座屈を防止して、ラジアントチューブの長寿命化
を図ることのできるラジアントチューブの炉内支持構造
を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and significantly reduces the thermal stress and deformation of a radiant tube at the time of temperature rise and during normal operation, and prevents buckling of a straight tube near a support portion. Accordingly, an object of the present invention is to provide a radiant tube in-furnace support structure that can prevent buckling of the entire tube at low cost and can extend the life of the radiant tube.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、上部よ
りを第１直管、第１ベンド、第２直管、第２ベンド、第
３直管、第３ベンド、第４直管からなる縦Ｗ型のラジア
ントチューブの炉内支持構造において、第３ベンド先端
のバーナーバンクからの距離が、第１ベンド先端のバー
ナーバンクからの距離よりも短く、第４直管をバーナー
側、第１直管を排ガス側とし、さらに、バーナーバンク
とは反対側の炉壁に突設した支持治具により、第１ベン
ド先端部に突設した支持治具を支え、かつ、第３ベンド
先端部を、該第１ベンド先端部に突設した支持治具よ
り、リンク機構を通して連結支持することを特徴とする
ラジアントチューブの炉内支持構造を提供することであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The gist of the present invention resides in that a first straight pipe, a first bend, a second straight pipe, a second bend, a third straight pipe, a third bend, and a fourth straight pipe are arranged from the top. In the furnace support structure of the vertical W-shaped radiant tube, the distance from the burner bank at the tip of the third bend is shorter than the distance from the burner bank at the tip of the first bend. The straight pipe is used as the exhaust gas side, and the supporting jig projecting from the furnace wall on the side opposite to the burner bank supports the supporting jig projecting from the first bend end, and the third bend end The present invention provides an in-furnace support structure for a radiant tube, which is connected and supported through a link mechanism by a support jig protruding from the first bend end.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図９に示すように、従来のラジアントチ
ューブでは第１直管７と第４直管１０、第２直管８と第
３直管９の長さは同じであり、従って、第１ベンド１１
および第３ベンド１３の先端のバーナバンク４からの位
置は同じであった。これに対し、本発明では、図１に示
すように、第４直管１０が第１直管７に比べて長さδ短
く、第３直管９が第２直管８に対しても同じく長さδ短
く、従ってバーナーバンク４からの第３ベンド１３先端
の位置は、第１ベンド１１先端の位置に比べて長さδ短
い。さらに、第４直管１０にバーナー２が設置され、第
１直管７にレキュペレータ３が設置され排ガス側とな
る。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 9, in the conventional radiant tube, the first straight pipe 7 and the fourth straight pipe 10 have the same length, and the second straight pipe 8 and the third straight pipe 9 have the same length.
The position of the tip of the third bend 13 from the burner bank 4 was the same. On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 1, the fourth straight pipe 10 is shorter than the first straight pipe 7 in length δ, and the third straight pipe 9 is also similar to the second straight pipe 8. Therefore, the position of the tip of the third bend 13 from the burner bank 4 is shorter than the position of the tip of the first bend 11 by a length δ. Further, the burner 2 is installed in the fourth straight pipe 10, and the recuperator 3 is installed in the first straight pipe 7, and the exhaust gas side is provided.
【００１４】さらに、図９に示すように、従来のラジア
ントチューブでは、バーナーバンク４とは反対側の炉壁
６に突設した支持治具２０を介して支えられるのは第３
ベンド１３先端であり、第１ベンド１１、あるいは第２
直管８の第１ベンド側下部３５がサドル３７によって支
えられるが、本発明では、図１に示すように、バーナー
バンク４とは反対側の炉壁６に突設した支持治具２０に
より、第１ベンド１１先端部に突設した支持受け治具１
４を介して第１ベンドを支え、かつ、第３ベンド１３先
端部に突設した支持受け治具１７を、該第１ベンド先端
部に突設した支持治具１５より、リンク機構１８を通し
て連結支持する構造をもつ。Further, as shown in FIG. 9, the conventional radiant tube is supported by a third support jig 20 projecting from the furnace wall 6 opposite to the burner bank 4.
This is the tip of the bend 13 and the first bend 11 or the second bend
Although the first bend side lower portion 35 of the straight pipe 8 is supported by the saddle 37, in the present invention, as shown in FIG. 1, the support jig 20 projecting from the furnace wall 6 on the opposite side to the burner bank 4 is used. Support receiving jig 1 protruding from tip of first bend 11
The support receiving jig 17 that supports the first bend through the fourth bend 4 and projects from the tip of the third bend 13 is connected to the support jig 15 that projects from the tip of the first bend through a link mechanism 18. Has a supporting structure.
【００１５】該リンク機構としては、図２（ａ）に示す
ような第１ベンド先端部の治具１５から、ピン２１とロ
ッド２２を介して、第３ベンド先端部の治具１７を吊り
下げる方法、（ｂ）に示すような第３ベンド先端に突設
したフック２４を、第１ベンド先端部の治具１５のピン
２５により支持する方法、（ｃ）に示すように、第１ベ
ンド先端部の治具１５と第３ベンド先端部に突設した治
具２６とをピン２７により連結する方法、等がある。図
２（ａ）、（ｃ）の場合、ラジアントチューブやリンク
機構の熱膨張を逃がすために、適度な面積と形状を呈す
るピンが通過する開孔部分２３、２８をもつ。As the link mechanism, a jig 17 at the tip of the third bend is hung from a jig 15 at the tip of the first bend via a pin 21 and a rod 22 as shown in FIG. A method in which a hook 24 protruding from the tip of the third bend as shown in (b) is supported by a pin 25 of a jig 15 at the tip of the first bend, and a tip of the first bend as shown in (c). And a jig 26 projecting from the tip of the third bend by a pin 27. In the case of FIGS. 2A and 2C, in order to release the thermal expansion of the radiant tube and the link mechanism, there are opening portions 23 and 28 through which a pin having an appropriate area and shape passes.
【００１６】また、図９に示すような、従来、第３直管
９の第２ベンド１２側下部を第４直管１０からサドル４
０を介して支える構造については、本発明では、第４直
管１０がバーナー２側であることから、該第４直管のク
リープ変形が大きくなる可能性があるため、バーナーバ
ンク４に突設した支持治具１９から、第２ベンド１２に
突設した支持受け治具１６を直接的に支持する構造が好
ましい。Conventionally, as shown in FIG. 9, the lower part of the third straight pipe 9 on the side of the second bend 12 is moved from the fourth straight pipe 10 to the saddle 4.
In the present invention, since the fourth straight pipe 10 is on the side of the burner 2, the creep deformation of the fourth straight pipe may increase in the present invention. It is preferable that the support jig 19 directly support the support receiving jig 16 protruding from the second bend 12 from the support jig 19.
【００１７】本発明の効果を図３，図４で説明する。図
３は昇温時の状況を示す。第４直管１０をバーナー２側
にすることによって、昇温時には、第４直管１０が急激
に軸方向２９に膨張し曲げ変形を誘発して上反り３０を
起こそうとするが、第３ベンド先端はリンク機構１８を
介した連結構造であり、上反りに対してピン２１等が、
あらかじめ熱膨張を想定した開孔部２３を移動するた
め、従来のようにサドルを介して無理な荷重が伝達され
ることもなく、熱応力の発生を押さえることができる。
また、第３直管９および第４直管１０を、それぞれ、第
２直管７および第１直管８に比べて短くするために、相
対的な膨張差も小さくなり、結果的に第４著直管に発生
する曲げモーメント３１も小さくすることができる。従
って、曲げによって第４直管９、あるいは第３ベンド１
３に発生する熱応力の緩和に大きな効果がある。The effect of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows a situation when the temperature is raised. By setting the fourth straight pipe 10 on the burner 2 side, the fourth straight pipe 10 rapidly expands in the axial direction 29 at the time of temperature rise, inducing bending deformation and trying to cause the upward warpage 30. The tip of the bend has a connection structure via a link mechanism 18, and the pin 21 and the like are
Since the opening 23 is assumed to have thermal expansion in advance, it is possible to suppress the generation of thermal stress without transmitting an excessive load through the saddle as in the related art.
In addition, since the third straight pipe 9 and the fourth straight pipe 10 are shorter than the second straight pipe 7 and the first straight pipe 8, respectively, the relative expansion difference is also reduced, and as a result, the fourth straight pipe 9 is reduced. The bending moment 31 generated in the straight pipe can also be reduced. Therefore, the fourth straight pipe 9 or the third bend 1 is bent.
3 has a great effect on relieving the thermal stress generated.
【００１８】図４は通常操業時の状況を示す。通常操業
時は、チューブが高温となるためにクリープ変形が問題
となる。しかしながら、本発明では、高温側になる第３
直管９と第４直管１０は短いため、従来に比べて軽量で
下向きの変形３２に対する剛性も高く、自重によるクリ
ープ変形を押さえる効果がある。また、第１直管７と第
２直管８は低温側になり、かつ第１ベンド１１の先端中
央部１４を支持され、従来のようにサドルを介して第３
直管９から直接的な力を受けないため、反力に伴う断面
変形の発生（座屈）を押さえ、ひいては剛性の低下を押
さえ、クリープ変形を押さえる効果がある。FIG. 4 shows the situation during normal operation. During normal operation, creep deformation becomes a problem due to the high temperature of the tube. However, in the present invention, the third
Since the straight pipe 9 and the fourth straight pipe 10 are short, they are lighter and have higher rigidity against the downward deformation 32 than before, and have an effect of suppressing creep deformation due to their own weight. In addition, the first straight pipe 7 and the second straight pipe 8 are on the low temperature side, and the front end central portion 14 of the first bend 11 is supported, and the third straight pipe is connected via a saddle as in the conventional case.
Since it does not receive a direct force from the straight pipe 9, there is an effect of suppressing the occurrence of cross-sectional deformation (buckling) due to the reaction force, thereby suppressing the decrease in rigidity and suppressing creep deformation.
【００１９】[0019]
【実施例】本発明により取り付けたラジアントチューブ
に発生する熱応力と変形の低減効果を実施例に基づき試
算する。EXAMPLES The effect of reducing the thermal stress and deformation generated in a radiant tube attached according to the present invention will be estimated based on examples.
【００２０】図５は本発明の一実施例を示す図である。
ラジアントチューブ１は連続焼鈍炉に用いるもので、第
１直管７のバーナーバンク４からの長さは２２００mm、
第２直管８は１６００mm、第３直管９は１３５０mm、第
４直管１０は１９５０mmである。第３ベンド１３先端の
バーナーバンクからの距離は第１ベンド１１先端のそれ
より２５０mm短い（δ＝２５０mm）。各直管の軸芯間距
離は３００mmであり、第１直管と第４直管の軸中心間距
離は９００mmである。外径、内径はそれぞれ２００mmと
１８４mm、材質はＪＩＳ Ｇ５１２２記載のＳＣＨ２２
である。FIG. 5 shows an embodiment of the present invention.
The radiant tube 1 is used for a continuous annealing furnace. The length of the first straight pipe 7 from the burner bank 4 is 2200 mm.
The second straight pipe 8 is 1600 mm, the third straight pipe 9 is 1350 mm, and the fourth straight pipe 10 is 1950 mm. The distance between the tip of the third bend 13 and the burner bank is shorter than that of the tip of the first bend 11 by 250 mm (δ = 250 mm). The axial center distance of each straight pipe is 300 mm, and the axial center distance of the first straight pipe and the fourth straight pipe is 900 mm. The outer diameter and inner diameter are 200 mm and 184 mm, respectively, and the material is SCH22 described in JIS G5122.
It is.
【００２１】図６は第１ベンド先端部および第３ベンド
先端部の支持構造の詳細を示す。第３ベンド１３先端部
に突設した支持治具１７を、該第１ベンド先端部に突設
した支持治具１５より、リンク機構１８を通して連結支
持する構造をもち、該リンク機構としてピン２１とロッ
ド２２により吊り下げる方法をとった。該第１ベンド先
端部に突設した支持治具１５には、ラジアントチューブ
やリンク機構の熱膨張を逃がすために、ピンが通過する
開孔部分２３をもつ。開孔部長さはラジアントチューブ
の通常操業時の平均温度から、水平方向、垂直方向の変
位を求めて決定する。本実施例では水平方向４０mm、垂
直方向２０mmの変形を許容するものとした。FIG. 6 shows details of the support structure for the first and third bend tips. The support jig 17 protruding from the tip of the third bend 13 is connected to and supported by the support jig 15 protruding from the tip of the first bend through a link mechanism 18. A method of hanging by the rod 22 was adopted. The support jig 15 protruding from the tip of the first bend has an opening 23 through which a pin passes in order to release thermal expansion of the radiant tube and the link mechanism. The length of the aperture is determined by calculating the displacement in the horizontal and vertical directions from the average temperature during normal operation of the radiant tube. In this embodiment, a deformation of 40 mm in the horizontal direction and 20 mm in the vertical direction is allowed.
【００２２】ラジアントチューブ１の通常操業時の平均
温度を９５０℃、バーナーバンク４の温度を２００℃、
ラジアントチューブ１の線膨張率を１７×１０-6１／
℃、バーナーバンク４の線膨張率を１３×１０-6１／℃
として通常操業時の変形と応力を試算した。図７に昇温
後の変形の分布（設置初期位置からの上下方向変位）を
本発明例は太実線で、比較例は太点線で、図８に熱応力
の分布（図５のラジアントチューブ表面のラインＡ−Ａ
に沿ったミーゼス応力）を本発明例は太実線で、比較例
は太点線で示す。図７および図８には、本発明例のベン
ド部を実線で、比較例のベンド部を点線で合わせて示す
（本発明例と比較例の第１ベンド、第２ベンドの位置は
同じ）。これより、熱変形は第４直管がバーナー側にな
ることで高温となり上向きの変形が大きいものの、全体
的には大幅に小さくなり、また、熱応力もピーク応力が
約１／２に下がっていることがわかる。The average temperature of the radiant tube 1 during normal operation is 950 ° C., the temperature of the burner bank 4 is 200 ° C.
The linear expansion coefficient of the radiant tube 1 is 17 × 10 −6 1 /
° C., a coefficient of linear expansion of the burner bank 4 13 × 10 -6 1 / ℃
The deformation and stress during normal operation were calculated. FIG. 7 shows the distribution of deformation after heating (vertical displacement from the initial position of installation) in the present invention by a bold solid line, the comparative example by a bold dotted line, and FIG. 8 shows the distribution of thermal stress (radiant tube surface in FIG. 5). Line AA
Of the present invention is indicated by a bold solid line, and the comparative example is indicated by a bold dotted line. 7 and 8 show the bend portion of the present invention example by a solid line and the bend portion of the comparative example by a dotted line (the positions of the first bend and the second bend of the present invention example and the comparative example are the same). As a result, although the thermal deformation is high due to the fourth straight pipe being on the burner side and the upward deformation is large, the overall thermal stress is significantly reduced, and the thermal stress is also reduced to about half the peak stress. You can see that there is.
【００２３】本発明例による炉内支持構造を有する図１
のラジアントチューブを、比較例として図９に示す従来
構造のラジアントチューブとともに製作し、燃焼テスト
を行った。なお、比較例の第１直管７、第４直管１０の
バーナーバンク４からの長さは２２００mmとし、第２直
管および第３直管の長さは１６００mmとし、管径、材質
は本発明例と同じとした。ラジアントチューブの温度
は、本発明例においては第４直管、比較例においては第
１直管の、それぞれバーナーバンクから１４００mm位置
（第１直管中央）での温度が同一になるようにした。熱
応力は高温ひずみゲージを用いて昇温初期（ゲージの耐
熱温度以下）のみ測定した。変形は石英ガラス棒をラジ
アントチューブ上部にあてがい、反対側の端にリニアゲ
ージを取り付けて求めた。結果を表１（表１における測
定点は図１２参照）に示す。変形、熱応力ともに低減し
たことを確認した。FIG. 1 having an in-furnace support structure according to an embodiment of the present invention
Was manufactured together with the conventional radiant tube shown in FIG. 9 as a comparative example, and a combustion test was performed. The length of the first straight pipe 7 and the fourth straight pipe 10 of the comparative example from the burner bank 4 was 2200 mm, the length of the second straight pipe and the third straight pipe was 1600 mm, and the pipe diameter and material were The same as the invention example. The temperature of the radiant tube was such that the temperature of the fourth straight pipe in the present invention and the temperature of the first straight pipe in the comparative example at the position of 1400 mm from the burner bank (the center of the first straight pipe) were the same. Thermal stress was measured using a high-temperature strain gauge only at the initial temperature rise (below the heat resistance temperature of the gauge). The deformation was determined by applying a quartz glass rod to the upper part of the radiant tube and attaching a linear gauge to the opposite end. The results are shown in Table 1 (see FIG. 12 for the measurement points in Table 1). It was confirmed that both deformation and thermal stress were reduced.
【００２４】[0024]
【表１】 [Table 1]
【００２５】[0025]
【発明の効果】本発明により、昇温時ならびに通常操業
時におけるラジアントチューブの熱応力を大幅に緩和
し、亀裂やクリープ変形、座屈を阻止することができ、
ラジアントチューブの長寿命化を図ることができる。According to the present invention, the thermal stress of the radiant tube at the time of raising the temperature and during normal operation can be greatly reduced, and cracks, creep deformation and buckling can be prevented.
The life of the radiant tube can be extended.
【図１】本発明の実施の形態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】第１ベンドと第３ベンド間の連結機構の詳細を
示す図である。FIG. 2 is a diagram showing details of a connection mechanism between a first bend and a third bend.
【図３】昇温時の本発明の効果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the effect of the present invention when the temperature is raised.
【図４】通常操業時の本発明の効果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the effect of the present invention during normal operation.
【図５】本発明の一実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing one embodiment of the present invention.
【図６】第１ベンド先端部および第３ベンド先端部の支
持構造の詳細を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing details of a support structure for a first bend tip and a third bend tip.
【図７】本発明例と比較例の昇温後の変形の分布を示す
図である。FIG. 7 is a diagram showing distributions of deformation after temperature rise of the present invention example and a comparative example.
【図８】本発明例と比較例の昇温後の熱応力の分布を示
す図である。FIG. 8 is a diagram showing distributions of thermal stress after temperature rise in the present invention example and the comparative example.
【図９】従来の縦Ｗ型ラジアントチューブの炉内支持構
造を示す図である。FIG. 9 is a view showing a conventional vertical W-shaped radiant tube support structure in a furnace.
【図１０】従来の縦Ｗ型ラジアントチューブの常温から
通常操業までの昇温時の状態を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a state in which the temperature of a conventional vertical W-shaped radiant tube is raised from normal temperature to normal operation.
【図１１】従来の縦Ｗ型ラジアントチューブの通常操業
時の状態を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a state of a conventional vertical W-shaped radiant tube during normal operation.
【図１２】実施例の燃焼テストにおける変形、熱応力の
実測値、および測定点を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing measured values of deformation and thermal stress and measurement points in a combustion test of an example.
１ ラジアントチューブ ２ バーナー ３ レキュペレータ ４ バーナーバンク ５ バーナーバンク側加熱炉炉壁 ６ バーナーバンクとは反対側の炉壁 ７ 第１直管 ８ 第２直管 ９ 第３直管 １０ 第４直管 １１ 第１ベンド １２ 第２ベンド １３ 第３ベンド １４ 第１ベンドの先端の支持受け治具 １５ 第１ベンドの先端の支持治具 １６ 第２ベンドの先端の支持受け治具 １７ 第３ベンドの先端の支持受け治具 １８ リンク機構 １９ バーナーバンクに突設した支持治具 ２０ バーナーバンクとは反対側の炉壁からの支持治具 ２１ ピン＆ロッドからなるリンク機構のピン ２２ ピン＆ロッドからなるリンク機構のロッド ２３ ピンが通過する開孔部分 ２４ フック構造におけるフック ２５ フック引っ掛け用のピン ２６ ピン結合のための第３ベンド先端部の治具 ２７ ピン結合におけるピン ２８ ピンが通過する開孔部分 ２９ 第４直管の軸方向膨張 ３０ 第４直管の上反り ３１ 第４直管の曲げモーメント ３２ 第３ベンド（第３直管と第４直管）の下向き変形 ３３ 第１直管のバーナー側の端部 ３４ 第４直管の排ガス側の端部 ３５ 第１ベンド下部、あるいは第２直管の第１ベンド
側下部 ３６ 第３ベンド上部、あるいは第３直管の第３ベンド
側上部 ３７ サドル ３８ 第２ベンド下部、あるいは第３直管の第２ベンド
側下部 ３９ 第４直管のバーナーバンク側上部 ４０ サドル ４１ 第１直管の軸方向（水平方向） ４２ 第１直管の軸方向圧縮力 ４３ 第１ベンドの下方変形 ４４ 第１直管の曲げモーメント ４５ 第１ベンドの曲げモーメント ４６ 第１直管バーナー側亀裂 ４７ 第１ベンド側面亀裂 ４８ サドル近傍の第２直管の断面座屈 ４９ 第３ベンド先端支持受け治具を起点とし、第３ベ
ンド、サドル、第１ベンドに到る高さ方向変形 ５０ 第１直管の上反り曲げモーメント ５１ 第１直管に発生した亀裂 ５２ 第１ベンドのサドル拘束に伴う曲げモーメント ５３ 第２，第３直菅部のサドル近傍に発生する上下方
向力 ５４ 第２直管および第３直管のサドル近傍の断面座屈 ５５ 第３直管および第４直管のサドル近傍の断面座屈 ５６ 第２直管垂れ ５７ 第３直管垂れREFERENCE SIGNS LIST 1 radiant tube 2 burner 3 recuperator 4 burner bank 5 heating furnace furnace wall on burner bank side 6 furnace wall opposite to burner bank 7 first straight pipe 8 second straight pipe 9 third straight pipe 10 fourth straight pipe 11th 1 bend 12 second bend 13 third bend 14 support jig at the tip of the first bend 15 support jig at the tip of the first bend 16 support jig at the tip of the second bend 17 support at the tip of the third bend Receiving jig 18 Link mechanism 19 Support jig projecting from burner bank 20 Support jig from furnace wall opposite to burner bank 21 Pin of link mechanism consisting of pin & rod 22 Link mechanism consisting of pin & rod Rod 23 Opening portion through which pin passes 24 Hook in hook structure 25 Pin for hook hook 26 Tip of third bend for pin connection 27 The pin in the pin connection 28 The opening through which the pin passes 29 The axial expansion of the fourth straight pipe 30 The upward warpage of the fourth straight pipe 31 The bending moment of the fourth straight pipe 32 The third bend (the third straight pipe) And the fourth straight pipe) 33 Downward end of the first straight pipe on the burner side 34 End of the fourth straight pipe on the exhaust gas side 35 Lower part of the first bend or lower part of the first straight pipe on the first bend side 36 Upper part of the third bend or upper part of the third straight pipe on the third bend side 37 saddle 38 Lower part of the second bend or lower part of the third straight pipe on the second bend side 39 Upper part of the fourth straight pipe on the burner bank side 40 saddle 41 first straight Axial direction (horizontal direction) of pipe 42 Axial compressive force of first straight pipe 43 Downward deformation of first bend 44 Bending moment of first straight pipe 45 Bending moment of first bend 46 First straight pipe burner side crack 47 1 bend side turtle 48 Sectional buckling of the second straight pipe near the saddle 49 Deformation in the height direction from the third bend tip support receiving jig to the third bend, saddle, and first bend 50 Upward bending of the first straight pipe Moment 51 Crack generated in first straight pipe 52 Bending moment due to saddle restraint of first bend 53 Vertical force generated near saddle of second and third straight pipes 54 Moment of second straight pipe and third straight pipe Section buckling near saddle 55 Section buckling near saddle of third straight pipe and fourth straight pipe 56 Second straight pipe sagging 57 Third straight pipe sagging
Claims (1)
直管、第２ベンド、第３直管、第３ベンド、第４直管か
らなる縦Ｗ型のラジアントチューブの炉内支持構造にお
いて、第３ベンド先端のバーナーバンクからの距離が、
第１ベンド先端のバーナーバンクからの距離よりも短
く、第４直管をバーナー側、第１直管を排ガス側とし、
さらに、バーナーバンクとは反対側の炉壁に突設した支
持治具により、第１ベンド先端部に突設した支持治具を
支え、かつ、第３ベンド先端部を、該第１ベンド先端部
に突設した支持治具より、リンク機構を通して連結支持
することを特徴とするラジアントチューブの炉内支持構
造。1. A first straight pipe, a first bend, and a second
In the furnace supporting structure of the vertical W-shaped radiant tube including the straight pipe, the second bend, the third straight pipe, the third bend, and the fourth straight pipe, the distance between the tip of the third bend and the burner bank is:
The fourth straight pipe is shorter than the distance from the burner bank at the tip of the first bend, the fourth straight pipe is the burner side, the first straight pipe is the exhaust gas side,
Further, a support jig protruding from the furnace wall opposite to the burner bank supports the support jig protruding from the first bend end, and the third bend end is connected to the first bend end. A radiant tube in-furnace support structure, which is connected and supported via a link mechanism by a support jig protruding from the furnace.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001123903A JP2002317904A (en) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | In-furnace support structure for radiant tube |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001123903A JP2002317904A (en) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | In-furnace support structure for radiant tube |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002317904A true JP2002317904A (en) | 2002-10-31 |
Family
ID=18973384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001123903A Withdrawn JP2002317904A (en) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | In-furnace support structure for radiant tube |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002317904A (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101025615B1 (en) * | 2009-06-18 | 2011-03-30 | 주식회사 세창엔지니어링 | Radiant tube |
| US20110120453A1 (en) * | 2008-07-04 | 2011-05-26 | Wuenning Joachim A | Radiant heating arrangement with distortion compensation |
| JP2011530690A (en) * | 2008-08-13 | 2011-12-22 | イエフペ エネルジ ヌヴェル | Oxygen combustion chamber |
| JP2014145527A (en) * | 2013-01-29 | 2014-08-14 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | Heating furnace using radiant tube |
| JP2019027630A (en) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | 静岡製機株式会社 | Infrared radiation heater |
| JP2019027629A (en) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | 静岡製機株式会社 | Infrared radiation heater |
| CN110748885A (en) * | 2019-11-18 | 2020-02-04 | 江苏优泽科技有限公司 | Radiant tube |
| JP2020101340A (en) * | 2018-12-25 | 2020-07-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | W-shaped radiant tube |
| KR20200145215A (en) * | 2019-06-21 | 2020-12-30 | 조태헌 | The radiant tube connection device |
-
2001
- 2001-04-23 JP JP2001123903A patent/JP2002317904A/en not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110120453A1 (en) * | 2008-07-04 | 2011-05-26 | Wuenning Joachim A | Radiant heating arrangement with distortion compensation |
| US9603199B2 (en) * | 2008-07-04 | 2017-03-21 | WS Wärmeprozesstechnik GmbH | Radiant heating arrangement with distortion compensation |
| JP2011530690A (en) * | 2008-08-13 | 2011-12-22 | イエフペ エネルジ ヌヴェル | Oxygen combustion chamber |
| KR101025615B1 (en) * | 2009-06-18 | 2011-03-30 | 주식회사 세창엔지니어링 | Radiant tube |
| JP2014145527A (en) * | 2013-01-29 | 2014-08-14 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | Heating furnace using radiant tube |
| JP2019027630A (en) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | 静岡製機株式会社 | Infrared radiation heater |
| JP2019027629A (en) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | 静岡製機株式会社 | Infrared radiation heater |
| JP2020101340A (en) * | 2018-12-25 | 2020-07-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | W-shaped radiant tube |
| JP7006579B2 (en) | 2018-12-25 | 2022-01-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | W type radiant tube |
| KR20200145215A (en) * | 2019-06-21 | 2020-12-30 | 조태헌 | The radiant tube connection device |
| KR102235961B1 (en) * | 2019-06-21 | 2021-04-05 | 조강민 | The radiant tube connection device |
| CN110748885A (en) * | 2019-11-18 | 2020-02-04 | 江苏优泽科技有限公司 | Radiant tube |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2002317904A (en) | In-furnace support structure for radiant tube | |
| EP0945875A1 (en) | Control rod for nuclear reactor | |
| KR20150123230A (en) | Support device for radiant tubes | |
| JP3549981B2 (en) | Furnace support structure of radiant tube with alternating heat storage | |
| JP3106283B2 (en) | Furnace support structure for radiant tube | |
| JPH08278001A (en) | Mounting structure of radiant tube | |
| JP3549980B2 (en) | Radiant tube mounting method | |
| JP2002317905A (en) | In-furnace support structure of regenerative alternating combustion type radiant tube | |
| KR101025615B1 (en) | Radiant tube | |
| JPH08278002A (en) | Mounting structure of radiant tube | |
| JP2001330209A (en) | Radiant tube supporting structure | |
| CN201778075U (en) | Radiant tube component | |
| CN102534139A (en) | Novel W-shaped radiant tube self-support structure | |
| CN110002401B (en) | Furnace tube installation and fixation method applied to hydrocarbon-steam conversion hydrogen production reformer | |
| JP5471664B2 (en) | Radiant tube | |
| JPH09303711A (en) | In-furnace supporting structure for radiant tube | |
| JP3981629B2 (en) | Support structure of W type radiant tube | |
| TWI706110B (en) | System and method for supporting a boiler load | |
| JP3327204B2 (en) | Radiant tube support structure | |
| JP2020101339A (en) | In-furnace supporting structure of w-type radiant tube | |
| CN220169983U (en) | Furnace tube of hot furnace and hot furnace | |
| JP7006579B2 (en) | W type radiant tube | |
| CN109371224A (en) | Novel W-shaped radiant tube self-support structure | |
| JPH0226924Y2 (en) | ||
| JP4234879B2 (en) | Radiant tube heating device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080701 |