JP2005054208A - 鋼材製造用加熱炉の保温装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼材製造用加熱炉の保温装置の改良。加熱炉内が高圧となること及びレキュペレータの熱による損傷を防止しつつ加熱炉内の温度を一定に保つことができる保温装置の提供。
【解決手段】この保温装置２６は、鋼材製造用の加熱炉２０に適用される。加熱炉２０は、加熱炉本体２１と、排気用配管２４と、バーナー２２に燃焼用空気を送給する燃焼用空気送給装置２３と、排気と燃焼用空気との間で熱交換を行わしめるレキュペレータ２５とを備える。保温装置２６は、燃焼用空気送給装置２３と、外部連通配管２７とを備える。外部連通配管２７は、ダンパ３４を備える。燃焼用空気送給装置２３の燃焼用空気配管３１は、ダンパ３５を備える。ブロア３０は、燃焼用空気配管３１に空気（燃焼用空気）を送給する。この空気は、レキュペレータ２５を冷却する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
この発明は、鋼材の製造ラインに設置された加熱炉を保温するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
線材ないし棒鋼は、予め加熱され、ロール圧延機によって圧延製造される場合がある。このとき、圧延される前の材料鋼は、加熱炉内で加熱される。加熱炉は、バーナーを備えており、このバーナーの出力が調整されることによって加熱炉内の温度が制御される。また、一般に加熱炉には、排気用配管が接続されており、加熱炉内の空気は、排気用配管から煙突を経て排気される。
【０００３】
図２は、加熱炉に接続される排気用配管及び周辺配管の系統図である。
同図が示すように、排気用配管１は、加熱炉２に接続されると共に、煙突３に接続されている。この排気用配管１には、レキュペレータ４が設けられると共に、当該排気用配管１を開閉するダンパ５が設けられている。
また、加熱炉２には、バーナー６が設けられている。このバーナー６には、燃焼用空気が送給されるが、燃焼用空気は、送給装置７によってバーナー６に送られる。送給装置７は、ブロア８と送給配管９とを備えており、送給配管９は、レキュペレータ４に接続されている。なお、送給配管９には、炉圧調整弁１０が設けられており、炉圧調整弁１０が調整されることによって、燃焼用空気の送給圧力が調整され、その結果、加熱炉２内の圧力が調整される。
【０００４】
ブロア８が作動すると、燃焼用空気がレキュペレータ４を介して送給配管９からバーナー６に送られる。一方、加熱炉２内の高温の空気は、レキュペレータ４を介して排気用配管１から煙突３へと送られる。
このとき、上記燃焼用空気と加熱炉２内から送り出される高温の空気との間で熱交換が行われ、高温の空気によって暖められた燃焼用空気がバーナー６へ送られることになる。すなわち、レキュペレータ４は、いわゆるクロスフロータイプの熱交換器を構成している。
【０００５】
ところで、条鋼の製造ロットや生産効率の観点から、場合によっては加熱炉２が一時休止されることがある。その場合、加熱炉２の温度が常温まで下降してしまうと、加熱炉２が再度稼働される際に、いわゆる立上作業に多くの時間とエネルギーが必要となり、その結果、条鋼の製造効率、製造コストは却って悪化することになる。
そのため、従来では、加熱炉２が一時休止される場合には、排気用配管１に設けられたダンパ５が閉じられ、これにより、加熱炉２内の温度の低下が防止されていた。
【０００６】
しかし、上記ダンパ５が閉じられると、加熱炉内の高温の空気から熱が排気用配管１を経てレキュペレータ４も伝達される。これにより、レキュペレータ４が加熱され、場合によっては、レキュペレータ４が損傷を受けるおそれがある。
そこで、従来では、レキュペレータ４が熱による損傷を受けることを防止しつつ、加熱炉２内の温度を一定に保つことを目的とした保温装置１１が提案されている。
【０００７】
この保温装置１１の主要部は、上記送給装置７により構成されている。すなわち、保温装置１１は、上記送給装置７と、送給配管９に設けられた環路１２とを備えている。環路１２には、開閉弁１３が設けられている。
加熱炉２が休止されるときは、ダンパ５が閉じられ、ブロア８が作動する。このとき、炉圧調整弁１０及び開閉弁１３は、開かれる。
ブロア８が作動することにより、空気がレキュペレータ４に送給される。この空気は、レキュペレータ４及び環路１２を循環する。
したがって、ダンパ５が閉じられた場合であっても、レキュペレータ４の温度の上昇は、防止される。
なお、かかる保温装置１１に関する文献については、本願出願時において出願人が知るものは存在しない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、保温装置１１が作動することによって、送給装置７から空気が加熱炉２内へ送られる。これにより、加熱炉２内の圧力が上昇し、加熱炉２が損傷するおそれがある。上昇した加熱炉２内の圧力が低下されるためには、上記ダンパ５が開かれる必要がある。ところが、ダンパ５が開かれると、結局加熱炉２内の温度が低下し、加熱炉２は、一定温度に保持されないという問題が残る。
そこで、本発明の目的は、加熱炉内が高圧となること及びレキュペレータの熱による損傷を防止しつつ加熱炉内の温度を一定に保つことができる保温装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的が達成されるため、本願に係る鋼材製造用加熱炉の保温装置は、加熱炉本体と、加熱炉本体に設けられた加熱用バーナーと、加熱用バーナーに燃焼用空気を送給する燃焼用空気配管と、加熱炉本体に接続された排気用配管と、排気用配管及び燃焼用空気配管が接続され、これらを流れる気体間で熱交換を行わしめる熱交換器と、排気用配管の熱交換器の下流側に設けられた配管開閉用ダンパとを備えた鋼材製造用加熱炉に適用される保温装置であって、上記燃焼用空気配管の上記熱交換器の下流側に開閉可能な外部連通配管が設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
この構成によれば、加熱炉の稼働中においては、燃焼用空気配管から燃焼用空気が加熱用バーナーに送給され、これにより、加熱用バーナーは、所要の燃料を燃焼させて所定の熱量を加熱炉本体に供給する。なお、燃焼用空気は、たとえばブロア等の既知の送風手段によって送給される。
加熱炉本体内の高温の気体（燃料燃焼ガス等）は、排気用配管から外部へ排気される。このとき、熱交換器によって、上記高温の気体と上記燃焼用空気との間で熱交換が行われ、燃焼用空気は、暖められた後に上記バーナーに送給される。
【００１１】
加熱炉が一時休止されたときは、排気用配管に設けられた配管開閉用ダンパが閉じられると共に、上記燃焼用空気が引き続いて送給される。
排気用配管に設けられた配管開閉用ダンパが閉じられることによって、加熱炉本体内の気体は、外部へ流れることはない。また、引き続いて燃焼用空気が送給されることによって、当該燃焼用空気は、熱交換器を通過し、燃焼用空気配管に沿って送られる。
【００１２】
この燃焼用空気配管の上記熱交換器の下流側には、外部連通配管が設けられているので、この外部連通配管が開かれることによって、上記熱交換器を通過した燃焼用空気は、外部連通配管から外部へ流れる。つまり、燃焼用空気配管によって供給される燃焼用空気は、熱交換器を通過することによって当該熱交換器を冷却し、その後に外部連通配管から外部へ排出される。
なお、加熱炉が再稼働されるときは、上記排気用配管に設けられた配管開閉用ダンパ及び上記外部連通配管が共に閉じられる。これにより、燃焼用空気は、加熱用バーナーに送給されると共に、加熱炉本体内の気体は、排気用配管を通って外部へ排気される。
【００１３】
また、上記燃焼用空気配管の外部連通配管の下流側に開閉可能な配管開閉用ダンパが設けられているのが好ましい。
この構成では、加熱炉が一時休止されるときに、当該配管開閉用ダンパが閉じられる。これにより、上記熱交換器を通過した燃焼用空気が上記加熱用バーナーを通過して上記加熱炉本体内に流入することはない。したがって、加熱炉本体内の圧力の上昇は、確実に防止される。
なお、加熱炉が再稼働されるときは、上記燃焼用空気配管に設けられた配管開閉用ダンパが開かれる。これにより、燃焼用空気は、加熱用バーナーに送給される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る鋼材製造用加熱炉の周辺配管系統図である。
この鋼材製造用加熱炉２０（以下、単に「加熱炉」２０と称される。）は、加熱炉本体２１と、これに設けられたバーナー２２（加熱用バーナー）と、バーナー２２に燃焼用空気を送給する燃焼用空気供給装置２３と、加熱炉本体２１に接続された排気用配管２４と、レキュペレータ２５（熱交換器）とを備える。
本実施形態の特徴とするところは、この加熱炉２０が一時休止されたときに加熱炉本体２１を保温するための保温装置２６（鋼材製造用加熱炉の保温装置）が設けられている点、及びこの保温装置２６は、上記燃焼用空気供給装置２３及び外部連通配管２７を備えて構成されている点である。
【００１６】
加熱炉本体２１の内部には、所定の加熱室が区画形成されており、この加熱室に鋼材の材料となる材料鋼が導入される。加熱された材料鋼は、所定の搬送装置によって搬送され、ロール圧延機等によって予め設計された寸法に圧延される。
バーナー２２は、所定の燃料を上記燃焼用空気と混合して燃焼させるためのものであり、当該燃料が燃焼することによって発生される熱は、上記加熱室内に伝達されるようになっている。
【００１７】
排気用配管２４は、加熱炉本体２１に接続され、上記燃料が燃焼された際に発生する高温の気体（燃焼ガス等）を外部へ排気する。具体的には、この高温の気体は、排気用配管２４に沿って流れ、煙突２８等から大気へ放出される。
排気用配管２４には、ダンパ２９（配管開閉用ダンパ）が設置されている。このダンパ２９は、排気用配管２４を開閉するためのものである。ダンパ２９は、加熱炉２０の稼働中においては、通常は開状態に維持され、上記高温の気体は、煙突２８側へ送られる。このダンパ２９の作用効果については、後に詳述される。
【００１８】
燃焼用空気供給装置２３は、ブロア３０と、燃焼用空気配管３１とを備えている。ブロア３０は、一般的な構造の送風機により構成され得る。燃焼用空気配管３１は、その一端側がブロア３０の出力側（排気側）に接続され、且つ他端側が上記バーナー２２に接続されている。
また、本実施形態では、燃焼用空気配管３１の所定位置にダンパ３５（配管開閉用ダンパ）が設けられている。具体的には、ダンパ３５は、燃焼用空気配管３１の下流側であって、上記外部連通配管２７が接続されている部位３６よりもバーナー２２側に配置されている。
【００１９】
燃焼用空気配管３１の中間部には、上記レキュペレータ２５が配置されている。また、このレキュペレータ２５は、上記排気用配管２４の中間部に配置されている。すなわち、燃焼用空気配管３１は、レキュペレータ２５に接続されると共に、排気用配管２４もまた当該レキュペレータ２５に接続されている。したがって、このレキュペレータ２５は、いわゆるクロスフロータイプの熱交換器を構成しており、排気用配管２４内を流れる高温の空気と燃焼用空気配管３１を流れる燃焼用空気との間で熱交換が行われるようになっている。
【００２０】
なお、本実施形態では、燃焼用空気配管３１の一部が環状に形成されており、この環状に形成された部分に、配管開閉用のダンパ３２、３３が設けられている。
ただし、これらダンパ３２、３３は省略されていてもよいし、燃焼用空気配管３１が環状に形成されていなくてもよい。
【００２１】
保温装置２６は、上記燃焼用空気供給装置２３と、外部連通配管２７とを備えている。すなわち、本実施形態では、保温装置２６の主要部は、燃焼用空気供給装置２５が兼ねている。
外部連通配管２７は、上記燃焼用空気配管３１を外部（大気側）に連通させるためのものであって、上記燃焼用空気配管３１の所定位置に設けられている。具体的には、外部連通配管２７は、レキュペレータ２５の下流側に配置されている。
また、本実施形態では、この外部連通配管２７に配管開閉用のダンパ３４が設けられている。
【００２２】
本実施形態に係る加熱炉２０は、次のように作動する。
加熱炉２０が稼働するときは、ダンパ３４が閉じられ、それ以外のダンパ２９、３２、３３、３５は開かれる。なお、ダンパ３３は、閉じられていてもよい。
加熱炉２０が稼働するときは、燃焼用空気供給装置２３が作動する。具体的には、ブロア３０が作動し、燃焼用空気配管３１から燃焼用空気がバーナー２２に送られる。バーナー２２は、燃料を燃焼させて所定の熱量を加熱炉本体２１に供給する。
加熱炉本体２１内の燃焼ガス等の高温の気体は、排気用配管２４から外部へ排気される。このとき、レキュペレータ２５によって、高温の気体と燃焼用空気との間で熱交換が行われ、燃焼用空気は、暖められた後にバーナー２２に送給される。
【００２３】
加熱炉２０が一時休止されるときは、ダンパ２９、３５、３３が閉じられ、且つダンパ３２、３４が開かれる。また、ブロア３０は、作動を続ける。これにより、上記燃焼用空気は、引き続いてレキュペレータ２５燃焼用空気配管３１に沿って流れる。
このとき、排気用配管２４に設けられたダンパ２９が閉じられているので、加熱炉本体２１内の気体は、外部へ流れることはない。したがって、加熱炉本体２１内の温度が急激に低下することはなく、加熱炉本体２１内の温度が一定に保たれる。
【００２４】
また、連続して燃焼用空気がレキュペレータ２５に送給されるが、燃焼用空気配管３１には外部連通配管２７が設けられているので、ダンパ３４が開かれることによって、レキュペレータ２５を通過した燃焼用空気は、外部連通配管２７から外部へ放出される。つまり、燃焼用空気は、レキュペレータ２５を冷却するための手段として利用され、レキュペレータ２５を通過することによって当該レキュペレータ２５を冷却する。したがって、レキュペレータ２５が高温になることはなく、熱による損傷を受けることはない。
しかも、ダンパ３５が設けられているので、ダンパ３５が閉時られているときは、レキュペレータ２５を通過した燃焼用空気は、すべて外部連通配管２７から外部に放出される。したがって、加熱炉本体２１内の圧力が上昇することはなく、その結果、ダンパ２９は常時閉状態を保つことができ、確実に加熱炉本体２１内が保温される。
【００２５】
このように、本実施形態では、上記保温装置２６が設けられることによって、加熱炉２０が一時休止されたときは、加熱炉本体２１内の圧力上昇が防止されつつ確実な保温が達成され、しかも、レキュペレータ２５の熱による損傷が確実に防止される。したがって、加熱炉２０が再稼働されるときには、いわゆる立上作業が迅速且つ安価に行われる。
【００２６】
なお、本実施形態では、上記ダンパ３５が設けられていることにより、燃焼用空気が加熱炉本体２１内に侵入することが確実に防止されているが、このダンパ３５は省略されてもよい。
この場合には、燃焼用空気はバーナー２２側へ流れることになるが、その量は、無視できるほどに小さい。なぜなら、外部連通配管２７は、外部（大気側）に連通していることから、燃焼用空気配管３１内の燃焼用空気は、ほぼすべてが外部連通配管２７側へ流れることになるからである。
【００２７】
加えて、本実施形態では、燃焼用空気配管３１は、図１が示すように環状に形成されているが、これは前述のように必須の条件ではない。
本実施形態に係る保温装置２６は、従来の構成の加熱炉にそのまま適用されている。したがって、燃焼用空気配管３１の構成は、従来から採用されているものであり、そのために環状に形成されている。
このことは、本実施形態に係る保温装置２６は、従来の加熱炉にいわゆる後付作業によって簡単に取り付けられることを意味する。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、加熱炉が一時休止されたときは、排気用配管に設けられた配管開閉用ダンパが閉じられることにより、加熱炉の温度は、急激に低下することはない。また、燃焼用空気が熱交換器を通過するように送給されるので、熱交換器は、当該燃焼用空気によって冷却されるので、熱交換器が熱により損傷を受けることはない。しかも、熱交換器を通過した燃焼用空気は、外部連通配管により外部に排出されるから、熱交換器を通過した燃焼用空気が加熱用バーナーを介して加熱炉本体内に侵入することはない。したがって、加熱炉本体内の圧力が上昇することはない。
このように、加熱炉の圧力上昇及び熱交換器の熱による損傷が確実に防止されつつ、しかも加熱炉本体内の温度は、一定に保たれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る鋼材製造用加熱炉の周辺配管系統図である。
【図２】図２は、従来の加熱炉に接続される排気用配管及び周辺配管の系統図である。
【符号の説明】
２０・・・加熱炉
２１・・・加熱炉本体
２２・・・バーナー
２３・・・燃焼用空気供給装置
２４・・・排気用配管
２５・・・レキュペレータ
２６・・・保温装置
２７・・・外部連通配管
２９・・・ダンパ
３０・・・ブロア
３１・・・燃焼用空気配管
３４・・・ダンパ
３５・・・ダンパ

Claims (2)

1. 加熱炉本体と、
   加熱炉本体に設けられた加熱用バーナーと、
   加熱用バーナーに燃焼用空気を送給する燃焼用空気配管と、
   加熱炉本体に接続された排気用配管と、
   排気用配管及び燃焼用空気配管が接続され、これらを流れる気体間で熱交換を行わしめる熱交換器と、
   排気用配管の熱交換器の下流側に設けられた配管開閉用ダンパとを備えた鋼材製造用加熱炉に適用される保温装置であって、
   上記燃焼用空気配管の上記熱交換器の下流側に開閉可能な外部連通配管が設けられている鋼材製造用加熱炉の保温装置。
2. 上記燃焼用空気配管の外部連通配管の下流側に開閉可能な配管開閉用ダンパがさらに設けられている請求項１に記載の鋼材製造用加熱炉の保温装置。

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