JP3356595B2 - 加熱炉の燃焼制御方法 - Google Patents

加熱炉の燃焼制御方法

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  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明方法は、加熱炉の燃焼
制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋳造後のスラブ(鋼片)、ビレット(条
鋼)、ブルーム等を加熱炉へ装入し、熱間圧延に好適な
温度に加熱するものであるが、このような加熱炉におい
ては、一般に予熱帯、加熱帯及び均熱帯から構成され、
スラブ等の被加熱材は、順次予熱帯、加熱帯及び均熱帯
を連続的に移動させて加熱するものであり、また加熱効
率を向上させるため、蓄熱式バーナーを加熱炉の被加熱
材進行方向両側に対向してバーナー群を配設し、一側の
バーナー群は蓄熱体を通して燃焼用空気を昇熱してバー
ナーへ供給して燃料を燃焼し、他側のバーナー群は燃焼
を停止して、蓄熱体を通して炉内の燃焼排ガスを排気し
排ガス中の熱エネルギーを蓄熱する。このように燃焼と
蓄熱を交互に行う、いわゆる蓄熱型交番燃焼によって連
続的に加熱することが特開平5−118764号公報、
特開平6−194054号公報に開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとき蓄熱型交
番燃焼においては、被加熱材を均一加熱する、つまり炉
内の温度分布を均一にして、しかも燃焼効率も高く優れ
た燃焼加熱ができるものである。このように被加熱材を
均一加熱すると、長尺スラブ等においては熱間圧延時に
スラブ先端部と後端部とでは、大きな時間差が生じ、従
って熱間圧延時にスラブ先端部は高温、後端部は低温と
なり圧延材の仕上がり温度が不均一になることから均一
な材質が得られず、また形状も悪化させることになり品
質を劣化させるとともに、歩留りも低下させることにな
る。そこで加熱炉における被加熱材の先端部温度より、
後端部温度を高温に加熱する傾斜加熱を施し、圧延時の
時間差による圧延材後端部の温度低下を防止することが
必要になる。
【0004】しかして上記のごとき、蓄熱型交番燃焼に
おいては、均一加熱が前提となっており構造上バーナー
は、燃焼量、燃焼時間ともに同一になるように構成され
ており、加熱炉内の温度分布を変化させ被加熱材を傾斜
加熱することはできない等の課題がある。本発明方法
は、このような課題を有利に解決するためなされたもの
であり、蓄熱型交番燃焼加熱において、非対称に燃焼加
熱時間を設定して燃焼制御する加熱炉の燃焼制御方法を
提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明方法の特徴とする
ところは、加熱炉の被加熱材進行方向両側に対向配設し
た蓄熱式バーナー群により、一側燃焼加熱、他側蓄熱を
交互に施す蓄熱型交番燃焼加熱に際し、燃焼加熱時間を
非対称に設定して、長時間燃焼加熱バーナー群の排ガス
排気時に排ガス吸引比率を増量して予熱空気温度の低下
を防止し、短時間燃焼加熱バーナー群の燃焼加熱時に燃
焼空気比を増大して蓄熱体からの抜熱量を増加するよう
に、交番燃焼加熱することを特徴とする加熱炉の燃焼制
御方法である。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明方法においては、上記のご
とく燃焼加熱時間を非対称に設定して交番燃焼加熱す
る、つまり一側の燃焼加熱時間を他側の燃焼加熱時間よ
り、短時間または長時間に設定して交番燃焼加熱するも
のであるが、加熱炉の予熱帯、加熱帯及び均熱帯のうち
何れかの帯域または2帯域以上で例えば、被加熱材の厚
み、長さ等のサイズ、材質、加熱温度、加熱炉で加熱後
の被加熱材を熱間圧延機へ搬送する時間、仕上圧延後の
板厚等に応じて非対称に設定する燃焼加熱時間を決定
し、これに基づき交番燃焼加熱するものである。そし
て、この場合、長時間燃焼加熱バーナー群の排ガス排気
時に排ガス吸引比率を増量して予熱空気温度の低下を防
止し、短時間燃焼加熱バーナー群の燃焼加熱時に燃焼空
気比を増大して蓄熱体からの抜熱量を増加するように、
交番燃焼加熱する。
【0007】次に、図面により本発明方法の一例を説明
する。図1において、加熱炉1の被加熱材2の進行方向
両側に対向せしめて蓄熱体3を付設した蓄熱式バーナー
4を配設し、一側B1の蓄熱式バーナー4群の各蓄熱体
3へ切換制御器(図示せず)を介して燃焼用空気切換弁
A1を全開とし、空気を各蓄熱体3へ供給して昇熱し各
バーナーへ供給する。同時に燃料切換弁F1を全開し、
バーナー4群へ燃料を供給して燃焼し被加熱材2を加熱
する。一方排気ガス切換弁E1を全閉とし、排気ガス切
換弁E2を全開して、他側B2の蓄熱式バーナー4群か
ら加熱炉1内の燃焼排気ガスを吸引して、各バーナー4
の蓄熱体3を通過せしめて排気ガスの熱エネルギーを蓄
熱体3へ蓄熱後排気する。このように一定時間一側B1
の蓄熱式バーナー4群で燃焼加熱した後、切換制御器
(図示せず)の指令により図2に示すごとく、それぞれ
燃焼用空気切換弁A1を全閉、燃焼用空気切換弁A2を
全開、燃料切換弁F1を全閉、燃料切換弁F2を全開、
排気ガス切換弁E1を全閉、排気ガス切換弁E2を全開
にして、加熱炉1他側B2のバーナー4群の燃焼に切換
え、同時に一側B1のバーナー4群から加熱炉1内の燃
焼排ガスを吸引して各バーナー4の蓄熱体3を通過せし
め排ガスの熱エネルギーを蓄熱後排気する。
【0008】上記のごとき蓄熱型交番燃焼に際し、切換
制御器へ例えば加熱炉1一側B1の燃焼時間を図3よう
に40秒、他側B2の燃焼時間を30秒と非対称に予め
設定しておき、切換制御器の指令によって交番燃焼加熱
を施し、被加熱材2の先端部より後端部を高温に加熱す
る傾斜加熱を行うものである。
【0009】このような蓄熱型交番燃焼においては、同
一燃焼時間、蓄熱の交番燃焼加熱による被加熱材の均一
加熱の場合のごとく、燃焼空気比m=1.1、排ガス吸
引比率を約80%に設定すると、燃焼時間が相対的に長
時間の一側B1バーナー4群は、蓄熱時間(排ガス吸引
時間)としては、燃焼時間が相対的に短時間の排ガスを
吸引して蓄熱するこになり、燃焼時は燃焼用空気の予熱
が長時間となることから排ガスからの受熱量に対して、
燃焼用空気による抜熱量が大きいため経時とともに、蓄
熱体の蓄熱量は漸減することから、予熱空気温度が低下
して熱効率が悪化する。一方、燃焼時間が相対的に短時
間の他側B2のバーナー4群は、排ガスからの受熱量に
対して、燃焼用空気による抜熱量が小さいため経時とと
もに、蓄熱体の蓄熱量は逐次増加し、蓄熱体出側の排ガ
ス温度が高温になり排ガス切換弁E2、排ガス吸引ブロ
ワーが耐熱温度を越える状態に至り、長時間操業におい
ては排ガス切換弁等に作動不良が発生して操業が困難に
なることがある。
【0010】このような難点を解消するため、本発明で
は、長時間燃焼加熱バーナー群B1の排ガス排気時に排
ガス吸引比率を増量することにより予熱空気温度の低下
を防止し、短時間燃焼加熱バーナー群B2の燃焼加熱時
に燃焼空気比を増大して蓄熱体からの抜熱量を増加する
ようにしている。例えば、燃焼時間が相対的に長時間の
一側B1バーナー4群で排ガスの排気を行っているとき
には、排ガス吸引比率を80%から110%に増量して
蓄熱量の増大をはかり予熱空気温度の低下を防止する。
また燃焼時間が相対的に短時間の他側B2のバーナー4
群が燃焼しているときには、燃焼空気比m=1.1から
m=1.25に増大して蓄熱体3からの抜熱量の増加を
はかり、蓄熱体3出側排ガス温度の上昇を抑制すること
が好ましい。かくすることにより、蓄熱量の変動を抑え
つつ一側B1バーナー4群と他側B2のバーナー4群の
燃焼時間を被加熱材2のサイズ等に応じて、燃焼時間を
自在に設定し、燃焼時間に応じた燃焼空気比と排ガス吸
引比率を適正に設定制御することによって、安定した傾
斜加熱を施すことができる。
【0011】また被加熱材2を均一加熱する場合は、切
換制御器(図示せず)に予め図4に示すごとき一側B1
と他側B2のバーナー4群の燃焼時間、排ガス排気時間
をそれぞれ同一に設定しておき、切換制御器の指令によ
って40秒毎に燃焼用空気切換弁A1、A2、燃料切換
弁F1、F2、排気ガス切換弁E1、E2を操作して交
番燃焼を施すものである。
【0012】このような蓄熱型交番燃焼加熱の燃焼用空
気流量は、燃焼の安定性と熱効率の観点から燃料組成か
ら求まる理論空気比より10%程度過剰に(空気比m=
1.1)供給するのが一般的である。一方バーナーを通
して吸引する燃焼排ガス流量は、長時間操業時で蓄熱体
の蓄熱量を大幅に変化させないために、燃焼反応で生成
した排ガス量の約80%を吸引するように設定する。こ
のことは、蓄熱体に熱を供給する排ガスの熱容量と蓄熱
体から熱を奪う燃焼用空気の熱容量から一義的に決まる
値である。従って、バーナーから吸引されない約20%
の排ガスは、例えば加熱炉内を流れ被加熱材の装入側か
ら煙道へ吸引して炉外へ排気する。
【0013】
【実施例】次に、本発明方法の実施例を比較例とともに
挙げる。
【表1】 注1:被加熱材は、C:0.003 %、Mn:0.35 %、Si:0.01
%、P:0.08%、S:0.002%、SolAl:0.035 %、Nb:0.02
%、Ti:0.008%残り不回避成分及びFeからなるスラブ。 注2:加熱条件(加熱炉)は、予熱帯、加熱帯及び均熱
帯からなり、各帯とも被加熱材進行方向両側(壁)部に
蓄熱体を付設した蓄熱式バーナーを配設し、表1のごと
く燃焼時間を設定して、蓄熱型交番燃焼によりコークス
炉発生ガスを燃料として燃焼加熱した。 注3:在炉時間は、予熱帯、加熱帯及び均熱帯の合計時
間である。 注4:加熱材先端部及び加熱材後端部の加熱は、加熱抽
出直後の被加熱材長さ方向先端部及び後端部の厚み方向
平均温度。 注5:実施例は、一側バーナー群の排ガス吸引比率を1
10%、他側バーナー群の燃焼空気比m=1.25。比
較例は、一側及び他側バーナー群の排ガス吸引比率を8
0%、燃焼空気比m=1.1に設定して操業した。
【0014】
【発明の効果】本発明方法によれば、蓄熱型交番燃焼に
よる被加熱材の均一加熱と傾斜加熱を自在に施すことが
でき、加熱炉の機能を大幅に向上することができる。ま
た正確な傾斜加熱ができることから、熱間圧延における
圧延材を均一温度で圧延することができ、材質、形状等
を均一にできるので、品質を向上することができる等の
優れた効果をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施するための一例を示す要部平
面図である。
【図2】本発明方法を実施するための一例を示す要部平
面図である。
【図3】本発明方法の蓄熱型交番燃焼による傾斜加熱の
一例を示すフロー図である。
【図4】蓄熱型交番燃焼による均一加熱の一例を示すフ
ロー図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−200321(JP,A) 特開 平5−118764(JP,A) 特開 昭57−35615(JP,A) 特開 平7−158845(JP,A) 特開 昭53−43609(JP,A) 実開 平4−13655(JP,U) 特公 昭60−49695(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 1/52 C21D 9/00 101 F23L 15/02 F27D 17/00 101

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱炉の被加熱材進行方向両側に対向配
    設した蓄熱式バーナー群により、一側燃焼加熱、他側蓄
    熱を交互に施す蓄熱型交番燃焼加熱に際し、燃焼加熱時
    間を非対称に設定して、長時間燃焼加熱バーナー群の排
    ガス排気時に排ガス吸引比率を増量して予熱空気温度の
    低下を防止し、短時間燃焼加熱バーナー群の燃焼加熱時
    に燃焼空気比を増大して蓄熱体からの抜熱量を増加する
    ように、交番燃焼加熱することを特徴とする加熱炉の燃
    焼制御方法。
JP20875795A 1995-08-16 1995-08-16 加熱炉の燃焼制御方法 Expired - Lifetime JP3356595B2 (ja)

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