JP4439644B2 - Bell type annealing furnace - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はベル型焼鈍炉に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、鋼板コイルや線材コイルなどの処理材料を熱処理する焼鈍炉としてベル型焼鈍炉が知られている。このベル型焼鈍炉T’は、図4〜図6に示すように、炉床1、インナーカバー2およびアウターカバー3で構成され、炉床1上に積み重ねられた処理材料、例えば、コイル材Wをインナーカバー2で覆って内部に雰囲気ガスを満たし、さらにこのインナーカバー2にアウターカバー3を被せ、これらのカバー2,3間で形成された環状空間からなる燃焼室6で燃焼を行いコイル材Wを間接加熱しながら焼鈍するものである。
【0003】
前記アウターカバー3の下部外周には、複数の燃焼装置Brを取り付けるための取付部4が設けてあり、この取付部4に取り付けた燃焼装置Brから噴出する燃焼ガスが前記燃焼室6の接線方向に向かうようになっている。このように各取付部4を配置するのは、複数の燃焼装置によってインナーカバー2の外周を周方向に均一に加熱するためである。なお、5はバーナタイルである。
【0004】
前記アウターカバー3の天井部3aに近い一側部には、レキュペレータ7が燃焼室6に臨ませて組み込まれている。
【0005】
前述の構成を有するベル型焼鈍炉T’では、燃焼室6の燃焼ガスがレキュペレータ7を介して吸引排気され、その保有熱をレキュペレータ7で燃焼用空気と熱交換することにより熱回収するようにしている。
なお、ベル型焼鈍炉T’では、一般に、炉温が所定温度(例えば、900℃)に昇温するまで燃焼装置Brを一定の燃焼量(例えば、100%)で燃焼させ、炉温が所定温度になった後、燃焼量を徐々に抑制(例えば、最終的に5%となるように)している。
【0006】
ここで、前記燃焼装置Brを取り付けるための取付部4の構造を見ると、この取付部4とバーナタイル5の接続部および取付部4と炉床1との接続部に段差が形成されている。具体的には、燃焼装置Brに近い側に第1段差8aが、燃焼室6に近い側に第2段差8bがそれぞれ形成されている。そして、この段差8a,8bで反転流が形成されることにより燃焼装置Brからの高温の燃焼ガスが引き込まれて高温の燃焼ガス留りを形成し、炉温に関係なく燃焼状態を安定させるようにしている。
【0007】
ところで、前記ベル型焼鈍炉T’では前述のように、炉の運転開始時において燃焼量を一定に保持しているにもかかわらず、燃焼用空気の予熱温度が炉温によって変化するので燃焼用空気の体積が変化し、これに伴ない燃焼用空気の噴出速度も変化する。そこで、前記第1段差8aは、炉の運転開始直後の炉温の低い(例えば、450℃以下)状態(燃焼用空気の噴出速度が遅い状態)において反転流を形成し、安定した燃焼状態を維持できる大きさに形成してあり、第2段差8bは炉温の高い(例えば、450〜800℃)状態(燃焼用空気の噴出速度が速い状態)において反転流を形成し、安定した燃焼状態を維持できる大きさに形成してある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このため、例えば、炉温が450℃以上となって燃焼用空気の噴出速度が速くなると、段差の小さな第1段差8aでは反転流は形成されなくなるが、第2段差部8bでは反転流が保持されて高温の燃焼ガスが滞留する。
【0009】
しかしながら、炉温が所定温度(例えば、自然着火する800℃以上)に到達すると、第2段差部8bに高温の燃焼ガス溜りを形成しなくても燃焼室6の保有熱で安定した燃焼状態を維持できるので、燃焼ガス溜りが不要になるにもかかわらず、第2段差部8bには高温の燃焼ガス溜りが形成されているため、燃焼ガス中のN2およびO2がこの燃焼ガス溜り内で滞留し、NOxを生成する。このため、燃焼装置Brで2段燃焼等を実施して低NOx化を図ってもNOxの排出量を抑制できないという問題があった。
【0010】
そこで、本発明者らは種々検討の結果、燃焼用空気の予熱温度を高温(例えば、800℃以上)にすれば、炉内に高温の燃焼ガス溜り(前記第2段差8b)を形成しなくても、昇温時に安定した燃焼状態を得られることを見出した。
【0011】
したがって、本発明は、燃焼装置を蓄熱再生式燃焼装置として燃焼用空気の予熱温度を高温とすることにより炉の昇温時における燃焼を安定して行ない、前記第2段差部をなくすことによりNOxの生成量を抑制するベル型焼鈍炉を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、炉床に載置した処理材をインナーカバーで覆い、さらに、このインナーカバーにアウターカバーを被せ、アウターカバーの下部に設けた取付部に燃焼装置を配設し、前記インナーカバーとアウターカバーとの間に形成される燃焼室で前記燃焼装置を燃焼させて処理材を熱処理するベル型焼鈍炉において、前記燃焼装置を少なくとも一対の蓄熱再生式燃焼装置で構成するとともに、これら蓄熱再生式燃焼装置を前記アウターカバーの下部外周の対称位置に燃焼ガスの噴出方向が前記燃焼室の接線方向に向うように設置し、かつ、前記蓄熱再生式燃焼装置の取付部の下面と炉床とを同一平面に設置したものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明にかかるベル型焼鈍炉Tの実施の形態を図1〜図3にしたがって説明する。
【0014】
ベル型焼鈍炉Tは、従来のものと同様、炉床1、インナーカバー2およびアウターカバー3で構成され、炉床1上に積み重ねられた処理材料、例えば、コイル材Wをインナーカバー2で覆って内部に雰囲気ガスを満たし、さらにこのインナーカバー2にアウターカバー3を被せ、これらのカバー2,3間で形成された環状空間からなる燃焼室6で燃焼を行いコイル材Wを間接加熱しながら焼鈍するものである。
【0015】
そして、前記アウターカバー3の下部外周の180°対称位置には、一対の蓄熱再生式燃焼装置(以下、蓄熱式バーナという)Bra,Brbを取り付けるための取付部4が設けてあり、燃焼装置Bra,Brbから噴出する燃焼ガスが燃焼室6の接線方向に形成されるようになっている。実施の形態では、バーナタイル5の開口を縦長の長方形としてあるので、燃焼ガスは縦偏平状態で燃焼室6に供給される。
【0016】
なお、前記蓄熱式バーナBra,Brbは従来周知のもので、燃料ノズルを備えたバーナ部と、蓄熱体を収納した蓄熱室で構成され、一方の蓄熱式バーナBraを燃焼させるとともに、炉内の燃焼ガスを他方の蓄熱式バーナBrbの蓄熱室を介して排気させることにより当該蓄熱体を加熱し、つぎの交替燃焼時に燃焼用空気を前記蓄熱体により、例えば、800℃に予熱させるものである。
【0017】
また、アウターカバー3の天井部3aにベンド孔3bを備えている。
【0018】
前述の構成を有するベル型焼鈍炉Tにおいて、蓄熱式バーナBra,Brbは所定時間経過すると、交互に燃焼と排気を繰り返えし、非燃焼状態にある蓄熱式バーナBraまたはBrbから燃焼室6の燃焼ガスを吸引排気してその保有熱を蓄熱体に回収しながらコイル材Wを所定温度(例えば、900℃)まで加熱する。また、燃焼ガスの一部は前記ベンド孔3bから排出する。
【0019】
このように、高温の燃焼ガスの流れはインナーカバー2の外周を半周毎に蓄熱式バーナBraからBrbへ、あるいはBrbからBraへ交互に繰り返されるので、インナーカバー2の周囲に燃焼ガスが均等に流れるとともに、アウターカバー3の天井部3aに形成したベンド孔3bから燃焼ガスの一部が排気されるので、インナーカバー2の上部周囲にも偏りのないほぼ均一な燃焼ガスの流れが形成されて、インナーカバー2の全体について周方向の温度偏差がほぼ解消され、コイル材Wを均一に加熱する。
【0020】
前述のように、一対の蓄熱式バーナBra,Brbの燃焼時において、燃焼用空気は先の排気時に高温の燃焼ガスの熱量を蓄熱した蓄熱体を通過して所定温度となって供給されるため、従来のように高温の燃焼ガス溜りを形成する段差がなくても安定した燃焼状態を得ることができ、かつ、炉温が所定温度となっても段差がないため高温の燃焼ガス溜りが形成されず、NOxの発生を抑制することができた。
【0021】
なお、蓄熱式バーナBra,Brbと取付部4との間に形成される小さな段差8aでは、燃焼ガスの噴出速度が高速になると反転流が形成されないので炉温が所定温度となった際におけるNOxの形成には無関係である。
【0022】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、炉底部に設ける蓄熱再生式燃焼装置の取付部の下面は炉床と同一平面としたため、炉温が所定温度以上となっても燃焼ガスの滞留がないので、段差が形成されている従来の炉に比べてNOxの発生が抑制される。しかも、燃焼装置として蓄熱再生式燃焼装置を少なくとも一対設け、一方の蓄熱再生式燃焼装置による燃焼ガスを他方の蓄熱再生式燃焼装置の蓄熱体を介して排気することにより蓄熱し、次の燃焼時に燃焼用空気を高温に予熱するため、昇温時において段差がなくても安定した燃焼状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかるベル型焼鈍炉の断面図。
【図2】 図1のII−II線断面図。
【図3】 図2のIII−III線断面の部分拡大図。
【図4】 従来のベル型焼鈍炉の断面図。
【図5】 図4のV−V線断面図。
【図6】 図5のVI−VI線断面の部分拡大図。
【符号の説明】
1〜炉床、2〜インナーカバー、3〜アウターカバー、4〜取付部、5〜バーナタイル、6〜燃焼室、8a,8b〜段差、Bra,Brb〜蓄熱再生式燃焼装置(蓄熱式バーナ)、T〜ベル型焼鈍炉。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bell-type annealing furnace.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a bell-type annealing furnace is known as an annealing furnace for heat-treating a processing material such as a steel plate coil or a wire rod coil. As shown in FIGS. 4 to 6, the bell-type annealing furnace T ′ includes a
[0003]
A
[0004]
A recuperator 7 is incorporated facing the
[0005]
In the bell-type annealing furnace T ′ having the above-described configuration, the combustion gas in the
In the bell-type annealing furnace T ′, generally, the combustion apparatus Br is burned at a constant combustion amount (for example, 100%) until the furnace temperature rises to a predetermined temperature (for example, 900 ° C.), and the furnace temperature is determined to be the predetermined temperature. After reaching the temperature, the amount of combustion is gradually suppressed (for example, so as to finally reach 5%).
[0006]
Here, looking at the structure of the
[0007]
By the way, in the bell-type annealing furnace T ′, as described above, since the preheating temperature of the combustion air changes depending on the furnace temperature even though the combustion amount is kept constant at the start of the furnace operation, The volume of the air changes, and the ejection speed of the combustion air changes accordingly. Therefore, the first step 8a forms a reverse flow in a state where the furnace temperature is low (for example, 450 ° C. or less) immediately after the start of operation of the furnace (a state where the combustion air is ejected slowly), and a stable combustion state is achieved. The
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
For this reason, for example, when the furnace temperature is 450 ° C. or higher and the ejection speed of combustion air is increased, the reverse flow is not formed at the first step 8a having a small step, but the reverse flow is maintained at the
[0009]
However, when the furnace temperature reaches a predetermined temperature (for example, 800 ° C. or more that spontaneously ignites), a stable combustion state can be achieved with the retained heat of the
[0010]
Therefore, as a result of various studies, the present inventors do not form a high-temperature combustion gas reservoir (the
[0011]
Therefore, according to the present invention, the combustion apparatus is a regenerative combustion apparatus, and the combustion air is heated stably by increasing the preheating temperature of the combustion air, and NOx is eliminated by eliminating the second step portion. It aims at providing the bell-type annealing furnace which suppresses the production amount of.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention covers the treatment material placed on the hearth with an inner cover, and further covers the inner cover with the outer cover, and the combustion device is attached to the mounting portion provided at the lower portion of the outer cover. In a bell-type annealing furnace that is disposed and burns the combustion device in a combustion chamber formed between the inner cover and the outer cover to heat-treat the treated material, the combustion device is at least a pair of regenerative combustion devices. These heat storage regenerative combustion devices are installed at symmetrical positions on the outer periphery of the lower portion of the outer cover so that the combustion gas injection direction is tangential to the combustion chamber, and The lower surface of the mounting portion and the hearth are installed on the same plane.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of a bell-type annealing furnace T according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0014]
The bell-type annealing furnace T includes a
[0015]
A
[0016]
The heat storage burners Bra and Brb are well known in the art, and are composed of a burner portion equipped with a fuel nozzle and a heat storage chamber containing a heat storage body, and burn one heat storage burner Bra and The heat storage body is heated by exhausting the combustion gas through the heat storage chamber of the other heat storage burner Brb, and the combustion air is preheated to, for example, 800 ° C. by the heat storage body during the next alternating combustion. .
[0017]
Further, a
[0018]
In the bell-type annealing furnace T having the above-described configuration, the regenerative burners Bra and Brb repeat combustion and exhaust alternately after a predetermined time has passed, and the
[0019]
As described above, the flow of the high-temperature combustion gas is alternately repeated from the regenerative burner Bra to Brb or from Brb to Bra every half of the outer periphery of the
[0020]
As described above, during the combustion of the pair of regenerative burners Bra and Brb, the combustion air is supplied at a predetermined temperature through the regenerator that stores the amount of heat of the high-temperature combustion gas during the previous exhaust. Even if there is no step to form a high-temperature combustion gas reservoir as in the past, a stable combustion state can be obtained, and even if the furnace temperature reaches a predetermined temperature, there is no step, so a high-temperature combustion gas reservoir is formed Thus, the generation of NOx could be suppressed.
[0021]
In addition, in the small level | step difference 8a formed between the thermal storage type burner Bra, Brb and the attaching
[0022]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the lower surface of the mounting portion of the regenerative combustion apparatus provided at the bottom of the furnace is flush with the hearth, so even if the furnace temperature exceeds a predetermined temperature, the combustion gas Therefore, the generation of NOx is suppressed as compared with a conventional furnace in which a step is formed. In addition, at least a pair of heat storage regenerative combustion devices are provided as combustion devices, and heat is stored by exhausting the combustion gas from one heat storage regenerative combustion device through the heat storage body of the other heat storage regenerative combustion device, and at the time of the next combustion Since the combustion air is preheated to a high temperature, a stable combustion state can be obtained even when there is no step during the temperature rise.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a bell-type annealing furnace according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
3 is a partially enlarged view of a cross section taken along line III-III in FIG. 2;
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional bell-type annealing furnace.
5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
6 is a partially enlarged view of a cross section taken along line VI-VI in FIG. 5;
[Explanation of symbols]
1 to hearth, 2 to inner cover, 3 to outer cover, 4 to mounting part, 5 to burner tile, 6 to combustion chamber, 8a, 8b to step, Bra, Brb to heat storage regenerative combustion apparatus (heat storage burner) , T ~ Bell type annealing furnace.
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