JP6686344B2 - Burner combustion state determination method and apparatus for atmospheric heat treatment furnace - Google Patents
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Description
本発明は雰囲気熱処理炉に設けられた各バーナの燃焼状態の良否を判定する雰囲気熱処理炉のバーナ燃焼状態判定方法および装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a burner combustion state determination method and apparatus for an atmosphere heat treatment furnace that determines the quality of combustion of each burner provided in the atmosphere heat treatment furnace.
雰囲気熱処理炉は炉内を非酸化あるいは還元性の雰囲気にして、処理材の表面酸化を防止しつつ適正な熱処理を行うもので、密閉されたラジアントチューブ内でバーナを燃焼させて（ラジアントチューブバーナ）雰囲気が汚染されるのを防止している。このような熱処理炉において各ラジアントチューブバーナの燃焼状態の良否を判定して最適な燃焼を確保したいという要請があるが、各バーナに排ガス分析計を設けることはコストや設置スペースの点で現実的でない。 The atmosphere heat treatment furnace is a non-oxidizing or reducing atmosphere in the furnace and performs proper heat treatment while preventing surface oxidation of the treated material, and burns the burner in a closed radiant tube (radiant tube burner ) Prevents the atmosphere from being polluted. In such a heat treatment furnace, there is a demand to determine the combustion state of each radiant tube burner to ensure optimal combustion, but it is practical to install an exhaust gas analyzer in each burner in terms of cost and installation space. Not.
そこで、特許文献１では、ラジアントチューブバーナの、各燃焼排ガス排気配管系統に取り付けられた圧力検出器の値が同一になるように各燃焼排ガス排気配管系統に設けた排気量調整用圧力制御弁開度をそれぞれ制御することによって、燃焼排ガス排気配管単位でのバーナ間の燃焼空気流量の精度良いバランス自動制御を行うようにしている。 Therefore, in Patent Document 1, in the radiant tube burner, the pressure control valve for adjusting the exhaust amount provided in each combustion exhaust gas exhaust piping system is opened so that the value of the pressure detector attached to each combustion exhaust gas exhaust piping system becomes the same. By controlling each of the degrees, the automatic balance control of the combustion air flow rate between the burners in the combustion exhaust gas exhaust pipe unit is performed with high accuracy.
しかし、特許文献１に記載の従来の装置では、個々のラジアントチューブバーナの燃焼状態の良否を判定することができないという問題があった。 However, the conventional device described in Patent Document 1 has a problem that it is not possible to determine the quality of the combustion state of each radiant tube burner.
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、過大なコストの上昇や設置スペースの過大な増大を招くことなく個々のラジアントチューブバーナの燃焼状態を適正に判定することが可能な雰囲気熱処理炉のバーナ燃焼状態判定方法および装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves such a problem, and an atmosphere heat treatment capable of appropriately determining the combustion state of each radiant tube burner without causing an excessive increase in cost and an excessive increase in installation space. An object of the present invention is to provide a burner combustion state determination method and apparatus for a furnace.
上記課題を解決するために、本第１発明の雰囲気熱処理炉のバーナ燃焼状態判定方法では、ラジアントチューブバーナ（７）によって炉内温度が所定に維持され、かつ炉内雰囲気中のＯ2ガス濃度を検出するためのＯ2分析計（６２）を備えた雰囲気熱処理炉において、炉内雰囲気ガスとラジアントチューブバーナの排気ガスの切替流路（５）を設けて、炉操業中に、前記排気ガスを前記Ｏ2分析計（６２）に流通させてバーナ燃焼状態の良否を判定するようにし、前記ラジアントチューブバーナ（７）は複数設けられ、各ラジアントチューブバーナ（７）の排気ガスを順次切り替えて前記切替流路（５）に流通させるようにする。 In order to solve the above problems, in the burner combustion state determination method for an atmospheric heat treatment furnace according to the first aspect of the present invention, the radiant tube burner (7) is used to maintain the furnace temperature at a predetermined level, and the O2 gas concentration in the furnace atmosphere is controlled. In an atmospheric heat treatment furnace equipped with an O2 analyzer (62) for detecting, a switching channel (5) for switching between the atmospheric gas in the furnace and the exhaust gas of the radiant tube burner is provided so that the exhaust gas can be removed during operation of the furnace. A plurality of radiant tube burners (7) are provided so that the burner combustion state is judged by passing through the O2 analyzer (62), and the exhaust gas of each radiant tube burner (7) is sequentially switched to perform the switching. It circulates in the channel (5).
本第１発明においては、操業開始時のＯ2パージの良否を判定するため等に従来設けられており操業時には殆ど休止状態となっているＯ2分析計を利用して、ラジアントチューブバーナの排気ガスを上記Ｏ2分析計に流通させてそのＯ2濃度を測定することによりバーナ燃焼状態の良否を判定することができる。本第１発明によれば、従来設置されているＯ2分析計を利用するから、過大なコストの上昇や設置スペースの過大な増大を招くことがない。加えて、複数設けられているラジアントチューブバーナのそれぞれの燃焼状態の良否を安価かつ小スペースで判定することができる。 In the first aspect of the present invention, the exhaust gas from the radiant tube burner is exhausted by using the O2 analyzer which has been conventionally provided for judging the quality of the O2 purge at the start of operation and which is almost in the rest state during the operation. The quality of the burner combustion state can be determined by circulating the O2 analyzer and measuring the O2 concentration. According to the first aspect of the present invention, since the conventionally installed O2 analyzer is used, an excessive increase in cost and an excessive increase in installation space are not caused. In addition, it is possible to determine the quality of the combustion state of each of the plurality of radiant tube burners provided at low cost and in a small space.
本発明は自動判定装置としても構成することができ、本第２発明の雰囲気熱処理炉のバーナ燃焼状態判定装置では、ラジアントバーナチューブによって炉内温度が所定に維持され、かつ炉内雰囲気中のＯ2ガス濃度を検出するためのＯ2分析計を備えた雰囲気熱処理炉において、炉内雰囲気ガスとラジアントチューブバーナの排気ガスを前記Ｏ2分析計に切替え接続する切替手段を設けた切替流路と、炉操業中に、前記切替手段によって前記排気ガスを前記Ｏ2分析計に流通させるとともに、前記Ｏ2分析計のＯ2濃度出力に基づいてバーナ燃焼状態の良否を判定する判定手段とを備え、かつ前記ラジアントチューブバーナは複数設けられ、各ラジアントチューブバーナの排気ガスを順次切り替えて前記切替流路に流通させる開閉弁を設ける。 The present invention can also be configured as an automatic determination device. In the burner combustion state determination device for an atmospheric heat treatment furnace according to the second aspect of the present invention , the radiant burner tube keeps the furnace temperature at a predetermined level, and the O2 gas in the furnace atmosphere is maintained. In an atmosphere heat treatment furnace equipped with an O2 analyzer for detecting gas concentration, a switching flow path provided with switching means for switching and connecting the furnace atmosphere gas and the exhaust gas of a radiant tube burner to the O2 analyzer, and the furnace operation. The radiant tube burner, the radiant tube burner being provided with a judging means for circulating the exhaust gas to the O2 analyzer by the switching means, and judging the burner combustion state based on the O2 concentration output of the O2 analyzer. Is provided in plural, and an on-off valve for sequentially switching the exhaust gas of each radiant tube burner to flow through the switching flow path is provided.
上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を参考的に示すものである。 The reference numerals in the parentheses refer to corresponding relationships with specific means described in the embodiments described later.
以上のように、本発明の雰囲気熱処理炉のバーナ燃焼状態判定方法および装置によれば、過大なコストの上昇や設置スペースの過大な増大を招くことなく個々のラジアントチューブバーナの燃焼状態を適正に判定することができる。 As described above, according to the burner combustion state determination method and apparatus for the atmospheric heat treatment furnace of the present invention, the combustion state of each radiant tube burner is properly adjusted without causing an excessive increase in cost and an excessive increase in installation space. Can be determined.
なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。 The embodiments described below are merely examples, and various design improvements made by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention without departing from the scope of the present invention.
図１には本発明の雰囲気熱処理炉の一例を示す。雰囲気熱処理炉は横長の炉体１を備えており、一端の扉付き開口１１から炉内へ被処理ワークが搬入され、処理完了後は再び上記開口１１から被処理ワークが炉外へ搬出される。雰囲気熱処理炉の炉内へは操業開始時にＮ2が送給されてＯ2パージがなされ、その後、炉内に還元性の雰囲気ガスが供給される。この際、炉内の還元性雰囲気を、被処理ワークの脱浸炭が無い平衡状態とするために、炉内のＣＯ2およびＣＯの各濃度が分析される。 FIG. 1 shows an example of the atmosphere heat treatment furnace of the present invention. The atmosphere heat treatment furnace is provided with a horizontally long furnace body 1, and a workpiece to be processed is carried into the furnace through an opening 11 with a door at one end, and after the processing is completed, the workpiece to be processed is carried out of the furnace again through the opening 11. . At the start of operation, N2 is fed into the atmosphere heat treatment furnace to purge it with O2, and then a reducing atmosphere gas is supplied into the furnace. At this time, each concentration of CO2 and CO in the furnace is analyzed in order to bring the reducing atmosphere in the furnace into an equilibrium state without decarburization of the workpiece.
そこで、実施例では炉体１の長手方向三箇所に手動弁２１を介して雰囲気ガス吸引枝管３１が連結されている。各雰囲気ガス吸引枝管３１は雰囲気ガス吸引主管３に合流させられ、雰囲気ガス吸引主管３は三方切換弁４に接続されている。三方切換弁４からはガス切替管５が綿フィルタ５１、焼結フィルタ５２を介してガス分析計盤６内に延びて、吸引ポンプ６１を経てガス分析計６２に至っている。ガス分析計６２はＯ2、ＣＯ2、ＣＯの各分析が可能なものである。
Therefore, in the embodiment, the atmospheric gas
炉体１には長手方向へ上下二段（一方のみ図示）で各１２本づつのラジアントチューブバーナ７が設けられている。ラジアントチューブバーナ７のチューブ体７１は、そのうちの一つについて破線で示すように、バーナ本体を接続した一端から炉内へ延び、Ｕ字状に折り返してチューブ体７１の他端は排気管７２に連結されている。そして本実施形態では、各排気管７２にそれぞれ、電磁開閉弁２２を備えた排気ガス吸引支管８１が接続されており、これら排気ガス吸引支管８１は合流させられて排気ガス吸引本管８となって上記三方切換弁４に接続されている。
The furnace body 1 is provided with twelve
上記構造の雰囲気熱処理炉において、炉内に被処理ワークを搬入して処理炉の操業を開始する際には三方切換弁４によって切替流路たるガス切替管５を雰囲気ガス吸引主管３に連通させるとともに、各雰囲気ガス吸引枝管３１の手動弁２１を開放しておく。これによってガス分析計６２が炉内に連通する。操業開始時に炉内にＮ2を送給してＯ2パージを行うが、この場合には上記ガス分析計６２で炉内のＯ2濃度を測定してパージ状態を確認する。
In the atmospheric heat treatment furnace having the above structure, when the workpiece to be processed is loaded into the furnace and the operation of the processing furnace is started, the three-way switching valve 4 causes the gas switching pipe 5 serving as a switching flow passage to communicate with the atmospheric gas suction main pipe 3. At the same time, the
次に、ラジアントチューブバーナ７に点火して炉温を上昇させつつ還元性雰囲気ガスを炉内へ供給して操業状態とする。この操業状態では、ガス分析計６２で炉内のＣＯ2およびＣＯの各濃度を測定して、被処理ワークの脱浸炭が無い平衡状態となるように雰囲気ガスやＮ2の供給量を制御する。なお、この操業時には従来は、ガス分析計６２での炉内Ｏ2濃度の測定は原則不要であり、Ｏ2濃度測定部は炉内への空気の漏れ等を監視する以外は殆ど休止状態であった。
Next, the
そこで、本実施形態では、操業時に各ラジアントチューブバーナの燃焼状態が適正か否かを判定するために、休止状態のＯ2濃度測定部を利用する。すなわち、各ラジアントチューブバーナの燃焼状態の良否を判定する場合には、三方切換弁４を切替えて、ガス切替管５を雰囲気ガス吸引主管３に代えて排気ガス吸引本管８に連通させる。そして、各ラジアントチューブバーナ７に接続された排気ガス吸引支管８１の電磁開閉弁２２を順次択一的に開放させて、各ラジアントチューブバーナ７の排気ガスの一部をガス分析計６２に流通させる。そして、ガス分析計６２で排気ガス中のＯ2濃度を測定して、適性空燃比で各ラジアントチューブバーナ７が燃焼しているか否かを判定する。
Therefore, in the present embodiment, the O2 concentration measuring unit in the idle state is used to determine whether or not the combustion state of each radiant tube burner is proper during operation. That is, when judging whether the combustion state of each radiant tube burner is good or bad, the three-way switching valve 4 is switched and the gas switching pipe 5 is connected to the exhaust gas suction main pipe 8 instead of the ambient gas suction main pipe 3. Then, the electromagnetic on- off
なお、適性空燃比での燃焼時のＯ2濃度の一例は、排気ガス中の水分の影響を考慮して２〜５％とするのが良い。また、この際の各電磁開閉弁２２の開閉は、各ラジアントチューブバーナ７につき、配管内の残存ガスの存在を考慮して、電磁開閉弁２２を約１分程度開放した後に１０秒程度の測定を行うと良い。
It should be noted that an example of the O2 concentration at the time of combustion with an appropriate air-fuel ratio is preferably set to 2 to 5% in consideration of the influence of moisture in the exhaust gas. Further, the opening / closing of each electromagnetic on- off
なお、三方切換弁４を自動弁にして、ガス分析計６２のＯ2濃度を電気信号で入力して適正範囲内か否かの判定出力を出すようなバーナ燃焼状態自動判定装置として構成し、必要時には押しボタン操作によって三方切換弁４が作動して排気ガス吸引本管８がガス切替管５に連通し、各ラジアントチューブバーナ７に接続された排気ガス吸引支管８１の電磁開閉弁２２が順次択一的に開放されてバーナ排気ガス中のＯ2濃度が測定され、各ラジアントチューブバーナ７が適正燃焼状態か否かの判定出力が自動的に出されるようにしても良い。
It should be noted that the three-way switching valve 4 is an automatic valve, and is configured as an automatic burner combustion state determination device that inputs the O2 concentration of the
上記実施形態において、ＣＯ2およびＣＯのガス分析計とＯ2の分析計を別体に設けてももちろん良い。また、上記実施形態ではバッチ炉について説明したが、連続炉であっても本発明が適用できることはもちろんである。 In the above embodiment, the gas analyzer for CO2 and CO and the analyzer for O2 may be provided separately. Further, although the batch furnace has been described in the above embodiment, it is needless to say that the present invention can be applied to a continuous furnace.
１…炉体、３…雰囲気ガス吸引枝管、４…三方切換弁、５…ガス切替管（切替流路）、６…ガス分析計盤、６１…吸引ポンプ、６２…Ｏ2分析計、７…ラジアントチューブバーナ、８…排気ガス吸引本管。 1 ... Furnace body, 3 ... Atmosphere gas suction branch pipe, 4 ... Three-way switching valve, 5 ... Gas switching pipe (switching flow path), 6 ... Gas analyzer panel, 61 ... Suction pump, 62 ... O2 analyzer, 7 ... Radiant tube burner, 8 ... Exhaust gas suction main.
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