JP7117902B2

JP7117902B2 - 加熱炉

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Publication number: JP7117902B2
Application number: JP2018109800A
Authority: JP
Inventors: 和彦西岡; 尚良倉原; 英樹高橋; 克行冨田; 俊明齋藤; 康宏宇井; 啓利上島; 治高橋; 利治松永
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd; Nippon Steel Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd; Nippon Steel Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2022-08-15
Anticipated expiration: 2038-06-07
Also published as: JP2019211185A

Description

本発明は、スラブ等の被加熱材を熱間圧延する際に、当該被加熱材を加熱するための加熱炉に関する。

鋳造後のスラブ、ビレット、ブルーム等の被加熱材を、熱間圧延に好適な温度に加熱するものとして加熱炉が用いられている。この加熱炉は、一般的に、被加熱材の長手方向が加熱炉内に設けた搬送路の搬送方向と直交するように被加熱材を装入して、前記被加熱材を前記搬送路に沿って搬送させながら加熱して炉外へと抽出する構造となっている。
また、このような加熱炉は、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を、予熱帯、加熱帯及び均熱帯を順次移動させることで、所定の温度に均一に加熱できるように構成されている。

ところで、最近では、スラブ等の被加熱材を全体的に均一に加熱するだけでなく、スラブの先端部と後端部との間で温度傾斜を持たせるように傾斜加熱（又は逆傾斜加熱）することが行われている。
例えば、板厚の薄い圧延板を製造する場合、スラブの先端部を仕上げ圧延開始してからスラブ後端部を仕上げ圧延開始するまでの時間が長くなり、その間にスラブ後端部の温度低下が大きくなる。その結果、変形抵抗が大きくなり荷重変動による寸法・形状の悪化を招いたり、スラブ後端部が所定の仕上圧延温度の下限値未満となってしまう場合があった。

そこで、このような温度低下量を見越して、熱間圧延前に加熱する際にスラブの後端部の温度を先端部の温度より高くする傾斜加熱を行う。これにより、スラブ後端部を目標の仕上圧延温度の範囲内で圧延することができ、スラブ後端部での荷重変動を小さくしたり、所定の仕上げ圧延温度範囲内で圧延したりすることが可能となる。

また、生産性を向上させるために、スラブ先端部が仕上げ圧延機に噛み込まれた後、徐々に速度を上げて熱間圧延を行う場合があり、圧延速度の上昇に伴って加工発熱量が多くなり、圧延後のスラブ（圧延鋼板）後端部の温度が高くなる。その結果、スケール疵が発生したり、仕上げ圧延温度の上限を超えてしまうことがある。
このような場合に、仕上出側温度の上昇を見越して、スラブ後端部の温度を先端部の温度よりも低くする逆傾斜加熱を行うと、スラブ後端部の仕上げ圧延出側温度を所定の温度範囲内にすることができ、圧延鋼板の高品質化と生産性の向上を両立することが可能になる。

従来の加熱炉として、例えば、特許文献１に記載の加熱炉が知られている。
この加熱炉は、被加熱材（スラブ）の搬送路の左右両側に、複数対の交番燃焼する蓄熱式燃焼装置（蓄熱式燃焼バーナまたはリジェネバーナーともいう。）を配置し、さらに、搬送路の上側において、搬送路の途中から加熱炉の出側に至る間に連続式燃焼装置を配置し、連続式燃焼装置の燃焼量を調整することで、スラブの炉幅方向の温度を均一または任意に制御している。

特許文献１に記載の加熱炉のように、蓄熱式燃焼バーナを備えた加熱炉では、被加熱材の搬送路を挟んだ両側に相対向して配置された一対の蓄熱式燃焼バーナの間で、燃焼と排気とを交互に繰り返す交番燃焼を行いながら、排気時に燃焼排ガスの排熱を蓄熱体によって蓄熱回収し、燃焼時に蓄熱体に蓄熱された熱によって燃焼空気を予熱することが行われている。

特開２００９－１６１８３７号公報

前述のように、特許文献１に記載の加熱炉では、搬送路の両側（加熱炉の炉壁）において、燃料消費量やＣＯ_２排出量の削減等の観点から、燃焼排ガスの排熱を回収して燃焼空気を予熱することが可能な蓄熱式燃焼バーナを用いて、エネルギー効率の向上（省エネルギー化）を図ることが行われている。

一方、搬送路の上側（加熱炉の天井壁）においては、搬送路途中から出側に至る間に、燃焼量の調整が可能な連続式燃焼装置（ルーフバーナーともいう。）を配置することで、炉壁に配置された蓄熱式燃焼バーナのみでは困難であった炉幅方向の温度分布の制御を可能としている。

しかしながら、特許文献１に記載の加熱炉では、天井壁に配置したルーフバーナーを用いることによって被加熱材の炉幅方向の温度分布制御を可能とするものの、エネルギー効率の向上が困難であり、被加熱材を上部から効率的に傾斜加熱することが可能な技術が要求されていた。

さらに最近では、上記の傾斜加熱や逆傾斜加熱の他にも、被加熱材の長手方向に所望の温度分布（均一分布も含む）を付与させたり、さらには精度を向上させる技術が要求されてきている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、被加熱材の長手方向（炉幅方向）の温度制御と、省エネルギー化を両立させることが可能な加熱炉の提供することを目的とする。

上記課題を解決することを目的とした本発明の要旨は、以下のとおりである。
［１］被加熱材をその長手方向と直交する方向に搬送しながら加熱する加熱炉であって、前記被加熱材を装入する装入部と前記被加熱材を抽出する抽出部の間において搬送路に沿って形成された第１加熱領域に配置され、前記搬送路より上方で搬送路の左右に対向して配置され、互いに交番燃焼する複数の蓄熱式燃焼バーナーと、前記搬送路より下方で搬送路の左右に対向して配置され、互いに交番燃焼する複数の蓄熱式燃焼バーナーと、前記装入部から前記抽出部の間において前記搬送路の上側と下側の少なくともいずれか一方に形成された炉幅方向温度制御部に配置されるセルフリジェネバーナーと、を備え、前記炉幅方向温度制御部は、炉幅方向に分割された複数の燃焼領域を有し、前記燃焼領域のそれぞれに、前記燃焼領域毎に燃焼量を調整できる前記セルフリジェネバーナーが配置されていることを特徴とする加熱炉。
［２］上記［１］に記載の加熱炉であって、前記セルフリジェネバーナーは、前記搬送路の上側に配置されていて、前記セルフリジェネバーナーよりも抽出部側に位置される第２加熱領域において、前記搬送路の下方に配置されて、互いに隣接する蓄熱式燃焼バーナー同士の間で交番燃焼させることを特徴とする加熱炉。
［３］上記［１］又は［２］に記載の加熱炉であって、前記セルフリジェネバーナーの配置位置から前記抽出側にかけての前記搬送路の搬送路の左右両側に左右両側に配置される複数の連続式燃焼バーナーを備えていることを特徴とする加熱炉。
［４］上記［１］から［３］のいずれか１項に記載の加熱炉であって、前記燃焼領域のそれぞれに複数のセルフリジェネバーナーが搬送方向に沿って配置されていることを特徴とする加熱炉。

本発明によれば、被加熱材の長手方向（炉幅方向）の温度制御と、省エネルギー化を両立させることが可能な加熱炉を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る加熱炉の概略構成の一例を説明する斜視図である。本発明の第１実施形態に係る加熱炉の概略構成の一例を説明する側面図である。本発明の第１実施形態に係る加熱炉の概略構成の一例を説明する平面図である。本発明の第１実施形態に係る加熱炉に用いられるリジェネバーナーの概略構成を説明する概念図である。本発明の第１実施形態に係る加熱炉に用いられるリジェネバーナーの変形例の概略構成を説明する概念図である。本発明の第２実施形態に係る連続式燃焼バーナーを配置した加熱炉の概略構成の一例を説明する斜視図である。本発明の第３実施形態に係る連続式燃焼バーナーを配置した加熱炉の概略構成の一例を説明する斜視図である。本発明の第３実施形態に係る加熱炉の概略構成を説明する図であり、図７に示す加熱炉の側面図である。本発明の第４実施形態に係る連続式燃焼バーナーを配置した加熱炉の概略構成の一例を説明する斜視図である。本発明の第４実施形態に係る加熱炉の概略構成を説明する図であり、図９に示す加熱炉の側面図である。

＜第１実施形態＞
以下、図１～図４を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１～図３は、本発明の第１実施形態に係る加熱炉の概略構成の一例を説明する図であり、図１は加熱炉の斜視図を、図２は加熱炉の側面図を、図３は平面図を示している。図において、符号１０１は加熱炉を示している。
なお、加熱炉の構成を説明する図面において、各部の大きさや厚さや寸法等に関して、実際の寸法関係等に関わらず強調して示す場合がある。

第１実施形態に係る加熱炉１０１は、図１～図３に示すように、装入部１Ａ側から抽出部１Ｂ側に向けて被加熱材を順次搬送する搬送路２と、装入部１Ａから抽出部１Ｂまでの間の搬送路２に沿って形成された炉内室３と、搬送路２の搬送方向の左右両側に配置された複数の蓄熱式燃焼バーナ（リジェネバーナー）４と、搬送方向における抽出部１Ｂ側の搬送路２の上側（傾斜壁面３１Ｓ）に配置された炉幅方向温度制御部３１において、炉幅方向に隣接する一対の蓄熱体を有する複数のセルフリジェネバーナー（リジェネバーナー）５１とを備えている。また、装入部１Ａ側の天井面３ｂには煙道７を備えている。

第１実施形態に係る加熱炉１０１では、搬送路２は被加熱材を長手方向と直交する方向に搬送するようになっている。
また、炉幅方向温度制御部３１は、炉幅方向に分割された複数の燃焼領域を有していて、各燃焼領域にリジェネバーナーが配置されている。なお、この実施形態において、炉幅方向温度制御部３１は傾斜加熱をすることが可能な領域を示しているが、炉幅方向温度制御部３１において傾斜加熱するかどうかは任意に設定することができる。

そして、加熱炉１０１は、被加熱材が搬送路２によって装入部１Ａ側から抽出部１Ｂ側に順次搬送される際に、まず、装入部１Ａからセルフリジェネバーナー５１までの間で、蓄熱式燃焼バーナー４によって所定温度まで被加熱材を均一加熱する。
次いで、炉幅方向温度制御部３１においてセルフリジェネバーナー５１によって被加熱材を傾斜加熱又は逆傾斜加熱して、被加熱材に長手方向に沿った温度傾斜を形成する。

本実施形態の加熱炉１０１によって加熱処理される被加熱材は、例えば、鋳造後のスラブ、ビレット、ブルーム等の鋼材である。
被加熱材は、加熱炉１０１によって傾斜加熱、逆傾斜加熱または均一加熱された後に、加熱炉１０１の後段に配置された熱間圧延機（不図示）によって熱間圧延される。

被加熱材は、加熱炉１０１に備えられた搬送路２によって順次搬送される。
搬送路２としては、例えば、被加熱材を順次搬送可能なウォーキングビーム装置等を用いることができる。
また、被加熱材は、その長手方向が搬送方向とほぼ直交する方向に向けられた姿勢で搬送路２を搬送される。すなわち、被加熱材は、その長手方向を炉幅方向に沿った方向に配置して搬送される。

次に、搬送路２の左右両側には、装入部１Ａから抽出部１Ｂの間にかけて複数の蓄熱式燃焼バーナー４が配置されている。
蓄熱式燃焼バーナー４は、例えば、ＦＤＩ（ＦｕｅｌＤｉｒｅｃｔＩｎｊｅｃｔｉｏｎ）（登録商標（以下同様））型のリジェネバーナーを用いることができる。図１～３に示す加熱炉１０１においては、蓄熱式燃焼バーナー４が炉内室３の側壁面３ａに配置されており、フレーム（火炎）Ｆが炉幅方向に沿って吹き出されるようになっている。
なお、蓄熱式燃焼バーナー４の角度は、被加熱材にフレームＦが直接当たらないよう調整されている。

また、蓄熱式燃焼バーナー４は、搬送路２の上側及び下側において、搬送路２の搬送方向の左右側方に搬送方向に沿って配置されている。
具体的には、本実施形態に係る蓄熱式燃焼バーナー４は、装入部１Ａから抽出部１Ｂに向かう第１加熱領域Ｔ１において、搬送路２より上方の左右に対向して配置され、互いに交番燃焼する複数の上側蓄熱式燃焼バーナー（蓄熱式燃焼バーナー）４Ａと、搬送路２より下方の左右に対向して配置され、互いに交番燃焼する複数の下側蓄熱式燃焼バーナー（蓄熱式燃焼バーナー）４Ｂと、から概略構成されている。この構成によって、被加熱材が搬送路２を搬送される際に、被加熱材を、その上側及び下側において左右から加熱できるようになっている。

なお、炉幅方向温度制御部３１において傾斜加熱又は逆傾斜加熱する際には、セルフリジェネバーナ５１の配置された炉幅方向温度制御部３１（抽出部１Ｂ寄りの搬送路２の上側）に蓄熱式燃焼バーナー４を配置して同時に加熱すると、蓄熱式燃焼バーナー４が被加熱材を均一加熱しようとして傾斜加熱または逆傾斜加熱が希釈されることから、セルフリジェネバーナー５１が配置された炉幅方向温度制御部３１には、蓄熱式燃焼バーナー４を配置しないことが好ましい。しかし、被加熱材を均一加熱する場合には、セルフリジェネバーナー５１が配置された抽出部１Ｂ寄りの搬送路２の上側の側壁３ａ’に、蓄熱式燃焼バーナー４は配置してもよい。
一方、抽出部１Ｂ寄りの搬送路２の下側には、被加熱材の下面側を加熱するために下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂを配置する。

また、蓄熱式燃焼バーナー４においては、例えば、搬送路２の両側に対向して配置された上側蓄熱式燃焼バーナー４Ａ、４Ａ同士（もしくは下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂ、４Ｂ同士）の間で交番燃焼するように構成されている。
左右のうち一方の蓄熱式燃焼バーナーが燃焼する際に、他方の蓄熱式燃焼バーナーがその燃焼ガスを吸引することによって、他方の蓄熱式燃焼バーナーに内蔵された蓄熱材を加熱させる。次に、左右のうち他方の蓄熱式燃焼バーナーを燃焼させる際に、加熱された蓄熱材に燃焼用の空気を接触させて空気を予熱させる。このようにして交番燃焼することで、熱エネルギーを効率的に利用できる。

蓄熱式燃焼バーナーには、例えば、ＦＤＩ型リジェネバーナーやガン型リジェネバーナー等があるが、ＦＤＩ型リジェネバーナーの方がガン型リジェネバーナーよりも、炉内室の温度分布を均一にできる効果が大きいため、蓄熱式燃焼バーナー４による被加熱材の加熱は、ＦＤＩ型リジェネバーナーを用いることが好ましい。

また、本実施形態においては、搬送路２の左右両側に配置された蓄熱式燃焼バーナー４、４同士で交番燃焼する場合について説明したが、例えば、隣接配置された蓄熱式燃焼バーナー４、４同士の間で交番燃焼させてもよい。

具体的には、最も抽出部側のセルフリジェネバーナー５１の配置位置よりも抽出部１Ｂ側の第２加熱領域Ｔ２において、搬送方向に隣接する下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂ、４Ｂ同士の間で交番燃焼させることが好ましい。つまり、図１に示すように、下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂのうち、セルフリジェネバーナー５１の配置位置よりも抽出部１Ｂ側の第２加熱領域Ｔ２に配置された下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂにおいて、隣接するバーナー（例えば、図３に示す下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂａ、４Ｂａ同士、下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂｂ、４Ｂｂ同士、下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂｃ、４Ｂｃ同士、下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂｄ、４Ｂｄ同士）の間で交番燃焼させることが好ましい。
このように、セルフリジェネバーナー５１の配置位置よりも抽出部１Ｂ側の第２加熱領域Ｔ２において、隣同士に配置された下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂ、４Ｂ同士で交番燃焼させることで、炉幅方向に対して燃焼量を制御することが可能となり、傾斜加熱または逆傾斜加熱を行う場合において、被加熱材の長手方向の温度差（炉幅方向の炉内の温度差）をより効率的に付与することができる。

次に、セルフリジェネバーナー５１について説明する。
本実施形態に係るセルフリジェネバーナー５１は、図１～図３に示すように、装入部１Ａから抽出部１Ｂの間の任意の領域において搬送路２の上側に形成された炉幅方向温度制御部３１に配置されている。また、炉幅方向温度制御部３１は、炉幅方向に分割された複数の燃焼領域３１Ａ～３１Ｄを有している。

そして、燃焼領域３１Ａ～３１Ｄのそれぞれに所定の間隔をあけて二つのセルフリジェネバーナー５１が配置されている。具体的には、セルフリジェネバーナー５１は、上側蓄熱式燃焼バーナー４Ａの設置位置よりも抽出部１Ｂ側の搬送路２の上側に、炉幅方向に沿って、複数のセルフリジェネバーナー５１が所定の間隔をあけて並んで配置されている。

なお、炉幅方向温度制御部３１は、搬送路２の上側に限定されることなく、装入部１Ａから抽出部１Ｂの間の任意の領域の搬送路２の上側および下側の少なくとも一方に配置されていればよい。また、セルフリジェネバーナー５１は、炉幅方向温度制御部３１を炉幅方向に分割した複数の燃焼領域のそれぞれに配置されていることが好適である。
また、セルフリジェネバーナー５１を各燃焼領域に複数配置するかひとつ配置するかは任意に設定することができる。

第１実施形態では、上側蓄熱式燃焼バーナー４Ａの設置位置よりも抽出部１Ｂ側の搬送路２の上側に配置するジェネバーナーとして、セルフリジェネバーナー５１を採用することが好ましい。以下、この「セルフリジェネバーナー」について説明する。

セルフリジェネバーナーとは、蓄熱式燃焼バーナの一種であるが、通常のリジェネバーナー（蓄熱式燃焼バーナー）が前述のように対向配置された一対（２台）のバーナーとの間で交番燃焼する、つまり各バーナーより間欠的にフレーム（火炎）が放出されるのに対し、セルフリジェネバーナーは、２台のバーナーが隣接して配置された構造となっており、この隣接したバーナーで交番燃焼するものである。図４を用いてセルフリジェネバーナーの構造について説明する。

セルフリジェネバーナーは、図４に示すように、隣接する一対の蓄熱体（蓄熱体Ａ及び蓄熱体Ｂ）と一体化したバーナー部Ｄを備えており、該バーナー部Ｄは燃焼し続けるが、燃焼用の支燃性ガス(例えば空気)は、一対の空気排ガスノズルＡ、Ｂ（空気排ガスノズルＡ、空気排ガスノズルＢ）を介して一対の蓄熱体Ａ、Ｂ（蓄熱体Ａ、蓄熱体Ｂ）を交互に通過し、予熱される。排ガスも、燃焼用の支燃性ガスが通過していない蓄熱体Ｂ又は蓄熱体Ａを順に通過することで、蓄熱体Ａ又は蓄熱体Ｂを加熱する。

つまり、一対の蓄熱体Ａ、Ｂ（蓄熱体Ａ及び蓄熱体Ｂ）は排ガスにより加熱される役割と支燃性ガスを予熱する役割を交互に繰り返す。また、セルフリジェネバーナーは、隣接した一対の蓄熱体（蓄熱体Ａ及び蓄熱体Ｂ）を備え、両蓄熱体が１つのバーナータイルおよび燃料ノズルＣを共有している。そのため、通常のリジェネバーナーと異なり、１つのバーナータイルから連続的にフレームが放出される。
従って、セルフリジェネバーナーは、通常のリジェネバーナーと同等の省エネルギー性を有するとともに、通常のリジェネバーナーよりも省スペース性に優れるという利点を有する。

なお、図４では、２つの蓄熱体（蓄熱体Ａ及び蓄熱体Ｂ）が個別に形成され、互いに隣接して並列配置された例を挙げたが、２つの蓄熱体（蓄熱体Ａ及び蓄熱体Ｂ）が１つに連結された構造であっても構わない。また、図４ではバーナータイルの形状が円形である例を挙げたが、これに限定されず、矩形、または炉壁の耐火物そのものであっても構わない。

セルフリジェネバーナー５１は、搬送路２の上側に位置している。より具体的には、例えば、図２に示すように、セルフリジェネバーナー５１のバーナー口（バーナータイル）が抽出部１Ｂ側の斜め下方を向くように炉幅方向温度制御部３１に形成された傾斜壁面３１Ｓに配置されている。

具体的には、炉内室３の傾斜壁面３１Ｓは、搬送方向の途中でその一部が搬送路側へ凹部が形成されており、この凹部において抽出部側を向く壁面でありセルフリジェネバーナー５１のバーナー口（バーナータイル）が配置されている。

セルフリジェネバーナー５１は、図１～図３に示すように、炉幅方向温度制御部３１において、搬送方向に沿って炉幅方向に均等に分割された４つの燃焼領域３１Ａ～３１Ｄにそれぞれ配置されている。
なお、本実施形態では、炉幅方向温度制御部３１が炉幅方向に均等に分割された４つの燃焼領域を有する例を示しているが、炉幅方向温度制御部３１を構成する燃焼領域の数は任意に設定することができる。なお、燃焼領域の数は３つ以上であることが好ましく、４つ以上であればより好ましい。

また、本実施形態では、炉幅方向温度制御部３１における燃焼領域の幅方向寸法が均一である場合について説明したが、燃焼領域の炉幅方向寸法を均等にすることに限定されることなく、それぞれの燃焼領域の炉幅方向寸法は、傾斜加熱の形態に応じて適宜に設定することができる。

なお、セルフリジェネバーナー５１の配置位置（装入部１Ａからの距離）については特に限定せず、付与すべき被加熱材の長手方向温度差（傾斜加熱量）および均熱性能から適宜決定してよい。

本実施形態では、図１～３に示すように、一つの燃焼領域に、２つのセルフリジェネバーナー５１が炉幅方向に沿って配置されているが、一つの燃焼領域におけるセルフリジェネバーナー５１の数は付与すべき被加熱材の長手方向温度差（傾斜加熱量）から適宜決定してよい。好ましくは、一つの燃焼領域におけるセルフリジェネバーナー５１の数は２以上である。

セルフリジェネバーナー５１は、燃焼領域３１Ａ～３１Ｄ毎に燃焼量を調整できるようになっている。例えば、炉幅方向一端側の燃焼領域３１Ａにあるリジェネバーナーを、ある定格の燃焼量で燃焼させ、その隣の燃焼領域３１Ｂにあるリジェネバーナーを燃焼領域３１Ａよりも少ない燃焼量で燃焼させ、以下同様に燃焼領域３１Ｃ、３１Ｄについても燃焼量を徐々に低下させる、ないし消火することが可能になっている。

これにより、セルフリジェネバーナー５１の下方の炉内温度を、炉幅方向に沿って傾斜させることが可能になっている。これにより例えば、搬送路２上の被加熱材の長手方向の最高温度と最低温度の温度差を、３０℃以上にすることが可能になっている。

セルフリジェネバーナーの燃焼領域３１Ａ～３１Ｄ毎の燃焼量は、被加熱材の長手方向における目標温度分布に応じて調整する必要がある。
例えば、被加熱材の長手方向における目標温度分布が、被加熱材の先端部の加熱目標温度をｔ_１℃とし、後端部の加熱目標温度をｔ_２℃（例えばｔ_１＞ｔ_２）とし、先端部と後端部との間における温度が被加熱材の長手方向に沿って所定の割合で変化する温度分布であったとする。この場合のセルフリジェネバーナーの燃焼領域３１Ａ～３１Ｄ毎の燃焼量は、被加熱材の加熱後の温度分布が目標温度分布に一致するように炉内室３の炉幅方向の温度差が最適となるように調整することが好適である。

なお、セルフリジェネバーナーの燃焼量の制御は、上記のように燃焼領域３１Ａから燃焼領域３１Ｄに向けて順次燃焼量を低下させる場合に限らず、燃焼領域３１Ａから燃焼領域３１Ｄに向けて順次燃焼量を増加させてもよい。また、燃焼領域３１Ａから燃焼領域３１Ｄの燃焼量をすべて同じにして均一加熱を行ってもよい。

以下、図５を参照して、第１実施形態の変形例に係るリジェネバーナーについて説明する。図５は、第１実施形態に係る加熱炉１０１に用いられるリジェネバーナーの変形例の概略構成を説明する概念図である。
上記第１実施形態においては、図４を参照して、リジェネバーナー５として好適なセルフリジェネバーナー５１について説明したが、図４に示すセルフリジェネバーナーに限定されることなく、図５に示すような通常のリジェネバーナー５１Ａを用いてもよい。

＜第２実施形態＞
以下、図６を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態に係る加熱炉の概略構成の一例を説明する斜視図である。図６において、符号１０２は加熱炉を示している。

第２実施形態に係る加熱炉１０２は、図６に示すように、例えば、最も抽出部１Ｂ側に配置されたセルフリジェネバーナー５１から抽出側１Ｂにかけて、搬送路２の左右両側に複数の連続式燃焼バーナー６が配置されている。

連続式燃焼バーナー６は、フレームを連続的に吹き出して燃焼する燃焼装置である。連続式燃焼バーナー６としては、例えば、短炎バーナーを用いることができる。

また連続式燃焼バーナー６は、炉幅方向において蓄熱式燃焼バーナ４が形成する燃焼フレームよりも短い燃焼フレームを形成する。また、連続式燃焼バーナー６は、被加熱材の温度を上げたい側のみより燃焼させる、もしくは被加熱材の温度を上げたい側の燃焼量を大きくして燃焼させることにより、被加熱材の温度を上げたい側を局所的に加熱することが可能となっている。
なお、この連続式燃焼バーナー６は、被加熱材の圧延長手方向において生じた加熱不足量を補償するものであり、必要に応じて配置（又は稼働）すればよく、省略することも可能である。
その他の点については、第１実施形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。

＜第３実施形態＞
以下、図７、図８を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。
図７、図８は、本発明の第３実施形態に係る加熱炉の概略構成の一例を説明する図であり、図７は加熱炉の斜視図を、図８は加熱炉の側面図を示している。図７、図８において、符号１０３は加熱炉を示している。

第３実施形態に係る加熱炉１０３は、装入部1Ａから抽出部１Ｂの間に二つの炉幅方向温度制御部３１、炉幅方向温度制御部３２が形成されていて、セルフリジェネバーナー（リジェネバーナー）５１よりも装入部１Ａ側に位置される第１加熱領域Ｔ１に配置された炉幅方向温度制御部３２にもセルフリジェネバーナー（リジェネバーナー）５２が配置された例を示している。

装入部１Ａ側の炉幅方向温度制御部３２は、炉幅方向に分割された４つの燃焼領域３２Ａ～３２Ｄを有している。
セルフリジェネバーナー５２は、装入部１Ａ側に配置された炉幅方向温度制御部３２の各燃焼領域３２Ａ～３２Ｄにおいて抽出部１Ｂ側に向かう傾斜壁面３２Ｓに配置され、抽出部１Ｂ側に向かって加熱するようになっている。

第３実施形態に係る加熱炉１０３は、第２加熱領域Ｔ２の他に第１加熱領域Ｔ１にセルフリジェネバーナー５２を配置することで、被加熱材に対し傾斜加熱あるいは逆傾斜加熱を行う際に、より効率的かつ大きな傾斜量を付与させることができる。

なお、図７には、図１と同様に、セルフリジェネバーナー５２を、炉幅方向に沿って４つに均等に分割された燃焼領域３２Ａ～３２Ｄにそれぞれ配置した例を示したが、分割数は４つに限らず適宜決定してよい。また、分割数は第２加熱領域Ｔ２におけるセルフリジェネバーナー５１と同等にする必要はなく、これも付与すべき傾斜量等に応じて適宜決定してよい。

また、図７及び図８に示すように、セルフリジェネバーナー５２を、装入部１Ａから抽出部１Ｂに向かう第１加熱領域Ｔ１にも配置した場合でも、セルフリジェネバーナー５２の配置位置からセルフリジェネバーナー５１の配置までの搬送路２の左右両側に、図６で示したような複数の連続式燃焼バーナー６を配置してもよい。
その他の点については、第１実施形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。

＜第４実施形態＞
以下、図９、図１０を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。
図９、図１０は、本発明の第４実施形態に係る加熱炉の概略構成の一例を説明する図であり、図９は加熱炉の斜視図を、図１０は加熱炉の側面図を示している。図９、図１０において、符号１０４は加熱炉を示している。
第４実施形態に係る加熱炉１０４は、図９、図１０に示すように、例えば、装入部1Ａから抽出部１Ｂの間において、搬送路２の上側に形成された炉幅方向温度制御部３３と、搬送路２の下側に形成された炉幅方向温度制御部３４が形成されている。それぞれの炉幅方向温度制御部３３、３４は、炉幅方向に４つに分割された燃焼領域３３Ａ～３３Ｄ、３４Ａ～３４Ｄを有している。

また、第４実施形態に係る加熱炉１０４は、上側の炉幅方向温度制御部３３において抽出部１Ｂ側を向いて形成された傾斜壁面３３Ｓに配置され斜め下側に向かって噴射するセルフリジェネバーナー（リジェネバーナー）５３と、上側の炉幅方向温度制御部３３において装入部１Ａ側を向いて形成された傾斜壁面３３Ｔに配置され斜め下側に向かって噴射するセルフリジェネバーナー（リジェネバーナー）５４と、下側の炉幅方向温度制御部３４において抽出部１Ｂ側を向いて形成された傾斜壁面３４Ｓに配置され斜め上側に向かって噴射するセルフリジェネバーナー（リジェネバーナー）５５とを備えている。

このように、１つの加熱領域にセルフリジェネバーナーを搬送方向に沿って複数配置してもよく、セルフリジェネバーナー（リジェネバーナー）５３の搬送方向下流側の第２加熱領域Ｔ２内に、搬送路２の上側にセルフリジェネバーナー（リジェネバーナー）５４を配置してもよい。

第４実施形態に係る加熱炉１０４は、セルフリジェネバーナー（リジェネバーナー）５３の下方にもセルフリジェネバーナー（リジェネバーナー）５５を配置することで、被加熱材を搬送路２の下側からも加熱させることが可能となり、傾斜加熱あるいは逆傾斜加熱を行う際に、より効率的かつ大きな傾斜量を付与させることができる。

第４実施形態に係る加熱炉１０４によれば、セルフリジェネバーナー（リジェネバーナー）５３の下流側にもセルフリジェネバーナー（リジェネバーナー）５４を配置することで、被加熱材を傾斜加熱あるいは逆傾斜加熱を行う際に、より効率的かつ大きな傾斜量を付与させることができる。

なお、第４実施形態に係る加熱炉１０４において、セルフリジェネバーナー５４の下方にセルフリジェネバーナー５４と対応し装入部１Ａ側に向かって噴射するリジェネバーナー（不図示）を配置してもよい。

なお、セルフリジェネバーナー５３、セルフリジェネバーナー５４、セルフリジェネバーナー５５及び搬送路２の下方に位置されるセルフリジェネバーナー５４と対応するセルフリジェネバーナー（不図示）のうち任意のセルフリジェネバーナーを選択して配置してもよい。

以上のように、加熱炉１０４によれば、被加熱材の長手方向の温度分布に傾斜を付与する手段として、炉内の傾斜壁面に配置したリセルフリジェネバーナー５３、５４、５５を用いることで、安定して傾斜加熱もしくは逆傾斜加熱を施すことが可能となるとともに、排熱回収率を格段に向上させることができるため、被加熱材の長手方向の温度制御と優れた省エネルギー性を両立させることができる。

また、加熱炉１０４によれば、排熱回収性に優れたリジェネバーナーを用いるため、従来の被加熱材の温度分布に対する傾斜付与手段（例えばルーフバーナー等）と比べ、燃料負荷（ｋｃａｌ／ｈｏｕｒ）を最大でも３％低減させることができ、製造コストを大幅に削減することが可能となる。

また、セルフリジェネバーナー５３、５４、５５は炉幅方向に沿って複数に分割された燃焼領域毎に配置されているため、当該燃焼領域毎の稼働状況を調整することで、目標とする被加熱材の温度分布の傾斜度合を容易に制御することができる。つまり、例えば、被加熱材の長手方向の温度分布に対し急峻な傾斜を付与したい場合は、高温にしたい側に対応するバーナーの燃焼負荷を高める一方で、温度上昇を抑制させたい側に対応するバーナーの燃焼負荷を低くし、又は停止させることで、急峻な傾斜を有する温度分布を被加熱材に付与できる。

また、セルフリジェネバーナーの配置位置よりも抽出部側の領域において、隣接する下側蓄熱式燃焼バーナー同士の間で交番燃焼させることで、より効果的に被加熱材の温度分布に傾斜を付与させることが可能となる。
さらに、セルフリジェネバーナーの設置位置から抽出側にかけての搬送路の左右両側に、複数の連続式燃焼バーナーを配置させることでさらに、被加熱材に対し温度傾斜を付与でき、本発明によれば最大で３０℃の温度傾斜を付けることができる。

本発明に係る加熱炉によれば、被加熱材の長手方向（炉幅方向）の温度制御と、省エネルギー化を両立させることができるので、産業上利用可能である。

１０１、１０２、１０３、１０４・・・加熱炉
１Ａ・・・装入部
１Ｂ・・・抽出部
２・・・搬送路
３・・・炉内室
３ａ、３ａ’・・・炉壁面、側壁面
３ｂ・・・天井面
３１、３２、３３、３４・・・炉幅方向温度制御部
３１Ｓ、３２Ｓ、３３Ｓ、３４Ｓ・・・傾斜壁面（抽出部を向いた傾斜壁面）
３３Ｔ・・・傾斜壁面（装入部を向いた傾斜壁面）
３１、３２、３３、３４炉幅方向温度制御部
４・・・蓄熱式燃焼バーナー（リジェネバーナー）
４Ａ・・・上側蓄熱式燃焼バーナー（蓄熱式燃焼バーナー）
４Ｂ・・・下側蓄熱式燃焼バーナー（蓄熱式燃焼バーナー）
５１、５２、５３、５４、５５・・・セルフリジェネバーナー（リジェネバーナー）
５１Ａ・・・リジェネバーナー
６・・・連続式燃焼バーナー
７・・・煙道
Ｔ１・・・第１加熱領域
Ｔ２・・・第２加熱領域

Claims

被加熱材をその長手方向と直交する方向に搬送しながら加熱する加熱炉であって、
前記被加熱材を装入する装入部と前記被加熱材を抽出する抽出部の間において搬送路に沿って形成された第１加熱領域に配置され、
前記搬送路より上方で搬送路の左右に対向して配置され、互いに交番燃焼する複数の蓄熱式燃焼バーナーと、
前記搬送路より下方で搬送路の左右に対向して配置され、互いに交番燃焼する複数の蓄熱式燃焼バーナーと、
前記装入部から前記抽出部の間において前記搬送路の上側と下側の少なくともいずれか一方に形成された炉幅方向温度制御部に配置されるセルフリジェネバーナーと、
を備え、
前記炉幅方向温度制御部は、
炉幅方向に分割された複数の燃焼領域を有し、前記燃焼領域のそれぞれに、前記燃焼領域毎に燃焼量を調整できる前記セルフリジェネバーナーが配置されていることを特徴とする加熱炉。
請求項１に記載の加熱炉であって、
前記セルフリジェネバーナーは、前記搬送路の上側に配置されていて、
前記セルフリジェネバーナーよりも抽出部側に位置される第２加熱領域において、前記搬送路の下方に配置されて、互いに隣接する蓄熱式燃焼バーナー同士の間で交番燃焼させることを特徴とする加熱炉。
請求項１又は２に記載の加熱炉であって、
前記セルフリジェネバーナーの配置位置から前記抽出側にかけての前記搬送路の搬送路の左右両側に配置される複数の連続式燃焼バーナーを備えていることを特徴とする加熱炉。
請求項１から３のいずれか１項に記載の加熱炉であって、
前記燃焼領域のそれぞれに複数のセルフリジェネバーナーが搬送方向に沿って配置されていることを特徴とする加熱炉。