JPH02282416A

JPH02282416A - 流動層加熱方法及び加熱炉

Info

Publication number: JPH02282416A
Application number: JP10024589A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Kishida; 岸田　修一; Akio Hamataka; 浜高　昭夫; Tatsu Fukuda; 福田　達; Hidemitsu Takenoshita; 竹野下　秀満; Masao Hattori; 雅夫服部; Yoshiki Oyabu; 大薮　芳樹
Original assignee: Komatsu Ltd; Kawasaki Steel Corp; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp; Komatsu Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 1989-04-21
Filing date: 1989-04-21
Publication date: 1990-11-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］ ′本発明は、ブルーム、ビレット等の鉄鋼半製品である
鋼材を加熱し、これらの鋼材を形鋼、線棒材、もしくは
継目無鋼管等の圧延に供する等において好適に用いられ
る流動層加熱方法及び加熱炉に関する。

［従来の技術］従来、特開昭５７−８００１５号公報に記載される如く
の流動層加熱炉が提案されている。この流動層加熱炉は
、炉床に設けた分散板の上部に耐熱粒子を充填して流動
層を形成し、該分散板より該流動層内に供給される空気
と燃料ガスの該流動層内での燃焼により受熱した上記耐
熱粒子が、被加熱材を加熱する。この流動層加熱炉によ
れば、直火加熱方式における被加熱材の加熱むら、スキ
ッドマークの残留等を防止できる。

［発明が解決しようとする課題］然しながら、上記従来の流動層加熱炉にあっては、下記
の如くの問題点がある。

■流動層内の雰囲気が、空気比ｍ＞１．０の酸化性であ
るため、スケールの生成が多い、このことは、■流動層
内に堆積するスケールが耐熱粒子の均一流動性を阻害す
る、０分散板がスケールにより目詰まりして分散板から
のガス供給を不安定化するため、耐熱粒子の円滑な流動
性を阻害し、かつ流動層内で燃焼が不安定となって該層
内での温度制御性が悪化する、■被加熱材のスケールロ
スによる歩出り低下を招く等の不都合をもたらす。

■流動化媒体である空気と燃料ガスの供給量を調整する
ことが、流動化条件を調整することになると同時に、流
動層内の温度を調整することにもなる。ところが、流動
化条件を最適条件に保持することは空気と燃料ガスの合
計供給量を一定に保つことを意味するため、流動化条件
を最適条件に保持しながら層内温度を調整しようとして
燃料ガス供給量を調整する場合に空気比が大幅に乱れる
こととなり、燃焼不良もしくは燃費ロス大となる。逆に
、層内温度の調整に際して空気比を最適値に保持するも
のとすれば、燃料ガス供給量の変化に応じて空気と燃料
ガスの合計供給量が大幅に変化して流動化条件が変化す
ることになり、層内温度分布が不均一となったり、流動
化不可部あるいは吹出し現象を招くことになる。

本発明は、波動層に最適流動化条件を保ちながら、良好
な温度制御性を確保し、更にスケールの生成なく被加熱
材を均一加熱することを目的とする。

［課題を解決するための手段］請求項１に記載の流動層加熱方法は、炉床に設けた分散
板の上部に耐熱粒子を充填して流動層を形成し、該分散
板より該流動層内に供給される空気と燃料ガスによる該
流動層内でのガスの部分燃焼によるＳ酸化もしくは微酸
化雰囲気内で被加熱材を加熱し、更に、該流動層の上方
領域にて上記部分燃焼の未燃分を２次燃焼させかつ流動
層内の温度ｖＡ節を行なうようにしたものである。

請求項２に記載のバッチ式流動層加熱炉は、炉床に設け
た分散板と、該分散板の上部に耐熱粒子を充填して形成
した流動層と、流動層の上方位置に設けたバーナとを有
して構成され、該分散板より該流動層内に供給される空
気と燃料ガスによる該流動層内でのガスの部分燃焼によ
る無酸化もしくは微酸化雰囲気内で被加熱材を加熱し、
更に、該バーナにより、該流動層の上方領域にて上記部
分燃焼の未燃分を２次燃焼させかつ流動層内の温度調節
を行なうようにしたものである。

請求項３に記載の連続式流動層加熱炉は、被加熱材の進
行方向に装入側の低温帯と抽出側の高温帯とが分割して
形成され、該装入側の低温帯は。

炉床に設けた分散板と、該分散板の上部に耐熱粒子を充
填して形成した波動層とを有して構成され、該低温帯の
上流側より流入する燃焼排ガスを該分散板より該流動層
内に狛環供給して被加熱材を加熱し、該抽出側の高温帯
は、炉床に設けた分散板と、該分散板の上部に耐熱粒子
を充填して形成した流動層と、流動層の上方位置に設け
たバーナとを有して構成され、該分散板より該流動層内
に供給される空気と燃料ガスによる該流動層内で９ガス
の部分燃焼による無酸化もしくは微酸化雰囲気内で被加
熱材を加熱し、更に、該バーナにょリ、該流動層の上方
領域にて上記部分燃焼の未燃分を２次燃焼させかつ流動
層内の温度調節を行なうようにしたものである。

［作用１（１）請求項１に記載の流動層加熱方法によれば、下記
■〜■の作用がある。

■空気と燃料ガスを分散板より流動層内に供給！７、該
流動層内でのガスの部分燃焼による雰囲気内で被加熱材
を均一加熱できる。

■流動層内の雰囲気をガスの部分燃焼にて無酸化もしく
は微酸化雰囲気とするので、スケールの生成がない。

■該流動層の上方領域にて、該流動層内でのガスの部分
燃焼の未燃分を２次燃焼させることができ、かつ該流動
層内の温度調節を行なうから、該流動層内に最適流動化
条件・を保ちながら、良好な温度制御性を確保できる。

（２）請求項２に記載の本発明によれば、下記■〜■の
作用がある。

■被加熱材を流動層内に投入した状態下で、空気と燃料
ガスを分散板より流動層内に供給し、該流動層内でのガ
スの部分燃焼による雰囲気内で被加熱材を均一加熱でき
る。

■流動層内の雰囲気をガス−の部分燃焼にて無酸化もし
くは微酸化雰囲気とするので、スケールの生成がない。

■該流動層の上方領域にて、バーナの加熱作用により該
流動層内でのガスの部分燃焼の未燃分を２次燃焼させる
ことができ、かつバーナの入熱制御で該流動層内の温度
ｔＪ４節を行なうから、該流動層内に最適流動化条件を
保ちながら、良好な温度制御性を確保できる。

（３）請求項３に記載の本発明によれば、下記■〜■の
作用がある。

■被加熱材を装入側の低温帯から抽出側の高温帯に向け
て流動層内を搬送させる状態下で、低温帯においては、
上流側からの燃焼排ガスを循環使用して流動化媒体とし
、その顕熱で被加熱材を加熱できる。

又、高温帯においては、空気と燃料ガスを分散板より流
動層内に供給し、該流動層内でのガスの部分燃焼による
雰囲気内で被加熱材を均一加熱できる。

■高温帯においては、流動層内の雰囲気をガスの部分燃
焼にて無酸化もしくは微酸化雰囲気とするので、スケー
ルの生成がない。

尚、低温帯においては、流動層内の雰囲気がスケール生
成反応を事実上無視できる温度となるため、たとえ酸化
性雰囲気であってもスケールの生成がない。

■高温帯においては、該流動層の上方領域にて、バーナ
の加熱作用により該流動層内でのガスの部分燃焼の未燃
分を２次燃焼させることができ、かつバーナの入熱制御
で該流動層内の温度調節を行なうから、該流動層内に最
適流動化条件を保ちながら、良好な温度制御性を確保で
きる。

［実施例］第１図は本発明の流動層加熱方法が適用される一例とし
ての流動層加熱炉を示す模式図である。

流動層加熱炉１０は、炉体１１の上部に炉蓋１２を設け
ている。

流動層加熱炉ｌＯは、炉床工３に空気分散板１４と燃料
ガス分散板１５とを設置し１両分散板１４．１５の周囲
には粗砂を充填してなる固定層１６を形成し、両分散板
１４．１５の上部には耐熱微粒子を充填してなる流動層
１７を形成している。即ち、流動層１７の耐熱粒子は分
散板１４．１５が供給する流動化媒体としての空気及び
燃料ガスにより流動化され、被加熱物は流動化した耐熱
粒子の中に埋没せしめられる。尚１両分散板１４．１５
は、平面的にはディスク状でマルチノズルを構成してお
り、ノズルは下向きである。

１４Ａは空気供給管、１５Ａは燃料ガス供給管である。

流動層加熱炉ｌＯは、流動ＦＪ１７の上方位置にバーナ
１９を設置している。

尚、炉蓋１２は排気口２０を有し、この排気口２０には
フィルタ２１が設けられている。

然るに、流動層加熱炉１０にあっては、両分散板１４．
１５より流動層１７内に供給される空気と燃料ガスによ
る該流動層１７内でのガスの部分燃焼による無酸化もし
くは微酸化雰囲気内で被加熱材を加熱し、更に、該流動
層１７の上方領域にて上記部分燃焼の未燃分を２次燃焼
させかつ流動層１７内の温度調節を行なう。

次に、上記流動層加熱炉ｌＯの作用について説明する。

■空気と燃料ガスを分散板１４．１５より流動層１７内
に供給し、該流動層１７内でのガスの部分燃焼に′よる
雰囲気内で被加熱材を均一加熱できる。

尚、空気と燃料ガスは、第１図に示したような個別ノズ
ルによるノズルミックス方式、もしくは燃料ガス分散板
を使用せず、空気分散板から燃料ガスと空気を予混合さ
せて供給するプレミックス方式のいずれにて吹出される
ものであっても良い。

■流動層１７内の雰囲気をガスの部分燃焼にて無酸化も
しくは微酸化雰囲気とするので、スケールの生成がない
。

尚、空気と燃料ガスの流量比は最適値に固定され、層内
部分燃焼にて層内雰囲気を生成する。この時、空気比ｍ
は、　　０．５＜　ｍ　＜　１．０の間で、燃料１分散
板のノズル配置、雰囲気ガス組成、カーボン析出の有無
等により適宜決定される。

■流動層１７の上方領域にて、バーナ１９の加熱作用に
より、該流動層１７内でのガスの部分燃焼の未燃分を２
次燃焼させることができ、かつ該波動層１７内の温度調
節を行なうから、該流動層１７内に最適流動化条件を保
ちながら、良好な温度制御性を確保できる。

第２図は本発明のバッチ式流動層加熱炉の一例を示す模
式図である。

バッチ式流動層加熱炉３０は、炉体３１の上部に炉天井
３２を設けている。

流動層加熱炉３０は、炉床３３に空気分散板３４と燃料
ガス分散板３５とを設置し、両分散板３４．３５の周囲
には粗砂を充填してなる固定層３６を形成し１両分散板
３４．３５の上部には耐熱微粒子を充填してなる流動層
３７を形成している。即ち、流動層３７の耐熱粒子は分
散板３４゜３５が供給する流動化媒体としての空気及び
燃料ガスにより流動化され、被加熱物（ビレット１００
）は流動化した耐熱粒子の中に埋没せしめられる。尚、
両分散板３４．３５は、平面的にはディスク状でマルチ
ノズルを構成しており、ノズルは下向きである。３４Ａ
は空気供給管、３５Ａは燃料ガス供給管である。又、ｌ
ｏｔは流動層３７の内部でビレットｌｏＯを支持するス
キッドレンガである。

流動層加熱炉３０は、流動層３７の上方位置にバーナ３
９を設置している。

尚、流動層加熱炉３０は、炉天井３２の上方に設けたレ
ール４０に沿って走行できるマニプレータ４１により、
ビレット１００を装入／抽出する。

又、流動層加熱炉３０は、排気ダクト４２．及びレキュ
ペレータ４３を有し、空気ブロア４４が圧送する空気を
レキュペレータ４３にて予熱した後、この予熱後の空気
を空気供給管３４Ａに供給することとしている。

然るに、流動層加熱炉３０にあっては、分散板３４．３
５より流動層３７内に供給される空気と燃料ガスによる
該流動ｆｉ３７内でのガスの部分燃焼による無酸化もし
くは微酸化雰囲気内で被加熱材を加熱し、更に、バーナ
３９により、該流動層３７の上方領域にて上記部分燃焼
の未燃分を２次燃焼させかつ流動層３７内の温度調節を
行なう。

次に、上記流動層加熱炉３０の作用について説明する。

■ビレット１００を流動層３７内に投入した状態下で、
空気と燃料ガスを分散板３４．３５より流動層３７内に
供給し、該流動層３７内でのガスの部分燃焼による雰囲
気内でビレットｌＯＯを均一加熱できる。

■流動層３７内の雰囲気をガスの部分燃焼にて無酸化も
しくは微酸化雰囲気とするので、スケールの生成がない
。

■該浣動層３７の上方領域にて、バーナ３９の加熱作用
により該波動層３７内でのガスの部分燃焼の未燃分を２
次燃焼させることができ、かつバーナ３９の入熱制御で
該流動層３７内の温度調節を行なうから、該流動層３７
内に最適流動化条件を保ちながら、良好な温度制御性を
確保できる。

第３図は本発明の連続式流動層加熱炉の一例を示す模式
図である。

連続式流動層加熱炉５０は、炉体５１の内部に、ビレッ
）１００の進行方向に装入側の低温帯としての予熱帯５
２Ａ、抽出側の高温帯としての加熱帯５２Ｂ、及び均熱
帯５２Ｃを分割して形成している。

予熱帯５２Ａは、炉床５３に燃焼排ガス用の分散板５４
を設置し、分散板５４の周囲には粗砂を充填してなる固
定層５６を形成し、分散板５４の上部には耐熱微粒子を
充填してなる流動層５７を形成している。この時、予熱
帯５２Ａの上流側には排気ダクト５８、及び第１と第２
のレキュペレータ５９Ａ、５９Ｂが設けられ、第ルキュ
ペレータ５９Ａで一部熱回収された燃焼排ガスは循環フ
ァン６０にて燃焼排ガス供給管６１から上記分散板５４
に供給される。即ち、ｆＩｉ、動層５７の耐熱粒子は分
散板５４が供給する流動化媒体としての燃焼排ガスによ
り流動化され、ビレット１００は流動化した耐熱粒子の
中に埋没せしめられる。

加熱帯５２Ｂと均熱帯５２Ｃは、炉床６３に空気及び燃
料ガス用の分散板６４を設置し、分散板６４の周囲には
粗砂を充填してなる固定層６６を形成し、分散板６４の
上部には耐熱微粒子を充填してなる流動層６７を形成し
ている。この時、空気プロ７６８が圧送する空気は前述
のレキュペレータ５９Ａ、５９Ｂにて予熱され、空気供
給管６９から上記分散板６４に供給される。又、燃料ガ
スは燃料ガス供給管７０から上記分散板６４に供給され
る。即ち、流動層６７の耐熱粒子は分散柩６４が供給す
る流動化媒体としての空気及び燃料ガスにより流動化さ
れ、ビレッ）１００は流動化した耐熱粒子の中に埋没せ
しめられる。

更に、加熱帯５２Ｂと均熱帯５２Ｃは、流動層６７の上
方位置にバーナ７１を設置している。

然るに、加熱帯５２Ｂ、及び均熱帯５２Ｃにあっては１
分散板６４より流動層６７内に供給される空気と燃料ガ
スによる該流動層６７内でのガスの部分燃焼による無酸
化もしくは微酸化雰囲気内で被加熱材を加熱し、更に、
バーナ７１により、該流動層６７の上方領域にて上記部
分燃焼の未燃分を２次燃焼させかつ流動層６７内の温度
調節を行なう。

従って、上記連続式流動層加熱炉５０にあっては、第３
図に示す如く、加熱帯５２Ｂ及び均熱帯５２Ｇに、（＾
）層内部分燃焼による無酸化又は微酸化雰囲気ゾーン、
及び（Ｂ）バーナ加熱及び２次燃焼ゾーンが形成され、
予゛熱帯５２Ａに、（Ｃ）燃焼排ガス再循環による弱酸
化雰囲気ゾーンが形成される。

次に、上記流動層加熱炉５０の作用について説明する。

■ビレー、ト１００を装入側の予熱帯５２Ａから抽出側
の加熱帯５２Ｂ、及び均熱帯５２Ｃに向けて波動層５７
．６７内を搬送させる状態下で、予熱帯５２Ａにおいて
は、上流側からの燃焼排ガスを循環使用して流動化媒体
とし、その顕然でビレット１００を加熱できる。

又、加熱帯５２Ｂ、及び均熱帯５２Ｃにおいては、空気
と燃料ガスを分散板６４より波動層６７内に供給し、該
流動層６７内でのガスの部分燃焼による雰囲気内でビレ
ットｌＯＯを均一加熱できる。

■加熱帯５２Ｂ、及び均熱帯５２Ｃにおいては、流動層
６７内の雰囲気をガスの部分燃焼にて無酸化もしくは微
酸化雰囲気とするので、スケールの生成がない。

尚、予熱帯５２Ａにおいては、流動層５７内の雰囲気が
スケール生成反応を事実上無視できる温度となるため、
たとえ酸化性雰囲気であってもスケールの生成がない。

■加熱帯５２Ｂ、及び均熱帯５２Ｃにおいては、該流動
層６７の上方領域にて、バーナ７１の加熱作用により該
流動層６７内でのガスの部分燃焼の未燃分を２次燃焼さ
せることができ、かつバーナ７１の入熱制御で該流動層
６７内の温度調節を行なうから、該流動層６７内に最適
流動化条件を保ちながら、良好な温度制御性を確保でき
る。

以下、本発明の具体的実施結果について説明する。

第３図に示したと同一構造の丸ビレツト用連続式流動層
加熱炉を用い、継目無鋼管製造用素材としての直径　１
１０脂層φ〜２０７１φの丸ビレットを加熱した。流動
層を形成する耐熱粒子としてはＡｌ２Ｏ３微細粒子（８
０メー、シュ）を採用した。

加熱帯及び均熱帯の流動化エアと燃料ガス（１３Ａガス
）の空気比は、層内空気比ｍ＝０．８に制御した。又、
加熱帯及び均熱帯のバーナは、燃料ガスを１３Ａガスと
し、排ガス０２＝１．５％で制御（アフターバーニング
）した、又、加熱帯及び均熱帯の加熱温度は１２３０”
Ｏとした。尚、この時の層内ガス組成の一例を示すと表
１の通り（ドライベース）である。

然して、上記流動層加熱炉の運転の結果、下記■〜■の
効果が認められた。

■直径１１０■■φ、長さ２００（１ｗｍＪ１の丸ビレ
ットを１２３０℃±２０℃加熱した結果、スケールロス
量と加熱時間について表２の結果を得た。即ち、本発明
法により歩出り向上及び生産性向上ができ、又は設備の
コンパクト化を実現できる。

■加熱温度の制御精度が向上した。

■２次燃焼後の高温排ガス顕熱を効果的に予熱帯で材料
予熱として回収できるため、熱経済性に優れる。

■ガス発生設備にて予め調整した雰囲気ガスを流動化媒
体として用いる方式でなく、流動化媒体自体を自己発生
雰囲気ガスとするため１発生用ガス源を省略できる。

［発明の効果１以上のように本発明によれば、流動層に最適流動化条件
を保ちながら、良好な温度制御性を確保し、更にスケー
ルの生成なく被加熱材を均一加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流動層加熱方法が適用される一例とし
ての流動層加熱炉を示す模式図、第２図は本発明のバッ
チ式流動層加熱炉の一例を示す模式図、第３図は本発明
の１！を統式流動層加熱炉の一例を示す模式図である。１０・・・流動層加熱炉、１３・・・炉床、１４・・・空気分散板、１５・・・燃料ガス分散板、１７・・・流動層、１９・・・バーナ３０・・・バッチ式流動層加熱炉、３３・・・炉床、３４・・・空気分散板、３５・・・燃料ガス分散板、３７・・・流執層。３９・・・バーナ、５０・・・連続式流動層加熱炉、５２Ａ・・・予熱帯、５２Ｂ・・・加熱帯、５２Ｃ・・・均熱帯。５３・・・炉床、５４・・・分散板、５７・・・流動層、６１・・・燃焼排ガス供給管、６３・・・炉床６４・・・分散板、６７・・・流動層、７１・・・バーナ。代理人　弁理士　　塩　川　修　治

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炉床に設けた分散板の上部に耐熱粒子を充填して
流動層を形成し、該分散板より該流動層内に供給される
空気と燃料ガスによる該流動層内でのガスの部分燃焼に
よる無酸化もしくは微酸化雰囲気内で被加熱材を加熱し
、更に、該流動層の上方領域にて上記部分燃焼の未燃分
を２次燃焼させかつ流動層内の温度調節を行なうことを
特徴とする流動層加熱方法。
（２）炉床に設けた分散板と、該分散板の上部に耐熱粒
子を充填して形成した流動層と、流動層の上方位置に設
けたバーナとを有して構成され、該分散板より該流動層
内に供給される空気と燃料ガスによる該流動層内でのガ
スの部分燃焼による無酸化もしくは微酸化雰囲気内で被
加熱材を加熱し、更に、該バーナにより、該流動層の上
方領域にて上記部分燃焼の未燃分を２次燃焼させかつ流
動層内の温度調節を行なうことを特徴とするバッチ式流
動層加熱炉。
（３）被加熱材の進行方向に装入側の低温帯と抽出側の
高温帯とが分割して形成され、該装入側の低温帯は、炉
床に設けた分散板と、該分散板の上部に耐熱粒子を充填
して形成した流動層とを有して構成され、該低温帯の上
流側より流入する燃焼排ガスを該分散板より該流動層内
に循環供給して被加熱材を加熱し、該抽出側の高温帯は
、炉床に設けた分散板と、該分散板の上部に耐熱粒子を
充填して形成した流動層と、流動層の上方位置に設けた
バーナとを有して構成され、該分散板より該流動層内に
供給される空気と燃料ガスによる該流動層内でのガスの
部分燃焼による無酸化もしくは微酸化雰囲気内で被加熱
材を加熱し、更に、該バーナにより、該流動層の上方領
域にて上記部分燃焼の未燃分を２次燃焼させかつ流動層
内の温度調節を行なうことを特徴とする連続式流動層加
熱炉。