JPH1060536A

JPH1060536A - 連続式加熱炉

Info

Publication number: JPH1060536A
Application number: JP8217343A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Suzukawa; 豊鈴川; Isao Mori; 功森; Jun Takahashi; 潤高橋
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1996-08-19
Publication date: 1998-03-03

Abstract

(57)【要約】【課題】燃焼排ガスの顕熱による高温の予熱空気によ
って、熱効率を改善し得るとともに、有効炉長が長く、
各帯の燃焼独立性が向上し、各帯及び各帯の上部加熱室
と下部加熱室の温度分布が高精度に制御できる連続式加
熱炉を提供することを目的とする。【解決手段】連続式加熱炉１５は第１の予熱帯Ａ、第
２の予熱帯Ｂ、加熱帯Ｃ、及び均熱帯Ｄから構成され、
鋼片は搬送装置４によって装入口２から抽出口３へと搬
送されて熱処理がなされ、各帯は搬送装置４の上側の上
部加熱室と下側の下部加熱室とから構成され、蓄熱式バ
ーナ１８が各帯の炉壁に炉長手方向に多数設置されてお
り、制御装置１６によって、各加熱室毎に設けられた一
群の蓄熱式バーナ１８が各燃焼制御ゾーン毎に独立して
燃焼制御され、且つ、各燃焼制御ゾーン毎に燃焼排ガス
中のドレンを集める排ガス集合ヘッダ１９が設けられ、
燃焼排ガス中のドレンを処理して、燃焼制御ゾーン毎の
蓄熱式バーナが交番燃焼がなされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱式バーナを設
置した連続式加熱炉に関し、特に、ウォーキングビーム
等による搬送手段によって鋼片を搬送して熱処理する連
続式加熱炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の連続式加熱炉では、鋼片を装入口
から炉内に搬入して、炉内に設置した複数のウォーキン
グビームやスキッドレール上を抽出口に向かって連続的
に搬送させながら炉壁に設置したバーナによって所定の
温度まで加熱して抽出口より搬出している。

【０００３】図４（ａ）〜（ｃ）は、従来の連続式加熱
炉の概要を示す断面図である。同図（ａ）〜（ｃ）に於
いて、同一部分には同一符号が付与されている。連続式
加熱炉では、通常、常温ないしは数百℃の鋼片を１１０
０〜１２５０℃程度まで加熱しており、一時間当たり２
００〜６００トンの鋼材が熱処理できる能力を持ってい
る。又、このような連続式加熱炉では、炉長が３０〜４
０ｍ、炉幅が約１０ｍであり、熱処理される鋼片は、例
えば、厚さが２００〜２５０ｍｍ程度、幅が５００〜
１，５００ｍｍ程度、長さが５，０００〜１０，０００
ｍｍ程度の形状である。

【０００４】次に、従来の連続式加熱炉について、図４
（ａ）を参照して説明する。連続式加熱炉１では、鋼片
５を装入する装入口２と、熱処理された鋼片５を抽出す
る抽出口３を備え、鋼片５はウォーキングビームやスキ
ッドレール等の搬送装置４によって抽出口３へと搬送さ
れる。この連続式加熱炉１は、装入口２側より、予熱帯
６、加熱帯７、均熱帯８等の各帯に分けることができ
る。各帯は仕切壁９で仕切られ、帯の数は３帯に限ら
ず、それ以上の数の帯もある。装入口２に近い側には煙
道１０が設けられている。

【０００５】予熱帯６、加熱帯７、均熱帯８の各帯に
は、サイドバーナ１１が設けられている。○印は手前側
に設置されたサイドバーナ１１を示し、●印は奥側に設
置されたサイドバーナ１１を示しており、サイドバーナ
１１は千鳥配置されている。均熱帯８の上部には、燃焼
容量の小さいバーナ１２、所謂ルーフバーナが多数設け
られている。バーナ１１，１２は燃料と燃焼用空気が所
定量連続的に供給されて連続燃焼している。

【０００６】図４（ｂ）の連続式加熱炉１では、予熱帯
６、加熱帯７、均熱帯８で構成され、それら帯の下側の
下部加熱室にはサイドバーナ１１が設けられ、それら帯
の上部加熱室には軸流バーナ１３が設けられている。軸
流バーナ１３はその燃焼容量と炉幅に応じて炉幅方向に
８〜１５本程度が設けられている。サイドバーナ１１，
軸流バーナ１３は燃料と燃焼用空気を所定量連続的に供
給して連続燃焼させている。軸流バーナ１３を用いた連
続式加熱炉１では、炉高を小さくせざるをえない部分Ｓ
が存在し、この部分にはバーナ火炎が十分に届かないた
め、炉の加熱能率が低下する問題があるが、炉幅方向の
温度制御性が良いという特徴がある。

【０００７】図４（ｃ）の連続式加熱炉１では、予熱帯
６、加熱帯７、均熱帯８が設けられ、各帯の下部にはサ
イドバーナ１１が設けられ、予熱帯６の上部加熱室には
サイドバーナ１１が設けられ、加熱帯７と均熱帯８の上
部加熱室には軸流バーナ１３が設けられている。この連
続式加熱炉１にも炉高を低くせざるをえない部分Ｓが存
在する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の連続式加熱炉で
は、以下に示すように種々の問題点がある。先ず、図４
（ａ）の連続式加熱炉では、サイドバーナ１１を多数用
いた加熱炉であり、軸流バーナを用いた加熱炉に比べ、
同じ全炉長に対して有効炉長が長くとれる利点がある
が、同一炉壁上に設けられたサイドバーナ１１のピッチ
が２ｍ以上と大きく、サイドバーナ一本当たりの燃焼容
量も大きいために、炉長方向の温度分布の制御に限界が
あった。

【０００９】又、燃焼容量が大きいサイドバーナが２ｍ
以上のピッチで粗く配置されており、バーナ近傍のガス
温度が過度に上昇して、有害な窒素酸化物が多量に発生
する問題があった。

【００１０】又、炉内で発生した燃焼排ガスの全量が炉
の装入口２側に流れるために、均熱帯８の燃焼排ガスの
影響が予熱帯６や加熱帯７の温度制御に影響を与え、予
熱帯６と加熱帯７の温度が個別に燃焼制御できない問題
がある。例えば、ある燃焼制御ゾーンの温度を５０℃上
昇させた場合、その隣合う帯では、３０〜４５℃以上温
度が上昇する現象があり、装入口側の炉の温度を設定温
度より燃焼負荷を下げるように運転しなけれがならない
欠点があった。

【００１１】又、サイドバーナは炉長手方向に千鳥配置
されており、定常燃焼時に燃焼負荷の設計最大容量より
低い温度に調整した場合に、炉幅方向の中心部が高温と
なり、炉幅方向に大きな温度差が発生し易い欠点があっ
た。サイドバーナ方式のように、炉側壁に設けられたバ
ーナを炉の両側壁から燃焼させているにもかかわらず炉
幅方向に１００℃以上の大きな温度差が発生する。即
ち、サイドバーナ方式では、火炎長が設計最大容量にて
炉幅に一致するような設計がなされており、サイドバー
ナを低燃焼負荷で運転した場合には火炎が炉中央に集ま
ることにより、炉幅方向中心部が高温となる。

【００１２】又、鋼板を搬送する搬送装置４が設けられ
ており、搬送装置４の下部加熱室には冷却水が流れた支
柱があり、搬送装置４の下部の温度が低くなる傾向があ
るために、搬送装置４の下部加熱室の燃焼負荷を大きく
して燃焼制御を行っていた。しかしながら、燃焼排ガス
発生量が、搬送装置４の下部で大きくなり、炉の装入口
２に流れる燃焼排ガス量が搬送装置４の下側でより大き
くなる傾向があり、その一部が搬送装置４の上部に流れ
て温度分布を乱していた。

【００１３】更に、従来の軸流バーナを用いた連続式加
熱炉では、図４（ｂ），（ｃ）に示したように、軸流バ
ーナ１３が設置される部分の炉高を低くせざるをえない
部分Ｓが生じる。その部分Ｓにはバーナ火炎が届かない
ため、炉の加熱能率を低下させる問題があるとともに、
有効炉長が短くなる欠点があった。そして、図４（ａ）
の連続式加熱炉の場合と同様に、燃焼排ガスの全量が炉
の装入側に流れるために、予熱帯６と加熱帯７の温度制
御が均熱帯８の影響を受けて温度制御の外乱となる問題
があった。

【００１４】更に、従来の連続式加熱炉では、操業温度
の設定や温度の変更の際に、ダミー材を連続式加熱炉内
に搬送させて、目標の熱処理がなされているか否かの確
認がなされた上で、鋼材の熱処理が開始されている。従
って、連続式加熱炉の温度制御が短時間に、高精度にな
し得るのであれば、連続式加熱炉に投入されるダミー材
の投入量を低減することができる。

【００１５】又、従来の連続式加熱炉では、炉長が３０
〜４０ｍもあり、その付帯設備を加えた設備は広大な用
地を必要とし、連続式加熱炉の立地条件によって制約を
受ける場合がある。従って、連続式加熱炉を可能な限
り、小型にできれば、立地条件の緩和が図れる。

【００１６】本発明は、上述のような問題点に鑑みなさ
れたものであり、燃焼排ガスの顕熱による高温の予熱空
気によって熱効率を改善し得るとともに、有効炉長が長
く、各帯の燃焼独立性が向上し、各帯及び各帯の上部加
熱室と下部加熱室の温度分布が高精度に制御できる連続
式加熱炉を提供することを目的とするものである。

【００１７】又、本発明は、燃焼排ガスの顕熱による高
温の予熱空気によって熱効率を改善し得るとともに、有
効炉長が長く、各帯の燃焼独立性が向上し、窒素酸化物
の発生を抑制できる連続式加熱炉を提供することを目的
とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するためになされたものであり、請求項１の発明は、
鋼片を搬送手段により各単位炉内に搬送させて加熱する
連続式加熱炉に於いて、前記単位炉の炉壁に対向して、
交番燃焼するサイドバーナ型の蓄熱式バーナが配置され
るとともに、炉長手方向に多数設置され、前記単位炉の
複数の蓄熱式バーナを一群として、個別に燃焼制御でき
る燃焼制御ゾーンを形成したことを特徴とする連続式加
熱炉である。

【００１９】この発明では、連続式加熱炉に蓄熱式バー
ナが用いられており、燃焼排ガスの７５％以上を蓄熱式
バーナを通過させて熱回収して大気に放出しているため
に、装入口に流れる燃焼排ガスの７５％以上を減少させ
ることができる。従って、鋼片の抽出側の燃焼ゾーンの
燃焼負荷が変化したとしても装入側の燃焼ゾーンの温度
の乱れを小さくでき、他の単位炉からの燃焼排ガスの影
響を受けにくい。又、燃焼排ガスが炉幅方向に流れるの
で、各単位炉毎に個別に炉長方向と炉幅方向の温度制御
ができる。

【００２０】又、請求項２の発明は、鋼片を搬送手段に
より各単位炉内を搬送させて加熱する連続式加熱炉に於
いて、前記単位炉の炉壁に対向して、交番燃焼するサイ
ドバーナ型の蓄熱式バーナが配置されるとともに、炉長
手方向に多数設置され、前記搬送手段で分けられる前記
単位炉の上部加熱室と下部加熱室に設置された蓄熱式バ
ーナの一群によって、個別に燃焼制御できる燃焼制御ゾ
ーンを形成したことを特徴とする連続式加熱炉であり、
この発明では、搬送手段によって単位炉が上部加熱室と
下部加熱室に分けられ、単位炉の下部加熱室は冷却水の
影響により、温度の上部加熱室と下部加熱室とを個別し
て炉長方向と炉幅方向の温度制御ができる。

【００２１】又、請求項３の発明は、鋼片を搬送手段に
より各単位炉内に搬送させて加熱する連続式加熱炉に於
いて、前記単位炉の炉壁に対向して、交番燃焼するサイ
ドバーナ型の蓄熱式バーナが配置されるとともに、炉長
手方向に多数設置され、前記搬送手段によって前記単位
炉を上部加熱室と下部加熱室とに区分され、前記上部加
熱室又は前記下部加熱室の同一炉壁側に設置された前記
蓄熱式バーナの一群によって、個別に燃焼制御できる燃
焼制御ゾーンを形成したことを特徴とする連続式加熱炉
である。

【００２２】この発明では、冷却水が流れる搬送手段に
よって単位炉が上部加熱室と下部加熱室に分けられ、更
に、同一炉壁側に設置された蓄熱式バーナの一群を燃焼
単位として、上部加熱室又は下部加熱室をそれぞれ２分
割して炉長方向と炉幅方向の温度制御が高精度にでき
る。

【００２３】又、請求項４の発明は、鋼片を搬送手段に
より各単位炉内に搬送させて加熱する連続式加熱炉に於
いて、前記単位炉の炉壁に対向して、交番燃焼するサイ
ドバーナ型の蓄熱式バーナが配置されるとともに、炉長
手方向に多数設置されており、前記単位炉毎の複数の蓄
熱式バーナを一群として、個別に燃焼制御できる第１の
燃焼制御ゾーンと、前記単位炉が前記搬送手段で分けら
れる上部加熱室と下部加熱室に設置された蓄熱式バーナ
の一群によって、個別に燃焼制御できる第２の燃焼制御
ゾーンと、前記搬送手段の上部加熱室と下部加熱室とに
区分され、前記上部加熱室又は前記下部加熱室の同一炉
壁側に設置された前記蓄熱式バーナの一群によって、個
別に燃焼制御できる第３の燃焼制御ゾーンとを具備する
ことを特徴とする連続式加熱炉であり、各単位炉毎に燃
焼制御ゾーンを設定することによって、炉長方向と炉幅
方向の温度制御が高精度にできる。

【００２４】又、請求項５の発明は、請求項１乃至４の
何れかの発明に於いて、前記燃焼制御ゾーンの少なくと
も一つが軸流バーナ型の蓄熱式バーナによることを特徴
とする連続式加熱炉であり、軸流バーナ型の蓄熱式バー
ナが炉幅方向に配置されており、炉幅方向の温度制御が
精度よくなし得る。

【００２５】又、請求項６の発明は、請求項１乃至５の
何れかの発明に於いて、前記蓄熱式バーナを２本以上２
０本以下をまとめて一つの燃焼制御ゾーンを形成し、前
記燃焼制御ゾーンが４つ以上設けられていることを特徴
とする連続式加熱炉であり、連続式加熱炉が燃焼制御ゾ
ーン毎に分けられ、炉長手方向及び炉幅方向の温度制御
が精度良くなし得る。

【００２６】又、請求項７の発明は、請求項１乃至６の
何れかの発明に於いて、前記燃焼制御ゾーンに対して燃
焼排ガス中に含まれるドレンを集合するドレン排出装置
が設けられていることを特徴とする連続式加熱炉であ
り、加熱室毎に温度制御され、その燃焼排ガスから発生
するドレンを燃焼制御ゾーン毎に処理できるので、燃焼
用空気とともにドレンが各単位炉に吹き込まれることが
なく、ドレンによる炉温の低下が防止できるので、各単
位炉の温度制御が高精度になし得る。

【００２７】又、請求項８の発明は、請求項１乃至７の
何れかの発明に於いて、前記サイドバーナ型の蓄熱式バ
ーナを炉長方向のピッチ２ｍ以下で設置した燃焼制御ゾ
ーンが４つ以上設けられていることを特徴とする連続式
加熱炉であり、燃焼制御ゾーン内の温度均一性が向上す
るとともに、蓄熱式バーナが近接して配置され、隣接す
る蓄熱式バーナの一方が燃焼状態であり、他方の蓄熱式
バーナが排ガス排出状態であり、燃焼排ガスの流動が激
しいので、蓄熱式バーナ近傍の温度が過度に高温になる
ことがなく、窒素酸化物の発生を抑制することができ
る。

【００２８】又、請求項９の発明は、鋼片を搬送手段に
より各単位炉内に搬送させて熱処理する連続式加熱炉に
於いて、前記連続式加熱炉が予熱帯、加熱帯及び均熱帯
から構成され、前記予熱帯、加熱帯に設置される蓄熱式
バーナのバーナ容量に対して、前記均熱帯の蓄熱式バー
ナのバーナ容量を、前記予熱帯、加熱帯の蓄熱式バーナ
の容量の平均値の１／２以下のバーナ容量とし、前記均
熱帯の炉壁に炉長手方向又は炉幅方向に設置した蓄熱式
バーナのピッチを前記予熱帯や前記加熱帯の蓄熱式バー
ナのピッチより狭いピッチで配置したことを特徴とする
連続式加熱炉であり、各単位炉の炉幅方向及び炉長方向
の温度制御が高精度になし得るとともに、窒素酸化物の
発生を抑制することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る連続式加熱炉
の実施形態について、図面を参照して説明する。図１
は、本発明に係る連続式加熱炉の一実施形態の概要を示
す断面図であり、蓄熱式バーナを用いた連続式加熱炉で
ある。図１の手前の炉壁にも蓄熱式バーナが同数設置さ
れている。又、図２には蓄熱式バーナの形状、その配管
経路及び制御系が示されている。本発明に係る連続式加
熱炉は、従来と同様に、常温乃至数百℃の鋼片を１，１
００〜１，２５０℃程度まで加熱し、１時間当たり２０
０〜６００トンの鋼片を加熱できるものである。この連
続式加熱炉は、炉長が約３６ｍ、炉幅約１０ｍであり、
熱処理をする鋼片は、例えば、厚さが２００〜２５０ｍ
ｍ、幅５００〜１，５００ｍｍ程度、長さが５，０００
〜１０，０００ｍｍ程度である。又、蓄熱式バーナは、
燃焼排ガスの顕熱を蓄積する蓄熱体が収納されており、
蓄熱体は質量が小さく温度変化に対して応答性がよい、
例えば、セラミックスハニカムが用いられている。

【００３０】図１に於いて、連続式加熱炉１５は、鋼片
５を装入する装入口２と、熱処理された鋼片５を抽出す
る抽出口３を備え、鋼片５はウォーキングビームやスキ
ッドレール等の搬送装置４によって抽出口３へと搬送さ
れる。この連続式加熱炉１５は、装入口２側より、第１
の予熱帯Ａ、第２の予熱帯Ｂ、加熱帯Ｃ、及び均熱帯Ｄ
からなる。各帯は仕切壁９で仕切られ、装入口２に近い
側に煙道１０が設けられている。なお、仕切壁９が無い
場合でも加熱制御性の悪化は少ない。連続式加熱炉１５
の各加熱室には温度計Ｔ１乃至Ｔ８が設けられている。
連続式加熱炉１５は、制御装置１６からの制御信号によ
って、各単位炉の加熱室の炉内温度が制御されている。

【００３１】第１の予熱帯Ａ、第２の予熱帯Ｂ、加熱帯
Ｃ、及び均熱帯Ｄは、鋼板５を搬送する搬送装置４によ
って上側と下側に区分けされ、上側の炉を上部加熱室、
下側の炉を下部加熱室と称する。第１の予熱帯Ａは上部
加熱室Ａ１と下部加熱室Ａ２、第２の予熱帯Ｂは上部加
熱室Ｂ１と下部加熱室Ｂ２、加熱帯Ｃは上部加熱室Ｃ１
と下部加熱室Ｃ２、均熱帯Ｄは上部加熱室Ｄ１と下部加
熱室Ｄ２からそれぞれ構成されている。

【００３２】第１の予熱帯Ａは、例えば、上部加熱室Ａ
１と下部加熱室Ａ２にそれぞれ３対、合計６対（１２
本）の蓄熱式バーナ１８が炉長方向に２ｍのバーナピッ
チで配置されている。上部加熱室Ａ１と下部加熱室Ａ２
に分けて燃焼制御がなされ、二つの燃焼制御ゾーンが個
別に燃焼制御されて、第１の予熱帯Ａの温度制御がなさ
れている。無論、連続式加熱炉の第１の予熱帯は、上部
加熱室Ａ１と下部加熱室Ａ２を個別に燃焼制御する実施
形態を示したが、高精度の温度制御を必要としない場合
は、上部加熱室Ａ１と下部加熱室Ａ２の燃焼制御を１つ
の燃焼制御ゾーンとして燃焼制御してもよい。

【００３３】第２の予熱帯Ｂは、例えば、上部加熱室Ｂ
１と下部加熱室Ｂ２にそれぞれ５対、合計１０対（２０
本）の蓄熱式バーナ１８が炉長方向に２ｍのピッチで配
置されている。上部加熱室Ｂ１と下部加熱室Ｂ２にそれ
ぞれに分けて燃焼制御がなされており、二つの燃焼制御
ゾーンがそれぞれ個別に燃焼制御されて、第２の予熱帯
Ｂの温度制御がなされている。

【００３４】加熱帯Ｃは、例えば、上部加熱室Ｃ１と下
部加熱室Ｃ２にそれぞれ５対、合計１０対（２０本）の
蓄熱式バーナ１８が炉長方向に１．７ｍのピッチで配置
されている。上部加熱室Ｃ１と下部加熱室Ｃ２とにそれ
ぞれ分けて個別に燃焼制御する燃焼制御ゾーンがあり、
これらの二つの燃焼制御ゾーンがそれぞれ個別に燃焼制
御されて、加熱帯Ｃの温度制御がなされている。

【００３５】均熱帯Ｄは、例えば、上部加熱室Ｄ１と下
部加熱室Ｄ２にそれぞれ６対，合計１２対（２４本）の
蓄熱式バーナ１８が炉長方向に１．５ｍのピッチで設置
されている。均熱帯Ｄは、被加熱物の最終温度分布及び
加熱温度を調整する重要な部分であるので、上部加熱室
Ｄ１の炉壁にそれぞれ設けられた１２本の蓄熱式バーナ
によって、上部加熱室Ｄ１を二つの燃焼制御ゾーンに分
けて、上部加熱室Ｄ１の温度分布が制御されている。同
様に下部加熱室Ｄ２においてもその炉壁にそれぞれ設け
られた１２本の蓄熱式バーナによる二つの燃焼ゾーンが
設けられ、燃焼制御がなされている。均熱帯Ｄには、合
計四つ燃焼制御ゾーンが設けられ、これら四つの燃焼制
御ゾーンを個別に燃焼制御して、均熱帯Ｄの温度制御が
なされている。又、均熱帯Ｄに装着されている蓄熱式バ
ーナ１８は、他の帯に装着されている蓄熱式バーナの約
１／２以下の小容量のバーナが用いられている。

【００３６】次に、図１の連続式加熱炉１５の燃焼排ガ
スの配管系と燃焼制御系の概要について説明する。蓄熱
式バーナ１８に接続された排ガス排出用の配管は、排ガ
ス遮断弁２５を介して、排ガス集合ヘッダ１９に接続さ
れ、排ガス集合ヘッダ１９からの配管は排ガス集合ヘッ
ダ２０に接続されている。他方の炉壁側に設けられた蓄
熱式バーナ１８も同様に配管が排ガス遮断弁２５を介し
て、排ガス集合ヘッダ１９に接続され、更に、排ガス集
合ヘッダ２０に接続されている。排ガス集合ヘッダ２０
に接続された配管は、排ガス吸引ブロワ１７に接続され
て煙突Ｅ１に接続され、燃焼排ガスが炉外に排出されて
いる。排ガス集合ヘッダ１９は、燃焼制御ゾーン毎に設
けるか、図１に示したように、炉壁側に対応して排ガス
集合ヘッダ１９を設けてもよい。

【００３７】なお、図１中の排ガス集合ヘッダ１９，２
０には、図示されていないが、ドレン排出装置が設けら
れており、排ガス集合ヘッダ１９，２０に排ガス中のド
レンが集合されてドレン排出装置から炉外に排出されて
いる。更に、各蓄熱式バーナ１８の排ガス出側の配管に
もドレン排出装置が設けられている。排ガス集合ヘッダ
１９，２０は、燃焼排ガス中の含まれるドレン（酸性の
水滴等）を集めて、排ガス集合ヘッダ１９，２０に設け
られたドレン排出装置からドレンが炉外に排出されてい
る。排ガス集合ヘッダ１９は、各加熱室Ａ１，Ａ２〜Ｄ
１，Ｄ２に対応して設けられている。

【００３８】次に、図２の断面図を参照して、図１の連
続式加熱炉に用いられる蓄熱式バーナの形状、その配管
系及び燃焼制御系について説明する。図２は、図１に示
した連続式加熱炉１５の第二の予熱帯Ｂの断面を示し、
各炉壁に設けた蓄熱式バーナ１８にＩ乃至Ｖを付与し、
Ｆは火炎を示している。

【００３９】図２は、交番燃焼の一つの状態を示してお
り、上部加熱室Ｂ１の炉壁に、蓄熱式バーナＩとIII が
対向して配置され、蓄熱式バーナＩとIII が交番燃焼し
ている。同様に下部加熱室Ｂ２の炉壁に蓄熱式バーナII
とＶが配置され、交番燃焼している。図示した交番燃焼
の一状態では、蓄熱式バーナII，III が燃焼状態であ
り、蓄熱式バーナＩ，Ｖが燃焼排ガスを排出する蓄熱動
作を行っている。

【００４０】先ず、蓄熱式バーナＩを参照して、その配
管系と制御系について説明する。蓄熱体２１を備える蓄
熱式バーナ１８は、一次燃料ノズル１８ａと二次燃料ノ
ズル１８ｂが設けられ、一次燃料ノズル１８ａは蓄熱式
バーナ１８の空気ノズルに開口し、二次燃料ノズル１８
ｂはバーナタイルに設けられ、加熱炉１５内に開口して
いる。一次燃料ノズル１８ａ及び二次燃料ノズル１８ｂ
にはそれぞれ燃料遮断弁２２，２３が設けられている。
蓄熱式バーナ１８には、ドレン排出装置２６が設けられ
た配管が接続され、その配管から分岐した配管に空気遮
断弁２４、他方の配管に排ガス遮断弁２５がそれぞれ接
続されている。無論、蓄熱式バーナII乃至Ｖも同様な構
成である。又、蓄熱式バーナ１８には、燃焼排ガスの出
側温度を計測する温度計２７が設けられている。

【００４１】燃料遮断弁２２，２３は、一次燃料ノズル
１８ａ或いは二次燃料ノズル１８ｂを介して蓄熱式バー
ナ１８への燃料供給を制御する遮断弁であり、空気遮断
弁２４は、燃焼用空気の供給を制御する遮断弁である。
排ガス遮断弁２５は、燃焼排ガスの炉外への排出を制御
する遮断弁である。

【００４２】蓄熱式バーナでは対となる蓄熱式バーナＩ
とIII とが３０秒〜２分の間隔で交番燃焼し、同様に蓄
熱式バーナIIとＶとが３０秒〜２分の間隔で交番燃焼し
ている。蓄熱式バーナ１８（II，III)では、先ず、一次
燃料ノズル１８ａから炉内に噴射される燃料が自然着火
温度に達するまで交番燃焼し続け、炉内温度が自然着火
温度に達した時点で、二次燃料ノズル１８ｂから燃料が
炉内に供給され、所定の炉内温度に設定する。又、炉長
手方向に設置された蓄熱式バーナ１８は、燃焼制御ゾー
ン内のｎ本の蓄熱式バーナが燃焼状態の場合は、ｎ本の
蓄熱式バーナが排気状態となっている。従って、発生す
る燃焼排ガスと吸気するガスとに流量差が大きく変動し
ないような制御がなされている。蓄熱式バーナの交番燃
焼は、制御装置１６によって制御されている。

【００４３】各加熱室に設けられた温度計Ｔ１乃至Ｔ８
の出力は、制御装置１６に入力され、これらの温度計測
値に基づいて、燃料と燃焼用空気が供給され、これらの
遮断弁は、制御装置１６からの制御信号によって制御さ
れている。

【００４４】定常燃焼状態において、交番燃焼の一周期
では、蓄熱式バーナIII の燃料遮断弁２２が開かれ、燃
料が直接上部加熱室Ｂ１に噴霧されるとともに、燃焼用
空気遮断弁２４が開かれて空気ノズルから燃焼用空気が
供給されて燃焼している。燃焼排ガス遮断弁２５は閉じ
られている。一方、蓄熱式バーナＩの燃料遮断弁２２，
２３及び燃焼用空気遮断弁２４が閉じられ、燃焼排ガス
遮断弁２５が開かれて、燃焼排ガスは吸引ブロワ１７に
よって煙突Ｅ１を介して燃焼排ガスが排気されている。
次の交番燃焼の周期では、蓄熱式バーナＩが燃焼状態と
なり、蓄熱式バーナIII から燃焼排ガスが排気される。
このような燃焼を繰り返した上部加熱室Ｂ１が所望の温
度に設定される。又、下部加熱室Ｂ２も同様な交番燃焼
を行って所望の温度に設定されている。

【００４５】例えば、第２の予熱帯Ｂは、搬送装置４に
より上部加熱室Ｂ１と下部加熱室Ｂ２に分けられ、下部
加熱室Ｂ２には冷却水が流れている搬送装置４による熱
損失を補うように炉内温度を制御して、上部加熱室Ｂ１
と下部加熱室Ｂ２の温度が同じ温度に設定するように、
上部加熱室Ｂ１と下部加熱室Ｂ２とを異なった燃焼制御
ゾーンとして個別に温度制御されている。他の第１の予
熱帯Ａ、加熱帯Ｃ、及び均熱帯Ｄにおいても同様であ
り、均熱帯Ｄでは、更に、上部加熱室Ｄ１と下部加熱室
Ｄ２を、例えば、図１の紙面手前側と奥側で二分割して
燃焼制御を行っている。

【００４６】又、燃焼排ガスは、温度が低下して露点に
達すると水滴が発し、水滴は酸性を帯びており、腐食の
原因となる。従って、燃焼排ガスを一旦排ガス集合ヘッ
ダ１９に集め、更に、排ガス集合ヘッダ２０に集められ
て燃焼排ガスが排気されている。各排ガス集合ヘッダ１
９，２０に貯留されるドレンは、ドレン排出装置２６を
介して炉外に排出される。この排ガス集合ヘッダ１９
は、各燃焼制御ゾーンに対応して設けられる。

【００４７】次に、図３を参照して、本発明の連続式加
熱炉の他の実施形態を説明する。図３は、図１の実施形
態と同様に、連続式加熱炉が第１の予熱帯Ａ、第２の予
熱帯Ｂ、加熱帯Ｃ及び均熱帯Ｄから構成されており、加
熱帯Ｃの上部加熱室Ｃ１及び均熱帯Ｄの上部加熱室Ｄ１
には軸流型の蓄熱式バーナ１８（以下、蓄熱式軸流バー
ナと称する）が備えられている。又、各帯には、上記と
同様に、同一燃焼制御がなされる燃焼制御ゾーンが設け
られている。

【００４８】上部加熱室Ｃ１及び上部加熱室Ｄ１に設け
られた蓄熱式軸流バーナ１８は、バーナ容量によっても
異なるが、炉幅方向に１．６〜１．９ｍのピッチで配置
され、上部加熱室Ｄ１では、１．６ｍのピッチで配置さ
れている。互いに向かい合う蓄熱式軸流バーナ１８は、
一方が燃焼状態にあるときは、他方が排気状態となる交
番燃焼を行っている。

【００４９】上部加熱室Ｃ１では、装入口側と抽出側に
設けられる蓄熱式軸流バーナ１８を一群とする燃焼制御
ゾーンが形成されている。上部加熱室Ｃ１では、装入口
側に設けられる蓄熱式軸流バーナ１８を一群とする燃焼
制御ゾーンが形成され、抽出側に設けられる蓄熱式軸流
バーナ１８を一群とする燃焼制御ゾーンが形成されてい
る。他の加熱室は図１の実施形態と同一であり、排ガス
集合ヘッダは、燃焼制御ゾーンに対応して設けられてい
る。又、均熱帯Ｄの上部加熱室Ｄ１に用いられる蓄熱式
軸流バーナ１８のバーナ容量は、他の蓄熱式バーナの１
／２程度の容量のものが用いられている。蓄熱式軸流バ
ーナ１８のピッチは密であるので、炉幅方向の温度分布
は平坦になる。

【００５０】上記のように、本実施形態の連続式加熱炉
では、蓄熱式バーナを燃焼と蓄熱を交互に行う交番燃焼
を行わせることによって、燃焼排ガスの顕熱が蓄熱体に
蓄えられ、燃焼用空気が蓄熱体を通過する際に、蓄熱体
に蓄えられた熱によって、燃焼用空気を高温予熱空気と
して加熱炉内に供給し、熱効率の高い燃焼を行わせるこ
とができる。又、燃焼排ガスは、各加熱室の燃焼排ガス
の約７５％が蓄熱体を通過して、燃焼排ガスが装入口側
には殆ど流れないので、各加熱室が個別に温度制御でき
る利点がある。

【００５１】又、連続式加熱炉では、鋼片を搬送装置に
よって連続的に搬送させて熱処理がなされる。搬送装置
には冷却水が流されているので、搬送装置による熱損失
を補うために、下部加熱室Ａ２〜Ｄ２の燃焼負荷は、上
部加熱室Ａ１〜Ｄ１より燃焼負荷を大きくして、炉内温
度が低下しないように燃焼制御がなされている。しか
し、燃焼制御ゾーン毎に温度制御が可能であるので、各
加熱室の温度計Ｔ１〜Ｔ８で温度を計測して、燃焼制御
ゾーン毎に燃焼制御がなされ、各帯の温度分布が高精度
に燃焼制御がなされている。又、蓄熱式バーナに設けら
れた温度計２７によって排ガス温度を計測し、下流側機
器の耐熱温度以下となるような排気流量制御を行うこと
が好ましい。

【００５２】又、連続式加熱炉では、蓄熱式バーナが炉
長手方向に最低２本が設けられ、最大２０本を一群の燃
焼制御ゾーンとして、燃焼制御を行う。同一炉壁に設置
される蓄熱式バーナの最低設置本数を２本と設定したの
は、隣接する蓄熱式バーナの一方が燃焼状態の場合に、
隣接する他の蓄熱式バーナが排気状態となるようにする
ことで、周囲温度が過度に高温となり、燃焼排ガス中の
窒素酸化物が多量に発生するのを防止するためである。
最大設置本数を２０本と設定したのは、連続式加熱炉の
均熱帯の炉長によって設定される数である。例えば、図
１の加熱炉では、通常、炉の長手方向に第１予熱帯Ａ，
第２予熱帯Ｂ，加熱帯Ｃ，均熱帯Ｄが設けられる。炉長
が約４０ｍでは、各帯の長さは約１０ｍとなる。ここに
２ｍピッチでバーナを設置すると、５本（１０ｍ／２ｍ
ピッチ）となり、バーナ本数を上下帯の手前と奥側で考
えると、２０本（５本×４）が概略最大本数となる。こ
れより本数を増やすとゾーン長（１０ｍ）が長くなって
炉長方向の温度制御性が悪くなる。

【００５３】又、サイドバーナ型の蓄熱式バーナをピッ
チ２ｍ以下で設置した燃焼排ガス制御帯を４つ以上で設
けているのは、一つの帯に燃焼制御帯を４つ以上設ける
ことにより、温度制御性の向上を図るためである。又、
蓄熱式バーナは、高温予熱空気燃焼するので、ＮＯｘが
高くなり易い特性を有し、バーナ１個の容量を大きくす
ると、それが顕著になる。このよな観点からバーナピッ
チを２ｍ以下に設定して配列すると、バーナ１個の容量
が制約され、バーナが密に配列されることになり、燃焼
制御帯の温度分布均一化が図れるとともに、ＮＯｘ値が
低下する。

【００５４】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、蓄熱式
バーナによる燃焼制御によって、炉長方向及び炉幅方向
の温度分布の均一性が向上する利点がある。即ち、従来
の連続式加熱炉の炉幅方向のガス温度偏差は最大２００
℃程度であったのに対し、本発明では炉幅方向のガス温
度偏差が２０℃程度であり、約１／１０に低減すること
ができた。

【００５５】又、本発明によれば、蓄熱式バーナによる
燃焼制御によって、有効炉長が長く設定することができ
るので、炉長を従来の炉長より短く設定することができ
る利点があり、連続式加熱炉の立地条件が緩和される効
果を有する。

【００５６】又、本発明によれば、炉長方向の温度制御
も向上したので、各単位炉の目標温度外れが従来の平均
温度外れの１／４以下に減少させることができたので、
加熱処理後の鋼片の品質が向上する利点がある。

【００５７】又、本発明によれば、燃焼制御ゾーン毎の
温度変更が短時間に行えるので操業温度の変更時の温度
設定が短時間になし得るので、操業温度変更時に使用さ
れるダミー材の使用料も１／２以下に削減することがで
きる利点があり、実質的な操業時間を長くすることがで
きる利点がある。

【００５８】又、本発明によれば、連続式加熱炉の省エ
ネルギ化が達成できるとともに、窒素酸化物の発生量
が、従来の連続式加熱炉では８０ｐｐｍであったのに対
し、本発明の連続式加熱炉では４５ｐｐｍとなり、約１
／２に抑制することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る連続式加熱炉の一実施形態を示す
断面図である。

【図２】本発明に係る連続式加熱炉の要部の断面図であ
る。

【図３】本発明に係る連続式加熱炉の他の実施形態を示
す断面図である。

【図４】従来の連続式加熱炉の例を示す断面図である。

【符号の説明】

２装入口３抽出口４搬送手段５鋼板１０煙道１５加熱炉１６制御装置１７排ガス吸引ブロワ１８蓄熱式バーナ１８ａ一次燃料ノズル１８ｂ二次燃料ノズル１９，２０排ガス集合ヘッダ２１蓄熱体２２，２３燃料遮断弁２４空気遮断弁２５排ガス遮断弁２６ドレン排出装置Ａ第１の予熱帯Ｂ第２の予熱帯Ｃ加熱帯Ｄ均熱帯Ａ１上部加熱室（Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１）Ａ２下部加熱室（Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２）Ｔ１〜Ｔ８温度計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼片を搬送手段により各単位炉内に搬送
させて加熱する連続式加熱炉に於いて、前記単位炉の炉壁に対向して、交番燃焼するサイドバー
ナ型の蓄熱式バーナが配置されるとともに、炉長手方向
に多数設置され、前記単位炉毎の複数の蓄熱式バーナを
一群として、個別に燃焼制御できる燃焼制御ゾーンを形
成したことを特徴とする連続式加熱炉。
【請求項２】鋼片を搬送手段により各単位炉内を搬送
させて加熱する連続式加熱炉に於いて、前記単位炉の炉壁に対向して、交番燃焼するサイドバー
ナ型の蓄熱式バーナが配置されるとともに、炉長手方向
に多数設置され、前記搬送手段で分けられる前記単位炉
の上部加熱室と下部加熱室に設置された蓄熱式バーナの
一群によって、個別に燃焼制御できる燃焼制御ゾーンを
形成したことを特徴とする連続式加熱炉。
【請求項３】鋼片を搬送手段により各単位炉内に搬送
させて加熱する連続式加熱炉に於いて、前記単位炉の炉壁に対向して、交番燃焼するサイドバー
ナ型の蓄熱式バーナが配置されるとともに、炉長手方向
に多数設置され、前記搬送手段によって前記単位炉を上
部加熱室と下部加熱室とに区分され、前記上部加熱室又
は前記下部加熱室の同一炉壁側に設置された前記蓄熱式
バーナの一群によって、個別に燃焼制御できる燃焼制御
ゾーンを形成したことを特徴とする連続式加熱炉。
【請求項４】鋼片を搬送手段により各単位炉内に搬送
させて加熱する連続式加熱炉に於いて、前記単位炉の炉壁に対向して、交番燃焼するサイドバー
ナ型の蓄熱式バーナが配置されるとともに、炉長手方向
に多数設置されており、前記単位炉毎の複数の蓄熱式バ
ーナを一群として、個別に燃焼制御できる第１の燃焼制
御ゾーンと、前記単位炉が前記搬送手段で分けられる上
部加熱室と下部加熱室に設置された蓄熱式バーナの一群
によって、個別に燃焼制御できる第２の燃焼制御ゾーン
と、前記搬送手段の上部加熱室と下部加熱室とに区分さ
れ、前記上部加熱室又は前記下部加熱室の同一炉壁側に
設置された前記蓄熱式バーナの一群によって、個別に燃
焼制御できる第３の燃焼制御ゾーンとを具備することを
特徴とする連続式加熱炉。
【請求項５】請求項１乃至４の何れかに記載の連続式
加熱炉に於いて、前記燃焼制御ゾーンの少なくとも一つが軸流バーナ型の
蓄熱式バーナによることを特徴とする連続式加熱炉。
【請求項６】請求項１乃至５の何れかに記載の連続式
加熱炉に於いて、蓄熱式バーナを２本以上２０本以下をまとめて一つの前
記燃焼制御ゾーンを形成し、前記燃焼制御ゾーンが４つ
以上設けられていることを特徴とする連続式加熱炉。
【請求項７】請求項１乃至６の何れかに記載の連続式
加熱炉に於いて、前記燃焼制御ゾーン毎に燃焼排ガス中に含まれるドレン
を集合するドレン排出装置が設けられていることを特徴
とする連続式加熱炉。
【請求項８】請求項１乃至７の何れかに記載の連続式
加熱炉に於いて、前記サイドバーナ型の蓄熱式バーナを炉長方向のピッチ
２ｍ以下で設置した燃焼制御ゾーンが４つ以上設けられ
ていることを特徴とする連続式加熱炉。
【請求項９】鋼片を搬送手段により各単位炉内に搬送
させて加熱する連続式加熱炉に於いて、前記連続式加熱炉が予熱帯、加熱帯及び均熱帯から構成
され、前記予熱帯、加熱帯に設置される蓄熱式バーナの
バーナ容量に対して、前記均熱帯の蓄熱式バーナのバー
ナ容量を、前記予熱帯、加熱帯に設置された蓄熱式バー
ナの容量の平均値の１／２以下のバーナ容量とし、前記
均熱帯の炉壁に炉長手方向又は炉幅方向に設置した蓄熱
式バーナのピッチを前記予熱帯や前記加熱帯の蓄熱式バ
ーナのピッチより狭いピッチで配置したことを特徴とす
る連続式加熱炉。