JPS58126927A - 鋼材加熱炉 - Google Patents

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】 本発明はスラブ、ビレット等の鋼材を目的の圧延温Ｋま
で均一加熱する銅材加熱炉に関するｔのである。

従来、との＠０加熱炉は被熱材（鋼材）の上。

下ＥＩＫ直火バーナを配置した燃焼富會設け、装入側か
ら抽出側に向って被熱材會搬送しながら加熱上行う直火
燃焼方式の加熱炉が一般に採用されており、燃焼室での
バーナ配置方法によってサイドバーナ、軸流バーナ、ル
ーフバーナの三方式があることが一般的に知られている
。

前者のすイドバーナ方式は炉の両側壁部にバーナを配置
する構造のため、一般に炉長方向は比較的均一な炉温分
布が得られ易いが、炉巾方向については均一な炉温分布
が得られにくいという欠点を有しており、設備的には炉
構造が簡素なため設備コストが安いという特黴會持って
いゐ。

これに対して、生者の軸流バーナ方式は炉の長手方向に
パー、すを配置する構造のためサイドバーナ方式の場合
とは逆に、一般に炉巾方向は比較的均一な炉温分布が得
られ島いが、−長方向については均一な炉温分布が得ら
れにくいという欠点會有しており、設備的に％バーナの
配量上炉巾方向にノーメ部會設ける必＊ｐあるため炉床
利用率が低く、かつ設備コストが高く、作業性及び保守
性が悪いという欠点管持っている。

一方、後者のルーフバーナ方式はその性格上、上部燃焼
富の天井炉壁にバーナを配置する構造のため、炉巾及び
炉長方向の全面にわたって比較的均一な炉温分布か得ら
れるという特徴を有しているか、他のニオ式に比べてバ
ーナ本数が多くな；ｂため一般に設備費が＾く、かつバ
ーナ配置の性格上、上郁燃＊ｉｉのみしか適用できない
という欠点を有している。

又、この種の直火燃焼方式を燃焼機能面からみた場合、
バーナから供給され次燃料と燃焼用空気′９Ｉ！：ｔＩ
！炉内（燃焼基円）の自白空間で混合燃焼させ、かＯ燃
焼ガスの輝炎放射、ガス放射及びｐｍ放射を利用して被
熱材の加熱を行うものであるか、一般にこの梳の直火燃
焼方式ではバーナから供給畜れる流体の噴出エネルギー
會十分に大きく織って４１その火炎長紘精々３〜４　ｖ
ｍ　Ｌ、かならず、加えて低負荷燃焼時にはバーナ供給
流体の噴出エネルギーも小さくなるため火炎の直進性が
低下し、浮力による火炎の舞上り楓象や炉内ガス流れに
よる火炎の曲折現象が発生するという基本的な問題を有
していたため、最近の加熱炉のごとく炉の大証化（炉巾
で１０〜１５％、炉長で加〜５０ｍ）や操業の多様化（
９５０〜１２５０Ｃ迄の広温度朝日で均一加熱）に対し
ては、従来の直火燃焼方式では十分に対処することかで
きなかった。

又、最近は炉の大証化に伴い被熱材の搬送手段として一
般にウオーキングビーム方式を採用する傾向にあるか、
このウオーキングビーム方式では被熱材を断熱、水冷構
造の固定及び可動スキッドで支持、搬送する方式のため
、このスキλド直上にある被熱材はスキッドバイブのシ
ャドウ効果により伝熱が阻害されるため、被熱材の他の
部分に比べて加熱がされにくいという欠点を有しており
、被熱材の均一加熱のためには加熱初期の段階でこのス
キッドシャドウＳｔ−積極的に加熱する、いわゆるピー
ク温Ｗ、【有した炉温分布を形成することか望オしいが
、従来　　“の直火燃焼方式の加熱炉では任意点、即ち
、スキッド部にビーク炉温を作ることは一般的に不可能
であった。

本発Ｂｉ４は、従来の直火燃焼式加熱炉の問題点である
被熱材の均−加熱性の改善に１限を置き、被熱材０＠熱
騎止による加熱いのアップと品質の向上を設備コストの
安いサイドバーナ方式で−るため、横断面を下方に肉け
た半円筒状放射管上、七〇一端が炉内に位置する様に複
数個配し、鋏各放射管Ｏ炉壁管端に燃焼装置管配すと共
に、骸各放射管の下方に放射管と直交状に所定間隔ｔ−
シいて複数段の燃焼ガス分散ａｔ配設し、咳燃焼ガス分
散壁の放射管側上端面に半円筒状放射管の横断向と相対
する形で燃焼ガス通過溝を設けることを特徴とした鋼材
加熱炉である。

以下、２１図から２６図に従って本発明の一実施例【説
明する。

＃Ａにおいて１は耐火断熱性と機密性を有した炉壁、２
＃ｉ炉壁１の天井部の炉長方向と炉巾方向に複数個配置
され九ルーフバーナ、３はＦＩＮＩＣ）炉長方向の下部
両側ＩＩＫ配雪されたサイドバーナであり、４は加熱炉
内を各燃焼室に仕切壁、５は被熱材、即ち鋼材、　６ｔ
！予熱帯、７は加熱帯、８は均熱帯である。

９は被熱材５ｔ−支持するための固定スキッド、１０は
被熱材５を搬送するための可動スキッドでアシ水冷パイ
プの外面は断熱構造となっている。

１１＃ｉサイドバーナ３の炉内側先端部に設けられた横
断面を下方に向けた所要長さの耐熱性と熱伝導性を有し
た半円筒状放射管、１２は半円筒状放射管ｌｉｔ炉内に
支持、固定すると同時にサイドバーナ３から放出された
燃焼ガスを炉内へ分散供給するための耐熱性を有した燃
焼ガス分散壁で、通常、半円筒状放射管１１の下部に直
交状に複数段設けている。

１３＃ｉ燃焼ガス分散壁１２の放射管１１１ｉ１の上端
面に放射管１１の横断面と相対する形で設けられた燃焼
ガス通過溝である。

又、図中の破線による矢印はルーフバーナ２からの燃焼
ガス流れ會、実ＩＩＫよる矢印はサイドバーナから炉内
へ分散供給される燃焼ガス流れ【示したものである。

次に本発明の作動機能について説明する。

加熱炉内にめ入され念被熱材５は被熱材５の支持、搬送
Ｖ＆置である固定スキッド９及び可動スキッド１０によ
って装入側の予熱帯６から抽出側の均熱帯８に向って搬
送される間に被熱材５の上面はルーフバーナ２により、
被熱材５の下向はサイドバーナ３により加熱が行われる
。

この場合、加熱炉の下ｓｈサイドバーナ３と半円筒状放
射管１１及び燃焼ガス分散壁１２で構成されている念め
、サイドバーナ３から供給された燃料と燃焼用空気は半
円筒状放射管１１内で温合燃焼が行われるため、従来の
直火燃焼方式に比べて浮力や炉内ガス流れの影響管受け
にくく燃焼量の多少に関係なく安定した炉温分布を確保
することが可能である。

更に、この燃焼ガスは半円筒状放射管１１内を過って炉
の中央部付近１で需動するようになっているが、半円筒
状放射管１１の所要位置に適当数の燃焼ガス分散遺１２
が設けられてお夛、この燃焼ガス分散壁りには所要の開
口面積比率した燃焼ガス通過溝１３が設けられているた
め、牛Ｐ（筒状放射管１１下部の燃焼ガス噴流の一部は
、この燃焼ガス分散壁１２　Ｋ　＠突し炉内へ分散供給
か行われる。

従って、この燃焼ガス通過溝１３の開口面積と燃焼ガス
分散壁１２の取付位置及び敷金適当に組合せることによ
り加熱目的にあわせた温度分布を確保することができる
ため、被熱材５の輯熱が行われる予、加熱帯６，７では
サイドバーナ３側からニア４図の（イ）、（ロ）、（ハ
）の順のように遂次開口面積を減少するように熱焼ガス
分散壁１２ヲ配すことにより炉巾方向にビーク炉温を形
成（２、固定スキッド９と可動スキッド１００間のいわ
ゆるスキッドシャドウ部を積極加熱を行う一方で、被熱
材５が略目標温度着で加熱された均熱帯８では芳４図の
（イ）ように開口面積が広い燃焼ガス分散壁１２ヲ全般
にわ九って設けることにより、！ 炉巾方向に均一な炉温分布管形成することができるため
、９５０〜１２５０℃という広加熱温度範囲で被熱材５
の均一加熱が安定して行えるようになった。

次に本発明の効果を燃焼実験炉（高１，８×巾３、ｏｘ
ＪＩＬ４ｍｓ）で確認した結果會例示する。

実験は本発明の効果を確認するため炉巾方向に１．７　
ｍのピッチで燃焼量１５０万１ｃｅａｊ／ｈ　Ｏノ（−
すｔ２本廐付け、被熱材８による奪熱を模擬するため天
井炉壁には水冷奪熱管を配し、燃料としてはコークス炉
ガス、燃焼用空気としては３００℃の熱風食用い空気比
１．１の共通条件のもとて従来Ｏ直火加熱方式と本発明
の加熱方式の比較上行った結果を２５図及び第６図に示
す・才５図は従来の直火燃焼方式の一例として、実炉で
炉中方向の温度分布特性が最も優れているとの評価が高
いガス二流式サイトノ（−すの炉温分布の欄定例でめる
。

又、２６図は本発−の半円筒状放射管１１と燃焼ガス分
散壁１２【組合ゼた場合の炉温分布の側足例でめり、バ
ーナとしてはノズルミックスタイプ【使用し、半円筒状
放射管１１としては４００ダの半割ＳＺａチューブヲ３
．２惰の長さで使用ｌ。

た結果であり、図中の斜線五は燃焼ガス分散壁１２七芳
４図のビ）の形で全段配置したものであり燃焼ガス通過
溝１３の面積としては開口面積比率（４０Ｑ５２１Ｏ１
ｌｌｆ面積に対する比率）２４０−の結果であり、斜線
ＢＦｉ燃焼ガス分散壁１２をサイト°ノ（−す３側から
２４図のビ）、（ロ）、（ハ）の順に配置したものであ
り、各燃焼ガス分散壁１２の開口面積比率はバーナ側よ
り２４０．２４０．６０．２０．２０チと漸減した場合
の結果である。

第５図及び−７６図は横軸にノ（−すからの距離を、縦
軸には炉温會バーナ長方向の各断面での測定温度（Ｔ）
　ＲＭＯとバーナ長方向の平均温ｆ（Ｔ）ＡＶＫとの差
で示したものであり燃焼量加〜１０〇−の範囲で実験し
た結果上図中の斜線範囲で表示したものである。

即ち、従来の直火燃焼方式でニノクーナから約１＋　５
　ｙｎＯ点に火炎のピーク温度があり、それより先でけ
魚速に炉温の低下が見られる、いわゆるバーナ測高の温
度傾向を示すため炉巾が広（へ大ｍかでは炉中央部の炉
温か低くなり被熱材５の加熱が大きくなることを示して
いる。

一方、半円筒状放射管１１と燃焼ガス分散壁戎１組合せ
た本発明でＦｉ２６−に示すように燃焼ガス分散１ｌｌ
ｉ１２の位置と燃焼ガス通過溝１３の開口面積を遍？Ｍ
ＡＫ遥択することにより、フラットで均一な炉温分布か
ら所定の位置にビーク点【持つえ炉温分布オでｔ自由に
作り出すむとが可能であり、従来の直火燃焼方式ではバ
ーナ型式と燃焼量で一義的に決まっていた炉温分布を加
熱目的にあわせて自由に選択できるようになった。

なお、上記実施例ではルーフバーナ２とサイドバーナ３
０組合せであるが、炉の上部を軸流バーナ、下＊’を半
円筒状放射管１１と燃焼ガス分散４１１２１組合せた軸
流バーナとすること、更にこれら管組合せることも可能
である。

以上述べたように本発明の銅材加熱炉は従来の直火式加
熱炉の問題点であったバーナ長方向の炉温分布の改４１
ｔ−図るため、直火燃焼バーナの先端に半円筒状放射管
と燃焼ガス分散壁【配置することにより炉内の所要位曾
へ燃焼ガスの分散供給’ｔＦｉかる加熱方式のため、従
来の直火加熱方式に比べて、 ■炉温分布の可変性に対する自由度が大きく、加熱目的
に適した炉温分布を任意に形成することが可能なため被
熱材の均一加熱、即ち品質の向上が可能である。

■半円筒状放射管内燃焼のため浮力や炉内ガス流れの影
ｌ１ｔ−受けることが少なく、燃焼量に関係なく略一定
の炉温分布の確保が可能であり低温加熱に適している。

■被熱材に面した半円筒状放射管の上面が固体放射面と
なるため伝熱量の増加、即ち加熱Ｔ／Ｈのアップが可能
である。

■半円筒状放射管の下部が開放構造のため、円筒状放射
管上使用した場合に比べて開放面からの炉内ガスの４１
込み作用により放射管か極端に過熱されることが無いた
め放射管の長喪　　　０命化が可能であり、かつ放射管
内燃焼に伴い発生するＭｏｘ問題についても低ＮＯｘ化
か可能である。

■サイドバーナ方式で均一な炉温分布が得られるため下
部の炉ｍが簡素化され作業性、保守性か向上し、かつ設
備コストの低下が可能である。

という数多くの特徴を有した鋼材加熱炉である。

【図面の簡単な説明】

図面において２１滴は本発明の鋼材加熱炉の縦断面図、
２２図は第１ｍｌのエーエ線における側断面図、第３図
は２２図の■−π線からみた炉下ｓＶｃおける一部分の
平面図、第４図ビ）、（ロ）（ハ）は本発明において用
いる半円筒状放射管と燃鉤ガス過過ｍｔ−設けた燃焼ガ
ス分散壁の拡大断面図、第５図は従来の直火燃焼方式に
おける炉内温匿分布Ｏ淘定例の図、第６図は本発明の半
円筒状放射管と燃焼ガス分散壁を組合せた場合の炉内温
度分布の欄定例管示す図である。 １は炉壁、２はルーフバーナ、３はサイドバーナ、４は
仕切壁、５は被熱材（鋼材）、６は予熱帯、７は加熱槽
、８は均熱帯、９は固定スキッド、１（ｌ可動スキッド
、１１ハ半円筒状放射管、１２は燃焼ガス分散壁、１３
は燃焼ガス通過溝。 ヤＪ真 尤６囚

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 横断両管下方に向けた半円筒状放射管管、七〇一端か炉
   内に位置するように複数個配し、鋏各放射管のデー側管
   端に燃ｍ装置を近接すると共に、骸放射管Ｏ下方に放射
   管と直交状に所定間隔【おいて複数段の燃焼ガス分散壁
   を配設し、該燃焼ガス分散＠０放射管側上端面に半円筒
   状放射管の横断面と相対する形で燃焼ガス通過溝を設け
   るよう構成してなることｔ″特徴する鋼材加熱炉。