JPS63109113A - 加熱炉における加熱装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、主に鋼の熱間圧延のために鋼片を加熱する
加熱炉において、鋼片の予熱用あるいはスキンドマーク
部に対する局所加熱用の加熱装置に関する。

〈従来の技術〉 従来の鋼片の加熱炉は第１０図又は第１１図に示すよう
な構成になっている。第１０図の加熱炉１は、−様な炉
幅で細長く形成されており、長さＬｌで示す領域が予熱
帯２）長さＬ２で示す領域が加熱帯３であり、入口４か
ら装入された被加熱物（鋼片）５．５、・・・はスキッ
ド６に支持されつつ徐々に出ロアへ向って移送され、そ
の移送中にバーナ８．９．１０．１１によシ所定温度に
まで加熱されて出口１から送υ出される。図中１２は煙
道でちる。

第１１図の加熱炉１３は、加熱炉１に較べて予熱帯にサ
イドバーナ１４．１５を設けである点で相違している。

他の部分は殆ど、加熱炉１と同様であるから、同等部分
を同一図面符号で示して説明を省略する。なお、長さＬ
４で示す領域が予熱帯２）長さＬ５で示す領域が加熱帯
３である。これらの加熱炉１及び１３の被加熱物５に対
する熱伝達はバーナの火炎と壁の主として輻射及び若干
の対流によるものである。

まだ別に、前記従来の加熱炉では被加熱物がスキッド上
に載置されるのでスキッドマークが生じ、品質上、省エ
ネルギー上棟々の問題を起している。

この問題を解消する対策上しては実開昭５８−４２１４
８号公報、特開昭６０−２００９０８号公報に記載され
た技術がある。この技術は、火炎放射孔を設けた輻射管
をスキッドに接近して設け、あるいはスキンドパイブの
両側に多数の燃焼ガス噴出孔を穿設した燃焼放射管を添
設した構成によってスキッドマーク部を局部的に加熱す
るものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従来の加熱炉は、被加熱物５−への熱伝達が主としてバ
ーナの火炎や壁からの輻射と若干の対流によるものであ
ることから、たとえ予熱帯２においてさえ炉内ガス及び
炉壁温度は相当に高温に保たなければならない。例えば
、被加熱物５が　連続鋳造により形成された鋼片であっ
て８００’Ｃ程度のものであるとすると、予熱帯２内の
温度は１０００〜１１００℃程度を必要とする。また、
所定の加熱条件を満足するように加熱炉を製作する場合
、炉長をできるだけ短くすることが望ましいが、第１０
および第１１図に示すように、８．９．１０．１１．１
４．１５のバーナの火炎や炉壁からの熱伝達では被加熱
物５への伝熱係数に一定の限界があり、要求を満たすた
めには、伝熱係数に問題があるから炉長を短かぐできな
い。また、スキッドマーク解消のために高温炉内に設置
される実開昭５８−４２１４８号公報、特開昭６０−２
００９０８号による輻射管や燃焼放射管内んどないし、
含有酸素が多ければ被加熱物の局部的酸化をもたらす欠
点がある。さらに輻射管や燃焼放射管の耐用寿命が短か
い問題がある。それは燃料ガスの燃焼が輻射管や燃焼放
射管内で行われるから、部分的に１４００〜１５００℃
に達し、耐熱的にも、また耐酸化的にも、寿命を大きく
短縮させる。

く問題点を解決するだめの手段〉 この発明の手段は、加熱炉において、炉内の所定加熱位
置近傍を通るように設けた燃焼ガス案内管と、その案内
管に燃焼ガスを供給するように設けたバーナと、前記案
内管の適所に案内管内の燃焼ガスを５０ｍ／Ｓ以上で被
加熱物に向って高速噴射するように設けた燃焼ガス噴出
部とを具備するものである。

く作　用〉 この手段によれば、燃焼ガスを噴出部から５０ｍ／Ｓ以
上の高速ガスであり、（５０ｍ／Ｓ以下の燃焼ガス速度
では衝突伝熱の効果が殆んどない）伝熱係数は１．５〜
２倍に増加し、特に予熱帯での急速加熱が可能である。

また、燃焼ガスがバーナを出た部分から速やかに燃焼が
完結し、案内管内で燃焼させない予燃焼室をもったバー
ナを案内管に直結させた場合は案内管内で燃焼がないた
め、案内管の途中に高温のピーク部が生じないこと、燃
焼ガス中の０２ヲゼロにすることも可能となり、噴出す
る燃焼ガスの温度分布が均一化されると共に、衝突火炎
による酸化を防止できる。また、案内管、噴出部は非酸
化質のセラミックや耐熱鋼を使用すれば、材料の酸化損
耗が防止できる。

〈実施例〉 第１図乃至第３図に第１実施例を示す。この実施例は第
１Ｏ図に示したと同様な鋼片加熱炉であり、第１０図の
ものと同等部分同一図面符号で示してその説明を省略す
る。第１０図のものと異なる点は、予熱帯２に加熱装置
２０，２１を設け、加熱帯３に加熱装置２２を設けであ
る点である。

加熱装置２０は、予熱帯２の上部に設けてあり、燃焼ガ
ス案内管３０．バーナ３１．３２）燃焼ガス噴出部３３
からなるもので、これを３組設けである。

案内管３０は、炉の両側壁３４．３４に跨って炉幅方向
例沿うように水平に設けられ、両端と途中とを適当に支
持されている。バーナ３１．３２は、多孔質体を通して
出るガス燃料と燃焼用空気との混合気体を燃焼させるよ
うに構成したもので、その燃焼のために予燃焼部３５を
有している。バーナ３１．３２に関する技術の詳細は、
例えば実願昭５８−２１５６０号、実願昭５８−９８７
６４号、実願昭５８−９８’７６５号、実願昭５８−９
８７６６号、特願昭５８−４１２６３３号の各明細書に
開示されている。要は燃料ガスと燃焼用空気とを理論空
燃比で予混合しておいて完全燃焼させるもので、その燃
焼完結までのバーナタイル出口以後の距離が非常に短い
点に特徴があるものである。この実施例においては、バ
ーナタイル３６以後約２００　ａｔで燃焼が完結するも
のであり、炉の側壁３４．３４の厚さ４００ｍｍの範囲
を予燃焼部３５としであるから、確実に燃焼が予燃焼部
３５内で完結する。このバーナ３１．３２の燃焼ガスが
案内管３０の両端から供給されるように、案内管３００
両端が予燃焼部３５に結合している。燃焼ガス噴出部３
３は、案内管３０から分岐するように短管を下方へ向け
て数個取付けたものである。その取付位置は、炉に挿入
される鋼片の比較的低温な部分の温度を効果的に上昇さ
せることができて全体が予熱されるように適切に決めら
れる。

加熱装置２１は、加熱装置２０と同じ構成で、予熱帯２
の下部に燃焼ガス噴出部３３を上方へ向けて鋼片５の通
路の下側に案内管３０が位置するように設けてあり、こ
れも３組設けである。

加熱装置２２は、スキッドマーク解消用のもので、加熱
帯３の終端部、すなわち炉の出ロアの手前の鋼片５の通
路の下側位置に設けてあり、加熱装置２０．２１と略同
じ構成で、燃焼ガス噴出部３３ｇの形状が若干相違して
いる。燃焼ガス噴出部３３ｇを形成している短管の先端
をスキッド６と鋼片５との接する部分に指向させである
。案内管３０、バーナ３１．３２は同じである。

このように加熱装置２０．２１．２２を設けた鋼片加熱
炉では、鋼片５が予熱帯２において主に加熱装置２０．
２１により加熱される。その加熱は、燃焼の完結した燃
焼ガスを、案内管３０及び燃焼ガス噴出部３３を介して
吹き付ける衝突伝熱によるものテアル。従って、伝熱効
率が高いものであるから、短時間で予熱が終了すること
になシ、このため従来の炉よりも予熱帯２の炉長方向長
さを短かくすることができる。また、加熱装置２２も衝
突伝熱によるものであるから、スキッドマークをきわめ
て効果的に解消する。

第４図は、第１実施例の変形例で、予熱帯２の断面を示
し、４０．４１で示すバーナが、液体燃料を使用するも
のである。そのバーナ４０．４１の概略の構成は、霧状
に噴出する液体燃料、例えば重質油又は重質油子Ｈ２０
を、燃焼用空気と共に予熱室４２で完全燃焼するように
したものである。予熱室４２の縦断面形状が流線形状の
凹曲面であり、この技術は特開昭６０−１２６５１０号
公報に開示されている。

なお、案内管３０は中間で分断され端が閉じられている
。

このような液体燃料使用バーナを用いても第１実施例と
同様に、衝突伝熱で鋼片を予熱し、あるいはスキッドマ
ークを消滅させることができる。

第５図は、第１実施例における予熱帯の加熱装置の噴出
部の変形例であり、短管からなる燃焼ガス噴出部３３と
この噴出部３３にリミクテイング壁５０を設けたもの３
３ｂとを混用したものであシ、これは部分的に加熱程度
を異ならしめるようにしたものである。

第６図は、部分的に加熱程度を異ならしめるようにした
ものであるが、そのために案内管３０に設ける噴出部の
管の内径ｄ１、ｄ２）ｄ３、ｄ４、ｄ５を異ならしめて
・ある。

第５図及び第６図の燃焼ガス噴出部はいずれも燃焼ガス
の噴出口の開口面積の大きさによって燃焼ガスの噴出量
を変化させるものである。この場合前述のように燃焼ガ
スが燃焼を完結したものであり、その温度が案内管３０
内の各部であまり差のないものであるから、このような
手段で相当に正確に伝熱量を制御できる。特に伝熱量の
ピーク部をつくるのは燃焼ガスの噴出量を多くするだけ
でよく、容易である。

第７図及び第８図は第２実施例を示す。第１実施例と異
なる点は、予熱帯２の加熱装置の構成が若干具るのみで
他は同じである。その加熱装置２０ａ、２１ａは炉幅方
向の案内管３ｏに炉長方向のサブ案内管６０ａ　、　６
０ｂ　、　６０ｃ等を設けて案内管を分岐延長形成し、
そのサブ案内管に短管を設けて燃焼ガス噴出部３３ｃを
形成したものである。これによって、燃焼ガス噴出部３
３ａは、第１実施例よりも少ない台数のバーナ３１．３
２を使用することになって同等の熱量の供給のためには
能力の大きいバーナを必要とするが、各燃焼ガス噴出部
３３ｃから噴出される燃焼ガスの温度、成分を均一とす
るには都合がよい。

なお、第８図におけるように上側の燃焼ガス噴出部３３
ｃがスキッド６の真上に位置している構成は、スキンド
マークの解消に効果がある。従って、この構成は加熱帯
３に適用して有効である。

第９図は、燃焼ガス噴出部の変形例を示し、サブ案内管
６０ｎに対してその長手方向に沿ったスリットを設けて
燃焼ガス噴出部３３ｄとしたものである。

〈発明の効果〉 この発明によれば、被加熱物を５０ｍ／Ｓ以上に高速噴
射される燃焼ガスで衝突伝熱によシ加熱することができ
るので、燃焼ガスの被加熱物に対する熱伝達は１．５〜
２倍に増加し、急速加熱が可能となシ、加熱炉の炉長短
縮ができる。またこの発明を予熱帯に適用することによ
り、熱鋼片装入の加熱炉に冷鋼片を混入しても、加熱能
力を大きく変化させず加熱することが可能となった。

予熱帯で衝突伝熱によって被加熱物を加熱する場合、天
井から上面を加熱することは容易であるが、下面はスチ
ールの落下、堆積により、上向きバーナを多く設けるこ
とが困難であったが、本発明により解消でき、効果的な
衝突伝熱が可能となった。

また、加熱帯へ本発明を適用することにより、局部的に
衝突伝熱を加えることで、スキンドマークを緩和するこ
とができた。

さらに案内管端部に直結しているバーナを予燃焼部ある
いは予混部を設けたバーナにすることによシ、案内管内
の燃焼ガス温度分布が均一になり、被加熱物を均一に加
熱できるようになった。案内管内の燃焼ガスの温度分布
の均一化や案内管内Ｏ２を０喘近く抑えることができ、
案内管や噴出孔の寿命を大巾に延長することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の概略を示す加熱炉の縦
断側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面拡大図、第３図
は第１図のＢ−Ｂ断面部分省略拡大図、第４図は第１実
施例の変形例を示す第２図の下半部に相当する断面拡大
図、第５図は第１実施例の予熱帯の加熱装置の燃焼ガス
噴出部の変形を示す主要部縦断面図、第６図は第５図と
異なる燃焼ガス噴出部の変形例を示す主要部縦断面図、
第７図は第２実施例の概略を示す加熱炉の縦断側面図、
第８図は第７図のＱ　−Ｑ断面拡大部分図、第９図は第
２実施例における燃焼ガス噴出部の変形例を示すサブ案
内管断面拡大図、第１０図は従来の加熱炉の概略の構成
を示す縦断側面図、第１１図は他の従来の加熱炉の概略
の構成を示す縦断側面図である。 １・・・加熱炉、３０・・・燃焼ガス案内管、３１，３
２．４０　Ｘ４１　・・・バーナ、３３．３３ａ　、　
　３３ｂ　、　　３３ｃ　、　３３ｄ・・・燃焼ガス噴
出部。 特許出願人　　析日本製帆株式会社 同　　　　株式会社　広　築

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱炉において、炉内の所定位置を通るように設
   けた燃焼ガス案内管と、その案内管に両端または片端か
   ら燃焼ガスを供給するように直結して設けたバーナと、
   前記案内管の適所に案内管内の燃焼ガスを５０ｍ／Ｓ以
   上で被加熱物に向つて高速噴射するように設けた燃焼ガ
   ス噴出部とを具備する加熱装置。
2. （２）特許請求の範囲（１）に記載の加熱装置において
   、前記バーナが、バーナ側で燃焼を完結せしめる予燃焼
   部を有するものである加熱装置。
3. （３）特許請求の範囲（２）に記載の加熱装置において
   、前記バーナが、多孔質体を通してガス燃料と燃焼用空
   気とを予混合したものを燃焼させるものである加熱装置
   。
4. （４）特許請求の範囲（２）に記載の加熱装置において
   、前記バーナが、液体燃料燃焼用のものであり、前記予
   燃焼部が、入口から出口に至る間の内面を流線形状の凹
   曲面で形成された室である加熱装置。