JPH0317227A

JPH0317227A - 流動層加熱炉

Info

Publication number: JPH0317227A
Application number: JP1151550A
Authority: JP
Inventors: Masao Hattori; 雅夫服部; Yoshiki Oyabu; 大藪　芳樹; Shuichi Kishida; 岸田　修一; Akio Hamataka; 浜高　昭夫; Tatsu Fukuda; 福田　達; Hidemitsu Takenoshita; 竹野下　秀満
Original assignee: Komatsu Ltd; Kawasaki Steel Corp; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp; Komatsu Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 1989-06-14
Filing date: 1989-06-14
Publication date: 1991-01-25
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JP2859642B2

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２鋼材などの金属材料を，無酸化雰囲気におい
て加熱熱処理するための流動層加熱炉に関する．〔従来技術】従来，鋼材を熱処理する方法として，第２図に示すごと
き，流動層加熱炉９を用いる方法がある．この流動層加
熱炉９は．ボックス状の炉体９０の下方に分散板９２を
配設し，その上にアルミナ砂等の流動粉末を置き，分散
板９２下方より流動化ガスを送大して流動層９４を形威
し，その中に被熱処理材である鯛材８８を置き，熱処理
するものである．そして．鋼材８８は炉の左方より入れ
炉内で熱処理して右方より取り出す．上記分散仮９２に
は多数の噴出孔９２１が設けられ，該噴出孔９２１より
流動化ガスが噴出する．流動化ガスは，分散板９２の下方へ供給される多量の空
気である．該空気は空気バイブ８５より，ブロワー８５
１によって供給される．そして．流動化ガスは．上記のごとく噴出孔９２１より
噴出して流動粉末９４を浮遊させる．また，流動層加熱
炉９には７空気バイブ８５．燃料ガスバイブ８６より上
部バーナー９３を通じて炉内に空気と燃料ガスとを供給
し．これを燃焼９３１させ，流動層内を高温にする．ま
た．炉内の排ガスは．排ガスパイプ９６より放出する．
〔解決しようとする課題］しかしながら従来の流動層加熱炉においては．流動化ガ
スとして多量の空気（ｔＪｔ動化エアー）を用いている
ため，酸素濃度が高い．また．流動層は，例えば９００
−１２００’ｃという高温下にある．そのため．流動層内は，高温酸化雰囲気にある．したが
って．鋼材等の金属材料は．上記高温酸化雰囲気による
酸化熱処理状態となり．酸化され易い．そして．その表
面に酸化スケールを生ずる．また．流動層による熱処理
は温度が一定であると共に流動状態が一定であることが
要求される．本発明はかかる問題点に鑑み，金属材料を
無酸化雰囲気中において熱処理することができ．かつ温
度及び流動状態を一定に保持することができる流動層加
熱炉を提供しようとするものである。

（！Ｉ！題の解決手段）本発明は，流動層内に天然ガスと該天然ガスを部分燃焼
させる空気とよりなる流動化ガスを送入すると共に該流
動化ガス中の天然ガスを部分燃焼させて．金属材料を熱
処理する流動層加熱炉であって．該流動層加熱炉は該流
動層加熱炉内において流動層の上方に配設したラジアン
トチューブと流動層に送入する前記流動化ガスの量を制
御する流動化ガス制１′Ｉ１弁と，上記ラジアントチュ
ーブ及び流動化ガス制御弁に流動化ガスを供給するガス
供給装置とを有する．そして．更に，前記ラジアントチ
ューブから排出される排ガスを流動層に送る量を制御す
る排ガス制ｆｉｌｌ弁と．流動層内の瓜度を検出してそ
の信号を前記流動化ガス制御弁に送信ずる温度センサー
と．流動層下の分散室において流動化ガスの圧力を検出
してその信号を前記排ガス制御弁に送信する圧力センサ
ーとよりなることを特徴とする流動層加熱炉にある。

本発明において注目すべきことは．流動化ガス中の燃料
ガスとして天然ガスを用いて無酸化雰囲気加熱とするこ
と，流動層上方に炉内加熱の一部を行わせるラジアント
チューブを設けること，また温度及び流動状態を適正に
コントロールするために流動化ガス制御弁．排ガス制御
弁，温度センサー及び圧力センサーを設けたことである
．即ち．上記天然ガスとしてはＬＮＣ；　（液化天然ガ
ス）がある．そして，この天然ガスと空気とによって流
動化ガスを構或する．しかして，ここに天然ガスと混合
する空気の量は，天然ガスを完全燃焼させるに必要な量
よりも少ない．つまり．流動層内においては，天然ガス
を部分燃焼（不完全燃焼）させるのである．更に，具体的には，両者の混合比は．天然ガス１００容
量部に対して流動化エアー６００〜８００容量部とする
ことが好ましい。６００未満では天然ガスが流動層加熱
炉内で部分燃焼しきれずに排出され未燃損失を生ずる問
題がある．一方８００を越えると流動層内で部分燃焼さ
れずに残存酸素が残る可能性があるという問題がある。

上記ラジアントチューブは，前記流動化ガスを導入し５
　これを燃焼させ，上方より流動層を輻射加熱するため
の装置である．かかるラジアントチューブは．セラ果ツ
タ製のチューブ等により横戒する．流動化ガス制御弁は，流動化ガスを流動層内に送入する
量を制御するための装置である。そして前記ガス供給装
置から送入される流動化ガスは．その一部が該流動化ガ
ス制御弁を通して流動層に送られ．残部は前記ラジアン
トチューブに送られる．また，該流動化ガス制御弁は．
前記温度センサーからの信号によって．その開閉量を制
御して流動層へ送る流動化ガス量を調整する．ガス供給
装置は，流動化ガスを，流動化ガス制御弁を介して流動
層に，また直接ラジアントチェ一ブに供給する装置であ
る．温度センサーは，流動層内の温度を検出すると共に部分
燃焼を検出するためのセンサーであり．流動層内の適宜
の複数個所に配設することが好ましい．排ガス制御弁は，ラジアントチューブの燃焼排ガスを流
動層内に送入する量を制御する装置で．前記圧力センサ
ーからの信号によって流動層の状態が適正に維持される
よう上記送入量を制御する。

この燃焼排ガスは，流動層のｆにある分散室の圧力を一
定に保つために送入されるものであり，リターン流動化
雰囲気ガスとも称するガスである。

圧力センサーは，前記分散室の圧力．つまり流動層に送
る流動化ガスの圧力を検出するセンサーである．〔作　用〕本発明においては．ガス供給装置により，流動化ガス制
御弁を介して分散室に流動化ガスを送入する．送入され
た該流動化ガスは，分散室より噴出し，流動層を形威す
る．そして．ｉ動化ガス中の天然ガスが一緒に送入され
た空気中の酸素によって燃焼し．熱処理に必要な温度に
流動層内を加熱する．このとき，上記酸素量は．前記の
ごとく，天然ガスを部分燃焼させる程度しかないため．
流動層内の残存酸素は約０．１％以下となる．即ち無酸
化雰囲気となる．また，ガス供給装置から送られた残りの流動化ガスは，
ラジアントチューブに入り，部分燃焼しその熱は流動層
に輻射され２流動層が上方より加熱される．また．ラジ
アントチューブの排ガスの一部は，　Ｉｌｌ−ガス制御
弁を介して前記分散室へ送られ，前記流動化ガス制御弁
を介して送られた流動化ガスと共に流動層に入る。しか
して．この排ガスも前記部分燃焼によるものであるため
，残存酸素量は殆ど含まれておらず無酸化雰囲気ガスで
ある．それ故．該排ガスは流動層の流動化のみに用いら
れることとなる。

次に，本発明においては．流動層内が異常温度に上昇し
たときには．これを温度センサーにより検知して，流動
化ガス制？１１弁により分散室へ送る流動化ガス送入量
を少なくする．そのため．流動層における部分燃焼が抑
制される．また，上記のごとく流動化ガス制御弁を介して流動層へ
送る流動化ガス量が少なくなるため，分散室の圧力が低
下する．しかし１　この圧力低下は圧力センサーによっ
て検出され，　ｉＪｌ−ガス制御弁によって．ラジアン
トチューブから分散室へ送入する排ガス送入量が増加さ
れ，上記圧力を元の状態に戻して流動状態を一定に維持
する．〔効　果〕したがって，本発明によれば．金属材料を無酸化雰囲気
中において熱処理することができ，かつ温度及び流動状
態を一定に保持することができる流動層加熱炉を提供す
ることができる．（実施例〕第ｌ実施例本発明の実施例にかかる流動層加熱炉につき第１図を用
いて説明する．本発明の流動層加熱炉は，内部にラジアントチューブ３
及び分散板９２を配設した炉体９０と，ガス供給装置１
と．流動化ガス制御弁２と１排ガス制御弁４と、温度セ
ンサー２５．圧力センサー４５とよりなる．上記炉体９０において，その上方には，空気バイブ８５
，ガスパイプ８６を接続した上部バーナー９３を設ける
。また，流動層９４より上方においてラジアントチュー
ブ３を設ける．また，炉体９０の下方には分敗孔９２１
を有する分散Ｆｉ．９２を設け，該分散板９２の下に分
散室９２２を形威する．ガス供給装？ｌｉｌは，天然ガスタンク１２と空気タン
ク１１と空気送入用のブロヮー１３と　マスコントロー
ラ１１１．１２１とよりなる．そして。

該ガス供給装２１の出口バイプ１０は，パイプ１４によ
り流動化ガス制御弁２に，パイブ１５によりラジアント
チューブ３にそれぞれ接続する．該流動化カス制御弁の
出口バイプ２ｌは分散室９２２に接続する．また．該流
動化ガス制御弁２には流動層内に配置した温度センサー
２５をリード線２６により電気的に接続する．一方，ラジアントチューブ３の出口バイプ３ｌは，バイ
プ３２，排ガス制御弁４，パイブ４ｌを介して，前記流
動化ガス制御弁２の出口バイブ２１に接続する。また，
前記出口バイプ３１は２被熱処理物である金属材料の予
熱炉３８にも，パイブ３３を介して接続する．また５分
敗室９２２内には圧力センサー４５を配置し，排ガス制
御弁４に電気的に接続する．次に．作用効果につき説明する．まず１流動化ガスは．天然ガスタンク１２．空気タンク
１１より出た天然ガスと空気とをマスコントローラｔｌ
ｌ．１２１によって所定の比率に混合することによって
形或する．そして．該流動化ガスは１出ロパイブ１０，
バイプ１４．流動化ガス制御弁２を介して分散室９２２
に送られる．そして．該流動化ガスは分散板の噴出孔９
２１より噴出して，アルミナ砂の流動層９４を流動させ
ると共に部分燃焼する．被熱処理物の鋼材８８は該流動
層９４内に送られ．加熱熱処理される．また，上記と併
行して，流動化ガスの一部は．パイブ１５によりラジア
ントチューブ３内に送入され，部分燃焼する。そして．
その輻射熱により流動層を加熱する．また．その燃焼排
ガスは出口バイブ３１，パイプ３３を経て．予熱炉３日
に送られる．また．該排ガスはバイブ３２，排ガス制御
弁４．バイブ４１，２１を経て．分散室９２２に送入さ
れる。

また，流動層９４内の瓜度は温度センサー２５により．
また分散室９２２の流動化ガス圧力は圧力センサー４５
により常時検出されている。なお上記熱処理の立ち上が
り時には，前記上部バーナー９３により，炉内を加熱す
る。

しかして，流動層９４内が異常高温となったときには．
温度センサー２５の信号により流動化ガス制御弁２が作
動し，弁開度を少なくして，分散室への流動化ガス量を
少なくする。そのため，流動層に入る天然ガス量が少な
くなり．上記異常高温が抑えられる．また．上記のごとく流動化ガス制御弁２を介して送入す
る流動化ガス量が少なくなるため，圧力センサー４５が
分散室９２２の圧力低下を検出し．その信号を排ガス制
御弁４に送る。そこで，該排ガス制扉弁４は弁開度を大
きくして，ラジアントチューブ３からの排ガスをより多
く分散室へ送入する。そのため．分散室９２２の圧力は
所定圧力に維持される。

しかして，本例では前記のごとく．流動化ガスの燃焼ガ
スとして天然ガスを用いており７該天然ガスは炭素と水
素の化合物であるため１燃焼時に多量の酸素と反応する
．しかし，流動化ガス中の空気量は完全燃焼に必要な量
より少ない。そのため．？！Ｌ動層９４内は部分燃焼と
なり，残存酸素量は約０．１％程度という極めて低い量
となり，いわゆる無酸化雰囲気となる．また．上記のご
とくラジアントチューブの排ガスも同しく部分燃焼の排
ガスであるため，同様に残存酸素量は殆どない。

それ故，鋼材は無酸化雰囲気中において熱処理され．従
来のごとく酸化を生ずることがない．そのため，鋼材表
面に酸化スケールを生ずることがない．また．本例では前記のごと＜，？ＪＬ動化ガス制御弁２
，ラジアントチューブ３．排ガス制御弁４等により，流
動層の温度及び圧力を調整しているので．流動層を最適
状態に保持することができる。

第２実施例前記第ｌ実施例における各操作条件等に関して次に具体
例を示す．本例ニ．＃イテ！；ｔ，　ｍ材（ＳＵＳ３０４）を約１
２００℃に加熱する。このとき．送入する空気看は．天
然ガス１００部（容量）に対して空気６００〜８００部
である．この流動化ガスの中，通常７０〜１００％が流
動化ガス制１１ａ弁２を介して分散室に送られ，残りが
ラジアン］・チューブ３に送られる．この変動は，流動
層内の温度変動に基づくものである．分散室９２２の圧力は，１０００−１５００ａＡｑであ
る．また，ラジアントチューブ３の排気ガスは，通常１
０〜２０％が排ガス制御弁４を介して分散室に送られて
いる．残りは．予熱室３８に送る．

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例にかかる流動層加熱炉の全体説明図
．第２図は従来の流動層加熱炉の全体説明図である。ｌ．．２．．２５．．３．．４、．４５．．９２．．９２２．９４，．ガス供給装置，流動化ガス制御弁．温度センサーラジアントチューブ排ガス制御弁，圧力センサー分散板，分散室，流動層

Claims

【特許請求の範囲】流動層内に天然ガスと該天然ガスを部分燃焼させる空気
とよりなる流動化ガスを送入すると共に、該流動化ガス
中の天然ガスを部分燃焼させて、金属材料を加熱熱処理
する流動層加熱炉であって、該流動層加熱炉は、該流動
層加熱炉内において流動層の上方に配設したラジアント
チューブと、流動層に送入する前記流動化ガスの量を制
御する流動化ガス制御弁と、上記ラジアントチューブ及
び流動化ガス制御弁に流動化ガスを供給するガス供給装
置とよりなると共に、前記流動層に送るための前記ラジアントチューブから排
出される排ガスの量を制御する排ガス制御弁と、流動層
内の温度を検出してその信号を前記流動化ガス制御弁に
送信する温度センサーと、流動層下の分散室において流
動化ガスの圧力を検出してその信号を前記排ガス制御弁
に送信する圧力センサーとよりなることを特徴とする流
動層加熱炉。