JPH0335924Y2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0335924Y2 JPH0335924Y2 JP1983192213U JP19221383U JPH0335924Y2 JP H0335924 Y2 JPH0335924 Y2 JP H0335924Y2 JP 1983192213 U JP1983192213 U JP 1983192213U JP 19221383 U JP19221383 U JP 19221383U JP H0335924 Y2 JPH0335924 Y2 JP H0335924Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- radiant tube
- straight pipe
- flexible pipe
- thermal stress
- tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本考案は鋼帯、鋼管等の鋼材を無酸化雰囲気又
は還元雰囲気中で間接的に加熱する際に使用する
ラジアントチユーブに関するものである。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a radiant tube used for indirectly heating steel materials such as steel strips and steel pipes in a non-oxidizing atmosphere or a reducing atmosphere.
(従来の技術)
ラジアントチユーブは、一般にバーナにて燃焼
した排ガスがチユーブ内を通り出口より排出され
る過程において、チユーブ自身の温度を800〜900
℃に加熱し、さらに被加熱物を輻射により加熱す
るものである。(Prior art) Radiant tubes generally raise the temperature of the tube itself to 800 to 900 during the process in which exhaust gas combusted in a burner passes through the tube and is discharged from the outlet.
℃ and further heats the object by radiation.
ラジアントチユーブの寿命は使用条件にもよる
が、鋼材を加熱、均熱するラジアントチユーブ式
加熱、均熱炉においては、亀裂入り又は変形によ
り決定的なダメージを受けて取替る迄の期間は2
〜4年である。尚ラジアントチユーブは一般に使
用本数が多く、又、チユーブ本体の取替作業に長
時間の炉休止を伴うので、炉の稼動率向上のため
にもラジアントチユーブ本体の寿命を延長するこ
とが望まれていた。 The lifespan of a radiant tube depends on the conditions of use, but in radiant tube heating and soaking furnaces that heat and soak steel materials, the lifespan of a radiant tube can last up to 2 hours until it is seriously damaged due to cracking or deformation and must be replaced.
~4 years. In addition, radiant tubes are generally used in large numbers, and replacement of the tube body requires a long furnace shutdown, so it is desirable to extend the life of the radiant tube body in order to improve the operating rate of the furnace. Ta.
従来ラジアントチユーブの破損原因について
は、自重による曲げ応力が材料のクリープ強度を
上まわるためとされて来た。この判断に基き材料
の高級化によるクリープ強度の向上及び肉厚増加
による応力値の低減、並びにサポート形状の変更
等が主になされて来た(実開昭54−2712等があ
る)。しかしこれら改造により若干の寿命向上は
達成出来ても、大巾な改善迄に致つていないのが
実情であつた。 Conventionally, the cause of radiant tube failure has been thought to be that the bending stress due to its own weight exceeds the creep strength of the material. Based on this judgment, efforts have been made to improve creep strength by upgrading materials, reduce stress values by increasing wall thickness, and change support shapes (for example, Utility Model Application No. 54-2712). However, even if these modifications were able to achieve a slight improvement in service life, the reality was that they did not lead to a major improvement.
これはラジアントチユーブの破損原因が自重に
よる曲げ応力よりむしろ熱応力によつて支配され
るものとみられる。この点について詳しく説明す
る。 This suggests that the cause of the radiant tube's failure is dominated by thermal stress rather than bending stress due to its own weight. This point will be explained in detail.
まず第1図に従来のラジアントチユーブの一例
を示す。ラジアントチユーブは直管部、曲がり部
(ベンド部)、取付フランジ部、サポート部の4つ
により構成される。第1図において1は第1直管
部、2は第2直管部、3は第3直管部、4は第4
直管部、5は第1ベンド部、6は第2ベンド部、
7は第3ベンド部、8はバーナ側フランジ、9は
排ガス出口側フランジ、10は中間サポート、1
1は先端サポート、12は燃焼バーナ、13は鉄
皮、14はレンガを示す。 First, FIG. 1 shows an example of a conventional radiant tube. The radiant tube consists of four parts: a straight pipe part, a bent part, a mounting flange part, and a support part. In Fig. 1, 1 is the first straight pipe part, 2 is the second straight pipe part, 3 is the third straight pipe part, and 4 is the fourth straight pipe part.
A straight pipe part, 5 a first bend part, 6 a second bend part,
7 is the third bend part, 8 is the burner side flange, 9 is the exhaust gas outlet side flange, 10 is the intermediate support, 1
1 is a tip support, 12 is a combustion burner, 13 is an iron skin, and 14 is a brick.
第2図は実炉におけるラジアントチユーブの排
ガス流れ方向と表面温度の実測例を示す。この図
に示すように燃焼排ガスはラジアントチユーブ内
を通る過程において、被加熱物に吸熱されガス温
度は徐々に低下する。第1直管部1と第4直管部
4を比較すると100〜200℃の温度差を生じてい
る。 Figure 2 shows an example of actual measurements of the exhaust gas flow direction and surface temperature of a radiant tube in an actual furnace. As shown in this figure, as the combustion exhaust gas passes through the radiant tube, heat is absorbed by the object to be heated, and the gas temperature gradually decreases. Comparing the first straight pipe section 1 and the fourth straight pipe section 4, there is a temperature difference of 100 to 200°C.
次に特殊な雰囲気にて使用されるW型、U字型
のラジアントチユーブの多くはバーナ側フランジ
8及び排ガス出口側フランジ9が炉内雰囲気ガス
の洩れを防止するため、鉄皮14にボルト又は溶
接にて接合されている。この様な拘束条件におい
てバーナ側直管部1と出口側直管部4に温度差が
生じた場合、第1直管部の熱膨張量は第1直管部
4より大きくなり温度差に比例した熱応力が発生
する。つまり第1直管部1は自身の熱膨張を低温
側の第4直管部4によつて妨げられるので圧縮応
力を発生する。第4直管部4は高温の第1直管部
により引伸ばされるので引張り応力となる。熱応
力レベルは本考案者の実測によると最大10Kg/mm2
程度となり高い値である。 Next, in most of the W-shaped and U-shaped radiant tubes used in special atmospheres, the burner side flange 8 and the exhaust gas outlet side flange 9 are attached to the steel shell 14 with bolts or Joined by welding. If a temperature difference occurs between the burner side straight pipe section 1 and the outlet side straight pipe section 4 under such constraint conditions, the amount of thermal expansion of the first straight pipe section will be larger than that of the first straight pipe section 4 and will be proportional to the temperature difference. thermal stress is generated. In other words, the first straight pipe section 1 generates compressive stress because its own thermal expansion is hindered by the fourth straight pipe section 4 on the low temperature side. The fourth straight pipe section 4 is stretched by the first straight pipe section at a high temperature, so it becomes tensile stress. According to actual measurements by the inventor, the maximum thermal stress level is 10Kg/mm 2
This is a high value.
一方ラジアントチユーブを実炉内で第1図に示
する様に支持固定した際に生じる自重による単純
曲げ応力は、炉巾やラジアントチユーブの断面性
能にもよるが、本考案者の従事する4′幅の鋼板
用連続加熱炉においては、実測結果0.5Kg/mm2以
下であり、材料のクリープ強度に対して充分に低
い値である。 On the other hand, the simple bending stress due to its own weight that occurs when a radiant tube is supported and fixed in an actual furnace as shown in Figure 1 depends on the furnace width and cross-sectional performance of the radiant tube, but the In a continuous heating furnace for wide steel plates, the actual measurement result was 0.5 Kg/mm 2 or less, which is a sufficiently low value compared to the creep strength of the material.
又実際に破損しているラジアントチユーブの破
損形態を観察してもチユーブが上向きに反る、モ
ーメントの小さいベンド部付近に変形や亀裂が多
い等、曲げ応力だけで説明出来ない点が多い。以
上から判断してラジアントチユーブ破損について
は、熱応力が主原因である可能性が非常に高い。 Furthermore, even when observing the failure patterns of actually damaged radiant tubes, there are many points that cannot be explained by bending stress alone, such as the tube bending upward, and deformation and cracking occurring in the vicinity of the bend where the moment is small. Judging from the above, it is very likely that thermal stress is the main cause of radiant tube damage.
熱応力は一般に温度差、縦弾性係数、線膨張率
の積であるが、温度差を低減する方法は熱効率の
低下を招くため問題がある。ラジアントチユーブ
の拘束条件をゆるめる方法が最も有効と思われ
る。 Thermal stress is generally a product of temperature difference, longitudinal elastic modulus, and linear expansion coefficient, but methods for reducing the temperature difference are problematic because they result in a decrease in thermal efficiency. The most effective method seems to be to loosen the constraints on the radiant tube.
(考案の目的)
そこで本考案はラジアントチユーブの排ガスの
流れ方向に温度差を生じても拘束条件を変えるこ
とにより熱応力を緩和し寿命を大幅に延ばすこと
ができる実用的なラジアントチユーブを提供する
ものである。(Purpose of the invention) Therefore, the present invention provides a practical radiant tube that can alleviate thermal stress and significantly extend its life by changing the constraint conditions even if a temperature difference occurs in the flow direction of the exhaust gas of the radiant tube. It is something.
(考案の構成)
本考案の骨子とするところは、加熱炉内で鋼材
を間接的に加熱するW型又はU字型ラジアントチ
ユーブの直管部に、ラジアントチユーブの伸縮に
よる熱応力を吸収するフレキシブルパイプを直接
接合して、該フレキシブルパイプの材質をステン
レス鋼又は耐熱鋼としてバネ定数500Kg/mm以下
としたことにある。(Structure of the invention) The gist of the invention is that the straight pipe part of the W-shaped or U-shaped radiant tube, which indirectly heats the steel material in the heating furnace, has a flexible structure that absorbs the thermal stress caused by the expansion and contraction of the radiant tube. The pipes are directly joined, and the flexible pipe is made of stainless steel or heat-resistant steel with a spring constant of 500 kg/mm or less.
(実施例) 以下本考案の詳細を実施例に基づき説明する。(Example) The details of the present invention will be explained below based on examples.
第3図は第4直管部の付根付近の肉厚を薄くし
て波形状としたラジアントチユーブの第1実施例
を示す全体図である。図中15はフレキシブルパ
イプ、16は接合部、17は排ガスの出側短管、
18は支持円筒を示す。 FIG. 3 is an overall view showing a first embodiment of a radiant tube in which the wall thickness near the root of the fourth straight pipe portion is reduced to form a wave shape. In the figure, 15 is a flexible pipe, 16 is a joint, 17 is a short exhaust gas outlet pipe,
18 indicates a support cylinder.
フレキシブルパイプ15の役割りは第1直管1
と第4直管部4の温度差によつて発生した熱応力
を薄肉の波形状部の弾性変形によつて吸収するも
のである。フレキシブルパイプ15は熱応力によ
るチユーブの軸方向変位に対して伸縮し、自身の
バネ定数を比例定数として伸縮量に比例した反力
を発生する。この場合にラジアントチユーブの軸
方向の熱応力は、フレキシブルパイプ15の反力
を断面積で除した値となるが、フレキシブルパイ
プ15が弾性変形した分だけ緩和される。 The role of the flexible pipe 15 is as the first straight pipe 1
Thermal stress generated due to the temperature difference between the straight pipe portion 4 and the fourth straight pipe portion 4 is absorbed by elastic deformation of the thin corrugated portion. The flexible pipe 15 expands and contracts in response to the axial displacement of the tube due to thermal stress, and generates a reaction force proportional to the amount of expansion and contraction, using its own spring constant as a proportionality constant. In this case, the thermal stress in the axial direction of the radiant tube is the value obtained by dividing the reaction force of the flexible pipe 15 by the cross-sectional area, but it is relaxed by the amount that the flexible pipe 15 is elastically deformed.
接合部16,16′は溶接によるものである。
ラジアントチユーブの直管部は一般には遠心鋳造
にて製作するため、フレキシブルパイプ15を一
体成形するのは困難である。フレキシブルパイプ
15は薄板をプレス成形又は溶接成形にて加工
し、これとラジアントチユーブの第4直管部4と
を溶接したものである。又、排ガス出側の短管1
7はフレキシブルパイプ15と炉の出口側のフラ
ンジ9を継ぐもので、フレキシブルパイプを直接
に出口側フランジ9と直接々合する場合は不要で
ある。 The joints 16, 16' are welded.
Since the straight pipe portion of the radiant tube is generally manufactured by centrifugal casting, it is difficult to integrally mold the flexible pipe 15. The flexible pipe 15 is formed by processing a thin plate by press forming or welding, and welding this to the fourth straight pipe part 4 of the radiant tube. Also, the short pipe 1 on the exhaust gas outlet side
7 connects the flexible pipe 15 and the flange 9 on the outlet side of the furnace, and is not necessary when the flexible pipe is directly connected to the flange 9 on the outlet side.
支持円筒18はラジアントチユーブの軸直角方
向の変形に対して支持するものである。支持円筒
18の構造は1端が(図面の上方側が)鉄皮13
に溶接されていて、又他端(図面の下方側)はラ
ジアントチユーブ第4直管部4の外径と支持円筒
18の内径の差tを半径で2mm以内に設定してい
る。 The support cylinder 18 supports the radiant tube against deformation in the axis-perpendicular direction. The structure of the support cylinder 18 is such that one end (the upper side in the drawing) is the iron skin 13
At the other end (lower side in the drawing), the difference t between the outer diameter of the fourth straight pipe section 4 of the radiant tube and the inner diameter of the support cylinder 18 is set within 2 mm in radius.
次にフレキシブルパイプ15の材質はステンレ
ス鋼又は耐熱鋼等とする。又フレキシブルパイプ
15の軸方向のバネ定数は500Kg/mm以下とする。
これ以上では弾性反力が大きく熱応力緩和効果が
少い。また、バネ定数があまりにも低すぎると、
フレキシブルパイプ本体の保持機能が低下するの
で、200〜500Kg/mmの範囲とすることが好まし
い。フレキシブルパイプ15の位置は極力鉄皮1
3に近い位置とし、レンガ14によりラジアント
チユーブの輻射熱を遮へいする。 Next, the material of the flexible pipe 15 is stainless steel, heat-resistant steel, or the like. Also, the spring constant of the flexible pipe 15 in the axial direction is 500 kg/mm or less.
If it exceeds this value, the elastic reaction force will be large and the thermal stress relaxation effect will be small. Also, if the spring constant is too low,
Since the holding function of the flexible pipe main body is deteriorated, it is preferably in the range of 200 to 500 kg/mm. The position of the flexible pipe 15 is as close as possible to the iron shell 1.
3, and the radiant heat of the radiant tube is shielded by the brick 14.
さらに本考案のラジアントチユーブでは既設鉄
皮13の一部を改造すればフレキシブルパイプ1
5を鉄皮14の外側に出すことも可能である。 Furthermore, with the radiant tube of the present invention, if a part of the existing iron skin 13 is modified, the flexible pipe 1
5 can also be exposed outside the iron skin 14.
(考案の効果)
以上述べた様に本考案のラジアントチユーブは
排ガスの流れ方向に温度勾配があり熱応力による
破損がある場合に、その応力を伸縮部の弾性変形
によつて吸収し緩和するものである。従来自重曲
げ応力に対して材質の高級化、肉厚増加を行つて
来たが本考案により熱応力破損の防止が可能にな
り寿命の著しい延長が可能となる。又本考案によ
るラジアントチユーブは構造が簡単であり既設炉
体の改造等を必要とせず、チユーブ自体の改造に
より実施が可能である。又ラジアントチユーブ改
造による価格増加は20%程度と極めて低い値であ
る。(Effect of the invention) As mentioned above, the radiant tube of the invention absorbs and alleviates the stress by elastic deformation of the expandable part when there is a temperature gradient in the flow direction of exhaust gas and damage occurs due to thermal stress. It is. Conventionally, materials have been made of higher quality and wall thickness has been increased in order to cope with the bending stress due to its own weight, but the present invention makes it possible to prevent thermal stress damage and significantly extend the life of the product. Furthermore, the radiant tube according to the present invention has a simple structure and does not require modification of the existing furnace body, and can be implemented by modifying the tube itself. Also, the price increase due to radiant tube modification is extremely low at around 20%.
第1図は従来ラジアントチユーブ全体図、第2
図は従来ラジアントチユーブの表面温度、第3図
は本考案の実施例で、イは全体図、ロはA部拡大
図である。
1…第1直管部、2…第2直管部、3…第3直
管部、4…第4直管部、5…第1ベンド部、6…
第2ベンド部、7…第3ベンド部、8…バーナ側
フランジ、9…排ガス出口側フランジ、10…中
間サポート、11…先端サポート、12…燃焼バ
ーナ、13…鉄皮、14…レンガ、15…フレキ
シブルパイプ、16…接合部、17…排ガス出側
短管、18…支持円筒。
Figure 1 is an overall view of the conventional radiant tube, Figure 2
The figure shows the surface temperature of a conventional radiant tube, and Figure 3 shows an embodiment of the present invention, where A is an overall view and B is an enlarged view of part A. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...First straight pipe part, 2...Second straight pipe part, 3...Third straight pipe part, 4...Fourth straight pipe part, 5...First bend part, 6...
2nd bend part, 7... Third bend part, 8... Burner side flange, 9... Exhaust gas outlet side flange, 10... Intermediate support, 11... Tip support, 12... Combustion burner, 13... Iron shell, 14... Brick, 15 ...Flexible pipe, 16...Joint part, 17...Exhaust gas outlet side short pipe, 18...Support cylinder.
Claims (1)
字型ラジアントチユーブの直管部に、ラジアント
チユーブの伸縮による熱応力を吸収するフレキシ
ブルパイプを直接接合して、該フレキシブルパイ
プの材質をステンレス鋼又は耐熱鋼としてバネ定
数500Kg/mm以下としたことを特徴とするラジア
ントチユーブ。 W type or U type that indirectly heats steel materials in a heating furnace
A flexible pipe that absorbs thermal stress due to expansion and contraction of the radiant tube is directly connected to the straight pipe part of the radiant tube, and the flexible pipe is made of stainless steel or heat-resistant steel and has a spring constant of 500 kg/mm or less. Features a radiant tube.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19221383U JPS60102240U (en) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | radiant tube |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19221383U JPS60102240U (en) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | radiant tube |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60102240U JPS60102240U (en) | 1985-07-12 |
| JPH0335924Y2 true JPH0335924Y2 (en) | 1991-07-30 |
Family
ID=30413717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19221383U Granted JPS60102240U (en) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | radiant tube |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60102240U (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5336394Y2 (en) * | 1975-09-26 | 1978-09-05 |
-
1983
- 1983-12-15 JP JP19221383U patent/JPS60102240U/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60102240U (en) | 1985-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0335924Y2 (en) | ||
| JPH0674881B2 (en) | Radiant tube system for heating furnace | |
| US3270780A (en) | Composite heat exchanger tube structure | |
| JP6908018B2 (en) | In-core support structure for W-type radiant tube | |
| JP3549981B2 (en) | Furnace support structure of radiant tube with alternating heat storage | |
| JP5782210B1 (en) | Regenerative heat treatment method for heat-resistant metal material member with creep damage | |
| JP3106283B2 (en) | Furnace support structure for radiant tube | |
| JP4234879B2 (en) | Radiant tube heating device | |
| JP3549980B2 (en) | Radiant tube mounting method | |
| JPS6321553Y2 (en) | ||
| JPS5838278Y2 (en) | radiation tube | |
| CN223271702U (en) | Adjustable four fluorine condenser structure | |
| JP6477920B2 (en) | HEAT EXCHANGER, RADIANT TUBE HEATING DEVICE AND HEAT EXCHANGER MANUFACTURING METHOD | |
| CN213930879U (en) | A tube row positioning card for correcting the position of heat exchange tubes | |
| JP3106875B2 (en) | Radiant heating tube | |
| JPH08278001A (en) | Radiant tube mounting structure | |
| JPH10103624A (en) | Radiant tube for heating furnace | |
| JP3981629B2 (en) | Support structure of W type radiant tube | |
| JPH07253285A (en) | Heat exchange tube | |
| CN210069814U (en) | A gas boiler with expansion joint | |
| JPH03226519A (en) | Radiant tube for heating furnace | |
| JPH08219421A (en) | Radiant tube | |
| JPS6119281Y2 (en) | ||
| CN106918043A (en) | A kind of W types heat accumulation type radiant tube | |
| JPH0536986Y2 (en) |