JPH0630838Y2 - 加熱炉における局所加熱装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この考案は、熱間圧延分野において使用される加熱炉に
おいて、被加熱物のスキッドマーク部を加熱する局所加
熱装置に関する。

〈従来の技術〉 従来のこの種の装置としては、実開昭58-42148号公報、
特開昭58-213827号公報、特開昭60-200908号公報などに
見られるように、火炎放射孔を有する輻射管あるいは燃
焼放射管と称するものをスキッドに近接させてこれと平
行に設けることにより、スキッドマーク（あるいはシャ
ドウマーク）部を加熱するようにしたものがある。

また別に、実公昭60-38658号公報に見られるように、炉
床に補助バーナを設け、このバーナから上方の被加熱材
の近くへ高温燃焼ガスを案内するガス誘導炉を設けてそ
の先端部を屈曲させて吹出口をスキッドレール側に臨ま
せてスキッドマーク部を加熱するようにしたものがあ
る。

このほかに、スキッドマークの解消手段として、炉の全
長を通じて直線的に設けられるスキッドレールを均熱帯
において側方へシフトしたシフト部を設けて、被加熱物
を別の位置で支持するようにすることも公知である。

〈従来技術の問題点〉 前記従来の輻射管あるいは燃焼放射管をスキッドに接近
させて設けた構成のものは、輻射管あるいは放射管がス
キッドにきわめて接近してスキッドに平行に設けられる
ので、設置位置が大幅に制限される問題がある。また、
輻射管あるいは放射管から噴出する熱ガスはスキッドマ
ーク部のほかにスキッド耐火物及びスキッドレールを相
当に加熱することになり、その寿命が短縮される問題も
ある。

また前記実公昭60-38658号公報記載のものにあっては、
燃焼ガス吹出部を相当に多く設ける必要があるが、燃焼
ガス吹出部１又は２個に対して１個のバーナを必要と
し、またバーナが炉床に設けられることから、バーナの
数が多くなること、またウォーキングビーム炉では設置
位置が大幅に制限されて実施がきわめて困難であるこ
と、バーナの保守や点検が困難となることなどの問題が
ある。

また別のスキッドマーク解消手段としてスキッドレール
にシフト部を設けるものにあっては、そのシフト部が比
較的炉の装入側に近い位置から設けられている場合はそ
れまでに生じたスキッドマークの解消、すなわち低温部
の温度の回復がかなり進行するが、新たにシフト部で支
持された部分が最冷点となり、結局スキッドマーク解消
に十分な効果が出ない問題がある。通常は標準被加熱物
を標準能力運転時に、先に生じるスキッドマーク部分と
後からシフト部で生じるスキッドマーク部分とが同程度
の温度となるようにスキッドレールのシフトする位置を
決めるが、この手段による場合でも、スキッドマークが
十分に解消されえず、圧延品の品質、精度に悪影響の出
ることが多い。

この考案は、上記のような従来の問題点を除くと共に効
率よくスキッドマークを解消できる加熱炉における局所
加熱装置を提供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 この考案の手段は、加熱炉の装入口より出口に至る所定
の直線に沿ったスキッドレールに被加熱物に対する当接
位置が途中で変るように炉幅方向に変位したシフト部を
設け、そのシフト部分の側方の前記直線に沿った下側位
置に接近して上向きに開口した複数の噴出管を設け、そ
の各噴出管の下端に炉の側壁部から燃焼ガスを案内する
略水平な案内管を接続し、その案内管及び噴出管を介し
て噴出管の前記開口から５０m/sec以上の高速で燃焼ガ
スを噴出させるように炉の側壁部にバーナを配置してな
るものである。

〈作用〉 上記手段によれば、バーナによる燃焼ガスが案内管を介
して噴出管へ供給され、噴出管の上向きの開口部から高
速で噴出される。その噴出管の開口部は被加熱物がシフ
ト部前のスキッドレールに当接して支持されていた部分
にすなわちスキッドマーク部に向かっており、そしてス
キッドマーク部に近い位置にあり、したがって高速で噴
射される燃焼ガスは、拡がることなく噴出管の開口部と
ほとんど同じ断面のままスキッドマーク部に略直角に衝
突する。この被加熱物に対する燃焼ガスの衝突は、衝突
の速度が高速であればあるほど伝熱係数が大きくなる。
噴出管出口の噴出速度を５０m/sec以上としたことによ
り、その伝熱係数は従来の炉内伝熱の主体である輻射伝
熱に比べて1.5〜２倍となる。これは、通常のバーナの
火炎速度が１０〜２０m/sec程度であり、この速度の火
炎を加熱炉の均熱帯で被加熱物に衝突させたときの伝熱
係数が、加熱炉の均熱帯の輻射伝熱係数の0.2〜0.3倍で
あるのに比べて数倍であり格段と大きい。この伝熱係数
が大きいことにより、スキッドレールのシフト部で新た
に被加熱物に低温部が生じはじめるのに対して元のスキ
ッドマークがより高速度で消滅して行く。またスキッド
レールにシフト部を設けそのシフト部までのスキッドレ
ールによって生じた被加熱物のスキッドマーク部の面に
略直角に燃焼ガスが高速で衝突するので、スキッドマー
ク部分を正確に限定的に加熱する。そして、シフト部は
スキッドマーク部から離れており噴出管からの燃焼ガス
がスキッド及びスキッドレールを加熱（局所加熱）しな
い。また、炉の側壁部にバーナを設けて水平な案内管を
介して噴出管へ燃焼ガスを供給する構成であるから、噴
出口の平面的な位置調節を案内管で行い、噴出口の高さ
位置の調節を噴出管の長さで行うことができる。そして
噴出孔から出る燃焼ガスは、バーナから案内管および噴
出管を通ってその噴出口に至るまでの距離が比較的長い
ことから燃焼が完結したものとなり、燃焼中の火炎のよ
うに局部的に高温のところが存在しない。したがって被
加熱物を溶損することがない。

〈実施例〉 第１実施例を第１図乃至第３図に示す。この実施例はプ
ッシャー炉であり、図において１はスキッドレール、２
は被加熱物（圧延用鋼材）、３はバーナ、４は案内管、
５は噴出管である。

スキッドレール１は、水冷スキッド10に設けたもので、
炉の装入口11から出口12までの間に設けられ、被加熱物
２を上面に支持しており、装入口11側からプッシャーで
被加熱物２を順次押し込むことにより炉内を移動させて
出口12へ送出するようになっている。この例ではスキッ
ドレール１は、４本設けられており、炉の予熱帯13内で
は所定の互いに平行な直線14に沿って設けられ、均熱帯
15に達すると前記直線14の延長線14aから外れてすなわ
ち側方へシフトし、このシフト部分１ａは延長線14aに
平行して出口12に達するように設けられている。図中、
16はスキッドポストである。

バーナ３は、炉の均熱帯15の出口12に近い両側壁17に夫
々１個ずつ設けられており、比較的短い距離で完全燃焼
の可能なものである。このバーナ３に続いて、燃焼ガス
を案内するように炉を横切る方向の案内管４を設けてあ
り、両側のバーナ３から内側に伸延した案内管４は夫々
炉内で連続するように接続してある。この案内管４から
分岐案内管4aが分岐して炉の長手方向に沿って装入口11
側に向って伸延して均熱帯15内で終端し、端部は閉じら
れている。この分岐案内管4aはそれぞれ前記直線14の延
長線14aの直下に位置するように４本設けられている。
案内管４及び分岐案内管4aはいずれも水平に設けられ、
支持架台19、20に支持されている。

噴出管５は、下端が分岐案内管4aに間隔をおいて３本ず
つ結合され、夫々垂直上方へ伸延して、上端がスキッド
レール１上を通る被加熱物２の下面に接近し開口してい
る。その開口と被加熱物との間隔は、スキッドマークの
大きさ、噴出管５の開口径、燃焼ガスの噴出速度、その
他と関連して定められるが、一般的には燃焼ガスの被加
熱物に衝突する流速が低下しないようにできるだけ接近
させる方がよいが、被加熱物２と接触しないようにも考
慮して50〜150mm程度に決めるのがよい。また噴出管５
の炉長方向の数も他の条件に応じて10本くらいにするこ
ともある。噴出管５、案内管４、4a等はいずれもセラミ
ック製とするが、耐熱鋼製とすることもある。

なお、図中６はバーナで、予熱帯13及び均熱帯15に対し
て設けられている本来の各帯域の加熱用である。

このように構成された局所加熱装置は、スキッドレール
１上を移動して出口12へ向う間に被加熱物２に生じたス
キッドマーク部を、噴出管５から高速で噴出する燃焼ガ
スによって局所加熱し、スキッドマークを解消する。こ
の局所加熱について、噴出管５から噴出する燃焼ガスの
噴出速度を100m/sec、噴出管５の開口径を36mm、噴出管
５の上端から被加熱物までの距離を150mmとすると、第
４図に示すように、一つの噴出管５の中心より半径300m
mの範囲内で熱伝達率が極端に他の部分より高い部分を
生じ、この状態で局所加熱が行われる。このため、非常
に短時間でスキッドマークが解消するから、シフト部1a
を短かく形成することができ、この間シフト部1aで新た
に生じ始めるスキッドマーク部の温度の低下がそれほど
進行しない間に以前のスキッドマークが解消されて被加
熱物２は出口12に至る。従って、出口12から出た被加熱
物２の厚み平均温度の最高と最低との差が従来のスキッ
ドマーク解消手段によるものよりも大幅に小さくなる。

第５図は、第１実施例におけると同様な局所加熱装置と
固定スキッドレールのシフト部（均熱帯入側部にてシフ
トし、抽出端近傍で元の位置へ再シフト）をウォーキン
グビーム炉に適用した場合の第２実施例の炉の出口にお
ける被加熱物（圧延用鋼材）の厚み平均温度分布を同じ
ウォーキングビーム炉に上記と同じシフト部のみを設け
た場合、またシフト部も局所加熱手段も設けない場合と
比較して示したものである。図中、破線で示す曲線Ｅは
第２実施例であり、一点鎖線で示す曲線Ｆはシフト部の
みを設けた場合であり、実線で示す曲線Ｇは現在多く実
用されているものでシフト部も局所加熱手段も設けられ
ていない場合である。被加熱物の厚み平均温度の最高と
最低との温度差は、曲線Ｅでは41℃、曲線Ｆでは63℃、
曲線Ｇでは82℃である。同図の下部は被加熱物２と、固
定スキッドレール１、固定スキッドレールからシフトし
たシフト部1a、移動スキッド９、噴出管５との炉幅方向
の位置関係を示す。

上記の温度差から理解されるように、この実施例の局所
加熱装置はきわめて効果的にスキッドマークを解消して
いる。

第３実施例を第６図に示す。この実施例は、第１実施例
に比べて、バーナ３の数と燃焼ガス案内管の設け方とが
相違しているのみである。すなわち、分岐案内管4aを設
けないで、両側のバーナ３、３間に夫々案内管4bを夫々
設けて、この案内管4bに噴出管５を設けた構成である。
作用については第１実施例と全く同様であるので説明を
省略する。

なお、第１実施例と第３実施例とは実施しようとする加
熱炉のスキッド配置やスキッドポストの配置その他の炉
内状況に応じて、できるだけ簡単に噴出管へ燃焼ガスを
案内できる方を適用すればよい。

〈考案の効果〉 この考案の局所加熱装置は、スキッドレールをシフトさ
せた後のスキッドマーク部に対してきわめて限定された
局所加熱を行うものであるから、スキッドマーク部以外
の所が加熱されることが少なく、局所加熱によってスキ
ッド耐火物及びスキッドレールが加熱されず、従って局
所加熱によってその寿命を短縮されることはない。また
その局所加熱は高速で燃焼の完結した燃焼ガスを衝突さ
せることによる衝突伝熱を利用したものであるから、被
加熱物が溶損する恐れがなく、伝熱効率が高く、その分
スキッドマークの解消時間が短縮され、炉長方向に必要
な局所加熱領域が短かくなり、従ってスキッドレールの
シフト部分は短かく形成できるから、シフト部によって
被加熱物に生じる低温度部の温度低下があまり進行しな
い間に先のスキッドマークが解消して炉外に送出され
る。これによって被加熱物の最高温度と最低温度との差
が従来よりも大幅に減少せしめられれる効果が得られ
る。このことはさらに圧延製品の品質及び精度を向上さ
せる効果を生じる。

また、燃焼ガスの案内管を略水平に設けたことにより案
内管を安定な状態に支持でき、その支持用架台を簡単で
安価なものとすることができる。そしてバーナを側壁に
設けたことは、その保守、点検が容易となる効果を生じ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の第１実施例の概略縦断側面図、第２
図は同実施例の概略横断平面図、第３図は第１図のＡ−
Ａ断面部分拡大図、第４図は同実施例の一つの噴出管に
よる局所加熱程度を示すための噴流中心からの距離に対
する熱伝達率の変化を示すグラフ、第５図は炉の出口に
おける被加熱物の炉幅方向の厚み平均温度分布を第２実
施例と他の従来例と比較して示すグラフ並びにそのグラ
フの横軸に対応する被加熱物とその下面に炉内で関係す
る各部の炉幅方向位置関係を示す概略正面図、第６図は
第３実施例の概略横断部分平面図である。 １……スキッドレール、1a……スキッドレールのシフト
部分、２……被加熱物、３……バーナ、４……案内管、
4a……分岐案内管（案内管）、4b……案内管、５……噴
出管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 東角 敦雄 兵庫県姫路市広畑区富士町１ 新日本製鐵 株式会社広畑製鐵所内 (72)考案者 落合 常巳 大阪府高槻市東上牧２の３の６ (72)考案者 小川 良一 兵庫県加古川市上荘町都台２−20−４ (72)考案者 本條 博彦 兵庫県神戸市北区北五葉１−８−43 (72)考案者 ▲楢▼原 秀昭 兵庫県神戸市長田区梅ヶ香町１−12−９ (56)参考文献 特開 昭61−170508（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−121663（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭60−38658（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱炉の装入口より出口に至る所定の直線
   に沿ったスキッドレールに被加熱物に対する当接位置が
   途中で変るように炉幅方向に変位したシフト部を設け、
   そのシフト部分の側方の前記直線に沿った下側位置に接
   近して上向きに開口した複数の噴出管を設け、その各噴
   出管の下端に炉の側壁部から燃焼ガスを案内する略水平
   な案内管を接続し、その案内管及び噴出管を介して噴出
   管の前記開口から５０m/sec以上の高速で燃焼ガスを噴
   出させるように炉の側壁部にバーナを配置してなる加熱
   炉における局所加熱装置。