JPH0640607U - ラジアントチューブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ラジアントチューブ１内に、ラジアントチュ
ーブ１の内径とほぼ合致する外径を有し、被加熱物３に
面する側に、長手方向にわたって開口角度９０〜１４０
°の開口４を設けた断面Ｃ型の耐熱材２を挿入すること
により、ラジアントチューブ１内の高温ガスによる熱伝
達がラジアントチューブ１の周方向でほぼ均等となっ
て、ラジアントチューブ１の周方向での温度分布が均一
となるような構成としている。 【効果】 ラジアントチューブの長さ方向の曲がりに伴
う損傷が防止できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、連続式亜鉛メッキライン、電磁鋼板、一般冷延鋼板を製造する雰 囲気熱処理炉、厚鋼板及び鋼管の雰囲気熱処理炉等の熱処理設備に用いられるラ ジアントチューブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

金属ストリップの雰囲気熱処理炉や、厚鋼板及び鋼管を、雰囲気を調整しなが ら熱処理する熱処理設備においては、放射管端に取り付けられたバーナへ燃料と 空気を供給して、高温燃焼ガスを発生させ、その熱を放射管を経て、炉内の被加 熱物へ伝達させるラジアントチューブが用いられている。

【０００３】 このラジアントチューブの一般的な構造は、たとえば、図３の（ａ）〜（ｃ） に示すように、ストレート型やＵ字型及びＷ字型のものがあり、いずれのラジア ントチューブ１１の場合も一方の開口端部１５には、図示しないバーナが取り付 けられ、燃料及び空気がこのバーナに供給されることにより、ラジアントチュー ブ内で燃焼し、被加熱物に熱を与え、ラジアントチューブの他方の開口端部１６ より排気ガスが排出される構造となっている。

【０００４】 ここで、図３（ａ）に示すストレート型ラジアントチューブを用いた熱処理炉 により、被加熱物を加熱する場合の具体例を図４により説明する。 図４は上記ストレート形ラジアントチューブを用いた熱処理炉により、被加熱 物を加熱する場合の配置関係を模式的に示したものである。

【０００５】 同図において、１１はラジアントチューブであって、炉内に所定間隔をおいて 配設されている。このラジアントチューブ１１内では、燃料及び空気が図示しな いバーナに供給され、ラジアントチューブ１１内で燃焼し、高温となった燃焼ガ スがラジアントチューブ１１の管壁を介して、炉内を矢印方向へ移動する被加熱 物１３に熱を与えて熱処理するようになっている

【０００６】 そして、このラジアントチューブ１１により、炉内を矢印方向へ移動する被加 熱物１３を熱処理する際には、ラジアントチューブ１１の周囲方向断面のａ〜ｈ の各部位では、図５に示す温度分布のグラフから明らかなように、被加熱物１３ 側に面する部位（ラジアントチューブ１１の周方向断面のａ，ｂおよびｈの部位 ）では温度が低くなる一方で、天井炉壁１２側に面する部位（ラジアントチュー ブ１１のｄ，ｅ及びｆの部位）及び隣接ラジアントチューブ１４，１４に面した 部分（ｃ及びｇ部位）で温度が高くなる傾向がある。

【０００７】 このように、ラジアントチューブ１１の周方向断面部位にて、被加熱物１３側 に面する部位と、天井炉壁１２側及び隣接ラジアントチューブ１４，１４に面す る部分とで温度差があると、この温度差により、ラジアントチューブ１１の周方 向断面で熱膨張差を呈して、ラジアントチューブ１１の長さ方向の曲がり変形を 生じ、ラジアントチューブ１１の寿命を低下させる一因となっている。

【０００８】 上記したラジアントチューブの周方向断面部位での温度分布を改善する方法と しては、ラジアントチューブの配列（隣接するラジアントチューブ間のピッチ、 ラジアントチューブと被加熱物との距離等）を適正にとる方法が従来より採用さ れているが、温度分布を十分に改善できないのが実情である。

【０００９】 また、実開昭６１−１８３９５６号には、ラジアントチューブのチューブ軸心 の上側に変位された空気軸心に沿って空気噴出通路が形成され、かつ、このチュ ーブ軸心の下側に変位された燃料軸心に沿って、先部に保炎板を有する燃料噴出 管が設けられ、この保炎板の下側にラジアントチューブの下流側へ伸長する伝熱 緩和板を置いた構成のラジアントチューブの燃焼装置が開示されている。

【００１０】 ところが、上記したラジアントチューブの燃焼装置では、バーナ前直近のラジ アントチューブ周方向断面部位の温度分布の改善をはかることができるものの、 ラジアントチューブ全長にわたっての対策には、到底、至っていない。

【００１１】 この考案は、ラジアントチューブの、被加熱物側に面した周方向断面部位の温 度が、天井炉壁及び隣接ラジアントチューブに面した周方向断面部位の温度に比 べて低温となるという温度差を解消し、熱膨張差によるラジアントチューブの長 さ方向の曲がりに伴う損傷を防止することにより、耐久寿命の延長化をはかった ラジアントチューブを提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、この考案にかかるラジアントチューブは、そのラ ジアントチューブ内に、ラジアントチューブの内径より若干小さい外径を有し、 ラジアントチューブ内挿入時に被加熱物側に面する部位を長手方向にわたって所 定の開口角度で連続開口した耐熱材を挿入した構成であり、望ましくは、上記連 続開口はチューブ断面からみて開口角度９０〜１４０°で設けた構成としている 。

【００１３】

【作用】

しかして、この考案によれば、内部に耐熱材を挿入し、しかもこの耐熱材は、 挿入時、被加熱物に面する側の部位にのみ長手方向にわたる連続開口を設けてい るので、連続開口部分では、内側の耐熱材はなく、ラジアントチューブのみとな り、他の部分では、内側の耐熱材とラジアントチューブの二重構造となる。

【００１４】 そして、ラジアントチューブの稼働時、連続開口部分におけるラジアントチュ ーブ内の高温ガスからの熱伝達は、ラジアントチューブの管壁のみの肉厚の薄い 部分からの熱伝達となり、他の部分では、内側の耐熱材とラジアントチューブの 肉厚の分厚い二重構造部分を介した熱伝達となる。

【００１５】 したがって、これまで、ラジアントチューブの稼働時、ラジアントチューブの 周方向断面部位では、相対的に低温であった被加熱物側に面する部位で温度が上 がる一方で、相対的に高温であった天井炉壁及び隣接ラジアントチューブに面す る部位で温度が下がる。これにより、ラジアントチューブの周方向断面部位での 温度バランスがはかれ、結果的に、ラジアントチューブの周方向断面部位での温 度分布はほぼ均一となって、温度差がなくなる。

【００１６】 このようにして、ラジアントチューブの周方向断面部位での温度分布の均一化 がはかられるので、熱膨張差によるラジアントチューブの長さ方向の曲がりに伴 う損傷が防止されることになる。

【００１７】 また、連続開口は、望ましくは、断面からみて、９０〜１４０°の開口角度で 設けるが、開口角度を限定した理由は、開口角度を９０°以下と狭くしすぎると 、ラジアントチューブの伝熱能力が少なくなるおそれがあり、１４０°以上と広 くしすぎると、隣接するラジアントチューブに面する側の遮熱効果がなくなるか らである。

【００１８】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図１により説明する。 図１はこの考案の一実施例によるラジアントチューブを示し、同図（ａ）はラ ジアントチューブを熱処理設備内に配装した場合の炉幅方向からみた断面図、同 図（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【００１９】 図面において、１は、天井炉壁５等によって形成された炉内に配装されたラジ アントチューブ（図示のものは、ストレート型）であって、この内部に、たとえ ば、高アルミナ（ムライト質）で形成された断面Ｃ型の耐熱材２が複数、配装さ れている。３は、熱処理しようとする金属ストリップなどの被加熱物で、上記断 面Ｃ型の耐熱材２と所定間隔をもって一方向へ進行するようになっている。

【００２０】 特に、断面Ｃ型の耐熱材２は、図１（ｂ）に示すように、ラジアントチューブ １の内径より若干小さい外径を有し、ラジアントチューブ１内に挿入されて、ラ ジアントチューブ１の一部を二重構造化しており、ラジアントチューブ１内に挿 入時に被加熱物３側に面する部分には、長手方向にわたって連続開口４（図示の 場合では、断面からみて開口角度が１２０°）が形成されている。

【００２１】 ここで、連続開口４の開口角度を９０°以下と狭くしすぎると、被加熱物３側 に面する部分へのラジアントチューブからの伝熱能力が低くなるが、逆に、連続 開口の開口角度を１４０°以上と広くしすぎた場合には、隣接するラジアントチ ューブ面側の遮熱効果がなくなるという不都合があるので、開口角度は、断面か らみて、９０〜１４０°の開口角度で形成するのが望ましい。

【００２２】 上記のように構成すると、ラジアントチューブ１の、天井炉壁５側に面する側 及び隣接ラジアントチューブに面する側では、ラジアントチューブ１と断面Ｃ型 の耐熱材２の二重構造部分となって肉厚が分厚いので、ラジアントチューブ１内 の高温ガスからの熱伝達を小さくなる一方で、ラジアントチューブ１の、被加熱 物３に面する側では、断面Ｃ型の耐熱材２が連続開口４を形成し、ラジアントチ ューブ１のみで肉厚が薄くなっているので、結果的に、ラジアントチューブ１内 の高温ガスからの熱伝達が大きくなる。

【００２３】 これにより、本来、断面Ｃ型の耐熱材が挿入しない場合には、ラジアントチュ ーブの周方向断面部位では、天井炉壁５側及び隣接ラジアントチューブに面する 部位に比べ、被加熱物側に面する部位で相対的に低温となっていた温度分布は、 連続開口を有する断面Ｃ型の耐熱材２の存在によって、周方向断面部位での温度 分布をほぼ均等にすることができる。

【００２４】 したがって、周方向の温度分布の差がないので、周方向での熱膨張差もなくな るから、ラジアントチューブの長さ方向での曲がりも発生せず、曲がりに伴う損 傷がない。

【００２５】 つぎに、この考案によるラジアントチューブを熱処理設備に用いた実験例につ いて説明する。 内径１６２ｍｍ、肉厚１０ｍｍで、全長２４００ｍｍ、炉内長１７００ｍｍの 耐熱鋳鋼製のストレート型ラジアントチューブの炉内部分の内側に、外径１６０ ｍｍ、肉厚１０ｍｍで、円筒断面の被加熱物面の垂線より両側に、それぞれ、６ ０°の開口角度１２０°の連続開口を設けた長さ４２５ｍｍの高アルミナ（ムラ イト）質の断面Ｃ型の耐熱材４ケを、それぞれ、被加熱物面側に連続開口部分が 位置するように挿入した。

【００２６】 そして、常套手段により、炉内のラジアントチューブ内で長炎燃焼させ、所定 時間経過後、ラジアントチューブ内の周方向断面の温度分布を測定すると、従来 のラジアントチューブ内の周方向断面の温度分布が温度差で５０〜２００℃であ ったところ、被加熱物側に面する部位の連続開口では熱伝達の効率がよく、天井 炉壁及び隣接ラジアントチューブに面する部位では熱伝達が劣るので、結果的に みて、周方向断面部位での温度差が１０〜５０℃程度にまで改善でき、ラジアン トチューブの曲がりによる損傷を半減させることができた。

【００２７】 なお、上記で用いた断面Ｃ型の耐熱材としては、高アルミナ（ムライト）質の 耐熱材を使用したが、この他の材質の耐熱材、耐熱鋳物、炭化珪素、窒化珪素、 アルミナ質のセラミックを用いても、同等の効果を奏する。

【００２８】 上記実施例では、ストレート型のラジアントチューブについての実施例を示し たが、この他、Ｕ型、Ｗ型のラジアントチューブにも適用可能であり、上記実施 例と同等の効果を奏することはいうまでもない。

【００２９】 また、上記実施例では、ラジアントチューブの片側面にのみ、被加熱物３があ る場合を示したが、図２に示す変形実施例のように、ラジアントチューブ１の上 下両側面に、それぞれ、被加熱物３Ａ，３Ｂがある場合には、内側の耐熱材２の 両側に連続開口４ａ，４ｂを設け、径方向に支え６を設けることで、上記実施例 と同等の効果を奏する。

【００３０】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案によれば、ラジアントチューブを用いた熱処理 炉の稼働時に、ラジアントチューブの周方向断面部位での温度差を簡単かつ確実 になくすることができ、したがって、熱膨張に起因するラジアントチューブの曲 がりによる損傷を防止でき、品質の良好な製品を得るのに好都合となる効果を奏 する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例によるラジアントチューブ
を熱処理炉内に配装した場合の概略断面構造を示すもの
で、同図（ａ）はラジアントチューブを熱処理設備内に
配装した場合の炉幅方向からみた断面図、同図（ｂ）は
図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図２】この考案の他の実施例によるラジアントチュー
ブの概略断面図である。

【図３】ラジアントチューブの概略図を示し、同図
（ａ）はストレート型ラジアントチューブ、同図（ｂ）
はＵ字型ラジアントチューブ、同図（ｃ）はＷ字型ラジ
アントチューブを示すものである。

【図４】ストレート形ラジアントチューブを用いた熱処
理炉により、被加熱物を加熱する場合の各構成部分の配
置関係を模式的に示す図である。

【図５】図４に示す熱処理設備におけるラジアントチュ
ーブの周方向断面の表面温度分布を示すグラフである。

【符号の説明】

１ ラジアントチューブ ２ 断面Ｃ型の耐熱材 ３，３Ａ，３Ｂ 被加熱物 ４，４ａ，４ｂ 連続開口 ５ 天井炉壁 ６ 支え

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱物を熱処理するための熱処理設備
   内に配装されるラジアントチューブであって、上記ラジ
   アントチューブ内に、ラジアントチューブの内径より若
   干小さい外径を有し、かつ被加熱物側に面する部位を長
   手方向にわたって所定の開口角度で連続開口した耐熱材
   を挿入したことを特徴とするラジアントチューブ。
2. 【請求項２】 連続開口はチューブ断面からみて開口角
   度９０〜１４０°で設けた請求項１記載のラジアントチ
   ューブ。