JPH0894006A - ラジアントチューブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱応力の吸収緩和が可能な長寿命ラジアント
チューブを提供する。 【構成】 ラジアントチューブ３２は、直管部と、経路
を反転させる屈曲部と、伸縮管継手５５と、第１〜第３
中間支持台５０ａ，５０ｂ，５０ｃと、先端支持台５１
とを含んで構成される。ラジアントチューブ３２は、第
１直管部４１、第１屈曲部４５、第２直管部４２、第２
屈曲部４６、第３直管部４３、第３屈曲部４７、第４直
管部４４の順に配設され、Ｗ型に形成される。伸縮管継
手５５は炉内で冷間圧延鋼帯２１を臨む位置、たとえば
第３直管部４３に設けられ、第２〜第３中間支持台５０
ｂ，５０ｃによって両端を支持される。第１直管部４１
の基端部には、燃焼バーナ５２が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被加熱物を間接的に加
熱するラジアントチューブに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に加熱処理は、産業上のあらゆる分
野において広く行われている。特に金属産業において
は、加熱による熱処理によって金属の特性が大きく変化
するので、優れた特性を得るために様々な熱処理が行わ
れている。たとえば最も一般的な金属の１つである冷間
圧延鋼帯は、冷間圧延によって加工硬化した鋼素地を軟
化焼鈍させるために加熱炉において熱処理が施されてい
る。この熱処理には、様々な加熱方式が用いられてお
り、たとえば冷間圧延鋼帯を連続的に通板しつつ加熱す
る連続焼鈍炉においては、通常無酸化雰囲気または還元
雰囲気中でラジアントチューブによる間接加熱が行われ
ている。ラジアントチューブは、一般にバーナにて燃焼
したガスがラジアントチューブ内を通り出口より排出さ
れる過程において、ラジアントチューブ自身の温度を８
００〜１０００℃に加熱し、被加熱冷間圧延鋼帯を輻射
熱によって加熱するものである。

【０００３】図１２は、従来型のＷ型ラジアントチュー
ブの簡略化された構成を示す部分断面図である。従来型
のラジアントチューブ１８は、第１直管部１、第２直管
部２、第３直管部３、第４直管部４と、ラジアントチュ
ーブ１８の経路を反転させる第１屈曲部５、第２屈曲部
６、第３屈曲部７と、バーナ側フランジ８と、排ガス側
フランジ９と、中間支持台１０ａ，１０ｂと、先端支持
台１１とを含んで構成される。前記第１直管部１の基端
部には、前記バーナ側フランジ８が設けられており、そ
のバーナ側フランジ８は炉の鉄皮１３にボルトまたは溶
接によって固定されている。また前記バーナ側フランジ
８には、燃焼バーナ１２が設けられており、燃料を第１
直管部１の内部で燃焼させる。

【０００４】前記ラジアントチューブ１８は、燃焼ガス
の流れ方向の上流側から前記第１直管部１、第１屈曲部
５、第２直管部２、第２屈曲部６、第３直管部３、第３
屈曲部７、第４直管部４の順に配設され、各端部が溶接
によって接合されてＷ型に形成される。またこれらの各
軸線は同一鉛直面内に存在する。前記第４直管部４の基
端部には、前記排ガス側フランジ９が設けられており、
その排ガス側フランジ９は炉の鉄皮１３にボルトまたは
溶接によって固定されている。

【０００５】前記中間支持台１０ａは、前記第２直管部
２の一端部寄りの下部を臨む第３直管部３の外周面上に
溶接によって接合されており、第２直管部２の一端部寄
りの下部を前記第２直管部２の軸線方向に相互に変位可
能に支持している。このため該中間支持台１０ａは、ラ
ジアントチューブ１８のクリープ変形を確実に防止する
ことができる。また前記中間支持台１０ｂも前記中間支
持台１０ａと同様に前記第３直管部３の一端部寄りの下
部を臨む第４直管部４の外周面上に溶接によって接合さ
れている。前記先端支持台１１は、第３屈曲部７の炉壁
１４ａを臨む先端部外周面上に溶接によって接合されて
おり、前記炉壁１４ａに設けられている受け台１１ａ上
に載置されている。前記先端支持台１１と受け台１１ａ
とは固定されていないので、摺動変位することができ
る。

【０００６】燃焼ガスが前記ラジアントチューブ１８内
を通る過程において、熱が冷間圧延鋼帯に吸熱されるの
で、前記ラジアントチューブ１８の表面温度は、燃焼ガ
ス流れ方向の上流側であるバーナ側で高く、下流側であ
る排ガス側で低くなる。前述のように前記ラジアントチ
ューブ１８においては、バーナ側と排ガス側の両端が前
記鉄皮１３に固定されているので、前記温度差のため
に、軸線方向に熱応力が発生する。すなわちバーナ側で
は、低温の排ガス側により熱膨張を妨げられるので、圧
縮応力が発生し、排ガス側では高温のバーナ側により引
伸ばされるので、引張り応力が発生する。この熱応力
は、前記ラジアントチューブ１８に亀裂や変形を生じさ
せ、該ラジアントチューブ１８の寿命を大幅に低下させ
るので、従来から問題になっており改善が求められてい
る。

【０００７】前記問題点を解決する先行技術としては、
たとえば実公平３−３５９２４号公報に開示されている
ようなラジアントチューブが提案されている。図１３
は、先行技術のＷ型ラジアントチューブの簡略化された
構成を示す部分断面図である。図１２と対応する部分に
は、同一の参照符号を付す。図１３に示すＷ型ラジアン
トチューブ１９の構成は、図１２に示すＷ型ラジアント
チューブ１８に下記伸縮管継手１５と、支持円筒１６と
を付加したものであり、その他の構成は全く同一であ
る。

【０００８】図１３に示すように前記ラジアントチュー
ブ１９の第４直管部４の基端部には、軸線方向に熱応力
に応じて伸縮することができる伸縮管継手１５が設けら
れている。該伸縮管継手１５の設置位置は、炉壁１４内
でかつ前記鉄皮１３に近い位置である。このため前記伸
縮管継手１５は、前記炉壁１４によって前記ラジアント
チューブ１９からの輻射熱を遮蔽されるので、該伸縮管
継手１５の温度上昇が抑制され、該伸縮管継手の寿命が
延長される。

【０００９】前記炉壁１４には、前記支持円筒１６が装
着されている。該支持円筒１６の一端は、前記鉄皮１３
に溶接されていて、他端は前記ラジアントチューブ１９
の前記第４直管部４の外径と前記支持円筒１６の内径の
差が小さく、たとえば半径で２ｍｍ以内になるように設
定されている。該支持円筒１６は、前記ラジアントチュ
ーブ１９の軸線直角方向の変形を支持する。

【００１０】このように構成された該ラジアントチュー
ブ１９において、バーナ側の第１直管部１と排ガス側の
第４直管部４との間に前記温度差が生じた場合、前述の
とおり該ラジアントチューブ１９のバーナ側と排ガス側
に伸縮差が生じ、軸線方向に熱応力が発生する。しかし
ながらこの熱応力は前記伸縮管継手１５の弾性変形によ
って吸収緩和されるので、従来から問題であった熱応力
に起因する該ラジアントチューブ１９の亀裂や変形の発
生を低減することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述のように先行技術
による該ラジアントチューブ１９は、前記伸縮管継手１
５によって軸線方向の熱応力を吸収緩和することができ
る。しかしながら該ラジアントチューブ１９の熱応力
は、軸線方向だけでなく軸線直角方向においても発生す
る。すなわち該ラジアントチューブ１９の軸直角断面で
は、鉛直方向の上面側が下面側に比べて温度が高い。こ
のため該ラジアントチューブ１９の軸直角断面では、上
面側は下面側に伸長を妨げられて圧縮応力が発生し、下
面側では上面側によって引伸ばされて引張り応力が発生
する。この現象は、温度差の大きいバーナ側の前記第１
直管部１では顕著であるけれども、温度差の小さい前記
第４直管部４ではほとんど認められない。このような軸
線直角方向の熱応力は、軸線方向の熱応力と合成され、
合力として複雑な熱応力が形成される。このため前記伸
縮管継手１５が軸線直角方向に変位して前記支持円筒１
６に接触し、破損する可能性がある。また前記伸縮管継
手１５は、前記ラジアントチューブ１９の最も排ガス側
に位置する前記第４直管部４の基端部に設けられている
ので、前記中間支持台１０ａ，１０ｂおよび前記先端支
持台１１がすべて摺動抵抗として作用し、熱応力が吸収
緩和されにくいという問題点もある。

【００１２】本発明の目的は、前記問題点を解決し、熱
応力を吸収緩和し寿命を大幅に延ばすことができるラジ
アントチューブを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上下に配置さ
れ、ほぼ水平な軸線をそれぞれ有する直管部と、直管部
の端部を相互に連結して単一の燃焼炎または燃焼ガスの
通路を直管部とともに形成する屈曲部と、直管部の被加
熱物に臨む部分の途中に設けられ、直管部の軸線方向お
よび軸線直角方向に伸縮可能な伸縮管継手とを含むこと
を特徴とするラジアントチューブである。また本発明
は、前記伸縮管継手は、上下に配置された複数の直管部
のうち最下部の直管部以外の直管部に設けられ、伸縮管
継手が設けてある直管部は、それよりも下方の直管部に
支持部材を介在して支持されることを特徴とする。また
本発明は、支持部材は、伸縮管継手を有する直管部の下
部を受け、かつ直管部の軸線方向に相互に変位可能に支
持する直管部の軸線に垂直な平面内で下に凸の円弧状の
受面を有する受け部材と、受け部材の下部に上端部が固
定され伸縮管継手が介在される直管部よりも下方の直管
部の上部に下端部が固定される脚とを有することを特徴
とする。また本発明は、鉛直面内に軸線を有し、上下に
間隔をあけて水平に配置される上から順に第１直管部〜
第４直管部と、第１直管部の遊端部と第２直管部の一端
部とを連結接続する第１屈曲部と、第２直管部の他端部
と第３直管部の一端部とを連結接続する第２屈曲部と、
第３直管部の他端部と第４直管部の一端部とを連結接続
する第３屈曲部と、第３直管部の前記一端部寄りに介在
される伸縮管継手と、第２直管部の前記一端部寄りの下
部を支持する第１支持部材と、伸縮管継手の一端部寄り
の前記第３直管部下部を支持する第２支持部材と、伸縮
管継手の他端部寄りの前記第３直管部下部を支持する第
３支持部材と、第３屈曲部を支持する第４支持部材と、
第１直管部の基端部に取付けられるバーナとを含み、第
１直管部〜第４直管部と第１屈曲部〜第３屈曲部と伸縮
管継手とによってバーナからの燃焼炎または燃焼ガスを
導くことを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明に従えば、ラジアントチューブは直管部
と、直管部の端部を相互に連結して直管部とともに燃焼
ガスの通路を形成する屈曲部と、直管部の被加熱物を臨
む部分の途中に設けられる伸縮管継手とを含む。このよ
うにラジアントチューブの熱膨張差が大きい炉内で直管
部の被加熱物を臨む部分の途中に伸縮管継手が設けられ
るので、熱膨張に基づく熱応力を確実に吸収緩和するこ
とができる。このためラジアントチューブの寿命が大幅
に延長される。

【００１５】また本発明に従えば、伸縮管継手は、上下
に配設された複数の直管部のうち最下部の直管部以外の
直管部に設けられ、伸縮管継手が設けてある直管部はそ
れよりも下方の直管部に支持部材を介在して支持され
る。このように伸縮管継手が下方の直管部に設けられた
支持部材によって支持されるので、伸縮管継手に掛る負
荷は大幅に低減され、肉厚が薄くて変形しやすい伸縮管
継手のクリープ変形が確実に防止される。このため伸縮
管継手ひいてはラジアントチューブの寿命が延長され
る。

【００１６】また本発明に従えば、支持部材は伸縮管継
手を有する直管部の下部を受け、かつ直管部の軸線方向
に相互に変位可能に支持する下に凸の円弧状の受面を有
する受け部材と、受け部材の下部に上端部が固定され、
下方の直管部の上部に下端部が固定される脚とを含む。
このように受け部材によって直管部が直管部の軸線方向
に相互に変位可能に支持されるので、直管部や伸縮管継
手の熱膨張や熱収縮を妨げることなく直管部や伸縮管継
手のクリープ変形を防止することができる。このため熱
応力を伸縮管継手によって確実に吸収緩和することが可
能となり、ラジアントチューブの寿命が大幅に延長され
る。

【００１７】また本発明に従えば、ラジアントチューブ
は上下に間隔をあけて水平に配置される第１直管部〜第
４直管部と、各直管部の端部を連結接続する第１屈曲部
〜第３屈曲部と、第３直管部に設けられる伸縮管継手
と、第２直管部を支持する第１支持部材と、伸縮管継手
の一端部寄りおよび他端部寄りの第３直管部を支持する
第２支持部材および第３支持部材と、第１直管部の基端
部に取付けられるバーナとを含んで構成される。このよ
うに熱膨張差の大きい位置に伸縮管継手が設けられ、伸
縮管継手の両端部が支持部材によって支持されているの
で、熱膨張に基づく熱応力を確実に吸収緩和することが
可能であり、かつ伸縮管継手のクリープ変形を防止する
ことができる。このためラジアントチューブの寿命が大
幅に延長される。またラジアントチューブは上下に間隔
をあけて水平に配置されるので、伸縮管継手が軸直角方
向に変位しても接触によって破損するおそれがない。さ
らに伸縮管継手が支持部材の中間に配設されているの
で、伸縮管継手が第４直管部の基端部に設けられる場合
に比べて支持部材による摺動抵抗が小さくなり、熱応力
を確実に吸収緩和することができる。このためラジアン
トチューブの寿命が延長される。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の一実施例であるＷ型ラジアン
トチューブの簡略化された構成を示す部分断面図であ
り、図２は図１に示すＷ型ラジアントチューブの伸縮管
継手の簡略化された構成を示す部分断面図であり、図３
は図１に示すＷ型ラジアントチューブの支持部材の簡略
化された構成を示す斜視図であり、図４は図３に示す支
持部材の正面図であり、図５は図３に示す支持部材の平
面図であり、図６は図３に示す支持部材の側面図であ
り、図７は図４に示す支持部材の切断面線ＶＩＩ−ＶＩ
Ｉから見た断面図であり、図８はラジアントチューブの
表面温度測定位置を示す説明図であり、図９はラジアン
トチューブの燃焼ガス流れ方向位置と表面温度との関係
を示す特性図である。図１から図９において対応する部
分には同一の参照符号を付す。

【００１９】図１に示すように本発明の一実施例である
Ｗ型ラジアントチューブ３２は、同一鉛直面内に軸線を
有し、上下に間隔をあけて水平に配置される上から順に
第１直管部４１、第２直管部４２、第３直管部４３、第
４直管部４４と、前記第１直管部４１の遊端部と前記第
２直管部４２の一端部とを連結接続する第１屈曲部４５
と、前記第２直管部４２の他端部と前記第３直管部４３
の一端部とを連結接続する第２屈曲部４６と、前記第３
直管部４３の他端部と前記第４直管部４４の一端部とを
連結接続する第３屈曲部４７と、前記第３直管部４３の
前記一端部寄りに設けられる伸縮管継手５５と、前記第
２直管部４２の前記一端部寄りの下部を支持する第１支
持部材である第１中間支持台５０ａと、前記伸縮管継手
５５の一端部寄りの前記第３直管部４３下部を支持する
第２支持部材である第２中間支持台５０ｂと、前記伸縮
管継手５５の他端部寄りの前記第３直管部４３下部を支
持する第３支持部材である第３中間支持台５０ｃと、前
記第３屈曲部４７を支持する第４支持部材である先端支
持台５１と、前記第１直管部４１の基端部に取付けられ
るバーナ５２とを含んで構成される。

【００２０】前記ラジアントチューブ３２は、前記バー
ナ５２側から前記第１直管部４１、第１屈曲部４５、第
２直管部４２、第２屈曲部４６、第３直管部４３、伸縮
管継手５５、第３屈曲部４７、第４直管部４４の順に配
設され、各端部が溶接によって相互に接合されてＷ型に
形成される。また前記第１直管部４１〜第４直管部４４
の軸線は鉛直に立設されている炉壁５４に対して垂直で
あり、前記各軸線は前述のようにすべて同一鉛直面内に
存在する。前記ラジアントチューブ３２の材質として
は、ＪＩＳＧ５１２２に規定されている耐熱鋼鋳鋼品が
使用される。該耐熱鋼鋳鋼品の使用に際しては、高温の
燃焼ガスと接触する上流側の方に下流側よりも高級鋼が
使用される。たとえば上流側に配設されている前記第１
直管部４１、第１屈曲部４５、第２直管部４２、第２屈
曲部４６に対してはＳＣＨ２２（０．４Ｃ−２０．５Ｎ
ｉ−２５Ｃｒ）が使用され、下流側に配設されている前
記第３直管部４３、第３屈曲部４７、第４直管部４４に
対してはＳＣＨ１３（０．３５Ｃ−１２．５Ｎｉ−２６
Ｃｒ）が使用される。

【００２１】前記第１直管部４１の基端部には、バーナ
側フランジ４８が設けられており、該バーナ側フランジ
４８は炉の鉄皮５３にボルトまたは溶接によって固定さ
れている。また該バーナ側フランジ４８には、バーナ５
２が設けられており、燃料を前記第１直管部４１の内部
で燃焼させる。前記第４直管部４４の基端部には、排ガ
ス側フランジ４９が設けられており、該排ガス側フラン
ジ４９は前記鉄皮５３にボルトまたは溶接によって固定
されている。また該排ガス側フランジ４９には、排ガス
排出管５６が設けられており、燃焼ガスを外部に排出さ
せる。

【００２２】前記バーナ５２の噴射ノズル５２ａからの
燃焼炎や燃焼ガスは、前記Ｗ型に形成された通路を通過
し、その過程でラジアントチューブ３２を加熱し、被加
熱物である冷間圧延鋼帯を輻射熱によって間接加熱す
る。加熱中における前記ラジアントチューブ３２の表面
温度は、燃焼ガスの流れ方向位置によって異なる。

【００２３】図８には、加熱中における前記ラジアント
チューブ３２の表面温度の測定位置（Ａ〜Ｆ）を示して
おり、図９には加熱中におけるラジアントチューブ３２
の燃焼ガス流れ方向位置と表面温度との関係を示す。加
熱は無酸化雰囲気中で行われ、雰囲気ガス組成は３％Ｈ
₂−Ｎ₂である。図９から燃焼ガスが前記ラジアントチュ
ーブ３２内を通る過程において熱が冷間圧延鋼帯に吸熱
されるので、前記ラジアントチューブ３２の表面温度が
しだいに低下していることが判る。また図９より燃焼ガ
ス流れ方向の最上流側である前記第１直管部４１と最下
流側である前記第４直管部４４との表面温度を比較する
と約１００℃の温度差を生じていることが判る。前述の
ように、前記ラジアントチューブ３２はバーナ側と排ガ
ス側の両端が前記炉の鉄皮５３に固定されているので、
前記温度差のため、該ラジアントチューブ３２のバーナ
側と排ガス側の伸縮に差異が生じ、軸線方向に熱応力が
発生する。また前記ラジアントチューブ３２の軸直角断
面では、鉛直方向の上面側が下面側に比べて温度が高い
ので、軸線直角方向においても熱応力が発生する。

【００２４】前記ラジアントチューブ３２の直管部に
は、前記伸縮管継手５５が冷間圧延鋼帯を臨む位置に設
けられる。前記伸縮管継手５５の設置位置は、燃焼ガス
流れ方向の上流側であるバーナ側に設ければ高温のため
前記伸縮管継手５５の寿命が短くなり、一方燃焼ガス流
れ方向の下流側である排ガス側に設ければ低温で熱膨張
差が小さくなるので、熱応力の吸収緩和効果が小さくな
る。このため前記伸縮管継手５５は、図９におけるラジ
アントチューブ３２の表面温度の中間温度領域である前
記第３直管部４３に設けるのが好ましい。なお前記伸縮
管継手５５は後述のように両端を支持する必要があるの
で、最下部に設けられている前記第４直管部４４には配
設を回避することが好ましい。

【００２５】図２に示すように、前記伸縮管継手５５
は、ベローズ５７と端管５８とを含んで構成される。該
ベローズ５７は薄肉の波型状伸縮管であり、その波形部
は該ベローズ５７の軸線に対して垂直に形成されてい
る。該ベローズ５７は、ラジアントチューブ３２に発生
する熱応力による軸線方向変位および軸線直角方向変位
を弾性変形によって吸収する。該ベローズ５７の材質
は、たとえばニッケル基合金であり、その寸法は、たと
えば肉厚１．６ｍｍ、外径２８３ｍｍ、内径１９３ｍ
ｍ、長さ２４０ｍｍである。該ベローズ５７は、ばね定
数を調整するため熱処理、たとえば加熱温度１２００℃
の真空熱処理が施される。また該ベローズ５７の弾性変
形可能な許容変位量は、たとえば軸線方向で２０ｍｍ、
軸線直角方向で１５ｍｍである。該ベローズ５７の両端
部は端管５８に溶接によって接合される。該端管５８の
材質は前記ＳＣＨ２２であり、その寸法は、たとえば肉
厚８．５ｍｍ、外径１９４ｍｍ、内径１７７ｍｍ、長さ
８０ｍｍである。該端管５８は端部を前記ラジアントチ
ューブ３２の直管部、たとえば前記第３直管部４３に溶
接によって接合される。該ベローズ５７と該端管５８と
該第３直管部４３とは、共通の同一軸線を有する。

【００２６】前述のように前記伸縮管継手５５は前記ラ
ジアントチューブ３２の熱膨張差が大きい炉内で冷間圧
延鋼帯を臨む位置、たとえば前記第３直管部４３に設け
られるので、熱膨張に基づく熱応力を確実に吸収緩和す
ることができる。また前記伸縮管継手５５が炉壁５４内
に設けられる場合と比べて、前記伸縮管継手５５の温度
は高くなるけれども、熱応力が確実に吸収緩和されるの
で、ラジアントチューブ３２の寿命は総合的には大幅に
延長される。さらに前記伸縮管継手５５が配設されてい
る前記第３直管部４３は上下の直管部と間隔をあけて配
置されているので、前記ベローズ５７が軸線直角方向に
変位しても接触によって破損するおそれがない。

【００２７】前記伸縮管継手５５が配設されている前記
第３直管部４３は、それより下方の前記第４直管部４４
に設けられる前記第２中間支持台５０ｂおよび第３中間
支持台５０ｃによって前記伸縮管継手５５の一端部寄り
および他端部寄りをそれぞれ支持される。図３〜図７に
示すように前記第２中間支持台５０ｂは、受け部材であ
る湾曲受け台５９と鉛直に立設される４本の脚６０と、
４本の補強リブ６１とを含んで構成される。前記湾曲受
け台５９は直管部の軸線に垂直な平面内で下に凸の円弧
状の受面を有する。前記脚６０の上端部は、前記湾曲受
け台５９の下部に溶接によって接合されており、前記補
強リブ６１は前記脚６０と前記湾曲受け台５９の下部に
溶接によって接合されている。該湾曲受け台５９、脚６
０、補強リブ６１の材質はすべて前記ＪＩＳ耐熱鋼ＳＣ
Ｈ１３である。前記脚６０の下端部は、前記ラジアント
チューブ３２の直管部、たとえば前記第３直管部４３を
臨む前記第４直管部４４の外周面上に溶接によって接合
されている。一方前記湾曲受け台５９の上部は、前記ラ
ジアントチューブ３２の直管部、たとえば前記伸縮管継
手５５の一端部寄りの前記第３直管部４３の下部に当接
して支持できるように配設される。この当接面は固定さ
れないので、熱膨張または熱収縮に応じて前記第３直管
部４３の軸線方向に相互に摺動変位することができる。
前記第３中間支持台５０ｃは前記第２中間支持台５０ｂ
と全く同一の構成を有している。また両者の軸線方向位
置は前記第３直管部４３の一端部寄りに設置される。

【００２８】前述のように前記伸縮管継手５５の一端部
寄りおよび他端部寄りの前記第３直管部４３には、前記
第２および第３中間支持台５０ｂ，５０ｃが配設されて
いるので、前記伸縮管継手５５に掛る負荷は大幅に低減
される。このため肉厚が薄くて変形しやすい前記伸縮管
継手５５のクリープ変形が確実に防止される。また前記
第２および第３中間支持台５０ｂ，５０ｃの軸線方向位
置が前記第３屈曲部４７からできるだけ離れた前記第３
直管部４３の一端部寄りに設置されているので、前記第
２および第３中間支持台５０ｂ，５０ｃは前記ラジアン
トチューブ３２のクリープ変形を確実に防止することが
できる。

【００２９】前記第１中間支持台５０ａは、前記第２お
よび第３中間支持台５０ｂ，５０ｃと全く同一の構成を
有しており、前記第２直管部４２を臨む前記第３直管部
４３の外周面上に溶接によって接合されている。また前
記第１中間支持台５０ａの軸線方向位置は第２屈曲部４
６からできるだけ離れた前記第３直管部４３の他端部寄
りの位置に設置されている。

【００３０】前記先端支持台５１は、前記第３屈曲部４
７の炉壁５４ａを臨む先端部外周面上に設けられてい
る。前記炉壁５４ａは前記ラジアントチューブ３２の遊
端部側に前記炉壁５４と向かい合って立設されている。
該先端支持台５１は、該炉壁５４ａに設けられている受
け台５１ａ上に載置される。これによって前記ラジアン
トチューブ３２の先端部が支持されるので、前記ラジア
ントチューブ３２の自重によるクリープ変形を防止する
ことができる。また該先端支持台５１と該受け台５１ａ
とは固定されていないので、前記ラジアントチューブ３
２の熱膨張または熱収縮に応じて摺動変位することがで
きる。

【００３１】なお、前述のように、前記伸縮管継手５５
は摺動抵抗を有する前記第１〜第３中間支持台５０ａ，
５０ｂ，５０ｃならびに先端支持台５１の中間に設けら
れているので、前記伸縮管継手５５がそれらよりも燃焼
ガス流れ方向下流側に設けられる場合に比べて摺動抵抗
が小さくなり、熱応力を確実に吸収緩和することができ
る。

【００３２】図１０は本発明のラジアントチューブを好
適に適用することができる縦型連続焼鈍設備の簡略化さ
れた構成を示す全体図であり、図１１は図１０における
縦型連続焼鈍設備の加熱帯の簡略化された構成を示す断
面図である。

【００３３】図１０に示すように縦型連続焼鈍設備は、
ペイオフリール３０と、電解脱脂装置２８と、入側ルー
パ３３と、加熱帯２２と、均熱帯２３と、１次冷却帯２
４と、過時効帯２５と、２次冷却帯２６と、出側ルーパ
３４と、調質圧延機２９と、巻取りリール３１とを含ん
で構成される。冷間圧延鋼帯２１は、ペイオフリール３
０から払い出され、電解脱脂装置２８で油分や汚れを除
去された後、入側ルーパ３３を経て加熱帯２２で所定温
度たとえば７００℃に加熱され、均熱帯で均熱保持され
て軟化焼鈍される。その後、１次冷却帯２４で１次冷却
され、過時効帯２５で過時効処理が行われ、２次冷却帯
２６で２次冷却された後、出側ルーパ３４、調質圧延機
２９を経て巻取りリール３１で巻取られる。前記加熱帯
２２から前記２次冷却帯２６までの各処理帯には、前記
冷間圧延鋼帯２１を搬送するための多数のハースロール
２７が上下に配設されている。図１１に示すように前記
加熱帯２２の内部には輻射熱管の一種であるラジアント
チューブ３２が上流側から下流側に鉛直方向に複数個配
設されていて、該ラジアントチューブ３２の列間には前
記冷間圧延鋼帯２１が３％Ｈ₂−Ｎ₂に調製された無酸化
雰囲気中を鉛直方向に通板されている。該冷間圧延鋼帯
２１の加熱は、前記ラジアントチューブ３２内で燃料を
前記バーナ５２で燃焼させて該ラジアントチューブ３２
を加熱し、その輻射熱によって行われる。

【００３４】本発明の一実施例である図１に示すラジア
ントチューブ３２を、図１１に示す縦型連続焼鈍設備の
加熱帯２２に設置し、同一位置に設置した図１２に示す
従来型のラジアントチューブ１８と耐久性の比較を行っ
た。その結果、表１に示すごとく、およそ２倍の寿命延
長が可能となった。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ラジアン
トチューブは直管部と、屈曲部と、直管部の被加熱物を
臨む部分に設けられる伸縮管継手とを含む。このように
ラジアントチューブの熱膨張差が大きい炉内で直管部の
被加熱物を臨む部分に伸縮管継手が設けられるので、熱
膨張による熱応力を確実に吸収緩和することができる。
このため、ラジアントチューブの寿命が大幅に延長さ
れ、加熱炉の稼働率向上ならびに、ラジアントチューブ
取換作業回数の低減を図ることができる。また本発明に
よるラジアントチューブは構造が簡単であるので、既設
炉体の改造を必要とせず、既設炉において容易に実施す
ることができる。

【００３７】また本発明によれば、伸縮管継手は下方の
直管部に設けられる支持部材によって支持される。これ
によって、伸縮管継手に掛る負荷は大幅に低減されるの
で、肉厚が薄くて変形しやすい伸縮管継手のクリープ変
形が確実に防止される。このため伸縮管継手ひいてはラ
ジアントチューブの寿命が延長される。

【００３８】また本発明によれば、支持部材は摺動可能
に直管部の下部を支持する下に凸の円弧状の受面を有す
る受け部材と、受け部材の下部に上端部が固定され、下
方の直管部の上部に下端部が固定される脚とを含む。こ
のように受け部材によって直管部が摺動可能に支持され
るので、直管部や伸縮管継手の熱膨張や熱収縮を妨げる
ことなく、直管部や伸縮管継手のクリープ変形を防止す
ることができる。このため熱応力を伸縮管継手によって
確実に吸収緩和することが可能となり、ラジアントチュ
ーブの寿命が大幅に延長される。また受け部材が円弧状
の受面を有しているので、直管部を確実に当接支持する
ことができる。

【００３９】また本発明によれば、ラジアントチューブ
は上下に間隔をあけて水平に配置される第１直管部〜第
４直管部と、各直管部の端部を連結接続する第１屈曲部
〜第３屈曲部と、第３直管部に設けられる伸縮管継手
と、第２直管部を支持する第１支持部材と、伸縮管継手
の一端部寄りおよび他端部寄りの第３直管部を支持する
第２支持部材および第３支持部材と、第１直管部の基端
部に取付けられるバーナとを含んで構成される。このよ
うに熱膨張差の大きい位置に伸縮管継手が設けられ、伸
縮管継手の両端部が支持部材によって支持されているの
で、熱膨張に基づく熱応力を確実に吸収緩和することが
可能であり、かつ伸縮管継手のクリープ変形を防止する
ことができる。このためラジアントチューブの寿命が大
幅に延長される。またラジアントチューブは上下に間隔
をあけて水平に配置されるので、伸縮管継手が軸直角方
向に変位しても接触によって破損するおそれがない。さ
らに伸縮管継手が支持部材の中間に配設されているの
で、伸縮管継手が第４直管部の基端部に設けられる場合
に比べて支持部材による摺動抵抗が小さくなり、熱応力
を確実に吸収緩和することができる。このためラジアン
トチューブの寿命が延長される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるＷ型ラジアントチュー
ブの簡略化された構成を示す部分断面図である。

【図２】図１に示すＷ型ラジアントチューブの伸縮管継
手の簡略化された構成を示す部分断面図である。

【図３】図１に示すＷ型ラジアントチューブの支持部材
の簡略化された構成を示す斜視図である。

【図４】図３に示す支持部材の正面図である。

【図５】図３に示す支持部材の平面図である。

【図６】図３に示す支持部材の側面図である。

【図７】図４に示す支持部材の切断面線ＶＩＩ−ＶＩＩ
から見た断面図である。

【図８】ラジアントチューブの表面温度測定位置を示す
説明図である。

【図９】ラジアントチューブの燃焼ガス流れ方向位置と
表面温度との関係を示す特性図である。

【図１０】本発明のラジアントチューブを好適に適用す
ることができる縦型連続焼鈍設備の簡略化された構成を
示す全体図である。

【図１１】図１０に示す縦型連続焼鈍設備の加熱帯の簡
略化された構成を示す断面図である。

【図１２】従来型のＷ型ラジアントチューブの簡略化さ
れた構成を示す部分断面図である。

【図１３】先行技術のＷ型ラジアントチューブの簡略化
された構成を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１，４１ 第１直管部 ２，４２ 第２直管部 ３，４３ 第３直管部 ４，４４ 第４直管部 ５，４５ 第１屈曲部 ６，４６ 第２屈曲部 ７，４７ 第３屈曲部 ８，４８ バーナ側フランジ ９，４９ 排ガス側フランジ １０ａ，１０ｂ 中間支持台 １１，５１ 先端支持台 １１ａ，５１ａ 受け台 １２，５２ バーナ １３，５３ 鉄皮 １４，１４ａ，５４，５４ａ 炉壁 １５，５５ 伸縮管継手 １６ 支持円筒 １７，５６ 排ガス排出管 １８，１９，３２ ラジアントチューブ ２１ 冷間圧延鋼帯 ２２ 加熱帯 ２３ 均熱帯 ２７ ハースロール ５０ａ 第１中間支持台 ５０ｂ 第２中間支持台 ５０ｃ 第３中間支持台 ５７ ベローズ ５８ 端管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下に配置され、ほぼ水平な軸線をそれ
   ぞれ有する直管部と、 直管部の端部を相互に連結して単一の燃焼炎または燃焼
   ガスの通路を直管部とともに形成する屈曲部と、 直管部の被加熱物に臨む部分の途中に設けられ、直管部
   の軸線方向および軸線直角方向に伸縮可能な伸縮管継手
   とを含むことを特徴とするラジアントチューブ。
2. 【請求項２】 前記伸縮管継手は、上下に配置された複
   数の直管部のうち最下部の直管部以外の直管部に設けら
   れ、 伸縮管継手が設けてある直管部は、それよりも下方の直
   管部に支持部材を介在して支持されることを特徴とする
   請求項１記載のラジアントチューブ。
3. 【請求項３】 支持部材は、伸縮管継手を有する直管部
   の下部を受け、かつ直管部の軸線方向に相互に変位可能
   に支持する直管部の軸線に垂直な平面内で下に凸の円弧
   状の受面を有する受け部材と、 受け部材の下部に上端部が固定され伸縮管継手が介在さ
   れる直管部よりも下方の直管部の上部に下端部が固定さ
   れる脚とを有することを特徴とする請求項１記載のラジ
   アントチューブ。
4. 【請求項４】 鉛直面内に軸線を有し、上下に間隔をあ
   けて水平に配置される上から順に第１直管部〜第４直管
   部と、 第１直管部の遊端部と第２直管部の一端部とを連結接続
   する第１屈曲部と、 第２直管部の他端部と第３直管部の一端部とを連結接続
   する第２屈曲部と、 第３直管部の他端部と第４直管部の一端部とを連結接続
   する第３屈曲部と、 第３直管部の前記一端部寄りに介在される伸縮管継手
   と、 第２直管部の前記一端部寄りの下部を支持する第１支持
   部材と、 伸縮管継手の一端部寄りの前記第３直管部下部を支持す
   る第２支持部材と、 伸縮管継手の他端部寄りの前記第３直管部下部を支持す
   る第３支持部材と、 第３屈曲部を支持する第４支持部材と、 第１直管部の基端部に取付けられるバーナとを含み、 第１直管部〜第４直管部と第１屈曲部〜第３屈曲部と伸
   縮管継手とによってバーナからの燃焼炎または燃焼ガス
   を導くことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の
   ラジアントチューブ。