JPS6021385Y2 - 輻射管付き加熱炉 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、輻射管付き加熱炉に関するもので、詳しくは
、金属圧延機の前でスラブ、ビレット、ブルーム等を圧
延温度に加熱する金属加熱炉に関するものである。

従来の金属加熱炉は、燃料をバーナ直接燃焼させる直火
式加熱方法がとられてきた。

この場合、バーナから噴出したガスと燃焼用空気は炉内
空間で混合燃焼するため、最近の炉のごとく、炉長が３
０メートル以上、また炉幅が１０メートル以上と、大形
化すると、下記の理由から炉下部の炉内温度の均一化が
はかれなくなってきた。

すなわち、炉の両側面にサイドバーナを設けた場合は、
従来の直火バーナでは大きな噴き出し速度（たとえば秒
速５０メートル以上）を与えても、火炎長さはせいぜい
炉幅の１程度であり、炉内の側面近くと中心付近では、
１００℃以上の温度差（中心が低温）がつき、この傾向
は燃焼量を小さくすると、ますます悪化する。

さらに、燃焼量を小さくすると、バーナからの噴き出し
エネギーが低下するため、炉内のガスの流れ、浮力等に
より、火炎が流され、火炎は被加熱材の端部のみ加熱す
る現象も生じていた。

以上により、被加熱材は不均一に加熱されるため、品質
の悪化および余分な燃料の投入などを生じていた。

他方、サイドバーナの欠点を改善するために直火式バー
ナを炉の長手方向に配置する軸流バーナ方式をとられて
きた。

この場合、炉幅方向の温度分布の向上は得られたが、軸
流バーナの取付けのため、炉床に山と谷を設ける必要が
あり、炉の下部構造が非常に複雑化して保守が困難とな
るとともに、山および谷部に熱が蓄積して作業性ならび
に作業上の安全が著しく悪化していた。

さらに、直火軸流式においては、炉長方向において、炉
下部では、とくに火炎の浮上りにより温度分布が不均一
となる。

本考案は、炉壁に設けた下部サイドバーナと、このバー
ナと同軸上で炉内に配置された輻射管とからなる燃焼装
置を設け、かつ、前記輻射管と該バーナの接続部のバー
ナブロックに炉内ガスヲ該輻射管内に吸い込む吸込口を
設けるとともに、該輻射管の炉内端を炉内に開放した開
放口とすることによって、従来のものの上記の緒欠点を
巧みに解消したもので、その一実施例について、図面を
参照しながら説明する。

図面において１は金属加熱炉で、炉床２と、内部に金属
の被加熱材４を載置移動させる炉内ビーム３とを有して
いる。

５はサイドバーナ、６はバーナブロック、７は側部炉壁
、８は輻射管である。

すなわち、第２図および第３図にみられるように、前記
バーナ５はバーナブロック６により側部炉壁７の比較的
下方に取付けられており、前記輻射管８は該バーナ５の
軸と同軸になるように設けられ、かつ、炉内端が炉内に
開放した開放口９となっている。

そして輻射管８は、第１図および第２図にみられるよう
に、炉床２にたまる異物での損傷を授けないように輻射
管サポート１０によって支承され、炉床２から分離され
ている。

また第２図および第３図にみられるように、該バーナ５
と輻射管８の接続部のバーナブロック６には、炉内に連
通していて炉内ガスを輻射管８内に吸い込ませる吸込口
１１を有している。

すなわち、第３図および第４図にみられるように、炉内
ガスは該吸込口１１から吸入されて炉内ガス循環出口１
４から輻射管８内に入るようになっており、また後述す
るように、燃料ガスは燃料ガス出口１２から輻射管８内
に、燃焼空気は燃焼空気出口１３から輻射管８内に入る
ようになっている。

その他、第１図にみられる１５は上部バーナであり、１
６は前記被加熱材４の移動方向を示す矢印である。

このように構成された金属加熱炉１においては、被加熱
材４は炉内ビーム３に載せられて矢印１６の方向に移動
しながら、その上部はバーナ１５で加熱され、その下部
は下部サイドバーナ５と輻射管８の組合せ燃焼器により
加熱される。

ここで、下部サイドバーナ５について説明すると、第３
図および第４図にみられるように、燃料ガスは燃料ガス
出口１２から吹出され、また燃焼空気は燃焼空気出口１
３から吹出されるので、これらの流速により、炉内ガス
は炉内ガス吸込口１１によりサイドバーナ５に吸い込ま
れ、循環出口１４から輻射管８内に入る。

したがって輻射管８内での燃焼は、燃焼ガスと燃焼空気
と炉内ガスとが混合して行なわれる。

このため、燃焼火炎温度が低下し、サーマル窒素化物が
約３０％低減される。

さらに該バーナ５を絞り（燃焼量を低下させ）の場合で
も、輻射管８内の燃焼ガス量が低下しないため、輻射管
８の温度分布が良好に保てる。

たとえば、長さ５メートルの輻射管における温度分布を
第５図（同図の横軸１は輻射管長さをメートルで、縦軸
ｔは温度を℃で表わしたものである。

）に示すと、点線曲線すが炉内ガス吸込口１１を有さな
い場合で、実線曲線ａが吸込口１１を有する場合であり
、温度分布の改善が著しい。

さらに、第３図で明らかなように、輻射管８内を燃焼ガ
スは必ず通過してから開放口９により炉内に放出される
ので、燃焼ガスおよび火炎は炉内のガス流れや浮力など
の影響を受けずに開放口９まで流れることができ、炉内
温度分布を大幅に向上することができるうえ、燃焼ガス
は炉の中央付近の任意所望の適正位置に放出されるため
、さらに炉中央部の加熱率の向上と熱の有効利用がはか
れる。

なお輻射管８としては、１０００℃以下では耐熱鋼を使
用することができるが、１０００℃をこえる場合には炭
化けい素または窒化けい素をバインダとした炭化けい素
などのセラミック材が適当であり、とくに、上記セラミ
ック材の場合は輻射率が０．９というように高いので、
輻射管熱伝達が良好となる。

また輻射管８の長さについては、種々の試験１ の結果、炉内幅に８”２が適当であった。

すなわち、壜より短かいと、炉内ガスの流れの影響を著
しく受けて偏熱を解消することができなく、またシより
長いと、反対側のサイドバーナの影響を大幅に受けて中
央の温度分布が乱れることになる。

また炉内ガス吸込口１１の形状については、第４図のよ
うな同心円でも、複数の小孔としても、同等の効果を有
する。

上述のように、本考案は、下部サイドバーナと同軸にし
て炉内に輻射管が配置されているので、該輻射管内を火
炎および燃焼ガスが流れ、したがって、その火炎および
燃焼ガスは炉内のガス流や浮力等の影響を受けることが
なく、炉内の任意所望の位置まで行くため、温度分布が
良好となるのみならず、炉内ガスの悪影響を受けないた
め、サイドバーナ方式を使うことができ、また炉の構造
に合わせて小容量バーナを多数配置して炉内温度分布を
向上させるとともに、下部炉構造も簡素化されて保守や
安全性が向上する。

しかも、輻射管は炉内端が開放口となっているので、燃
焼ガスは炉内の適正な所に放出され、対流伝熱も充分に
行なわれ、熱効率の向上がはかれる。

とくに、該輻射管と該バーナとの接続部のバーナブロッ
クには、炉内に連通していて炉内ガスを該輻射管内に吸
い込む吸込口を有するので、炉内ガスをその吸込口から
輻射管に吸い込んで再循環させることができ、このため
、輻射管の局部加熱が防止されるとともに、温度分布が
大幅に向上され、かつ、窒素酸化物が低下する。

また該輻射管は火炎の方向を規正するガイドであるほか
、固体輻射体となっており、輻射伝熱が向上する。

さらに、本考案によれば、該輻射管のシールは完全であ
る必要がないから、若干のクラックや曲りが生じても、
性能に悪影響がなく、保守が容易であるとともに、長寿
命化がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示した一部断面側面図、第
２図は第１図の横断面を拡大して示した断面正面図、第
３図は第２図の側部炉壁の一部をさらに拡大して示した
一部切欠断面正面図、第４図は第３図の切断線Ａ−Ａに
沿う断面図、第５図は輻射管の温度分布を示した曲線図
である。 １・・・・・・金属加熱炉、２・・・・・・炉床、３・
・・・・・炉内ビーム、４・・・・・・被加熱材、５・
・・・・・下部サイドバーナ、６・・・・・・バーナブ
ロック、７・・・・・・側部炉壁、８・・・・・・輻射
管、９・・・・・・開放口、１０・・・・・・輻射管サ
ポート、１１・・・・・・炉内ガス吸込口、１２・・・
・・・燃料ガス出口、１３・・・・・・燃焼空気出口、
１４・・・・・・炉内ガス循環出口、１５・・・・・・
上部バーナ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 金属加熱炉の側部炉壁の比較的下方にバーナブロックに
   よって取付けられた下部サイドバーナと、このバーナの
   軸と同軸にして炉内に配置された輻射管とからなる燃焼
   装置を備え、かつ、該輻射管と該バーナとの接続部の前
   記バーナブロックには、炉内に連通していて炉内ガスを
   該輻射管内に吸い込む吸込口を有し、しかも、前記輻射
   管の炉内端が炉内に開放した開放口となっていることを
   特徴とする、輻射管付き加熱炉。