JP2000121011A - 鉄及び鋼製品の再加熱炉用液体燃料バ―ナ - Google Patents

鉄及び鋼製品の再加熱炉用液体燃料バ―ナ

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JP2000121011A
JP2000121011A JP29098399A JP29098399A JP2000121011A JP 2000121011 A JP2000121011 A JP 2000121011A JP 29098399 A JP29098399 A JP 29098399A JP 29098399 A JP29098399 A JP 29098399A JP 2000121011 A JP2000121011 A JP 2000121011A
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Patrick Giraudoux
パトリック ジロード
Jean-Claude Mongermon
ジャン−クロード モーンジェルモーン
Francois Pamel
フランソワ パメール
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炎と、処理しようとする製品のベッドの平面
との間の交換のための面積を拡大することによって、炎
の軸に対して平行で垂直な直立した面に熱フラックス分
布の不均一性を制限するバーナを得ることを目的とす
る。 【解決手段】 軸方向に展開する軸対象の炎を発生させ
るタイプの液体燃料バーナであって、バーナは幅広い形
状の燃焼トンネル（10）を備え、酸化剤（13）及び燃料
（14）の噴射オリフィスを備え、それらが上述のトンネ
ルの主対称軸に対してほぼ平行であり、後者の内部形
状、並びに、燃料（14）及び酸化剤（13）の噴射オリフ
ィスの向きが、燃焼生成物とリサイクルされた燃料ガス
の分布に差が生じるように選択されており、熱フラック
スの均一な分布を保証する拡大炎を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体燃料バーナ、
特に、鉄鋼製品用の液体燃料バーナに関するものであ
る。本発明の目的は、拡大炎を出すバーナを設計するこ
とであり、その炎によって生成される熱フラックスの分
布が改善されるので、再加熱される製品に対する温度の
不均一性が削減される。
【０００２】
【従来の技術】熱処理炉、特に、再加熱、及び均熱炉の
目的は、周知のように、例えば、圧延のために、あるい
は、与えられた冶金学的構造を得るために、製品、特に
スラブ、ブルーム等を必要な温度まで昇温することであ
る。
【０００３】また、製品の処理、例えば、圧延作業、あ
るいは、熱処理は、製品内の正確で、均一な温度を必要
とし、その温度は、処理のタイプ、あるいは、処理製品
の化学的な組成に依存することも知られている。
【０００４】例えば、冶金学的製品を再加熱する炉で
は、製品を、比較的短時間の著しい熱インフラックスを
特徴とするいわゆる加熱帯を通過させることによって、
平均温度レベルが得られ、そうすることによって、再加
熱された製品に著しい熱的な不均一性が生じる。その後
処理に必要な温度の均一性を得るために、加熱帯を出る
製品は、均熱帯を通過し、そこでは、熱インフラックス
が非常に小さいので、製品内の温度を平衡させることが
できる。
【０００５】添付した図面の図１は、概略的に側面図
と、垂直断面図で、鉄と鋼鉄製品を再加熱するための既
知のタイプの炉の実例を示す。図１から分かるように、
参照マーク１で示した再加熱する製品は、固定ビーム２
及び上送りビーム３のシステムによって、炉内で支持、
搬送される。上送りビーム３は、搬送フレーム４と持ち
上げフレーム５との複合動作によって駆動され、製品１
は、往復、あるいは、後退運動させられて、炉へ入って
から、出るまで運搬される。この種の装置は、当業者に
は周知のシステムであり、これは、本発明の一部を構成
するものではないので、詳細にそれを説明する必要はな
い。
【０００６】この炉は、それぞれ、加熱帯と均熱帯から
成る熱絶縁されたチャンバ6で構成され、そのチャンバ
の上に、上部加熱バーナ7及び下部加熱バーナ7'が配置
され、更に、均熱バーナ8が炉の屋根に取り付けられて
いる。実例では、炉の側壁に取り付けられた加熱帯7及
び7'のバーナは、軸方向に展開する軸対称な炎を発生さ
せるバーナである。処理しようとする製品は、バーナの
軸に平行な水平面に置かれる。後者は、製品のベッド面
の上にある平面（上部バーナ7）、あるいは、製品のベ
ッドの面の下にある平面（下部バーナ）に取り付けても
よい。炉チャンバ6の高さは、製品の面を炉の基部から
分離する距離によって、また、炉の屋根から上述の製品
の面を分離する距離とによって規定される。この高さ
は、炉の側壁に取り付けられたバーナ7及び7'からの炎
の特性と寸法に依存している。
【０００７】添付図面の図２は、バーナ7及び7'によっ
て生成された、軸方向に展開する軸対称な炎を発生させ
る熱フラックスの分布を概略的に示している。この図で
は、参照マークBはバーナを、Pは製品のベッドの面を、
Iは伝達された熱フラックスのイメージを示している。
熱フラックスは、炎の軸に対して垂直で平行な直立した
面に不均一性を示す、ということが分かるだろう。こう
した不均一性は、炎の根元での燃焼の漸進的な進展、あ
るいは、炎の中に高温帯が存在することによって生じ、
それらは、既知のタイプのバーナの特性である。
【０００８】この実例では、炉には、また、後者の均熱
帯の炉の屋根に取り付けられたバーナ8が含まれる。そ
れらは、低軸方向運動量、高渦炎を生成するバーナであ
る。処理しようとする製品に伝達された熱フラックス
は、バーナ8の軸に対して垂直であり、製品1のベッドに
対して平行な一定の直径にわたって一定である。こうし
たバーナは、そうした製品の中に限定された熱的な不均
一性を発生させるが、各バーナによって生成された均一
な放射交換のための面積は小さい単位面積に限定される
ので、製品の全面の均一な再加熱を保証するために、８
つまでの多数のバーナを取り付ける必要がある。図３に
は、炉の屋根に取り付けたバーナ8を概略的に示してあ
る。この図では、参照マークZは、炉の屋根の各バーナ8
の主加熱帯を示しており、Pvは炉の屋根の平面を示して
おり、Ipは製品のベッドの平面上の伝達された熱フラッ
クスのイメージを示している。
【０００９】最後に、製品の面の下に取り付けられた下
部バーナ7'は、低軸方向運動量、高渦炎を発生させるバ
ーナと交換することはできない。というのは、製品を支
持するための装置が存在し、形成される酸化物の一部が
再加熱の際に製品の表面に落下するので、それを炉の基
部に取り付けることができないだからである。
【００１０】従って、均熱帯の7'といった下部バーナ
は、このタイプのバーナに固有な熱フラックス分布の欠
点があるにもかかわらず、軸方向に展開する軸対称な炎
を発生させるバーナとすることができる。
【００１１】上記から明らかなように、冶金学的製品を
再加熱するための炉の中で、あるいは、熱処理炉の中で
再加熱した製品の良好な温度の均一性を得ることは、軸
方向に展開する軸対称な炎を生成するタイプのバーナの
現在の技術によって制約されているか、あるいは、良好
な温度の均一性は、低軸方向運動量、高渦炎を生成する
タイプの多数のバーナを複雑で、費用のかかる炉の屋根
に取り付けることによっては、部分的にしか達成できな
い。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】このような先行技術か
ら出発して、本発明は、炎と、処理しようとする製品の
ベッドの平面との間の交換のための面積を拡大すること
によって、炎の軸に対して平行で垂直な直立した面に熱
フラックス分布の不均一性を制限するバーナを得ること
を目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によって可能にな
った成果を明確に理解するために、本発明の機構に従っ
て生成されるバーナの炎の熱フラックスの分布を示す図
４を参照すべきであろう。図２のように、参照マークB
はバーナを示し、参照マークPは製品のベッドの平面を
示し、参照マークIは伝達された熱フラックスのイメー
ジを示している。本発明に従ったバーナは、製品のベッ
ドに対して平行に広がった炎を発生させ、そのフラック
スは製品の平面に対して平行なトンネルの主対称軸の平
面にあることが望ましい、ということが、この図４から
明らかである。この図４を上記の図２と比較すると、従
来の技術に従ったバーナに対して、本発明によって得ら
れた技術的進歩は明らかである。
【００１４】このように示した成果は、本発明に従った
バーナによって達成され、その特徴は、主として、幅広
い形で、酸化剤及び燃料噴射オリフィスを備えた燃焼ト
ンネルがバーナに設けられており、それらが上述のトン
ネルの主対称軸に対してほぼ平行であり、燃焼生成物と
リサイクルされた燃料ガスの分布に差が生じるように、
後者の内部形状並びに、燃料及び酸化剤噴射オリフィス
の向きを選択してあり、熱フラックスの均一な分布を保
証する拡大炎を発生させる、ということである。
【００１５】本発明に従って、上述の燃焼トンネルは、
四角形、あるいは、長円形であるか、あるいは、それら
２つの組合わさった形状をしている。本発明の別の特徴
に従って、酸化剤、および／または、噴射オリフィスの
軸は、処理しようとする製品の平面に対してほぼ平行な
面にある。
【００１６】本発明の限定されない一つの実施例に従っ
て、バーナは、次のような構成である：一方では、上述
の噴射オリフィスを介して燃焼トンネルの中に現れる噴
射流路を備えた酸化剤供給部。後者のオリフィスはバー
ナの軸の回りに分布し、処理しようとする製品の面に対
してほぼ平行な面にある軸を有する。他方、中央に配置
され、その軸が製品の面に対してほぼ平行な平面にある
バーナの軸の回りに分布した噴射流路を備えた燃料供給
部がある。
【００１７】本発明では、噴射流路は燃料噴射オリフィ
スを介してトンネルの中にあるか、別個の燃料噴射パイ
プを持つバーナに本発明を応用した場合は、燃料噴射流
路及びオリフィスが噴射パイプ中に配置されている。
【００１８】こうした配置により、ガスの渦が少ない
か、ゼロになり、熱フラックスは大面積にわたって分布
するか、逆に燃焼トンネルの出口での炎が、製品の面に
対してほぼ平行なトンネルの主対称軸の平面上に広がる
ことが保証される。
【００１９】別の実施例に従って、バーナには、バーナ
の炎が分布する面積を調整するための手段が含まれ、こ
れによって酸化剤、および／または、燃料を少なくとも
２つの別個のグループに供給することができる。
【００２０】本発明の対象は、上記で定義した特性を備
えたバーナを設けた炉、特に、鉄及び鋼鉄製品を再加熱
するための炉である。この炉には、処理しようとする製
品の面に対してほぼ平行に配置され、バーナの炎の拡大
面に向いた放射壁、あるいは、交換壁含めることができ
る。炎の拡大面が炉の壁の一つに対してほぼ平行になる
ように、バーナを配置する。本発明に従って、炉の側壁
に、少なくとも一つの正面壁に、処理しようとする製品
の面の上、および／または、下にバーナを取り付けるこ
とができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を説明する添付図
面を参照して示した下記の説明から本発明の別の特徴及
び利点が明らかになり、それらには、制限的な特質はな
い。 図面では：図１は、側面図と垂直断面図で、本発明を適
用できる炉の実施例を示している。図２は、上述のよう
なタイプの現在知られているバーナが生成する熱フラッ
クスの分布を示している；図３は、図１に示した既知の
炉の均熱帯に設けた屋根のバーナの分布を示している；
図４は、本発明に従ったバーナの炎の熱フラックスの分
布を示している：図５は、本発明の第１の実施例に従っ
たバーナの概略図であり、図６の平面P及びPSに対して
平行面の断面図である。図６は、炉の内側から見た同じ
炉の図である；図７は、本発明の対象であるバーナの第
２の実施例を示す図５に類似した図である。図８は、図
１に従ったタイプの再加熱炉の正面壁に取り付けたバー
ナの幾つかの既知の実例を示す図である。
【００２２】図５及び６は、本発明に従ったバーナの第
１の実施例を示している。このバーナは幅広い形の燃焼
トンネル10を持っており、それは、図によって示された
制約のない実施例では、寸法L及びHを持つ四角形であ
り、その主対称軸が面PSにあり、処理しようとする製品
1の面Pに対してほぼ平行である ことが分かるだろう。
もちろん、これは単に一つの実施例であり、制限的な性
質はなく、例えば、１以上のL/H比を持つ、長円形、あ
るいは、長円形と四角形を組み合わせた形といった別の
幅広い形状で燃焼トンネル10を作成することができる。
【００２３】図５に示したように、奥行きFにわたって
ジョウゴ状に広げることができる。制約のない実施例で
はガス燃料の供給部は、12でバーナに接続され、その燃
料はオリフィス14を介して噴射される。この制約のない
実施例では空気である酸化剤の供給部は、11でバーナに
接続され、酸化剤はオリフィス13を介して噴射される。
【００２４】燃料及び酸化剤噴射流路は、バーナの軸の
回りに配分されている。その軸は、平面PSに対してほぼ
平行な面に配置されているので、各液体の選択的分配が
保証され、それにより、平面PS及びPに対してほぼ平行
な面に炎が拡大するようになる。
【００２５】バーナは、取り付けられた10の出口で、平
面PSに対してほぼ平行な面に熱フラックスの均一な分布
を持つ拡大炎を発生させる。得られた熱フラックスの分
布は、図４に示している。
【００２６】本発明の別の特徴に従って、バーナの炎の
熱フラックスが分布する面積を調整するための装置をバ
ーナに設けることができる。その装置の一つの実施例を
図７に示してある。
【００２７】この図には、図５及び６を参照して上記で
説明したように、本発明に従ったバーナの様々なコンポ
ーネント部品を示してある。制約的な性質のないこの実
施例では、２つの別個の噴射流路13A及び13Bのグループ
に供給を行う２つの別個のグループ11A及び11Bに酸化剤
が供給され、噴射流路13A及び13Bの軸は平面PSに対して
ほぼ平行である。同一、あるいは、異なる方法でバーナ
の軸に対して、２つのグループの流路を傾けることがで
きる。
【００２８】噴射流路13A及び13Bの２つのグループを通
過する酸化剤の２つの流れの流量と圧力の比率を調整す
ることによって、炎が広がる面積を調整することができ
る。もちろん、燃料供給部に関して、同じ機構を採用す
ることができ、バーナの熱フラックスが分布する面積を
制御、調整するために、別個のグループに後者を作成す
ることができる。
【００２９】特に、本発明の対象となり上記で説明した
バーナを、鉄鋼製品のための再加熱炉、均熱炉、あるい
は、再加熱処理炉に装備することができ、この用途の実
例は制約的な性質はないと理解できる。炎が広がる面が
炉の壁の一つに対してほぼ平行になるように、炉中にバ
ーナを配置して、処理しようとする製品の面に対してほ
ぼ平行な放射壁を得ることができる。
【００３０】図１の7及び7'に示したような製品の面Pの
上、および／または、下の、図１に示したような炉の側
壁に、本発明の対象となるバーナを取り付けて、その上
面及び底面にわたって上述の製品を均一に再加熱するこ
とができる。
【００３１】本発明に従ったバーナは、処理しようとす
る製品の面Pの上、および／または、下の炉の少なくと
も一つの正面壁上に配置することができる。図８は、図
１に従ったタイプの再加熱炉の正面壁に取り付けたバー
ナの幾つかの既知の実例を示している。バーナ15は製品
の面Pの上、あるいは、下の炉の正面壁に取り付けるこ
とができ、バーナ16は製品の面Pの下の炉に沿ったいず
れのポイントにも取り付けることができ、バーナ17は製
品の面Pの上の炉に沿ったいずれのポイントにも取り付
けることができる。
【００３２】
【発明の効果】理解されるように、本発明は、製品の表
面での温度勾配を制限できる拡大炎を発生させるバーナ
を提供するものであり、バーナはそうしたバーナを備え
た炉の中に配置されるので、製品全体にわたって同量の
熱が伝達される。製品のベッドのフレームと面との間の
交換面積を拡大することによって、また、炎の軸に対し
て水平で垂直な直立した面での熱フラックスの分布の不
均一性を削減することによって、特に、次のようなこと
が可能になる：
【００３３】製品の温度を均等化させるための段階の持
続時間を、従って、その温度の均等化が行われる再加熱
炉のその区域の長さを削減すること。高温帯、あるい
は、炎のホット・スポットが存在しないことによる、製
品の局所的な過熱の危険を制限すること。この特性によ
って、処理した製品の最終的な冶金学的状態を改善する
ことができる。より広い面積にわたって燃焼を分布させ
て、液体燃料の混合、すなわち、炉の雰囲気と燃料ガス
との組成をより良く制御できることによって、燃焼によ
って生じた汚染物質の放出が減少し、再加熱された表面
での酸化物の形成が減少する。製品の面に対して直立し
た炎の範囲を削減すること、あるいは、バーナの下図を
削減することによって、炉の加熱チャンバの高さを削減
する。炉の屋根に取り付けられた多数のバーナを、炉の
壁に取り付けられた少数のバーナと入れ替える。燃料及
び酸化剤供給回路を短くして、低コストで製造する。
【００３４】図１を参照して分かるように、上記の利点
は、製品の上面及び下面に関連し、本発明の対象となる
バーナを製品の上、あるいは、下にある面に取り付ける
ことができる。もちろん、本発明は上記で説明、および
／または、実例を示した実施例に制約されるのではな
く、そのバリエーションを包含すると述べなければなら
ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明を適用できる炉の実施例を示
し、側面図と垂直断面図である。
【図２】 図２は、現在知られているバーナが生成する
熱フラックスの分布を示す。
【図３】 図３は、図１に示した既知の炉の均熱帯に設
けた屋根のバーナの分布を示す。
【図４】 図４は、本発明に従ったバーナの炎の熱フラ
ックスの分布を示す。
【図５】 図５は、図６の平面P及びPSに対して平行な
面での断面での本発明の第１の実施例に従ったバーナの
概略図である。
【図６】 図６は、炉の内側から見た同じ炉の図であ
る。
【図７】 図７は、本発明の対象であるバーナの第２の
実施例を示す図５に類似した図である。
【図８】 図８は、図１に従ったタイプの再加熱炉の正
面壁に取り付けたバーナの幾つかの既知の実例を示す図
である。
【符号の説明】
１ 製品 ２ 固定ビーム ３ 上送りビーム ４ 搬送フレーム ５ 持ち上げフレーム ６ 炉チャンバ ７ バーナー ８ 均熱バーナー １０ 燃焼トンネル １１ 酸化剤供給部 １２ 燃焼供給部 １３、１４ オリフィス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モーンジェルモーン ジャン−クロード フランス国、77350 ル ミー エス／セ ーヌ、リュ デュ プレ リゴ 391 (72)発明者 パメール フランソワ フランス国、75011 パリ、リュ ケレ 15

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸方向に展開する軸対象の炎を発生させ
    るタイプの液体燃料バーナであって、バーナは幅広い形
    状の燃焼トンネル（10）を備え、酸化剤（13）及び燃料
    （14）の噴射オリフィスを備え、それらがトンネルの主
    対称軸に対してほぼ平行であり、後者の内部形状、並び
    に、燃料（14）及び酸化剤（13）の噴射オリフィスの向
    きが、燃焼生成物とリサイクルされた燃料ガスの分布に
    差が生じるように選択されており、熱フラックスの均一
    な分布を保証する拡大炎を発生させることを特徴とする
    液体燃料バーナ。
  2. 【請求項２】 四角形の燃焼トンネル（10）が設けられ
    ていることを特徴とする請求項１記載のバーナ。
  3. 【請求項３】 長円形の燃焼トンネル（10）が設けられ
    ていることを特徴とする請求項１記載のバーナ。
  4. 【請求項４】 燃焼トンネル（10）の形状が四角形と長
    円形の組み合わせであることを特徴とする請求項１記載
    のバーナ。
  5. 【請求項５】 酸化剤（13）および／または、燃料（1
    4）噴射オリフィスの軸が、処理しようとする製品（1）
    の面（P）に対してほぼ平行な平面にあることを特徴と
    する請求項１〜４のいずれか１つに記載のバーナ。
  6. 【請求項６】 噴射オリフィス（13）を介してトンネル
    中に至る噴射流路が設けられた酸化剤供給部（11）が含
    まれ、後者のオリフィスがバーナの軸の回りに分布し、
    製品の面Pに対してほぼ平行な平面にある軸を有してい
    ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載
    のバーナ。
  7. 【請求項７】 中央に配置され、バーナの軸の回りに配
    分された噴射流路が設けられた燃料供給部（12）が含ま
    れ、それらの軸が処理しようとする製品の面（P）に対
    してほぼ平行な平面にあることを特徴とする請求項１〜
    ６のいずれか１つに記載のバーナ。
  8. 【請求項８】 燃焼噴射流路が上述の噴射オリフィス
    （14）を介して燃焼トンネル（10）の中に至ることを特
    徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のバーナ。
  9. 【請求項９】 別個の燃料噴射パイプを有するタイプで
    あり、燃焼噴射流路及びオリフィスが噴射パイプの中に
    配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれ
    か１つに記載のバーナ。
  10. 【請求項１０】 酸化剤および／または燃料が少なくと
    も２つのグループで供給されることを特徴とする請求項
    １〜９のいずれか１つに記載のバーナ。
  11. 【請求項１１】 酸化剤が、それぞれ２つの噴射流路の
    グループ（13A、13B）に供給を行う２つの別個のグルー
    プ（11A、11B）で供給され、上述の噴射流路の軸が製品
    の面（P）に対してほぼ平行であることを特徴とする請
    求項１０記載のバーナ。
  12. 【請求項１２】 同一か、あるいは、異なる方法でバー
    ナの軸に対して、噴射流路の２つのグループが傾斜して
    いることを特徴とする請求項１１記載のバーナ。
  13. 【請求項１３】 燃焼トンネル（10）の壁が、その奥行
    き（F）に向かってジョウゴ状に広がっていることを特
    徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載のバー
    ナ。
  14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれか一つに従っ
    たバーナを備えていることを特徴とする、特に鉄及び鋼
    鉄製品を再加熱するための炉。
  15. 【請求項１５】 処理しようとする製品の面（P）に対
    してほぼ平行に配置された輻射壁、あるいは、交換壁が
    含まれ、上述のバーナの炎の拡大面に向いていることを
    特徴とする請求項１４記載の炉。
  16. 【請求項１６】 炎の拡大面が炉の壁の一つに対してほ
    ぼ平行であるように、上述のバーナが配置されているこ
    とを特徴とする請求項１４または１５に記載の炉。
  17. 【請求項１７】 処理しようとする製品の面（P）の上
    および／または下の側壁にバーナが取り付けられること
    を特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１つに記載の
    炉。
  18. 【請求項１８】 処理しようとする製品の面（P）の
    上、および／または下の正面壁の少なくとも一つの上に
    配置されたバーナが含まれることを特徴とする請求項１
    ４〜１７のいずれか１つに記載の炉。
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