JP2001116220A - ラジアントチューブ - Google Patents

ラジアントチューブ

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JP2001116220A
JP2001116220A JP29357499A JP29357499A JP2001116220A JP 2001116220 A JP2001116220 A JP 2001116220A JP 29357499 A JP29357499 A JP 29357499A JP 29357499 A JP29357499 A JP 29357499A JP 2001116220 A JP2001116220 A JP 2001116220A
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JP
Japan
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tube
burner
sleeve
radiant
radiant tube
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Pending
Application number
JP29357499A
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English (en)
Inventor
Kiyohiro Naya
洋弘 納谷
Toshio Nagatatsu
稔穂 永立
Takeshi Kyogoku
武 京極
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ラジアントチューブのバーナー燃焼火炎による
局部加熱とそれによる熱変形、酸化減肉を抑制防止し、
チューブ耐用寿命を改善する。 【解決手段】このラジアントチューブは、バーナー
(3)の先端より前方に突出する長さを有するセラミッ
クスリーブ(2)が、バーナーを設置される側のチュー
ブ開口端からチューブ(1)内に挿入され、該スリーブ
(2)の内側空間内にバーナー(3)が設置された構成
を有している。スリーブ(2)により、バーナーから噴
射される燃焼火炎のチューブ内面への直接被爆が遮断さ
れ、チューブの局部加熱とそれに起因する熱変形,酸化
減肉が抑制防止される。スリーブ(2)のバーナー先端
より前方に突出する長さは、例えば300〜500mm
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、連続焼鈍炉等の熱
処理炉内に配設される、チューブ開口端にバーナーを有
するラジアントチューブの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼板等を被処理材とする連続焼鈍炉等の
熱処理炉内に配設されるラジアントチューブは、チュー
ブの開口端部に装着されたバーナーの燃焼火炎により加
熱されて赤熱状態となり、輻射熱を放出して炉内の被処
理材を所定温度に加熱する。ラジアントチューブとし
て、従来よりCr−Ni系耐熱鋳鋼(JIS G5122 SCH12,
SCH15, SCH22, SCH24等)からなる鋳鋼品が使用されて
いる。
【0003】ラジアントチューブは、バーナーの高温燃
焼火炎で強熱されるため、熱応力による変形が不可避的
に生じ、また燃焼ガスに含まれる高温の水蒸気,CO
等の接触により酸化スケールを生成し、その剥離と生成
の繰り返しにより、肉厚の減少(酸化減肉)が進む。酸
化スケールの剥離・堆積が局所的に生じると、チューブ
の偏熱による熱応力が増大し、チューブの変形が助長さ
れる。このチューブの変形・酸化減肉はバーナー付近に
生じ易い。また、バーナーが燃焼火炎の輻射熱や燃焼ガ
スの酸化作用を受けて変形すると、チューブの局部加熱
および温度分布の偏りとそれに伴うチューブの変形・酸
化減肉が一層加速されることになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のラジアントチュ
ーブは、熱変形,酸化減肉を生じ易く耐用寿命は短い。
チューブの耐熱変形性,耐酸化性を高め耐用寿命を改善
する方策として、Co,W,Nb等を合金元素とする成
分設計の工夫によりチューブ材質を高級化し、高温強
度、耐酸化性を高めることが考えられる。しかし、チュ
ーブ材質の高級化は、高価な元素の多量使用による材料
コストの大幅な増加が問題となる。
【0005】別法として、ラジアントチューブの内面に
セラミックの溶射膜を形成することが提案されている
(特開平6-331111号公報)。これは、燃焼火炎の直接被
曝を溶射膜で遮断しその断熱効果により、チューブの変
形・熱亀裂、酸化減肉等を抑制防止しようとするもので
ある。しかし、チューブ母材に比べセラミックの熱膨張
率が小さいため、熱膨張差による熱応力のために溶射膜
の剥離破損を生じ易く、保護膜としての安定性に乏し
い。溶射膜を下盛層と上盛層の2層とし、下盛層に熱膨
張率の大きい材種を用いてチューブとの熱膨張差による
熱応力を緩和するようにしても、バーナー取付け時の不
具合やバーナーの熱変形等のために、バーナー軸芯とチ
ューブの軸芯とにずれが生ると、燃焼火炎の直接被曝に
より局部加熱されことになり、溶射膜の剥離損傷を回避
することは困難である。
【0006】更に、溶射施工により形成し得るセラミッ
クの膜厚に制限があり、ラジアントチューブに対する断
熱保護効果の点においても不十分である。また、セラミ
ックの溶射施工には多大のコスト負担を要する。しか
も、実使用で溶射膜の一部に剥離損傷が発生した場合、
部分補修の施工が困難であり、一部の損傷によりチュー
ブ全体の寿命が左右される。本発明はラジアントチュー
ブに関する上記問題を解消し、コスト的に有利に、チュ
ーブの熱変形、酸化減肉を効果的に抑制防止し、改良さ
れた耐用寿命を得ることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のラジアントチュ
ーブは、バーナーの先端より前方に突出する長さを有す
るセラミックスリーブが、バーナーを設置される側のチ
ューブ開口端からチューブ内に挿入され、該スリーブの
内側空間内にバーナーが設置された構成を有している。
【0008】ラジアントチューブのバーナー部に挿入さ
れたセラミックスリーブは、バーナーから噴射される燃
焼火炎のチューブ内面への直接被爆を遮断されると共
に、その断熱効果として、チューブの局部加熱とそれに
起因する熱変形,酸化減肉を抑制防止する。また、チュ
ーブ内面を被覆するセラミックの溶射膜(チューブ内面
に密着結合している)と異なって、セラミックスリーブ
は、チューブとは別体の部材であるので、チューブとの
熱膨張差による熱応力に起因する不具合が生じることは
なく、チューブ保護部材としての機能を安定に保持す
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明のラジアントチュー
ブにつて、実施例を示す図面を参照して具体的に説明す
る。図1において、1はラジアントチューブ、2はセラ
ミックスリーブ、3はバーナーである。セラミックスリ
ーブ(2)は、チューブ(1)の開口端より挿入され、
その内側空間内にバーナー(3)が設置されている。
【0010】上記ラジアントチューブの組み付けは、チ
ューブ(1)を炉内の炉壁(5)(5)間に架設した
後、セラミックスリーブ(2)をチューブ開口端から挿
入し、ついでスリーブの内側空間内にバーナー(3)を
設置することにより行われる。スリーブ(2)内へのバ
ーナー(3)の設置は、スリーブ(3)のない通常のラ
ジアントチューブにおけるチューブ内への設置と同じ要
領で行えばよい。すなわち、スリーブ(2)が介装され
ている点を除いて、バーナー部の構成は従来のそれと異
ならない。
【0011】バーナー部に介装されるセラミックスリー
ブ(2)は、その前端部がバーナー(3)の先端より前
方に突出する長さを与えられている。このため、仮にバ
ーナー(3)の据付け時の不具合や使用過程でのバーナ
ー(3)の熱変形等により、バーナー(3)の軸芯とチ
ューブの直管(111)の軸芯とが完全に一致していな
い状態でバーナー燃焼が行われるような場合でも、燃焼
火炎(F)のチューブ内面に対する直接被曝をスリーブ
(2)で遮断し、チューブの局部加熱に伴う変形および
酸化減肉を抑制防止することができる。チューブ内に挿
入されたスリーブ(2)は、溶射膜と異なって、高温燃
焼火炎の直接被爆を受けても容易に破損することなく、
保護部材としての機能を維持する。
【0012】スリーブ(2)の長さは、チューブの変形
・酸化減肉の抑制防止という点からは、管軸方向の長い
範囲、例えば第1直管部(111)のほぼ全長に亘る長
さとするのが望ましい。しかし、その反面 スリーブの
断熱効果のために、ラジアントチューブの輻射熱放出効
果が弱められることになる。これらのことから、スリー
ブ(2)の長さは、燃焼火炎(F)の直接被曝による局
部加熱を生じ易いバーナー先端部付近の領域をカバーし
得る長さ、例えばバーナー先端からの突出長さ(Lp)
(図2)が約300〜500mm程度となる長さとする
のが適当である。スリーブの全長(L)は例えば、60
0〜700mmである。なお、ラジアントチューブの輻
射熱放出効果に支障がなければ、第1直管部(111
のほぼ全長に亘る長尺サイズとしてよいことはむろんで
ある。
【0013】スリーブ(2)の肉厚は、溶射膜のような
制限を受けず、バーナー装入部のスペースが許す範囲内
において任意の厚さとすることができる。バーナー近傍
における高温燃焼火炎(F)の直接被曝に対する断熱性
を確保する点からは、約10mmないしそれ以上の厚肉
とするのが好ましい。その肉厚の具体的設計は、バーナ
ーの燃焼能力等に応じて適宜決定される。スリーブ
(2)は、チューブ(1)の内径に近似した外径を与え
ることができる。
【0014】なお、セラミックスリーブ(2)を装入さ
れた部分におけるチューブは、スリーブ(2)の前端部
を境界として、管軸方向の熱勾配が大きくなる。この熱
勾配を小さくすることを望む場合には、図3のように、
スリーブ(2)の前端側に、その肉厚が前方に向かって
漸減する傾斜を与えるとよい。この肉厚傾斜により、ス
リーブの断熱効果は前端側に向かって弱められ、チュー
ブの熱勾配を緩和することができる。肉厚傾斜部のテー
パー(T)は、例えば1/15〜1/25である。
【0015】スリーブ(2)には、セラミックスの焼成
品として製造される中空円筒体、あるいはセラミックス
繊維を抄造しまたはモールド成形することにより形成さ
れるブランケットからなる中空円筒体等が使用される。
セラミックス繊維の抄造品またはモールド成形品として
製造されるスリーブは、可撓性を有し外力を受けても容
易に破損しないので好適である。セラミックスの材種は
任意に選択されるが、例えば高アルミナ質セラミックス
等は、約1300℃を越える卓抜した耐熱性を有し、ス
リーブ材質として好適である。スリーブ(2)の好まし
い材種の具体例として、「ファインレックスモールド品
TOMBO No.5410」(耐熱温度 1400℃)[ニチアス(株)
製]が挙げられる。
【0016】図1では、ラジアントチューブの一方の開
口端にバーナー(3)を設置した形態を示しているが、
チューブ(1)の両側の開口端にバーナーが設置される
交番燃焼方式では、各開口端のそれぞれにスリーブ
(2)を挿入してバーナー(3)を設置するとよい。ま
た、本発明のラジアントチューブは、図示のW字型に限
定されず、U字型など他の形式にも適用されることはい
うまでもなく、そのスリーブ(2)およびバーナー
(3)等の組み付けも上記と同様に行えばよい。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、チューブに対する燃焼
火炎の直接被爆はセラミックスリーブにより遮断され、
局部加熱とそれによる変形、酸化減肉等が抑制防止され
る。溶射膜と異なって、セラミックスリーブは、チュー
ブとの熱膨張差による破損・損傷を受けることがなく、
長期に亘り保護部材として安定に機能する。破損した場
合の取り替えも簡単に実施することができる。従って、
チューブの耐用寿命を高め、操炉効率の向上・安定化、
メンテナンスの大幅軽減、生産性の改善等の効果をもた
らすものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のラジアントチューブの実施例を示す管
軸方向断面図である。
【図2】セラミックスリーブの形状を示す断面説明図で
ある。
【図3】セラミックスリーブの他の例を示す管軸方向断
面図である。
【符号の説明】
1:ラジアントチューブ111〜114:直管121〜1
23:曲管2:セラミックスリーブ2:テーパー部
3:バーナー5:炉壁F:燃焼火炎
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 京極 武 大阪府堺市石津西町5番地 日新製鋼株式 会社堺製造所内 Fターム(参考) 3K017 BA07 BB05 BC05 BC08 BE12 3K091 AA13 BB08 BB26 DD10 EA08 EA15 EA18 EA19

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バーナーの先端より前方に突出する長さ
    を有するセラミックスリーブが、バーナーを設置される
    側のチューブ開口端からチューブ内に挿入され、該スリ
    ーブの内側空間内にバーナーが設置されているラジアン
    トチューブ。
JP29357499A 1999-10-15 1999-10-15 ラジアントチューブ Pending JP2001116220A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012007857A (ja) * 2010-06-28 2012-01-12 Covalent Materials Corp 輻射装置
JP2018084389A (ja) * 2016-11-25 2018-05-31 新日鐵住金株式会社 加熱用バーナ、ラジアントチューブ、および鋼材の加熱方法

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JP2012007857A (ja) * 2010-06-28 2012-01-12 Covalent Materials Corp 輻射装置
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