JP2002317905A - 蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブの炉内支持構造 - Google Patents
蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブの炉内支持構造Info
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- JP2002317905A JP2002317905A JP2001123904A JP2001123904A JP2002317905A JP 2002317905 A JP2002317905 A JP 2002317905A JP 2001123904 A JP2001123904 A JP 2001123904A JP 2001123904 A JP2001123904 A JP 2001123904A JP 2002317905 A JP2002317905 A JP 2002317905A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブにおい
て、通常操業時における横向きの熱応力と変形を緩和
し、ピンの破損等による重大な被害を引き起こすことの
ない、蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブを提供する。 【解決手段】 バーナーが炉壁の上下に取り付けられ、
上部から第１ベンド、第２ベンド、第３ベンドからなる
縦Ｗ型の蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブにおいて、
第２ベンド６がバーナーバンク１１から突設した支持治
具５４により支持され、第１ベンド４、第３ベンド８が
それぞれ、バーナーバンクとは反対側の炉壁１３から突
設した支持治具５７、６０により支持されていることを
特徴とする蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブの炉内支
持構造。
て、通常操業時における横向きの熱応力と変形を緩和
し、ピンの破損等による重大な被害を引き起こすことの
ない、蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブを提供する。 【解決手段】 バーナーが炉壁の上下に取り付けられ、
上部から第１ベンド、第２ベンド、第３ベンドからなる
縦Ｗ型の蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブにおいて、
第２ベンド６がバーナーバンク１１から突設した支持治
具５４により支持され、第１ベンド４、第３ベンド８が
それぞれ、バーナーバンクとは反対側の炉壁１３から突
設した支持治具５７、６０により支持されていることを
特徴とする蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブの炉内支
持構造。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板用の連続焼鈍
炉、連続亜鉛メッキなどの加熱炉に用いられる縦Ｗ型の
蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブの炉内支持構造に関
するものである。
炉、連続亜鉛メッキなどの加熱炉に用いられる縦Ｗ型の
蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブの炉内支持構造に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の縦Ｗ型ラジアントチューブの炉内
支持構造は、上部より第１直管、第２直管、第３直管、
第４直管の４直管、およびこれらを連結する、第１ベン
ド、第２ベンド、第３ベンドからなり、通常、第１直管
がバーナー側、第４直管が排ガス側となりレキュペレー
タが取り付けられている。これに対し、図６は、バーナ
ーが炉壁１２の上下に取り付けられた縦Ｗ型の蓄熱交互
燃焼式ラジアントチューブ１を、従来型の典型的なＷ型
のラジアントチューブの支持構造により支持した状態を
示す。上バーナー１８、下バーナー２０には、それぞれ
燃焼空気を予熱するための上バーナー蓄熱帯１９、下バ
ーナー蓄熱帯２１が設置され、２つのバーナーが交互に
燃焼、蓄熱を繰り返す。従って、従来のラジアントチュ
ーブではバーナー側とレキュベレータ側の温度差が大き
く開くのに対して、この場合、燃焼条件がチューブ上下
方向に対して対称となり、チューブの温度分布も上下対
称となると同時に温度偏差も極めて小さくなるなど、Ｗ
型の蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブは極めて高い加
熱及び燃焼効率を実現する。
支持構造は、上部より第１直管、第２直管、第３直管、
第４直管の４直管、およびこれらを連結する、第１ベン
ド、第２ベンド、第３ベンドからなり、通常、第１直管
がバーナー側、第４直管が排ガス側となりレキュペレー
タが取り付けられている。これに対し、図６は、バーナ
ーが炉壁１２の上下に取り付けられた縦Ｗ型の蓄熱交互
燃焼式ラジアントチューブ１を、従来型の典型的なＷ型
のラジアントチューブの支持構造により支持した状態を
示す。上バーナー１８、下バーナー２０には、それぞれ
燃焼空気を予熱するための上バーナー蓄熱帯１９、下バ
ーナー蓄熱帯２１が設置され、２つのバーナーが交互に
燃焼、蓄熱を繰り返す。従って、従来のラジアントチュ
ーブではバーナー側とレキュベレータ側の温度差が大き
く開くのに対して、この場合、燃焼条件がチューブ上下
方向に対して対称となり、チューブの温度分布も上下対
称となると同時に温度偏差も極めて小さくなるなど、Ｗ
型の蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブは極めて高い加
熱及び燃焼効率を実現する。
【０００３】ラジアントチューブ１は、炉内に酸素が侵
入するのを防止するため、第１直管３の上バーナー側端
部２、第４直管９の下バーナー側端部１０はともにバー
ナーバンク１１に溶接され、さらに、バーナーバンク１
１は炉壁１２に溶接され固定されている。また、炉内に
おいては、第３ベンド８の先端の支持受け部１７が、バ
ーナーバンク１１とは反対側の炉壁１３からラジアント
チューブ支持治具１４によって支えられている。さら
に、第１ベンド４あるいは第２直管５の第１ベンド側下
部と、第３ベンド８あるいは第３直管７の第３ベンド側
上部との間にサドル１５が、また、第２ベンド６あるい
は第３直管７の第２ベンド側下部と第４直管９の間にラ
ジアントチューブ間サドル１６が設けられている。
入するのを防止するため、第１直管３の上バーナー側端
部２、第４直管９の下バーナー側端部１０はともにバー
ナーバンク１１に溶接され、さらに、バーナーバンク１
１は炉壁１２に溶接され固定されている。また、炉内に
おいては、第３ベンド８の先端の支持受け部１７が、バ
ーナーバンク１１とは反対側の炉壁１３からラジアント
チューブ支持治具１４によって支えられている。さら
に、第１ベンド４あるいは第２直管５の第１ベンド側下
部と、第３ベンド８あるいは第３直管７の第３ベンド側
上部との間にサドル１５が、また、第２ベンド６あるい
は第３直管７の第２ベンド側下部と第４直管９の間にラ
ジアントチューブ間サドル１６が設けられている。
【０００４】ところで、ラジアントチューブは高温加熱
により、熱膨張に対して上述した支持及び取付構造によ
る拘束を受け、熱応力と変形が発生し、長期間の使用に
よるチューブ材質の強度劣化に伴い、亀裂や板に接触す
るような変形が発生して使用不能となるので、その都度
取り替える必要がある。この熱応力と変形について図７
により詳しく説明する。なお、ラジアントチューブへの
熱負荷状態として通常操業時を考える。
により、熱膨張に対して上述した支持及び取付構造によ
る拘束を受け、熱応力と変形が発生し、長期間の使用に
よるチューブ材質の強度劣化に伴い、亀裂や板に接触す
るような変形が発生して使用不能となるので、その都度
取り替える必要がある。この熱応力と変形について図７
により詳しく説明する。なお、ラジアントチューブへの
熱負荷状態として通常操業時を考える。
【０００５】図７は通常操業時の状態を示す。炉内の温
度は９００℃付近に達し、また、ラジアントチューブ１
の温度は、それより数十℃以上高くなる。この時、バー
ナーバンク１１の温度は通常２００℃から３００℃であ
るのに対し、炉内のラジアントチューブ１は９５０℃を
越える高温であるため、第３ベンド８の先端の炉壁支持
治具１４を起点とし、第３ベンド８、サドル１５、第１
ベンド４に到る高さ方向（垂直方向）２２の熱膨張によ
り、第１直管３の先端部はかなり上向きの変形を余儀無
くされる。例えば、第１直管３と第４直管９の軸芯間距
離が９００mmのラジアントチューブの場合、バンクの温
度を２５０℃、炉内のラジアントチューブの温度を９５
０℃、ラジアントチューブの熱膨張率を１７×１０-6１
／℃と仮定すると、バンク部分の垂直方向伸びは約３．
８mm、先端部分の垂直方向伸びは約１４．５mmであり、
１０mm以上の差を生じる。
度は９００℃付近に達し、また、ラジアントチューブ１
の温度は、それより数十℃以上高くなる。この時、バー
ナーバンク１１の温度は通常２００℃から３００℃であ
るのに対し、炉内のラジアントチューブ１は９５０℃を
越える高温であるため、第３ベンド８の先端の炉壁支持
治具１４を起点とし、第３ベンド８、サドル１５、第１
ベンド４に到る高さ方向（垂直方向）２２の熱膨張によ
り、第１直管３の先端部はかなり上向きの変形を余儀無
くされる。例えば、第１直管３と第４直管９の軸芯間距
離が９００mmのラジアントチューブの場合、バンクの温
度を２５０℃、炉内のラジアントチューブの温度を９５
０℃、ラジアントチューブの熱膨張率を１７×１０-6１
／℃と仮定すると、バンク部分の垂直方向伸びは約３．
８mm、先端部分の垂直方向伸びは約１４．５mmであり、
１０mm以上の差を生じる。
【０００６】このように、サドルを介して、第１直管３
に発生する曲げモーメントによって、第１直管には極め
て大きな曲げモーメント２３が発生するとともに、先端
部が上向きに変形する。また、サドル１５による拘束の
ため、第１ベンド４にも大きなモーメント２４が発生す
るため、変形とともにベンド部に亀裂が発生する。さら
に、サドル近傍の直管部は大きな上下方向の荷重２５を
受ける。この結果、断面内で楕円変形や座屈を起こし、
断面剛性が低下する。これはひいては直管部のたれを引
き起こす。また、全体の約１／３の自重を支える第３ベ
ンド８の先端の支持受け部１７には、大きな曲げモーメ
ント２６がかかる。また、高温下においては、サドル１
５、１６はチューブの自重の一部を受持つため、第３直
管７及び第４直管９のサドル近傍は、上下方向の力であ
る上下荷重２５、２７を恒常的に受け、先のような断面
変形、ひいては直管部のたれを引き起こす。
に発生する曲げモーメントによって、第１直管には極め
て大きな曲げモーメント２３が発生するとともに、先端
部が上向きに変形する。また、サドル１５による拘束の
ため、第１ベンド４にも大きなモーメント２４が発生す
るため、変形とともにベンド部に亀裂が発生する。さら
に、サドル近傍の直管部は大きな上下方向の荷重２５を
受ける。この結果、断面内で楕円変形や座屈を起こし、
断面剛性が低下する。これはひいては直管部のたれを引
き起こす。また、全体の約１／３の自重を支える第３ベ
ンド８の先端の支持受け部１７には、大きな曲げモーメ
ント２６がかかる。また、高温下においては、サドル１
５、１６はチューブの自重の一部を受持つため、第３直
管７及び第４直管９のサドル近傍は、上下方向の力であ
る上下荷重２５、２７を恒常的に受け、先のような断面
変形、ひいては直管部のたれを引き起こす。
【０００７】ラジアントチューブ１は高温にさらされて
いる時間が長く、前述の応力、さらには自重の影響によ
りクリープ変形し、また、材質の経年劣化や酸化減肉、
さらにはスケールの発生等による温度偏差が加わり、図
８に示すように、サドル１５近傍の第２直管５、及び第
３直管７にサドル上部直管座屈２８、サドル下部直管座
屈２９が、また、サドル１６近傍の第３直管７、及び第
４直管９にサドル上部直管座屈３０、サドル下部直管座
屈３１が発生する。また、第２直管５の座屈２８に伴う
断面剛性の低下のため、第２直管垂れ３２を引き起こ
す。また、第３ベンド８先端の支持受け部１７は、曲げ
モーメント２６に伴い、上向きの変形である第３ベンド
先端支持受け部回転変形３３を発生させる。この回転変
形３３と第４直管９の座屈３１に伴い、第４直管垂れ３
４も引き起こされ、ラジアントチューブの使用寿命に到
る。
いる時間が長く、前述の応力、さらには自重の影響によ
りクリープ変形し、また、材質の経年劣化や酸化減肉、
さらにはスケールの発生等による温度偏差が加わり、図
８に示すように、サドル１５近傍の第２直管５、及び第
３直管７にサドル上部直管座屈２８、サドル下部直管座
屈２９が、また、サドル１６近傍の第３直管７、及び第
４直管９にサドル上部直管座屈３０、サドル下部直管座
屈３１が発生する。また、第２直管５の座屈２８に伴う
断面剛性の低下のため、第２直管垂れ３２を引き起こ
す。また、第３ベンド８先端の支持受け部１７は、曲げ
モーメント２６に伴い、上向きの変形である第３ベンド
先端支持受け部回転変形３３を発生させる。この回転変
形３３と第４直管９の座屈３１に伴い、第４直管垂れ３
４も引き起こされ、ラジアントチューブの使用寿命に到
る。
【０００８】以上のように、蓄熱交互燃焼式ラジアント
チューブを従来の支持構造により支持した場合、温度分
布が上下対称であるにもかかわらず、支持構造が上下非
対称であるため様々な問題を生じ、亀裂や変形、座屈を
起こし寿命に到る。従って、熱膨張に伴う曲げモーメン
トを低減し、サドルによる拘束力を緩和して座屈の発生
を阻止することがラジアントチューブの寿命を大きく延
ばすことになる。このような蓄熱交互燃焼式ラジアント
チューブの問題点に対して、変形や亀裂の発生を防止す
る手段として、特開平９−３０３７１３号公報に示す構
造がある（図９）。
チューブを従来の支持構造により支持した場合、温度分
布が上下対称であるにもかかわらず、支持構造が上下非
対称であるため様々な問題を生じ、亀裂や変形、座屈を
起こし寿命に到る。従って、熱膨張に伴う曲げモーメン
トを低減し、サドルによる拘束力を緩和して座屈の発生
を阻止することがラジアントチューブの寿命を大きく延
ばすことになる。このような蓄熱交互燃焼式ラジアント
チューブの問題点に対して、変形や亀裂の発生を防止す
る手段として、特開平９−３０３７１３号公報に示す構
造がある（図９）。
【０００９】特開平９−３０３７１３号公報に開示され
た構造は、バーナーが炉壁の上下に取り付けられたＷ型
の蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブの炉内支持構造に
おいて、水平方向のスリット３５を有する固定治具３６
を、スリット３５がラジアントチューブの上下中心軸上
に位置するようにバ−ナ−バンク１１とは反対側の炉壁
１３に突設させ、前記スリット３５上を移動可能なピン
３７と、第１ベンド先端に突設した受け治具３８に設け
たピン３９との間を、ロッド４０で連結して両端が回転
ジョイントとなるようにしつつ第１ベンドを支持すると
ともに、前記スリット３５上を移動可能な前記ピン３７
と、第３ベンド先端に突設した受け治具４１に設けたピ
ン４２との間を、ロッド４３で連結して両端が回転ジョ
イントとなるようにしつつ第３ベンドを吊る構造とし、
さらに、水平方向のスリット４４を有する固定治具４５
を、該スリット４４がラジアントチューブの上下中心軸
上に位置するようにバ−ナ−バンク１１に突設し、前記
スリット４４と第２ベンド先端に突設した受け治具４６
とを前記スリット上を移動可能なピン４７を介して連結
し、回転ジョイントとなるようにしつつ第２ベンドを支
持する構造として、支持構造を上下対称としたことを特
徴とするものである。
た構造は、バーナーが炉壁の上下に取り付けられたＷ型
の蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブの炉内支持構造に
おいて、水平方向のスリット３５を有する固定治具３６
を、スリット３５がラジアントチューブの上下中心軸上
に位置するようにバ−ナ−バンク１１とは反対側の炉壁
１３に突設させ、前記スリット３５上を移動可能なピン
３７と、第１ベンド先端に突設した受け治具３８に設け
たピン３９との間を、ロッド４０で連結して両端が回転
ジョイントとなるようにしつつ第１ベンドを支持すると
ともに、前記スリット３５上を移動可能な前記ピン３７
と、第３ベンド先端に突設した受け治具４１に設けたピ
ン４２との間を、ロッド４３で連結して両端が回転ジョ
イントとなるようにしつつ第３ベンドを吊る構造とし、
さらに、水平方向のスリット４４を有する固定治具４５
を、該スリット４４がラジアントチューブの上下中心軸
上に位置するようにバ−ナ−バンク１１に突設し、前記
スリット４４と第２ベンド先端に突設した受け治具４６
とを前記スリット上を移動可能なピン４７を介して連結
し、回転ジョイントとなるようにしつつ第２ベンドを支
持する構造として、支持構造を上下対称としたことを特
徴とするものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
９−３０３７１３号公報に示す構造は、複雑なリンク機
構をもつため支持構造そのものの剛性が低く、また、そ
のリンク機構そのものが高温にさらされるため、ピンで
連結する部位に熱膨張に対する膨張代が必然的に必要と
なり、剛性をさらに弱くする結果となっていた。
９−３０３７１３号公報に示す構造は、複雑なリンク機
構をもつため支持構造そのものの剛性が低く、また、そ
のリンク機構そのものが高温にさらされるため、ピンで
連結する部位に熱膨張に対する膨張代が必然的に必要と
なり、剛性をさらに弱くする結果となっていた。
【００１１】また、縦型のラジアントチューブの場合、
ラジアントチューブの両サイドを通過する鋼板等の被加
熱材には、通板の流れ上、温度差が必然的に生じる。即
ち、図１０に示すようにラジアントチューブ１に対して
炉前段側の被加熱材４８の温度は低く、炉後段側の被加
熱材４９の温度は高くなる。この結果、必然的にラジア
ントチューブの炉前段側表面の温度と炉後段側の温度に
差が発生し、図１０に示すような低温側へ横向き変形５
０を生じさせていた。特に、ピン、及びロッドによる回
転ジョイント構造では、このような横向きに変形に対し
て抗力をもたず、５１のように変形を起こしやすい。ま
た、状況によってはピンの破損等により、重大な被害を
引き起こす可能性もある。
ラジアントチューブの両サイドを通過する鋼板等の被加
熱材には、通板の流れ上、温度差が必然的に生じる。即
ち、図１０に示すようにラジアントチューブ１に対して
炉前段側の被加熱材４８の温度は低く、炉後段側の被加
熱材４９の温度は高くなる。この結果、必然的にラジア
ントチューブの炉前段側表面の温度と炉後段側の温度に
差が発生し、図１０に示すような低温側へ横向き変形５
０を生じさせていた。特に、ピン、及びロッドによる回
転ジョイント構造では、このような横向きに変形に対し
て抗力をもたず、５１のように変形を起こしやすい。ま
た、状況によってはピンの破損等により、重大な被害を
引き起こす可能性もある。
【００１２】そこで、本発明は、蓄熱交互燃焼式ラジア
ントチューブにおいて、通常操業時における横向きの熱
応力と変形を緩和し、ピンの破損等による重大な被害を
引き起こすことのない、蓄熱交互燃焼式ラジアントチュ
ーブを提供することを目的とする。
ントチューブにおいて、通常操業時における横向きの熱
応力と変形を緩和し、ピンの破損等による重大な被害を
引き起こすことのない、蓄熱交互燃焼式ラジアントチュ
ーブを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本初の要旨は次の通りで
ある。 （１）バーナーが炉壁の上下に取り付けられ、上部から
第１ベンド、第２ベンドがバーナーバンクから突設した
支持治具により支持され、第１ベンド、第３ベンドがそ
れぞれ、バーナーバンクとは反対側の炉壁から突設した
支持治具により支持されていることを特徴とする蓄熱交
互燃焼式ラジアントチューブの炉内支持構造。 （２）また、該炉内支持構造において、第１ベンド、第
２ベンド、第３ベンドの支持をそれぞれピンによる支持
構造とすることを特徴とする蓄熱交互燃焼式ラジアント
チューブの炉内支持構造。 （３）さらに、該炉内支持構造において、ピンは第１ベ
ンド、第２ベンド、第３ベンドそれぞれの先端に突設し
た治具に取り付けられ、１）第１ベンドのピンを支持す
るバーナーバンクとは反対側の炉壁から突設した支持治
具に、第１ベンドの前方への膨張に伴い上部への膨張量
を相殺するように第１ベンドが上方に移動できるスロー
プを設け、２）第２ベンドのピンを支持するバーナーバ
ンクから突設した支持治具は、第２ベンドの膨張に対し
て水平を維持する構造とし、３）第３ベンドのピンを支
持するバーナーバンクとは反対側の炉壁から突設した支
持治具に、第３ベンドの前方への膨張に伴い下部への膨
張量を相殺するように第３ベンドが下方に移動できるス
ロープを設けたことを特徴とする蓄熱交互燃焼式ラジア
ントチューブの炉内支持構造。
ある。 （１）バーナーが炉壁の上下に取り付けられ、上部から
第１ベンド、第２ベンドがバーナーバンクから突設した
支持治具により支持され、第１ベンド、第３ベンドがそ
れぞれ、バーナーバンクとは反対側の炉壁から突設した
支持治具により支持されていることを特徴とする蓄熱交
互燃焼式ラジアントチューブの炉内支持構造。 （２）また、該炉内支持構造において、第１ベンド、第
２ベンド、第３ベンドの支持をそれぞれピンによる支持
構造とすることを特徴とする蓄熱交互燃焼式ラジアント
チューブの炉内支持構造。 （３）さらに、該炉内支持構造において、ピンは第１ベ
ンド、第２ベンド、第３ベンドそれぞれの先端に突設し
た治具に取り付けられ、１）第１ベンドのピンを支持す
るバーナーバンクとは反対側の炉壁から突設した支持治
具に、第１ベンドの前方への膨張に伴い上部への膨張量
を相殺するように第１ベンドが上方に移動できるスロー
プを設け、２）第２ベンドのピンを支持するバーナーバ
ンクから突設した支持治具は、第２ベンドの膨張に対し
て水平を維持する構造とし、３）第３ベンドのピンを支
持するバーナーバンクとは反対側の炉壁から突設した支
持治具に、第３ベンドの前方への膨張に伴い下部への膨
張量を相殺するように第３ベンドが下方に移動できるス
ロープを設けたことを特徴とする蓄熱交互燃焼式ラジア
ントチューブの炉内支持構造。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例に基
づいて説明する。図１は本発明の一実施例を示す。バー
ナーが炉壁の上下に取り付けられた縦Ｗ型の蓄熱交互燃
焼式ラジアントチューブ１において、ピン５３を有する
第２ベンド６に突設した支持受け治具５２を、バーナー
バンク１１から突設した水平なスリット６５を有する支
持治具５４により支え、ピン５６を有する第１ベンド４
に突設した支持受け治具５５をバーナーバンク１１とは
反対側の炉壁１３から突設した支持治具５７により支
え、さらに、ピン５８を有する第３ベンド８に突設した
支持受け治具５９をバーナーバンク１１とは反対側の炉
壁１３から突設した支持治具６０により支える構造をも
つ。
づいて説明する。図１は本発明の一実施例を示す。バー
ナーが炉壁の上下に取り付けられた縦Ｗ型の蓄熱交互燃
焼式ラジアントチューブ１において、ピン５３を有する
第２ベンド６に突設した支持受け治具５２を、バーナー
バンク１１から突設した水平なスリット６５を有する支
持治具５４により支え、ピン５６を有する第１ベンド４
に突設した支持受け治具５５をバーナーバンク１１とは
反対側の炉壁１３から突設した支持治具５７により支
え、さらに、ピン５８を有する第３ベンド８に突設した
支持受け治具５９をバーナーバンク１１とは反対側の炉
壁１３から突設した支持治具６０により支える構造をも
つ。
【００１５】図２は第１ベンド先端部および第３ベンド
先端部の支持構造の詳細を示す。第１ベンド５５のピン
５６を支持するバーナーバンク１１とは反対側の炉壁１
３から突設した支持治具５７に、第１ベンドの前方への
膨張６１に伴い上部への膨張量を相殺するように第１ベ
ンドが上方に移動できるスロープ６２を設け、第３ベン
ド８のピン５８を支持するバーナーバンク１１とは反対
側の炉壁１３から突設した支持治具６０に、第３ベンド
の前方への膨張６３に伴い下部への膨張量を相殺するよ
うに第３ベンドが下方に移動できるスロープを６４を設
けたことを特徴とするラジアントチューブの炉内支持構
造となっている。
先端部の支持構造の詳細を示す。第１ベンド５５のピン
５６を支持するバーナーバンク１１とは反対側の炉壁１
３から突設した支持治具５７に、第１ベンドの前方への
膨張６１に伴い上部への膨張量を相殺するように第１ベ
ンドが上方に移動できるスロープ６２を設け、第３ベン
ド８のピン５８を支持するバーナーバンク１１とは反対
側の炉壁１３から突設した支持治具６０に、第３ベンド
の前方への膨張６３に伴い下部への膨張量を相殺するよ
うに第３ベンドが下方に移動できるスロープを６４を設
けたことを特徴とするラジアントチューブの炉内支持構
造となっている。
【００１６】バーナーバンク１１とは反対側の炉壁１３
から突設する支持治具５７、６０に設けるスロープ６
２，６４の角度θ［rad ］は、バーナーバンク１１から
第１ベンド、あるいは第３ベンド先端までの距離をＬ
［mm］、第１直管と第４直管の軸芯間距離をＨ［mm］、
ラジアントチューブの線膨張率をαR ［１／℃］、ラジ
アントチューブの通常操業時と常温時との温度差をΔＴ
R ［℃］として、以下の式で定まる。 θ＝｛Ｈ・αR ・ΔＴR ｝／｛Ｌ・αR ・ΔＴR ｝＝Ｈ
／Ｌ なお、第２ベンド６に突設した支持受け治具５２に設置
したピン５３を支える、バーナーバンク１１から突設し
た支持治具５４に設けるスリット６５は水平とする。
から突設する支持治具５７、６０に設けるスロープ６
２，６４の角度θ［rad ］は、バーナーバンク１１から
第１ベンド、あるいは第３ベンド先端までの距離をＬ
［mm］、第１直管と第４直管の軸芯間距離をＨ［mm］、
ラジアントチューブの線膨張率をαR ［１／℃］、ラジ
アントチューブの通常操業時と常温時との温度差をΔＴ
R ［℃］として、以下の式で定まる。 θ＝｛Ｈ・αR ・ΔＴR ｝／｛Ｌ・αR ・ΔＴR ｝＝Ｈ
／Ｌ なお、第２ベンド６に突設した支持受け治具５２に設置
したピン５３を支える、バーナーバンク１１から突設し
た支持治具５４に設けるスリット６５は水平とする。
【００１７】本発明の効果を図３で説明する。図３はラ
ジアントチューブ１の通常操業時の状態を示す。蓄熱交
互燃焼式ラジアントチューブの場合、昇温時においても
均温的に温度上昇をさせることが可能であり、変形も上
下対称であるため、変形等の形態については変形が非定
常に変化することを除けば、通常操業時とほぼ同じと考
えてよい。図１に示すように変形は上下対称となり、第
１ベンド４の上向きの変形６７に対して、ピン５６は支
持治具５７上のスロープ６２上を上向きにスライドし熱
膨張を緩和する。また、第３ベンド８の下向きの変形６
８に対して、ピン５８は支持治具６０上のスロープ６４
上を下向きにスライドし熱膨張を緩和する。
ジアントチューブ１の通常操業時の状態を示す。蓄熱交
互燃焼式ラジアントチューブの場合、昇温時においても
均温的に温度上昇をさせることが可能であり、変形も上
下対称であるため、変形等の形態については変形が非定
常に変化することを除けば、通常操業時とほぼ同じと考
えてよい。図１に示すように変形は上下対称となり、第
１ベンド４の上向きの変形６７に対して、ピン５６は支
持治具５７上のスロープ６２上を上向きにスライドし熱
膨張を緩和する。また、第３ベンド８の下向きの変形６
８に対して、ピン５８は支持治具６０上のスロープ６４
上を下向きにスライドし熱膨張を緩和する。
【００１８】また、第１ベンド４および第３ベンド８に
突設した支持受け治具５５、及び５９は、バーナーバン
ク１１とは反対の炉壁１３から突設した支持治具６２、
６４によって図２の６６に示すように左右の動きを拘束
できるため、ラジアントチューブ１の両サイドを通過す
る被加熱材の温度差によって生じる横変形を生じさせな
い。
突設した支持受け治具５５、及び５９は、バーナーバン
ク１１とは反対の炉壁１３から突設した支持治具６２、
６４によって図２の６６に示すように左右の動きを拘束
できるため、ラジアントチューブ１の両サイドを通過す
る被加熱材の温度差によって生じる横変形を生じさせな
い。
【００１９】本発明においては、支持構造が単純で支持
部の剛性を高くでき、また、各ベンド部を独立に支持す
るため、ラジアントチューブの横変形を阻止するような
治具の設計は容易になる。
部の剛性を高くでき、また、各ベンド部を独立に支持す
るため、ラジアントチューブの横変形を阻止するような
治具の設計は容易になる。
【００２０】
【実施例】図１は本発明例を示す図である。比較例は図
６に示す構造とした。ラジアントチューブ１は連続焼鈍
炉に用いるもので、第１直管３、第４直管９のバーナー
バンク１１からの長さは２２００mm、第２直管５、第３
直管９は１６００mm、第１ベンド４、第２ベンド６、第
３ベンド８の中心半径は１５０mm、各直管の軸心間距離
Ｈは３００mm、外径、内径はそれぞれ２００mmと１８４
mm、である。材質はＪＩＳ Ｇ５１２２記載のＳＣＨ２
２である。炉壁からの支持治具５７、６０に設けるスロ
ープ６２，６４の角度θ［rad ］は、バーナーバンク１
１から第１ベンド、第３ベンド先端までの距離Ｌが２４
５０mmとなるため、前述した式を用いて、θ＝０．１２
rad （＝７度）とした。
６に示す構造とした。ラジアントチューブ１は連続焼鈍
炉に用いるもので、第１直管３、第４直管９のバーナー
バンク１１からの長さは２２００mm、第２直管５、第３
直管９は１６００mm、第１ベンド４、第２ベンド６、第
３ベンド８の中心半径は１５０mm、各直管の軸心間距離
Ｈは３００mm、外径、内径はそれぞれ２００mmと１８４
mm、である。材質はＪＩＳ Ｇ５１２２記載のＳＣＨ２
２である。炉壁からの支持治具５７、６０に設けるスロ
ープ６２，６４の角度θ［rad ］は、バーナーバンク１
１から第１ベンド、第３ベンド先端までの距離Ｌが２４
５０mmとなるため、前述した式を用いて、θ＝０．１２
rad （＝７度）とした。
【００２１】ラジアントチューブ１の通常操業時の平均
温度を９５０℃、バーナーバンク１１の温度を２００
℃、ラジアントチューブ１の線膨張率を１７×１０-6１
／℃、バーナーバンク４の線膨張率を１３×１０-6１／
℃として通常操業時の変形と応力を試算した。図４に昇
温後の変形の分布（設置初期位置からの上下方向変位）
を、図５に熱応力の分布（図２のラジアントチューブ表
面のラインＢ−Ｂに沿ったミーゼス応力）を示す。両者
の変形、及び熱応力に大差なく、従って、ラジアントチ
ューブ１への負荷を上げることなく、支持構造を改善す
ることができる。
温度を９５０℃、バーナーバンク１１の温度を２００
℃、ラジアントチューブ１の線膨張率を１７×１０-6１
／℃、バーナーバンク４の線膨張率を１３×１０-6１／
℃として通常操業時の変形と応力を試算した。図４に昇
温後の変形の分布（設置初期位置からの上下方向変位）
を、図５に熱応力の分布（図２のラジアントチューブ表
面のラインＢ−Ｂに沿ったミーゼス応力）を示す。両者
の変形、及び熱応力に大差なく、従って、ラジアントチ
ューブ１への負荷を上げることなく、支持構造を改善す
ることができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明により、縦Ｗ型の蓄熱交互燃焼式
ラジアントチューブにおいて、昇温時ならびに通常操業
時におけるラジアントチューブの熱応力を大幅に緩和
し、亀裂やクリープ変形、座屈を阻止することができ
る。また、横向きの変形を抑えることができ、ラジアン
トチューブの長寿命化を図ることができる。
ラジアントチューブにおいて、昇温時ならびに通常操業
時におけるラジアントチューブの熱応力を大幅に緩和
し、亀裂やクリープ変形、座屈を阻止することができ
る。また、横向きの変形を抑えることができ、ラジアン
トチューブの長寿命化を図ることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す図である。
【図２】第１ベンドと第３ベンドの支持構造の詳細を示
す図である。
す図である。
【図３】通常操業時の本発明の効果を示す図である。
【図４】本発明例と比較例の昇温後の変形の分布を示す
図である。
図である。
【図５】本発明例と比較例の昇温後の熱応力の分布を示
す図である。
す図である。
【図６】従来の縦Ｗ型ラジアントチューブの炉内支持構
造を示す図である。
造を示す図である。
【図７】従来の縦Ｗ型ラジアントチューブの通常操業の
状態を示す図である。
状態を示す図である。
【図８】従来の縦Ｗ型ラジアントチューブの最終的な損
傷の形態を示す図である。
傷の形態を示す図である。
【図９】蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブの炉内支持
構造を示す図である。
構造を示す図である。
【図１０】図９に示すラジアントチューブの横向き変形
を示す図である。
を示す図である。
１ ラジアントチューブ ２ 第１直管の上バーナー側端部 ３ 第１直管 ４ 第１ベンド ５ 第２直管 ６ 第２ベンド ７ 第３直管 ８ 第３ベンド ９ 第４直管 １０ 第４直管の下バーナー側端部 １１ バーナーバンク １２ 炉壁 １３ バーナーバンクとは反対側の炉壁 １４ 炉壁１３に突設した支持治具 １５ サドル １６ サドル １７ 第３ベンドに突設した支持受け治具 １８ 上バーナー １９ 上バーナー蓄熱帯 ２０ 下バーナー ２１ 下バーナー蓄熱帯 ２２ 高さ方向（垂直方向）の熱膨張 ２３ 第１直管曲げモーメント ２４ 第１ベンド曲げモーメント ２５ サドル近傍直管部の上下方向荷重 ２７ サドル近傍直管部の上下方向荷重 ２８ サドル上部第２直管座屈 ２９ サドル下部第３直管座屈 ３０ サドル上部第３直管座屈 ３１ サドル下部第４直管座屈 ３２ 第２直管垂れ ３３ 第３ベンド回転変形 ３４ 第４直管垂れ ３５ 支持治具３６上の水平方向スリット ３６ 炉壁３に突設した支持治具 ３７ スリット３５上を移動可能なピン ３８ 第１ベンド先端に突設した支持受け治具 ３９ ピン ４０ ロッド ４１ 第３ベンド先端に突設した支持受け治具 ４２ ピン ４３ ロッド ４４ 支持治具４５上の水平方向スリット ４５ バーナーバンク１１に突設した支持治具 ４６ 第２ベンド先端に突設した支持受け治具 ４７ スリット上を移動可能なピン ４８ 低温側被加熱材 ４９ 高温側被加熱材 ５０ 横変形 ５１ ピン変形 ５２ 第２ベンドに突設した支持受け治具 ５３ ピン ５４ バーナーバンクから突設した支持治具 ５５ 第１ベンドに突設した支持受け治具 ５６ ピン ５７ 炉壁３に突設した第１ベンドの支持治具 ５８ ピン ５９ 第３ベンドに突設した支持受け治具 ６０ 炉壁３に突設した第２ベンドの支持治具 ６１ 第１ベンドの前方への膨張 ６２ 上方に移動できるようなスロープ ６３ 第３ベンドの前方への膨張 ６４ 下方に移動できるようなスロープ ６５ 支持治具５４上の水平スリット ６６ 左右の動き ６７ 第１ベンドの上向き変形 ６８ 第３ベンドの下向き変形
Claims (3)
- 【請求項１】 炉壁の上下にバーナーが取り付けられ、
上部から第１ベンド、第２ベンド、第３ベンドからなる
縦Ｗ型の蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブにおいて、
第２ベンドがバーナーバンクから突設した支持治具によ
り支持され、第１ベンド、第３ベンドがそれぞれ、バー
ナーバンクとは反対側の炉壁から突設した支持治具によ
り支持されていることを特徴とする蓄熱交互燃焼式ラジ
アントチューブの炉内支持構造。 - 【請求項２】 第１ベンド、第２ベンド、第３ベンドの
支持をそれぞれピンによる支持構造とすることを特徴と
する請求項１記載の蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブ
の炉内支持構造。 - 【請求項３】 前記ピンは第１ベンド、第２ベンド、第
３ベンドそれぞれの先端に突設した治具に取り付けら
れ、 １）第１ベンドのピンを支持するバーナーバンクとは反
対側の炉壁から突設した支持治具に、第１ベンドの前方
への膨張に伴い上部への膨張量を相殺するように第１ベ
ンドが上方に移動できるスロープを設け、 ２）第２ベンドのピンを支持するバーナーバンクから突
設した支持治具は、第２ベンドの膨張に対して水平を維
持する構造とし、 ３）第３ベンドのピンを支持するバーナーバンクとは反
対側の炉壁から突設した支持治具に、第３ベンドの前方
への膨張に伴い下部への膨張量を相殺するように第３ベ
ンドが下方に移動できるスロープを設けたことを特徴と
する請求項２記載の蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブ
の炉内支持構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001123904A JP2002317905A (ja) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | 蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブの炉内支持構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001123904A JP2002317905A (ja) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | 蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブの炉内支持構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002317905A true JP2002317905A (ja) | 2002-10-31 |
Family
ID=18973385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001123904A Withdrawn JP2002317905A (ja) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | 蓄熱交互燃焼式ラジアントチューブの炉内支持構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002317905A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110120453A1 (en) * | 2008-07-04 | 2011-05-26 | Wuenning Joachim A | Radiant heating arrangement with distortion compensation |
| CN102534139A (zh) * | 2012-01-18 | 2012-07-04 | 中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司 | 新型w型辐射管自支撑结构 |
| JP2013507598A (ja) * | 2009-10-13 | 2013-03-04 | エープナー インドゥストリーオーフェンバウ ゲー・エム・ベー・ハー | 金属薄板ストリップを熱処理する装置 |
| KR20190024047A (ko) * | 2017-08-31 | 2019-03-08 | 주식회사 포스코 | 지지장치 및 이를 구비하는 가열장치 |
-
2001
- 2001-04-23 JP JP2001123904A patent/JP2002317905A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110120453A1 (en) * | 2008-07-04 | 2011-05-26 | Wuenning Joachim A | Radiant heating arrangement with distortion compensation |
| US9603199B2 (en) * | 2008-07-04 | 2017-03-21 | WS Wärmeprozesstechnik GmbH | Radiant heating arrangement with distortion compensation |
| JP2013507598A (ja) * | 2009-10-13 | 2013-03-04 | エープナー インドゥストリーオーフェンバウ ゲー・エム・ベー・ハー | 金属薄板ストリップを熱処理する装置 |
| CN102534139A (zh) * | 2012-01-18 | 2012-07-04 | 中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司 | 新型w型辐射管自支撑结构 |
| KR20190024047A (ko) * | 2017-08-31 | 2019-03-08 | 주식회사 포스코 | 지지장치 및 이를 구비하는 가열장치 |
| KR102083532B1 (ko) * | 2017-08-31 | 2020-03-02 | 주식회사 포스코 | 지지장치 및 이를 구비하는 가열장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080701 |