JP2003129132A - 連続式加熱炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続燃焼式サイドバーナとリジェネバーナー
とを併用する加熱炉におけるリジェネバーナの設置位置
と、最適な炉内幅方向温度分布を見出すことにより、ス
ラブ長手方向の温度の均一化とそれに伴うスラブ抽出温
度の低減による燃料原単位の改善を実現する連続式加熱
炉を提供する。 【解決手段】（好ましくは増予熱帯）、予熱帯、加熱帯
および均熱帯を有する連続式加熱炉において、該加熱帯
および該均熱帯に連続燃焼式サイドバーナを設置し、か
つ、該予熱帯にリジェネバーナを設置することにより該
予熱帯における炉幅方向の炉内温度分布を炉中央付近で
最も高くすることを特徴とする連続式加熱炉。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板を製造するた
めのスラブを直火加熱する連続式加熱炉に関する。より
具体的には、予熱帯、加熱帯および均熱帯を有する連続
式加熱炉に関する。

【従来の技術】鋼板を製造するためのスラブを直火加熱
するための従来の加熱炉を図１乃至図３に示す。図１
は、全てのバーナを軸流バーナにした加熱炉であり、図
２は全てのバーナを連続燃焼式サイドバーナとした加熱
炉である。図１乃至図３とも、左の図が加熱炉の横断
面、右の図が加熱炉の縦断面を示す。左の図において、
スラブは左側から加熱炉に搬入され、右側に搬出され
る。軸流バーナは炉幅方向の炉温の均一性には優れる
が、炉形状が複雑で初期の設備投資が大きい。一方、連
続燃焼式サイドバーナは火炎長が短いため、炉幅方向の
中央部分の温度が炉壁部分より低い、いわば「中落ちパ
ターン」の炉温分布となり、スラブ長手方向の均一加熱
が困難である。また、図３は上段を軸流バーナ、下段を
連続燃焼式サイドバーナにした加熱炉であり、例えば、
特公昭６０−１００８８号公報の第２図にその実施例が
開示されている。一方、最近は、従来に比べて熱効率が
著しく優れたリジェネバーナが適用され始めている。こ
のリジェネバーナは、図５に示すように、蓄熱体を備え
たバーナ対で構成され、一方のバーナが燃焼を、もう一
方のバーナが排ガス吸引および蓄熱体への排ガス顕熱回
収を行い、燃焼と蓄熱とを交互に切り替えることで高温
予熱空気（１０００℃以上）を得ることができるバーナ
である。リジェネバーナについては、例えば、特開２０
００−３５６３４１号公報にバーナの構造が開示されて
おり、同公報の図５に吸排気孔の角度を変えることによ
って、炉幅方向の温度分布を均一化できることが開示さ
れている。しかし、リジェネバーナを用いた従来の加熱
炉は、リジェネバーナを用いることにより、熱効率を向
上させることを主たる目的としており、炉温分布は炉幅
方向に均一にすることが前提となっている。しかも、従
来のサイドバーナとリジェネバーナを組合わせた場合の
最適な炉内の温度分布については全く考慮されていなか
ったため、スラブの長手方向の温度分布にむらが生じ、
スラブ温度の下限値を確保するため、加熱炉からの抽出
温度を高く設定せざるを得なかった。

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のよう
な従来技術の問題点を解決し、連続燃焼式サイドバーナ
とリジェネバーナーとを併用する加熱炉におけるリジェ
ネバーナの設置位置と、最適な炉内幅方向温度分布を見
出すことにより、スラブ長手方向の温度の均一化とそれ
に伴うスラブ抽出温度の低減による燃料原単位の改善を
実現する連続式加熱炉を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】本発明は、連続燃焼式サ
イドバーナとリジェネバーナを併用する加熱炉の予熱帯
にリジェネバーナを設置し、炉内幅方向の温度分布を中
央付近で最も高くする、いわば「中高パターン」の温度
分布にすることにより、スラブ長手方向の温度むらを解
消し、加熱炉からのスラブ抽出温度を低減して燃料原単
位を改善するものであり、その要旨とするところは、特
許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。 （１）予熱帯、加熱帯および均熱帯を有する連続式加熱
炉において、該加熱帯および該均熱帯に連続燃焼式サイ
ドバーナを設置し、かつ、該予熱帯にリジェネバーナを
設置することにより該予熱帯における炉幅方向の炉内温
度分布を炉中央付近で最も高くすることを特徴とする連
続式加熱炉。 （２）予熱帯の入側に、バーナを設置しない増予熱帯を
有することを特徴とする（１）に記載の連続式加熱炉。 （３）リジェネバーナの二次燃焼空気ノズルを、バーナ
火炎の軸線方向から外側に傾斜させたことを特徴とする
（１）または（２）に記載の連続式加熱炉。予熱帯にリ
ジェネバーナを設置するのは、最も上温能力が要求され
る予熱帯に熱効率の良いリジェネバーナを設置すること
により、加熱炉全体の熱効率を最大にし、燃料原単位の
低減効果を大きくするためである。予熱帯における炉幅
方向の炉内温度分布を炉中央付近で最も高くするのは、
連続燃焼式サイドバーナを設置する加熱帯および均熱帯
の炉内温度分布が炉中央付近で最も低くなる「中落ちパ
ターン」になることから、あらかじめこれを相殺するよ
うに、予熱帯の炉内温度分布を「中高パターン」にして
おく。これにより、加熱完了時点でスラブ長手方向の均
一加熱を実現し、スラブ抽出温度を低減して、燃料原単
位を改善させることができる。好ましくは、予熱帯の入
側に、バーナを設置しない増予熱帯を設置する。この増
予熱帯に加熱炉の排ガス還流させることにより、排ガス
とスラブとの熱交換を行い、排ガスの顕熱を回収するこ
とができる。好ましくは、リジェネバーナの二次燃焼空
気ノズルを、バーナ火炎の軸線方向から外側に傾斜させ
る。こうすることにより、燃料と二次燃焼空気とが接触
する地点をバーナから遠くして、炉幅方向の温度分布を
中央付近で最も大きくさせることができる。

【発明の実施の形態】以下に添付の図面を参照して本発
明の実施の形態について説明する。図４は、本発明にお
ける連続式加熱炉の実施例を示す図である。左の図が加
熱炉の横断面、右の図が縦断面を示す。予熱帯には８セ
ットのリジェネバーナが設置され、加熱帯および均熱帯
には、それぞれ軸流バーナと連続燃焼式サイドバーナが
設置されている。なお、必要に応じて設置する増予熱帯
にはバーナは設置されていない。加熱炉の排ガスとスラ
ブとの熱交換による顕熱回収効果を最大限に活用するた
めである。この増予熱帯の長さを十分確保して熱交換を
十分行うことにより、加熱炉の排ガスの高温化を防止す
ることができる。本実施例では、スラブは左の図の左側
から搬入され、増予熱帯で排ガスとの熱交換の後、予熱
帯、加熱帯、均熱帯にて熱処理がなされた後に炉外に搬
出される。なお、本実施例では、スラブは炉幅方向がス
ラブの長手方向となるように搬入・搬出される。図６
は、本発明の好ましい実施形態に用いるリジェネバーナ
の構造を示す図である。燃料と一次燃焼空気はバーナノ
ズルの中心から噴出し、二次燃焼空気はバーナ火炎の軸
方向から外側に傾斜している。この傾斜角は３度程度が
好ましい。これにより、燃料と二次燃焼空気とが接触す
る地点をバーナから遠くすることができ、炉幅方向の温
度分布を「中高パターン」にすることができる。なお、
バーナが燃焼中はバーナの下部から二次燃焼空気を吸い
込み、蓄熱体で予熱された空気をノズル先端から噴出す
る。また、バーナが休止しているときは、炉内の排ガス
を炉外に排出する。この際に、排ガス中の顕熱をアルミ
ナボールやセラミックなどで作られた蓄熱体に蓄えるこ
とができる。図７は、本発明におけるリジェネバーナを
設置した炉とサイドバーナを設置した炉の炉内温度分布
およびスラブ温度を示す図である。サイドバーナを設置
した炉では、火炎長が短いため、炉幅方向の中央付近の
温度が最も低い「中落ちパターン」となっており、これ
を転写する形でスラブ温度もスラブ中央部分が最も低く
なっている。なお、スラブ温度曲線に凹凸がついている
のは、スラブ搬送用のスキッドに接する部分のスラブ温
度が低下するからである。一方、本発明におけるリジェ
ネバーナーを設置した炉では、火炎長が長く、二次燃焼
空気を吹き出すノズルを火炎の軸心から外側に傾けるこ
とにより、炉幅方向の温度分布を中央付近で最も高い
「中高パターン」とすることができる。また、これによ
ってスラブ中央部分の温度の低下がないことから、スラ
ブ抽出温度を約２０℃下げてもスラブ温度の下限値をキ
ープできることから、著しい燃料原単位の改善効果が実
現できる。また、抽出時のスラブ長手方向の均温性を高
めることができるため、板厚や板幅の不良を防止する効
果も期待できる。図８は、二次燃焼空気ノズルの傾け角
度と炉幅方向の温度分布との関係を示す図である。火炎
の軸線方向から、内向き、直行、外向きに変えるに従っ
て、「中高パターン」の傾向が強まっており、外向き約
３度が好ましい温度パターンを実現できる。図９は、本
発明におけるスラブの在炉時間の経過と炉内雰囲気温度
との関係を示す図である。リジェネバーナを設置した予
熱帯では、実線で示した炉幅方向の中央部における温度
が炉壁部における温度より高くなる「中高パターン」と
なっている。一方、連続燃焼式サイドバーナを設置した
加熱炉では、炉幅方向の中央部における温度が炉壁部に
おける温度より低い「中落パターン」となっている。な
お、この実施例では均熱帯では「中落ちパターン」が明
確に表れていないのは軸流バーナの影響が考えられる。

【発明の効果】本発明によれば、連続燃焼式サイドバー
ナとリジェネバーナーとを併用する加熱炉におけるリジ
ェネバーナを余熱帯に設け、幅方向の炉内温度分布を
「中高パターン」とすることにより、スラブ長手方向の
温度の均一化とそれに伴うスラブ抽出温度の低減による
燃料原単位を著しく改善することができる。さらに、バ
ーナを設置しない増予熱帯を設けることにより加熱炉の
排ガスとスラブとの熱交換により排ガスの顕熱回収を行
うことができる。さらに、リジェネバーナの二次燃焼空
気ノズルを火炎の軸線から外側に傾けることにより、燃
料と二次燃焼空気とをノズルから遠くすることにより炉
幅方向の中央付近で最も炉内温度を高くすることができ
るなど、産業上有用な、顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】軸流バーナを設置した従来の連続式加熱炉を示
す図である。

【図２】連続燃焼式サイドバーナを設置した従来の連続
式加熱炉を示す図である。

【図３】軸流バーナと連続燃焼式サイドバーナを設置し
た従来の連続式加熱炉を示す図である。

【図４】本発明における連続式加熱炉の実施例を示す図
である。

【図５】リジェネバーナの原理を説明する図である。

【図６】本発明の好ましい実施形態に用いるリジェネバ
ーナの構造を示す図である。

【図７】本発明におけるリジェネバーナを設置した炉と
サイドバーナを設置した炉の炉内温度分布およびスラブ
温度を示す図である。

【図８】二次燃焼空気ノズルの傾け角度と炉幅方向の温
度分布との関係を示す図である。

【図９】本発明におけるスラブの在炉時間の経過と炉内
雰囲気温度との関係を示す図である。

【符号の説明】

１…軸流バーナ ２…連続燃焼式サイドバーナ ３…リジェネバーナ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予熱帯、加熱帯および均熱帯を有する連
   続式加熱炉において、該加熱帯および該均熱帯に連続燃
   焼式サイドバーナを設置し、かつ、該予熱帯にリジェネ
   バーナを設置することにより該予熱帯における炉幅方向
   の炉内温度分布を炉中央付近で最も高くすることを特徴
   とする連続式加熱炉。
2. 【請求項２】 予熱帯の入側に、バーナを設置しない増
   予熱帯を有することを特徴とする請求項１に記載の連続
   式加熱炉。
3. 【請求項３】 リジェネバーナの二次燃焼空気ノズル
   を、バーナ火炎の軸線方向から外側に傾斜させたことを
   特徴とする請求項１または請求項２に記載の連続式加熱
   炉。