JP2003130553A - 蓄熱式バーナ加熱炉および加熱制御方法 - Google Patents
蓄熱式バーナ加熱炉および加熱制御方法Info
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- JP2003130553A JP2003130553A JP2001320223A JP2001320223A JP2003130553A JP 2003130553 A JP2003130553 A JP 2003130553A JP 2001320223 A JP2001320223 A JP 2001320223A JP 2001320223 A JP2001320223 A JP 2001320223A JP 2003130553 A JP2003130553 A JP 2003130553A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温希釈空気燃焼と呼ばれる火炎長さが極め
て大きくなる特殊な燃焼法を採用しつつ、被加熱物温度
分布あるいは炉内ガス温度分布を制御するようにして被
加熱物を均一に加熱する。 【解決手段】 被加熱物の搬送方向に複数に分割された
ゾーン毎に、被加熱物搬送方向の左右両側にそれぞれ概
略対向する位置に設置された複数の蓄熱式バーナ４と、
各ゾーンにおいて、被加熱物の搬送方向と直角な方向の
被加熱物温度分布または炉内ガス温度分布を測定する複
数の温度計５と、温度計の測定値に基づく蓄熱式バーナ
の燃焼モードを、各ゾーンにおけるバーナグループ毎に
交番燃焼モードから対向燃焼モードへ、または、対向燃
焼モードから交番燃焼モードへ切り替える制御を行う加
熱炉燃焼コンピュータ６とを備える。
て大きくなる特殊な燃焼法を採用しつつ、被加熱物温度
分布あるいは炉内ガス温度分布を制御するようにして被
加熱物を均一に加熱する。 【解決手段】 被加熱物の搬送方向に複数に分割された
ゾーン毎に、被加熱物搬送方向の左右両側にそれぞれ概
略対向する位置に設置された複数の蓄熱式バーナ４と、
各ゾーンにおいて、被加熱物の搬送方向と直角な方向の
被加熱物温度分布または炉内ガス温度分布を測定する複
数の温度計５と、温度計の測定値に基づく蓄熱式バーナ
の燃焼モードを、各ゾーンにおけるバーナグループ毎に
交番燃焼モードから対向燃焼モードへ、または、対向燃
焼モードから交番燃焼モードへ切り替える制御を行う加
熱炉燃焼コンピュータ６とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として工業用加
熱炉に関し、蓄熱式バーナを用いた加熱炉および被加熱
物を均一に加熱するための加熱制御方法に関する。
熱炉に関し、蓄熱式バーナを用いた加熱炉および被加熱
物を均一に加熱するための加熱制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼材などの被加熱物を連続的に搬送しな
がら所定温度まで加熱した後抽出する従来の蓄熱式バー
ナ加熱炉においては、被加熱物搬送方向の左右両側、す
なわち炉幅方向の左側と右側にバーナが複数配置されて
おり、これらのバーナは互いに概略対向する位置に設置
されており、これらのバーナは加熱炉の被加熱物搬送方
向、すなわち炉長方向に複数のグループに分割されてお
り、かつ、加熱炉には、被加熱物搬送方向の複数の位置
で被加熱物の温度を測定する温度計が設置されており、
温度計により測定された被加熱物の温度が所定の温度よ
り低い場合には、被加熱物搬送方向の次のバーナグルー
プでは燃焼負荷を所定値より増加させ、温度計により測
定された被加熱物の温度が所定の温度より高い場合に
は、被加熱物搬送方向の次のバーナグループでは燃焼負
荷を所定値より減少させることにより、被加熱物の抽出
時には、被加熱物の温度が目標値と一致するように加熱
制御されている。
がら所定温度まで加熱した後抽出する従来の蓄熱式バー
ナ加熱炉においては、被加熱物搬送方向の左右両側、す
なわち炉幅方向の左側と右側にバーナが複数配置されて
おり、これらのバーナは互いに概略対向する位置に設置
されており、これらのバーナは加熱炉の被加熱物搬送方
向、すなわち炉長方向に複数のグループに分割されてお
り、かつ、加熱炉には、被加熱物搬送方向の複数の位置
で被加熱物の温度を測定する温度計が設置されており、
温度計により測定された被加熱物の温度が所定の温度よ
り低い場合には、被加熱物搬送方向の次のバーナグルー
プでは燃焼負荷を所定値より増加させ、温度計により測
定された被加熱物の温度が所定の温度より高い場合に
は、被加熱物搬送方向の次のバーナグループでは燃焼負
荷を所定値より減少させることにより、被加熱物の抽出
時には、被加熱物の温度が目標値と一致するように加熱
制御されている。
【０００３】ここで、上記蓄熱式バーナは、バーナ個々
に高温に耐えるセラミック製の蓄熱体を有し、ある時間
には炉内ガスを吸引してその顕熱を蓄熱体に蓄え（蓄熱
状態）、別の時間には蓄えた顕熱を燃焼用空気に与えて
高温の予熱空気を得て燃焼する（燃焼状態）いわゆる蓄
熱燃焼を繰り返すバーナであり、高温の燃焼排ガスの顕
熱を効率よく回収して高温の予熱空気が得られるため、
加熱炉に用いると大きな省エネルギーとなるため、近
年、急速に適用拡大が進んでいるバーナである。また、
蓄熱式バーナでは、高温の予熱空気を得て燃焼するた
め、従来の燃焼技術ではＮＯｘ発生量が増加する問題が
あり、ＮＯｘ発生量を極力抑えるために、高温希釈空気
燃焼と呼ばれる火炎長さが極めて大きくなる特殊な燃焼
法が採用される。そのため、各グループに属するバーナ
は、互いに対向燃焼しない交番燃焼モードで燃焼制御さ
れるのが一般的である。ただし、炉幅が狭い加熱炉への
適用に限っては、高温希釈空気燃焼と呼ばれる火炎長さ
が極めて大きくなる特殊な燃焼法を採用すると、燃焼が
完了しない未燃焼ガスが排出される問題があるため、Ｎ
Ｏｘの増大を犠牲にして、互いに対向燃焼する対向燃焼
モードが採用されることもある。
に高温に耐えるセラミック製の蓄熱体を有し、ある時間
には炉内ガスを吸引してその顕熱を蓄熱体に蓄え（蓄熱
状態）、別の時間には蓄えた顕熱を燃焼用空気に与えて
高温の予熱空気を得て燃焼する（燃焼状態）いわゆる蓄
熱燃焼を繰り返すバーナであり、高温の燃焼排ガスの顕
熱を効率よく回収して高温の予熱空気が得られるため、
加熱炉に用いると大きな省エネルギーとなるため、近
年、急速に適用拡大が進んでいるバーナである。また、
蓄熱式バーナでは、高温の予熱空気を得て燃焼するた
め、従来の燃焼技術ではＮＯｘ発生量が増加する問題が
あり、ＮＯｘ発生量を極力抑えるために、高温希釈空気
燃焼と呼ばれる火炎長さが極めて大きくなる特殊な燃焼
法が採用される。そのため、各グループに属するバーナ
は、互いに対向燃焼しない交番燃焼モードで燃焼制御さ
れるのが一般的である。ただし、炉幅が狭い加熱炉への
適用に限っては、高温希釈空気燃焼と呼ばれる火炎長さ
が極めて大きくなる特殊な燃焼法を採用すると、燃焼が
完了しない未燃焼ガスが排出される問題があるため、Ｎ
Ｏｘの増大を犠牲にして、互いに対向燃焼する対向燃焼
モードが採用されることもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、蓄熱式
バーナでは、高温の予熱空気を得て燃焼するため、従来
の燃焼技術ではＮＯｘ発生量が増加する問題があり、高
温希釈空気燃焼と呼ばれる火炎長さが極めて大きくなる
特殊な燃焼法が採用されている。そのため、各グループ
に属するバーナは、互いに対向燃焼しない交番燃焼モー
ドで燃焼制御されるのが一般的である。この場合、高温
希釈空気燃焼と呼ばれる火炎長さが極めて大きくなる特
殊な燃焼法を採用すると、炉内ガス温度分布がバーナに
より形成される火炎の温度分布のみに支配されて形成さ
れ、温度分布制御が困難となる問題があった。また、互
いに対向燃焼する対向燃焼モードを採用すると、ＮＯｘ
が増大する問題があった。
バーナでは、高温の予熱空気を得て燃焼するため、従来
の燃焼技術ではＮＯｘ発生量が増加する問題があり、高
温希釈空気燃焼と呼ばれる火炎長さが極めて大きくなる
特殊な燃焼法が採用されている。そのため、各グループ
に属するバーナは、互いに対向燃焼しない交番燃焼モー
ドで燃焼制御されるのが一般的である。この場合、高温
希釈空気燃焼と呼ばれる火炎長さが極めて大きくなる特
殊な燃焼法を採用すると、炉内ガス温度分布がバーナに
より形成される火炎の温度分布のみに支配されて形成さ
れ、温度分布制御が困難となる問題があった。また、互
いに対向燃焼する対向燃焼モードを採用すると、ＮＯｘ
が増大する問題があった。
【０００５】また、被加熱物であるスラブに大きな温度
分布があると、圧延時の圧延抵抗（スラブを圧延したと
き、圧延ロールに加わる荷重）が変化するため、圧延後
の鋼板の厚さに温度分布に対応した偏差が生じることに
なる。さらに、スラブに大きな温度分布があると、スラ
ブの最低温度部分を圧延に必要な温度まで加熱する必要
があり、その結果、他の部分は過度な加熱となり加熱エ
ネルギーの浪費と、スラブ表面の酸化による品質の劣化
につながる。また、ＮＯｘの増大は環境を汚染する問題
があった。
分布があると、圧延時の圧延抵抗（スラブを圧延したと
き、圧延ロールに加わる荷重）が変化するため、圧延後
の鋼板の厚さに温度分布に対応した偏差が生じることに
なる。さらに、スラブに大きな温度分布があると、スラ
ブの最低温度部分を圧延に必要な温度まで加熱する必要
があり、その結果、他の部分は過度な加熱となり加熱エ
ネルギーの浪費と、スラブ表面の酸化による品質の劣化
につながる。また、ＮＯｘの増大は環境を汚染する問題
があった。
【０００６】本発明は、かかる問題を解決するためにな
されたものであり、高温希釈空気燃焼と呼ばれる火炎長
さが極めて大きくなる特殊な燃焼法を採用しつつ、炉内
ガス温度分布あるいは被加熱物温度分布を制御するよう
にして被加熱物を均一に加熱することができる加熱炉及
び加熱制御方法を提供することを目的とする。
されたものであり、高温希釈空気燃焼と呼ばれる火炎長
さが極めて大きくなる特殊な燃焼法を採用しつつ、炉内
ガス温度分布あるいは被加熱物温度分布を制御するよう
にして被加熱物を均一に加熱することができる加熱炉及
び加熱制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る蓄熱式バー
ナ炉は、被加熱物の搬送方向に複数に分割されたゾーン
毎に、被加熱物搬送方向の左右両側にそれぞれ概略対向
する位置に設置された複数の蓄熱式バーナと、前記各ゾ
ーンにおいて、被加熱物の搬送方向と直角な方向の被加
熱物温度分布または炉内ガス温度分布を測定する複数の
温度計と、前記温度計の測定値に基づく前記蓄熱式バー
ナの燃焼モードを、前記各ゾーンにおけるバーナグルー
プ毎に交番燃焼モードから対向燃焼モードへ、または、
対向燃焼モードから交番燃焼モードへ切り替える制御を
行う燃焼制御装置と、を備えたことを特徴とする。
ナ炉は、被加熱物の搬送方向に複数に分割されたゾーン
毎に、被加熱物搬送方向の左右両側にそれぞれ概略対向
する位置に設置された複数の蓄熱式バーナと、前記各ゾ
ーンにおいて、被加熱物の搬送方向と直角な方向の被加
熱物温度分布または炉内ガス温度分布を測定する複数の
温度計と、前記温度計の測定値に基づく前記蓄熱式バー
ナの燃焼モードを、前記各ゾーンにおけるバーナグルー
プ毎に交番燃焼モードから対向燃焼モードへ、または、
対向燃焼モードから交番燃焼モードへ切り替える制御を
行う燃焼制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】また、本発明の第１の加熱制御方法は、被
加熱物の搬送方向に複数に分割されたゾーン毎に、被加
熱物搬送方向の左右両側にそれぞれ概略対向する位置に
設置された複数の蓄熱式バーナと、前記各ゾーンにおい
て、被加熱物の搬送方向と直角な方向の被加熱物温度分
布を測定する複数の温度計と、前記温度計の測定値に基
づいて被加熱物の温度が目標温度になるように前記蓄熱
式バーナの燃焼を制御する燃焼制御装置とを備え、前記
温度計により測定された被加熱物の温度分布において、
左右両側の温度が中央部の温度より低い場合には、被加
熱物搬送方向の次のバーナグループの蓄熱式バーナを対
向燃焼モードで燃焼させ、前記温度計により測定された
被加熱物の温度分布において、左右両側の温度が中央部
の温度より高い場合には、被加熱物搬送方向の次のバー
ナグループの蓄熱式バーナを交番燃焼モードで燃焼させ
ることを特徴とする。
加熱物の搬送方向に複数に分割されたゾーン毎に、被加
熱物搬送方向の左右両側にそれぞれ概略対向する位置に
設置された複数の蓄熱式バーナと、前記各ゾーンにおい
て、被加熱物の搬送方向と直角な方向の被加熱物温度分
布を測定する複数の温度計と、前記温度計の測定値に基
づいて被加熱物の温度が目標温度になるように前記蓄熱
式バーナの燃焼を制御する燃焼制御装置とを備え、前記
温度計により測定された被加熱物の温度分布において、
左右両側の温度が中央部の温度より低い場合には、被加
熱物搬送方向の次のバーナグループの蓄熱式バーナを対
向燃焼モードで燃焼させ、前記温度計により測定された
被加熱物の温度分布において、左右両側の温度が中央部
の温度より高い場合には、被加熱物搬送方向の次のバー
ナグループの蓄熱式バーナを交番燃焼モードで燃焼させ
ることを特徴とする。
【０００９】本発明の第２の加熱制御方法は、被加熱物
の搬送方向に複数に分割されたゾーン毎に、被加熱物搬
送方向の左右両側にそれぞれ概略対向する位置に設置さ
れた複数の蓄熱式バーナと、前記各ゾーンにおいて、被
加熱物の搬送方向と直角な方向のガス温度分布を測定す
る複数の温度計と、前記温度計の測定値に基づいて被加
熱物の温度が目標温度になるように前記蓄熱式バーナの
燃焼を制御する燃焼制御装置とを備え、前記温度計によ
り測定された被加熱物の温度分布において、左右両側の
温度が中央部の温度より低い場合には、被加熱物搬送方
向の次のバーナグループの蓄熱式バーナを対向燃焼モー
ドで燃焼させ、前記温度計により測定された被加熱物の
温度分布において、左右両側の温度が中央部の温度より
高い場合には、被加熱物搬送方向の次のバーナグループ
の蓄熱式バーナを交番燃焼モードで燃焼させることを特
徴とする。
の搬送方向に複数に分割されたゾーン毎に、被加熱物搬
送方向の左右両側にそれぞれ概略対向する位置に設置さ
れた複数の蓄熱式バーナと、前記各ゾーンにおいて、被
加熱物の搬送方向と直角な方向のガス温度分布を測定す
る複数の温度計と、前記温度計の測定値に基づいて被加
熱物の温度が目標温度になるように前記蓄熱式バーナの
燃焼を制御する燃焼制御装置とを備え、前記温度計によ
り測定された被加熱物の温度分布において、左右両側の
温度が中央部の温度より低い場合には、被加熱物搬送方
向の次のバーナグループの蓄熱式バーナを対向燃焼モー
ドで燃焼させ、前記温度計により測定された被加熱物の
温度分布において、左右両側の温度が中央部の温度より
高い場合には、被加熱物搬送方向の次のバーナグループ
の蓄熱式バーナを交番燃焼モードで燃焼させることを特
徴とする。
【００１０】本発明の作用を図面により説明する。図２
は本発明の蓄熱式バーナ加熱炉の概要を示す断面側面図
である。図２において、１は加熱炉で、炉内幅（図では
紙面の横方向）１０．１ｍ、炉内高さ（図では紙面の縦
方向）５．０ｍ、炉長（図では紙面に垂直な方向）３６
ｍの大きさを有する炉である。２は被加熱物であるスラ
ブで、図では紙面に垂直な方向に搬送されつつ加熱され
る。４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは蓄熱式バーナであり、４
ａ、４ｂは炉の右側に、４ｃ、４ｄは炉の左側に設置さ
れている。５は炉内ガス温度あるいはスラブ表面温度を
測定するための温度計であり、炉内幅方向に複数配置さ
れている。
は本発明の蓄熱式バーナ加熱炉の概要を示す断面側面図
である。図２において、１は加熱炉で、炉内幅（図では
紙面の横方向）１０．１ｍ、炉内高さ（図では紙面の縦
方向）５．０ｍ、炉長（図では紙面に垂直な方向）３６
ｍの大きさを有する炉である。２は被加熱物であるスラ
ブで、図では紙面に垂直な方向に搬送されつつ加熱され
る。４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは蓄熱式バーナであり、４
ａ、４ｂは炉の右側に、４ｃ、４ｄは炉の左側に設置さ
れている。５は炉内ガス温度あるいはスラブ表面温度を
測定するための温度計であり、炉内幅方向に複数配置さ
れている。
【００１１】図１の（Ｉ）、（II）は、対向する蓄熱式
バーナが同時に燃焼しない交番燃焼モードを示してお
り、（Ｉ）においては、４ａ、４ｄのバーナが燃焼状態
にあり、４ｂ、４ｃのバーナが蓄熱状態にある。一方、
（II）においては、４ａ、４ｄのバーナが蓄熱状態にあ
り、４ｂ、４ｃのバーナが燃焼状態にある。交番燃焼モ
ードでは、状態（Ｉ）、(II)が交互に行われる。
バーナが同時に燃焼しない交番燃焼モードを示してお
り、（Ｉ）においては、４ａ、４ｄのバーナが燃焼状態
にあり、４ｂ、４ｃのバーナが蓄熱状態にある。一方、
（II）においては、４ａ、４ｄのバーナが蓄熱状態にあ
り、４ｂ、４ｃのバーナが燃焼状態にある。交番燃焼モ
ードでは、状態（Ｉ）、(II)が交互に行われる。
【００１２】図１の（III）、（IV）は、対向する蓄熱
式バーナが同時に燃焼する対向燃焼モードを示してお
り、（III）においては、４ａ、４ｃのバーナが燃焼状
態にあり、４ｂ、４ｄのバーナが蓄熱状態にある。一
方、（IV）においては、４ａ、４ｃのバーナが蓄熱状態
にあり、４ｂ、４ｄのバーナが燃焼状態にある。対向燃
焼モードでは、状態（III）、(IV)が交互に行われる。
式バーナが同時に燃焼する対向燃焼モードを示してお
り、（III）においては、４ａ、４ｃのバーナが燃焼状
態にあり、４ｂ、４ｄのバーナが蓄熱状態にある。一
方、（IV）においては、４ａ、４ｃのバーナが蓄熱状態
にあり、４ｂ、４ｄのバーナが燃焼状態にある。対向燃
焼モードでは、状態（III）、(IV)が交互に行われる。
【００１３】この加熱炉において、表１に示す組成の燃
料ガスを用いて燃焼させた場合のガス温度分布を、燃焼
モード別に比較したものを図３に示す。ただし、蓄熱式
バーナでは蓄熱状態と燃焼状態が交互に繰り返されるの
でガス温度は周期的に変動する。そこで、図３では５分
間の時間平均値を示してある。なお、この燃料ガスの組
成は、日本国内の一貫製鉄所で多く使用される燃料ガス
の標準的組成である。
料ガスを用いて燃焼させた場合のガス温度分布を、燃焼
モード別に比較したものを図３に示す。ただし、蓄熱式
バーナでは蓄熱状態と燃焼状態が交互に繰り返されるの
でガス温度は周期的に変動する。そこで、図３では５分
間の時間平均値を示してある。なお、この燃料ガスの組
成は、日本国内の一貫製鉄所で多く使用される燃料ガス
の標準的組成である。
【００１４】
【表１】
【００１５】図３から明らかなように、交番燃焼モード
では、炉内幅両端部と中央部の温度が低い温度分布とな
っている。一方、対向燃焼モードでは、中央部の温度が
高い温度分布となっている。この条件にて、スラブ（厚
さ２２０ｍｍ、幅１３５０ｍｍ、長さ９３００ｍｍ：紙
面では奥行き方向）を、図の位置に停止させ、スラブに
埋め込んだ熱電対による温度指示値の変化を記録し、ス
ラブ端部温度が１２８０℃になった時点での温度分布を
燃焼モード別に比較したものを図４に示す。
では、炉内幅両端部と中央部の温度が低い温度分布とな
っている。一方、対向燃焼モードでは、中央部の温度が
高い温度分布となっている。この条件にて、スラブ（厚
さ２２０ｍｍ、幅１３５０ｍｍ、長さ９３００ｍｍ：紙
面では奥行き方向）を、図の位置に停止させ、スラブに
埋め込んだ熱電対による温度指示値の変化を記録し、ス
ラブ端部温度が１２８０℃になった時点での温度分布を
燃焼モード別に比較したものを図４に示す。
【００１６】図４から明らかなように、交番燃焼モード
では、中央部の温度が低いＭ形温度分布となった。炉内
幅両端部のスラブ温度がガス温度分布と比較してそれほ
ど低くならないのは、スラブ上下面からの加熱に加え、
スラブ左右両端面からの加熱により昇温したためであ
る。一方、対向燃焼モードでは、中央部の温度が高い温
度分布となった。
では、中央部の温度が低いＭ形温度分布となった。炉内
幅両端部のスラブ温度がガス温度分布と比較してそれほ
ど低くならないのは、スラブ上下面からの加熱に加え、
スラブ左右両端面からの加熱により昇温したためであ
る。一方、対向燃焼モードでは、中央部の温度が高い温
度分布となった。
【００１７】なお、ＮＯｘについては、交番燃焼モード
では１１％酸素濃度換算値で２０ｐｐｍと環境規制値に
対して十分低い値であったが、対向燃焼モードでは４５
ｐｐｍとやや高い値となった。４５ｐｐｍでは日本国内
の一部地域では環境規制値を上回ることになり全国的に
採用するすることはできない。
では１１％酸素濃度換算値で２０ｐｐｍと環境規制値に
対して十分低い値であったが、対向燃焼モードでは４５
ｐｐｍとやや高い値となった。４５ｐｐｍでは日本国内
の一部地域では環境規制値を上回ることになり全国的に
採用するすることはできない。
【００１８】図４に示すスラブ温度分布は、熱延加熱炉
で要求される温度分布としてはいずれも不都合である。
すなわち、このように、スラブに大きな温度分布がある
と、圧延時の圧延抵抗が変化するため、圧延後の鋼板の
厚さに温度分布に対応した偏差が生じるからである。さ
らに、スラブに大きな温度分布があると、スラブの最低
温度部分を圧延に必要な温度まで加熱する必要があり、
他の部分は過度な加熱となり加熱エネルギーの浪費と、
スラブ表面の酸化による品質の劣化につながるからであ
る。
で要求される温度分布としてはいずれも不都合である。
すなわち、このように、スラブに大きな温度分布がある
と、圧延時の圧延抵抗が変化するため、圧延後の鋼板の
厚さに温度分布に対応した偏差が生じるからである。さ
らに、スラブに大きな温度分布があると、スラブの最低
温度部分を圧延に必要な温度まで加熱する必要があり、
他の部分は過度な加熱となり加熱エネルギーの浪費と、
スラブ表面の酸化による品質の劣化につながるからであ
る。
【００１９】図３、図４から判明したことは、交番燃焼
モードと、対向燃焼モードではスラブ中央の温度分布
が、それぞれ凹形、凸形となるため、両者をうまく組み
合わせれば、スラブ長手方向及び幅方向の温度分布を制
御できるということである。本発明は、この知見に基づ
いてなされたものである。
モードと、対向燃焼モードではスラブ中央の温度分布
が、それぞれ凹形、凸形となるため、両者をうまく組み
合わせれば、スラブ長手方向及び幅方向の温度分布を制
御できるということである。本発明は、この知見に基づ
いてなされたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
により説明する。図１は本発明を適用した鋼材加熱炉の
断面平面図である。図１において、１は加熱炉で、その
大きさは、炉内幅（図では紙面の横方向）１０．１ｍ、
炉内高さ（図では紙面に垂直な方向）５．０ｍ、炉長
（図では紙面の縦方向）３６ｍである。矢印Ａは被加熱
物装入側、矢印Ｂは被加熱物搬出側を示し、図には示さ
れない鋼材が、約８００℃の温度で１時間あたり２００
トン程度装入され、約１２００℃に加熱されて搬出され
る。４は蓄熱式バーナで、炉長方向の左右に合計１２本
のみ記述しているが、被加熱物の下側の左右に配置した
バーナも含めたバーナ本数は２４本である。なお、バー
ナの本数や設置数量は加熱炉の必要能力により増減する
ので、２４本に限定するものではない。５は温度計、６
は加熱炉制御コンピュータ、７は熱延ライン制御コンピ
ュータである。ゾーン-1、ゾーン-2、ゾーン-3 は、加
熱炉の炉長方向のバーナグループの低温側から数えた分
割を示す。
により説明する。図１は本発明を適用した鋼材加熱炉の
断面平面図である。図１において、１は加熱炉で、その
大きさは、炉内幅（図では紙面の横方向）１０．１ｍ、
炉内高さ（図では紙面に垂直な方向）５．０ｍ、炉長
（図では紙面の縦方向）３６ｍである。矢印Ａは被加熱
物装入側、矢印Ｂは被加熱物搬出側を示し、図には示さ
れない鋼材が、約８００℃の温度で１時間あたり２００
トン程度装入され、約１２００℃に加熱されて搬出され
る。４は蓄熱式バーナで、炉長方向の左右に合計１２本
のみ記述しているが、被加熱物の下側の左右に配置した
バーナも含めたバーナ本数は２４本である。なお、バー
ナの本数や設置数量は加熱炉の必要能力により増減する
ので、２４本に限定するものではない。５は温度計、６
は加熱炉制御コンピュータ、７は熱延ライン制御コンピ
ュータである。ゾーン-1、ゾーン-2、ゾーン-3 は、加
熱炉の炉長方向のバーナグループの低温側から数えた分
割を示す。
【００２１】この加熱炉では、熱延ライン制御コンピュ
ータ７から、装入スラブ寸法、初期温度、最終加熱温
度、均熱度制約などの情報が加熱炉制御コンピュータ６
に与えられる。加熱炉制御コンピュータ６は与えられた
情報に基づき、各ゾーンの蓄熱式バーナ４の燃焼量を計
算し出力する。このときゾーン-1では、交番燃焼モード
で蓄熱式バーナ４を切り替え燃焼させる。ゾーン-2で
は、ゾーン-1出側の温度計５の出力として得られるスラ
ブ温度分布を評価し、凸形温度分布であれば、交番燃焼
モードで、凹形温度分布であれば、対向燃焼モードが選
択され、蓄熱式バーナ４を切り替え燃焼させる。なお、
ゾーン-1のスラブ平均温度と熱延ライン制御コンピュー
タ７からの情報として与えられた目標温度との偏差によ
り、加熱炉制御コンピュータ６により計算されるゾーン
-2の燃焼負荷を修正する。同様の操作をゾーン-3につい
ても行う。このような制御は、ゾーン数が３より多い場
合についても同様に適用することができ、３ゾーンに限
らない。
ータ７から、装入スラブ寸法、初期温度、最終加熱温
度、均熱度制約などの情報が加熱炉制御コンピュータ６
に与えられる。加熱炉制御コンピュータ６は与えられた
情報に基づき、各ゾーンの蓄熱式バーナ４の燃焼量を計
算し出力する。このときゾーン-1では、交番燃焼モード
で蓄熱式バーナ４を切り替え燃焼させる。ゾーン-2で
は、ゾーン-1出側の温度計５の出力として得られるスラ
ブ温度分布を評価し、凸形温度分布であれば、交番燃焼
モードで、凹形温度分布であれば、対向燃焼モードが選
択され、蓄熱式バーナ４を切り替え燃焼させる。なお、
ゾーン-1のスラブ平均温度と熱延ライン制御コンピュー
タ７からの情報として与えられた目標温度との偏差によ
り、加熱炉制御コンピュータ６により計算されるゾーン
-2の燃焼負荷を修正する。同様の操作をゾーン-3につい
ても行う。このような制御は、ゾーン数が３より多い場
合についても同様に適用することができ、３ゾーンに限
らない。
【００２２】また、この実施の形態において、加熱炉１
に設置する温度計５は被加熱物の幅方向の温度を測定す
るので、精度よく加熱制御することができる。また、そ
の温度計５により炉幅方向の炉内ガス温度を測定するこ
とにすれば、あらかじめガス温度と加熱能力との関係を
調べておくことにより、上記と同程度に精度よく加熱制
御することができる。なお、この実施の形態では、少な
くとも装入側の１ゾーンは交番燃焼モードでの燃焼をす
るため、ＮＯｘが低くなり、他のゾーンが対向燃焼であ
っても、全体としてのＮＯｘ増加は最小限度にとどめる
ことができる。
に設置する温度計５は被加熱物の幅方向の温度を測定す
るので、精度よく加熱制御することができる。また、そ
の温度計５により炉幅方向の炉内ガス温度を測定するこ
とにすれば、あらかじめガス温度と加熱能力との関係を
調べておくことにより、上記と同程度に精度よく加熱制
御することができる。なお、この実施の形態では、少な
くとも装入側の１ゾーンは交番燃焼モードでの燃焼をす
るため、ＮＯｘが低くなり、他のゾーンが対向燃焼であ
っても、全体としてのＮＯｘ増加は最小限度にとどめる
ことができる。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、蓄熱式
バーナを用いた加熱炉において、温度計により測定した
被加熱物温度分布または炉内ガス温度分布に基づいて蓄
熱式バーナの燃焼モードを交番燃焼モードまたは対向燃
焼モードに切り替え制御するようにしたので、被加熱物
を均一に加熱することができる。また、ＮＯｘの増大は
最小限に抑えられるので環境汚染の問題も少ない。
バーナを用いた加熱炉において、温度計により測定した
被加熱物温度分布または炉内ガス温度分布に基づいて蓄
熱式バーナの燃焼モードを交番燃焼モードまたは対向燃
焼モードに切り替え制御するようにしたので、被加熱物
を均一に加熱することができる。また、ＮＯｘの増大は
最小限に抑えられるので環境汚染の問題も少ない。
【図１】本発明の蓄熱式バーナ炉の概要を示す断面平面
図である。
図である。
【図２】蓄熱式バーナ炉の燃焼モードを示す説明図であ
る。
る。
【図３】炉内ガス温度分布の燃焼モード別の比較図であ
る。
る。
【図４】スラブ温度分布の燃焼モード別の比較図であ
る。
る。
１ 加熱炉
２ 被加熱物
３ ウォーキングビーム
４ 蓄熱式バーナ
５ 温度計
６ 加熱炉制御コンピュータ
７ 熱延ライン制御コンピュータ
Claims (3)
- 【請求項１】 被加熱物の搬送方向に複数に分割された
ゾーン毎に、被加熱物搬送方向の左右両側にそれぞれ概
略対向する位置に設置された複数の蓄熱式バーナと、 前記各ゾーンにおいて、被加熱物の搬送方向と直角な方
向の被加熱物温度分布または炉内ガス温度分布を測定す
る複数の温度計と、 前記温度計の測定値に基づく前記蓄熱式バーナの燃焼モ
ードを、前記各ゾーンにおけるバーナグループ毎に交番
燃焼モードから対向燃焼モードへ、または、対向燃焼モ
ードから交番燃焼モードへ切り替える制御を行う燃焼制
御装置と、を備えたことを特徴とする蓄熱式バーナ加熱
炉。 - 【請求項２】 被加熱物の搬送方向に複数に分割された
ゾーン毎に、被加熱物搬送方向の左右両側にそれぞれ概
略対向する位置に設置された複数の蓄熱式バーナと、 前記各ゾーンにおいて、被加熱物の搬送方向と直角な方
向の被加熱物温度分布を測定する複数の温度計と、 前記温度計の測定値に基づいて被加熱物の温度が目標温
度になるように前記蓄熱式バーナの燃焼を制御する燃焼
制御装置とを備え、 前記温度計により測定された被加熱物の温度分布におい
て、左右両側の温度が中央部の温度より低い場合には、
被加熱物搬送方向の次のバーナグループの蓄熱式バーナ
を対向燃焼モードで燃焼させ、 前記温度計により測定された被加熱物の温度分布におい
て、左右両側の温度が中央部の温度より高い場合には、
被加熱物搬送方向の次のバーナグループの蓄熱式バーナ
を交番燃焼モードで燃焼させることを特徴とする加熱制
御方法。 - 【請求項３】 被加熱物の搬送方向に複数に分割された
ゾーン毎に、被加熱物搬送方向の左右両側にそれぞれ概
略対向する位置に設置された複数の蓄熱式バーナと、 前記各ゾーンにおいて、被加熱物の搬送方向と直角な方
向のガス温度分布を測定する複数の温度計と、 前記温度計の測定値に基づいて被加熱物の温度が目標温
度になるように前記蓄熱式バーナの燃焼を制御する燃焼
制御装置とを備え、 前記温度計により測定された被加熱物の温度分布におい
て、左右両側の温度が中央部の温度より低い場合には、
被加熱物搬送方向の次のバーナグループの蓄熱式バーナ
を対向燃焼モードで燃焼させ、 前記温度計により測定された被加熱物の温度分布におい
て、左右両側の温度が中央部の温度より高い場合には、
被加熱物搬送方向の次のバーナグループの蓄熱式バーナ
を交番燃焼モードで燃焼させることを特徴とする加熱制
御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001320223A JP4019684B2 (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | 蓄熱式バーナ加熱炉および加熱制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001320223A JP4019684B2 (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | 蓄熱式バーナ加熱炉および加熱制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003130553A true JP2003130553A (ja) | 2003-05-08 |
| JP4019684B2 JP4019684B2 (ja) | 2007-12-12 |
Family
ID=19137647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001320223A Expired - Fee Related JP4019684B2 (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | 蓄熱式バーナ加熱炉および加熱制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4019684B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008240133A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Nippon Steel Engineering Co Ltd | 連続式加熱炉の蓄熱式燃焼バーナの燃焼と排気の切り替え方法 |
| JP2010100901A (ja) * | 2008-10-24 | 2010-05-06 | Chugai Ro Co Ltd | 加熱炉の操業方法 |
-
2001
- 2001-10-18 JP JP2001320223A patent/JP4019684B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008240133A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Nippon Steel Engineering Co Ltd | 連続式加熱炉の蓄熱式燃焼バーナの燃焼と排気の切り替え方法 |
| JP2010100901A (ja) * | 2008-10-24 | 2010-05-06 | Chugai Ro Co Ltd | 加熱炉の操業方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4019684B2 (ja) | 2007-12-12 |
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