JP2004076083A - Heat treatment method in continuous non-oxidative furnace - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料を不完全燃焼させることにより発生させた無酸化雰囲気ガス中で被加熱物を連続的に処理する連続亜鉛めっき設備の無酸化炉や連続焼鈍設備の直火還元炉などに適用される連続無酸化炉における加熱処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
鋼材の加熱炉においては、スケールの発生を防止するために、空気比1.0未満で燃料を不完全燃焼させて不完全燃焼ガスを炉内に充満させ、この不完全燃焼ガス(無酸化雰囲気ガス)により鋼材を加熱する場合がある。しかし、上記のようにして生成させた無酸化雰囲気ガスには未燃分や一酸化炭素などの可燃性及び毒性を有するガスが含まれており、炉外へ排出された際に、ガス爆発の危険性があったり、又、そのガスの漏洩によってガス中毒が発生する危険性があるため、炉から排出される無酸化雰囲気ガスを燃焼させる処理、いわゆるアフタバーニング(2次燃焼)が行われている。
【0003】
図3は従来の無酸化炉の構成を示す図である。図3において、70は被加熱物である鋼材Xを加熱するための炉本体、71は炉本体に備えているバーナ、72はアフタバーニングを行う2次燃焼室、73は2次燃焼室のバーナ、74は燃焼用空気ファンである。80は火炎を示す。
【0004】
上記の無酸化炉による鋼材の加熱は次のように行われる。炉本体のバーナ71に燃料と共に空気比1.0未満の燃焼用空気を供給することにより燃焼させて無酸化雰囲気ガスを生成させ、その無酸化雰囲気ガスにより炉内を所定温度に保ち、鋼材Xが所定温度に加熱されるようにする。炉本体70から排出された無酸化雰囲気ガスは2次燃焼室72へ導入されて未燃分の燃焼が行われた後、放散される。2次燃焼室72においては、無酸化雰囲気ガスが低発熱量のガスであって、このガスを単独で燃焼させることは困難であるので、バーナ73に多量の燃料を供給し、低発熱量のガスでも酸化できる温度まで2次燃焼室の温度を上昇させて燃焼させている。
【0005】
ところで、無酸化雰囲気ガスを炉本体から排出させた後に燃焼させることにより、加熱炉へ供給した燃料が有していたエネルギーが鋼材の加熱に使用されずに廃棄されてしまうという問題に対処し、従来から、無酸化雰囲気ガスを炉本体内で燃焼させることの検討が行われている。例えば、特公昭63−60094号公報においては、空気比1.0未満で燃焼させた燃焼ガスで被加熱物を囲み、又、この燃焼で発生した未燃分を上記燃焼ガスで囲んだ領域で燃焼させる方法が提案されている。すなわち、この方法においては、空気比1.0未満で燃焼させた無酸化雰囲気ガスで被加熱物を囲んで加熱し、その無酸化雰囲気領域の外側に酸化性ガスを吹き込んで無酸化雰囲気ガスを2次燃焼させている。
【0006】
しかし、上記従来の加熱炉においては、無酸化雰囲気の領域と2次燃焼領域の間に境界が設けられている訳ではないので、燃焼負荷が変化して炉内ガスの流速が変化した場合、あるいは加熱炉自体に燃焼ガスや酸化性ガスの流れを妨げる構造物がある場合には、炉内ガスの乱れが起こって、2次燃焼で生成した酸化雰囲気のガスが被加熱物に接触し、スケール発生防止の機能が損なわれるようになる。
【0007】
このように、上記従来の加熱炉は、特定の条件下において完全な無酸化雰囲気を形成することができる手段が取り入れられたものであって、この手段を一般の無酸化炉に適用し、被加熱物の周囲に完全な無酸化雰囲気を形成させることは困難である。このため、現状においては、基本的な構成が図3に示す無酸化炉が使用されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
図3に示す構成の無酸化炉による加熱処理方法には、次のような問題点がある。無酸化炉内で生成した無酸化雰囲気ガス(不完全燃焼ガス)を炉外へ取り出して2次燃焼させているので、2次燃焼で発生する熱エネルギーが排ガスの顕熱となって大気放散されてしまい、エネルギー効率が低い。
【0009】
しかも、無酸化炉から排出される無酸化雰囲気ガスは単独では燃焼できない低発熱量のガスであるため、その燃焼のために低発熱量のガスでも酸化できる温度まで2次燃焼室の温度を上昇させることが必要であり、別途に多量の燃料を必要とする。このため、エネルギー効率は一層低くなる。
【0010】
又、従来の加熱炉には、燃料と燃焼用空気を予め混合した予混合気をバーナに吹き込むプレミックス型、あるいは燃料と燃焼用空気をバーナ内に別々に吹き込んでバーナ内及びその前方で拡散混合させるノズルミックス型のものが設けられているが、これらのバーナを使用した場合、ススが発生しやすい。特に、燃料を不完全燃焼させる無酸化炉の燃焼においては、空気比が非常に低い範囲で燃料の燃焼をしなければならないので、燃焼が不安定になり、ススが発生する。このため、ススが発生する燃焼が行われることにより、供給した燃料のエネルギーが有効に利用されない。又、発生したススにより鋼材や炉内が汚染されるという問題も発生する。
【0011】
本発明は、上記の問題を解決すると共に、被加熱物の処理温度を下げる操業条件の変更を速やかに行うことができる連続無酸化炉における加熱処理方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、燃料を不完全燃焼させることにより発生させた無酸化雰囲気ガス中で被加熱物を連続的に加熱処理する方法であり、炉本体内が被加熱物の進行方向に向かって複数のゾーンに区分されたゾーンのうちの少なくとも一つのゾーンで無酸化雰囲気ガスを発生させ、このゾーンで発生した無酸化雰囲気ガスを他のゾーン内に設けた2次燃焼室へ導入して燃焼させ、各ゾーン内をそれぞれ加熱することにより、被加熱物を連続的に加熱処理する連続無酸化炉における加熱処理方法において、被加熱物の処理温度を下げる操業条件の変更を行う際に、2次燃焼室へ冷却用流体を導入することを特徴としている。
【0013】
本発明においては、無酸化雰囲気ガスの2次燃焼を炉内で行うが、その燃焼は2次燃焼させるゾーン内に設けられた2次燃焼室で行われるので、被加熱物を加熱する無酸化雰囲気ガスに酸化雰囲気ガスである2次燃焼ガスが混じることがなく、炉本体内の雰囲気が確実に無酸化雰囲気に維持される。又、2次燃焼室の隔壁からは放射熱によって炉本体内へ熱の還流が行われ、被加熱物の加熱熱源の一部として利用されるので、エネルギー効率が向上する。
【0014】
又、被加熱物の処理温度を下げる操業条件の変更を行う際には、2次燃焼室へ冷却用流体を導入するので、2次燃焼室を設けたゾーンの温度が速やかに降下する。
【0015】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、冷却流体が、空気、排熱回収された燃焼排ガス、窒素ガス、水の中から選ばれる1種又は2種以上のものであることを特徴としている。
【0016】
使用する冷却用流体の種類は、冷却速度、経済性、入手の難易性などに基づいて選定される。
【0017】
請求項3に記載の発明は、燃料を不完全燃焼させることにより発生させた無酸化雰囲気ガス中で被加熱物を連続的に加熱処理する方法であり、炉本体内が被加熱物の進行方向に向かって複数のゾーンに区分されたゾーンのうちの少なくとも一つのゾーンで無酸化雰囲気ガスを発生させ、このゾーンで発生した無酸化雰囲気ガスを他のゾーン内に設けた2次燃焼室へ導入して燃焼させ、各ゾーン内をそれぞれ加熱することにより、被加熱物を連続的に加熱処理する連続無酸化炉における加熱処理方法において、被加熱物の処理温度を下げる操業条件の変更を行う際に、2次燃焼室が設けられたゾーンのうちの一部のゾーンの2次燃焼室に設けられた燃焼装置を停止し、この停止した燃焼装置に燃焼用空気のみを供給することを特徴としている。
【0018】
この発明においては、2次燃焼室が設けられたゾーンのうちの一部のゾーンの燃焼装置を停止することにより、炉内の温度を低下させ、さらに2次燃焼室に燃焼用空気を供給することにより、炉内の温度を一層速やかに低下させることを図っている。
【0019】
請求項4に記載の発明は、燃料を不完全燃焼させることにより発生させた無酸化雰囲気ガス中で被加熱物を連続的に加熱処理する方法であり、炉本体内が被加熱物の進行方向に向かって複数のゾーンに区分されたゾーンのうちの少なくとも一つのゾーンで無酸化雰囲気ガスを発生させ、このゾーンで発生した無酸化雰囲気ガスを他のゾーン内に設けた2次燃焼室へ導入して燃焼させ、各ゾーン内をそれぞれ加熱することにより、被加熱物を連続的に加熱処理する連続無酸化炉における加熱処理方法において、被加熱物の処理温度を下げる操業条件の変更を行う際に、2次燃焼室が設けられたゾーンの炉内に窒素ガスを導入することを特徴としている。
【0020】
窒素ガスで冷却することにより、被加熱物の酸化を防止でき、炉内温度低下操業時の歩留まり低下、品質低下を防止することができる。
【0021】
請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求項4の何れかに記載の発明において、無酸化雰囲気ガスを発生させるゾーンでは、管状火炎バーナを使用して燃料を不完全燃焼させることを特徴としている。
【0022】
本発明において、管状火炎バーナとは、基本的な構成が特開平11−281015号公報に記載されているものと同じであって、図4に示すようなバーナを指す。このバーナは管状の燃焼室内で燃料と酸素含有ガスが旋回しながら燃焼して管状の火炎を形成し、燃焼ガスが燃焼室の端部から排出されるように構成されている。このバーナを使用すれば、安定した火炎を形成することができ、火炎各所の燃焼領域においては燃料や酸素の濃度が均一な状態で安定な燃焼が行われる。このため、局所的な低温領域ができることがなく、ススが生成しない。
【0023】
請求項6に記載の発明は、請求項1〜請求項5の何れかに記載の発明において、2次燃焼室では、一端が開放された管状の燃焼室に燃料を吹き込むノズルと酸素含有ガスを吹き込むノズル又は燃料と酸素含有ガスよりなる予混合気を吹き込むノズルがその内壁面に対して略接線方向に向けられるように設けられている管状火炎バーナを使用して無酸化雰囲気ガスを完全燃焼させることを特徴としている。
【0024】
本発明においては、2次燃焼させる燃焼装置として管状火炎バーナを採用する。無酸化雰囲気ガスは燃料ガス成分が非常に希薄な極低発熱量のガスであるので、通常のバーナでは単独で燃焼させることはできないが、管状火炎バーナによれば、燃焼させることができる。管状火炎バーナは燃料と酸素含有ガスとの混合性が良好であって、酸素利用効率が高く、余分な酸素を供給する必要がないので、燃焼温度を高くすることができる。このため、定常の操業状態においては、単独燃焼させることができ、2次燃焼用の燃料を供給する必要がない。これにより、エネルギー効率が大幅に向上する。
【0025】
【発明の実施の形態】
図1は本発明を実施するための連続無酸化炉の構成に係る実施の形態の一例を示す図である。なお、図1に示す例は、連続焼鈍ラインに配置される連続無酸化炉に適用した場合の構成を示す。図1において、10は被加熱物である鋼帯Xを加熱するための炉本体で、その内部が鋼帯Xの進行方向に向かって、予熱ゾーンA、加熱ゾーンB、均熱ゾーンC、冷却ゾーンDの4ゾーンに区分されている。なお、図1においては、炉本体内の各ゾーンが1区画ずつで示されているが、各ゾーンは1区画に限定されるものではない。
【0026】
上記ゾーンのうち、加熱ゾーンBには、燃料を不完全燃焼させて無酸化雰囲気ガスを発生させる燃焼装置11として、図2に示す管状火炎バーナが設けられている。この管状火炎バーナについては後述する。
【0027】
又、予熱ゾーンA及び均熱ゾーンCには、加熱手段として、それぞれ管状火炎バーナを備えたラジアントチューブ12,13が設けられている。14,15はラジアントチューブ12,13に備えた管状火炎バーナである。この管状火炎バーナバ14,15には、加熱ゾーンBの排気口16及び予熱ゾーンAの排気口39に繋がる無酸化雰囲気ガスの分岐配管17,18が接続されており、加熱ゾーンB及び予熱ゾーンAから排出された無酸化雰囲気ガスが導入されるようになっている。このため、ラジアントチューブ12,13が無酸化雰囲気ガスの2次燃焼室になっている。
【0028】
40,41は、被加熱物の処理温度を下げる操業条件の変更を行う際に、ラジアントチューブ12,13に冷却用流体を導入する配管である。42,43は冷却用流体の流量調節装置である。冷却用流体としては、冷却流体が大気を吸引した空気、冷却流体が排熱回収された燃焼排ガス、窒素ガス、水の中から選ばれる1種又は2種以上のものが導入される。なお、冷却用流体として、水を使用する場合には、空気、燃焼排ガス、窒素ガスなどの気流中へ噴霧し、この気液混合流体をラジアントチューブ12,13に吹き込むのがよい。これは、被加熱物に、水分が接触すると酸化が促進され品質低下や歩留まり低下となるのを防止するためである。
【0029】
44,45は、炉内温度を一層速やかに下げる必要が生じた際に、必要に応じて、炉内に窒素ガスを吹き込むための配管である。
【0030】
21,22,23は、それぞれ予熱ゾーンA、加熱ゾーンB、均熱ゾーンCの炉内温度を測定する温度計、24,25,26は、予熱ゾーンAの出口部、加熱ゾーンBの出口部、均熱ゾーンCのそれぞれの出口部における被加熱物の温度を測定する温度計である。
【0031】
又、27は加熱ゾーンBの管状火炎バーナ11に供給する燃料の流量調節装置、28は加熱ゾーンBの管状火炎バーナ11に供給する燃焼用空気の流量調節装置、29は予熱ゾーンAの管状火炎バーナ14に供給する燃焼用空気の流量調節装置、30は均熱ゾーンCの管状火炎バーナ15に供給する燃焼用空気の流量調節装置である。
【0032】
そして、33は炉内温度を測定する温度計による測定値又は被加熱物の温度を測定する温度計による測定値に基づいて、燃料及び燃焼用空気の流量又は冷却流体の流量を調節する制御器である。
【0033】
次に、炉本体10に備える管状火炎バーナについて詳述する。図2は図1に示す連続無酸化炉に備える管状火炎バーナの基本的な構成を示す図である。(a)図は一部を切り欠いた側面図、(b)図は(a)図におけるA−A矢視の断面図である。50は管状の燃焼室であり、一端が開放されて燃焼ガスの排出口になっている。この燃焼室50の周囲には、燃料と酸素含有ガスを別々に吹き込むノズル、あるいは燃料ガスと酸素含有ガスよりなる予混合気を吹き込むノズルが設けられている。このノズル51は噴射口が燃焼室の内面に開口し、噴射方向が燃焼室の内周面の略接線方向と一致するように向けられている。このため、燃料や酸素含有ガスの吹き込みによって、燃焼室50内に旋回流が形成されるようになっている。そして、ノズル51の先端部の形状を扁平に形成し、かつその開口面積を絞ることにより、燃焼室内に高速の旋回流を形成することができる。52は点火プラグ、60は火炎を示す。
【0034】
上記のように構成されたバーナにおいて、ノズル51から吹き込まれて旋回流を形成している混合気に点火すると、燃焼室50内のガスが密度差によって層別され、火炎の両側に密度の異なるガス層ができる。すなわち、旋回速度の小さい軸心側には高温の燃焼ガスが存在し、旋回速度の大きい内壁側には未燃焼のガスが存在するようになる。
【0035】
又、内壁近傍では、旋回速度が火炎伝播速度を上回っており、火炎が内壁近傍までは伝播しないので、燃焼室50内には火炎が管状の形になって生成する。又、燃焼室の内壁付近には未燃焼のガスが存在しているので、燃焼室50の壁面が直接的に加熱されて高温に曝されることはない。燃焼室50内のガスは旋回しながら下流側へ流れ、その間に、内壁側のガスが順次燃焼して軸心側へ移動し、開放端部から排出される。
【0036】
上記の構成による管状火炎バーナは多くの利点を有するが、そのうち、本発明に関わる利点を挙げれば、次の通りである。燃料及び酸素含有ガスが高速で吹き込まれても、燃焼室50内の中央部は旋回速度が小さいので、常に安定な火炎が形成される。このため、火炎各所の燃焼領域においては、燃料濃度や温度の差が生じない燃焼が行われ、局所的な低温領域ができることがないので、ススが生成しない。
【0037】
又、燃料及び酸素含有ガスを高速で吹き込んで旋回流を形成させるため、燃料と酸素含有ガスとの混合性が良好であって、酸素利用効率が高く、余分な酸素を供給する必要がないので、燃焼温度を高くすることができる。
【0038】
上記の構成による連続無酸化炉における加熱処理は次のように行われる。加熱ゾーンBに設けられた管状火炎バーナ11には、燃料配管から燃料が供給され、又、空気配管から、通常、空気比が0.45〜0.98の範囲内の所定値になるように流量調節された燃焼用空気が供給され、バーナ11内で燃料の燃焼が行われる。この燃焼は空気比1.0未満で行う不完全燃焼であるので、炉本体10内が無酸化雰囲気になる。
【0039】
加熱ゾーンBの無酸化雰囲気ガスは排気口16及び予熱ゾーンAの排気口39から排出された後、分岐配管17,18からラジアントチューブに設けられた管状火炎バーナバ14,15へ導入され、予熱された燃焼用空気が供給されて燃焼する。この燃焼により、ラジアントチューブ12,13の隔壁から放射熱が放散されて予熱ゾーンA、均熱ゾーンCが加熱される。この際、無酸化雰囲気ガスの燃焼がラジアントチューブ12,13内で行われるので、予熱ゾーンA、均熱ゾーンCにおいては、無酸化雰囲気ガスに酸化雰囲気ガスである2次燃焼ガスが混じるようなことは起こらず、各ゾーン内の雰囲気が確実に無酸化雰囲気に維持される。
【0040】
制御器33においては、熱ゾーンA、加熱ゾーンB、均熱ゾーンCの炉内温度を測定する温度計21,22、23、又は予熱ゾーンAの出口部、加熱ゾーンBの出口部、均熱ゾーンCの出口部における被加熱物の温度を測定する温度計24,25,26の測定値に基づいて、管状火炎バーナ11及び管状火炎バーナ14,15に供給する燃料と燃焼用空気の流量を変更する指示信号が発信され、これにより、各バーナの燃焼量の調節が行われる。
【0041】
上記のようにして、被加熱物が所定温度になるように、予熱ゾーンA、加熱ゾーンB、均熱ゾーンCの加熱が行われる。
【0042】
次に、被加熱物の処理温度を下げる操業条件の変更を行う際の方法について説明する。被加熱物の処理温度を下げる場合には、次の何れかの方法を実施する。
【0043】
▲1▼ 冷却用流体の流量調節装置42,43の弁を開いて、予熱ゾーンA、均熱ゾーンCのラジアントチューブ12,13へ冷却用流体の導入を開始し、ラジアントチューブ12,13の温度低下させる。冷却流体の導入は、予熱ゾーンA、均熱ゾーンCの炉内温度が所定温度に達するまで継続し、その導入流量の調節を炉内温度を測定する温度計21,23の測定値に基づいて行う。あるいは被加熱物の温度が所定温度に達するまで継続し、その導入流量の調節を被加熱物の温度を測定する温度計24,26に基づいて行う。
【0044】
▲2▼ 予熱ゾーンA、均熱ゾーンCのラジアントチューブに設けられている管状火炎バーナ14,15の何れかを停止する。しかし、燃焼用空気の供給は継続する。これにより、燃焼装置を停止させたゾーンにおいては、熱の供給が停止されることにより温度が低下すると共に、燃焼装置を停止させたゾーンのラジアントチューブには、温度が低い燃焼用空気が供給されるので、そのラジアントチューブが冷却機能を有するものになり、炉内温度の低下が速やかに行われる。
【0045】
【発明の効果】
以上述べた本発明によれば、エネルギー効率が高く、かつ炉本体内における燃料の不完全燃焼を安定的に継続することができる。又、被加熱物の処理温度を下げる操業条件の変更時には、炉内温度を速やかに下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための連続無酸化炉の構成に係る実施の形態の一例を示す図である。
【図2】図1に示す連続無酸化炉に備える管状火炎バーナの基本的な構成を示す図である。
【図3】従来の無酸化炉の構成を示す図である。
【符号の説明】
10 炉本体
11 炉本体に設けられた管状火炎バーナ
12,13 ラジアントチューブ
14,15 ラジアントチューブに設けられた管状火炎バーナ
16,39 排気口
17,18 無酸化雰囲気ガスの分岐配管
19,20 燃料配管の分岐管
21,22,23 炉内温度を測定する温度計
24,25,26 被加熱物の温度を測定する温度計
27,31,32 燃料の流量調節装置
28,29,30 燃焼用空気の流量調節装置
33 制御器
40,41 冷却用流体を導入する配管
42,43 冷却用流体の流量調節装置
44,45 窒素ガス配管
50 管状火炎バーナの燃焼室
51 管状火炎バーナの吹き込みノズル
60 管状火炎バーナの火炎[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applied to a non-oxidizing furnace of a continuous galvanizing facility or a direct-fired reducing furnace of a continuous annealing facility for continuously treating a heated object in a non-oxidizing atmosphere gas generated by incomplete combustion of a fuel. To a heat treatment method in a continuous non-oxidizing furnace.
[0002]
[Prior art]
In a steel heating furnace, in order to prevent the generation of scale, the fuel is incompletely burned at an air ratio of less than 1.0 to fill the furnace with incomplete combustion gas. Gas) may heat the steel. However, the non-oxidizing atmosphere gas generated as described above contains flammable and toxic gases such as unburned components and carbon monoxide. Because of the danger and the risk of gas poisoning due to the leakage of the gas, a process of burning the non-oxidizing atmosphere gas discharged from the furnace, so-called afterburning (secondary combustion) is performed. I have.
[0003]
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional non-oxidizing furnace. In FIG. 3,
[0004]
The heating of the steel material by the above-described non-oxidizing furnace is performed as follows. By supplying combustion air having an air ratio of less than 1.0 to the
[0005]
By the way, by combusting after the non-oxidizing atmosphere gas is discharged from the furnace body, the problem that the energy that the fuel supplied to the heating furnace had was discarded without being used for heating the steel material was addressed. Conventionally, studies have been made on burning non-oxidizing atmosphere gas in a furnace body. For example, in Japanese Patent Publication No. 63-60094, an object to be heated is surrounded by a combustion gas burned at an air ratio of less than 1.0, and an unburned portion generated by this combustion is surrounded by the combustion gas. Combustion methods have been proposed. That is, in this method, the object to be heated is surrounded and heated by a non-oxidizing atmosphere gas burned at an air ratio of less than 1.0, and the oxidizing gas is blown outside the non-oxidizing atmosphere region to discharge the non-oxidizing atmosphere gas. Secondary burning.
[0006]
However, in the conventional heating furnace, since a boundary is not provided between the non-oxidizing atmosphere region and the secondary combustion region, when the combustion load changes and the flow rate of the gas in the furnace changes, Alternatively, if the heating furnace itself has a structure that impedes the flow of the combustion gas or oxidizing gas, the gas in the furnace is disturbed, and the gas in the oxidizing atmosphere generated by the secondary combustion contacts the object to be heated, The function of preventing scale generation is impaired.
[0007]
As described above, the above-described conventional heating furnace incorporates a means capable of forming a completely non-oxidizing atmosphere under a specific condition, and this means is applied to a general non-oxidizing furnace, It is difficult to form a completely non-oxidizing atmosphere around the heating object. Therefore, at present, a non-oxidizing furnace whose basic configuration is shown in FIG. 3 is used.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The heat treatment method using the non-oxidizing furnace having the configuration shown in FIG. 3 has the following problems. Since the non-oxidizing atmosphere gas (incomplete combustion gas) generated in the non-oxidizing furnace is taken out of the furnace and subjected to secondary combustion, the heat energy generated in the secondary combustion becomes sensible heat of the exhaust gas and is radiated to the atmosphere. Energy efficiency is low.
[0009]
Moreover, since the non-oxidizing atmosphere gas discharged from the non-oxidizing furnace is a gas having a low calorific value that cannot be burned alone, the temperature of the secondary combustion chamber is raised to a temperature at which even a gas having a low calorific value can be oxidized due to the combustion. And a large amount of fuel is required separately. For this reason, energy efficiency is further reduced.
[0010]
In addition, the conventional heating furnace has a premix type in which a premixed air in which fuel and combustion air are premixed is blown into a burner, or fuel and combustion air are separately blown into a burner and diffused in the burner and in front of the burner. Although a nozzle mix type for mixing is provided, when these burners are used, soot is easily generated. In particular, in the combustion in a non-oxidizing furnace for incomplete combustion of fuel, the fuel must be burned in a range where the air ratio is very low, so that the combustion becomes unstable and soot is generated. For this reason, the combustion of the soot is performed, so that the energy of the supplied fuel is not effectively used. In addition, there is a problem that the soot generated contaminates the steel material and the inside of the furnace.
[0011]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a heat treatment method in a continuous non-oxidizing furnace capable of promptly changing operating conditions for lowering the processing temperature of an object to be heated.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a method for continuously heating an object to be heated in a non-oxidizing atmosphere gas generated by incompletely burning fuel, A non-oxidizing atmosphere gas is generated in at least one of the zones in which the main body is divided into a plurality of zones in the traveling direction of the object to be heated, and the non-oxidizing atmosphere gas generated in this zone is generated in another zone. In a heat treatment method in a continuous non-oxidizing furnace in which a heating target is continuously heated by introducing the fuel into a secondary combustion chamber provided in the furnace and burning each zone, the processing temperature of the heating target is controlled. The cooling fluid is introduced into the secondary combustion chamber when the operating condition is changed to lower the operating temperature.
[0013]
In the present invention, the secondary combustion of the non-oxidizing atmosphere gas is performed in the furnace. However, since the combustion is performed in the secondary combustion chamber provided in the secondary burning zone, the non-oxidizing atmosphere for heating the object to be heated is used. The secondary combustion gas, which is an oxidizing atmosphere gas, is not mixed with the atmosphere gas, and the atmosphere in the furnace main body is reliably maintained in a non-oxidizing atmosphere. In addition, heat is recirculated from the partition wall of the secondary combustion chamber into the furnace main body by radiant heat and is used as a part of a heating heat source for the object to be heated, so that energy efficiency is improved.
[0014]
In addition, when changing the operating conditions for lowering the processing temperature of the object to be heated, the cooling fluid is introduced into the secondary combustion chamber, so that the temperature of the zone provided with the secondary combustion chamber rapidly drops.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the cooling fluid is one or more kinds selected from air, combustion exhaust gas having exhaust heat recovered, nitrogen gas, and water. It is characterized by having.
[0016]
The type of cooling fluid to be used is selected based on the cooling rate, economy, difficulty in obtaining, and the like.
[0017]
The invention according to
[0018]
In the present invention, the temperature in the furnace is reduced by stopping the combustion devices in some of the zones provided with the secondary combustion chambers, and further, combustion air is supplied to the secondary combustion chambers. Thereby, the temperature in the furnace is reduced more quickly.
[0019]
The invention according to
[0020]
By cooling with nitrogen gas, the object to be heated can be prevented from being oxidized, and the yield and the quality during the operation of lowering the furnace temperature can be prevented.
[0021]
The invention according to
[0022]
In the present invention, the tubular flame burner has the same basic configuration as that described in JP-A-11-281015, and refers to a burner as shown in FIG. The burner is configured such that fuel and oxygen-containing gas are swirled and burn in a tubular combustion chamber to form a tubular flame, and the combustion gas is discharged from an end of the combustion chamber. If this burner is used, a stable flame can be formed, and stable combustion can be performed in a combustion region of each flame with a uniform concentration of fuel and oxygen. Therefore, a local low-temperature region is not formed, and soot is not generated.
[0023]
The invention according to
[0024]
In the present invention, a tubular flame burner is employed as a combustion device for performing secondary combustion. Since the non-oxidizing atmosphere gas is a gas having an extremely low calorific value, the fuel gas component is very dilute, it cannot be burned by a normal burner alone, but can be burned by a tubular flame burner. Since the tubular flame burner has a good mixability between the fuel and the oxygen-containing gas, has a high oxygen utilization efficiency, and does not need to supply extra oxygen, the combustion temperature can be raised. For this reason, in a steady operation state, it is possible to perform single combustion, and it is not necessary to supply fuel for secondary combustion. This greatly improves energy efficiency.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing an example of an embodiment relating to a configuration of a continuous non-oxidizing furnace for carrying out the present invention. The example shown in FIG. 1 shows a configuration when applied to a continuous non-oxidizing furnace arranged in a continuous annealing line. In FIG. 1,
[0026]
In the heating zone B of the above zones, a tubular flame burner shown in FIG. 2 is provided as a combustion device 11 for incompletely burning fuel to generate a non-oxidizing atmosphere gas. This tubular flame burner will be described later.
[0027]
In the preheating zone A and the soaking zone C,
[0028]
[0029]
[0030]
21, 22, and 23 are thermometers for measuring the furnace temperatures in the preheating zone A, the heating zone B, and the soaking zone C, respectively, and 24, 25, and 26 are the outlets of the preheating zone A and the outlet of the heating zone B, respectively. , A thermometer for measuring the temperature of the object to be heated at each outlet of the soaking zone C.
[0031]
[0032]
A
[0033]
Next, the tubular flame burner provided in the
[0034]
In the burner configured as described above, when the air-fuel mixture blown from the
[0035]
Further, in the vicinity of the inner wall, the swirling speed is higher than the flame propagation speed, and the flame does not propagate to the vicinity of the inner wall, so that the flame is generated in the
[0036]
The tubular flame burner having the above configuration has many advantages. Among them, the advantages relating to the present invention are as follows. Even when the fuel and the oxygen-containing gas are blown at a high speed, a stable flame is always formed because the swirling speed is low in the central portion in the
[0037]
In addition, since the fuel and the oxygen-containing gas are blown at a high speed to form a swirling flow, the mixing property between the fuel and the oxygen-containing gas is good, the oxygen use efficiency is high, and there is no need to supply extra oxygen. , The combustion temperature can be increased.
[0038]
The heat treatment in the continuous non-oxidizing furnace having the above configuration is performed as follows. Fuel is supplied from a fuel pipe to the tubular flame burner 11 provided in the heating zone B, and from the air pipe, the air ratio is usually set to a predetermined value in the range of 0.45 to 0.98. The combustion air whose flow rate has been adjusted is supplied, and the fuel is burned in the burner 11. Since this combustion is an incomplete combustion performed at an air ratio of less than 1.0, the inside of the furnace
[0039]
After the non-oxidizing atmosphere gas in the heating zone B is exhausted from the
[0040]
In the
[0041]
As described above, the preheating zone A, the heating zone B, and the soaking zone C are heated so that the object to be heated has a predetermined temperature.
[0042]
Next, a method for changing the operating conditions for lowering the processing temperature of the object to be heated will be described. To lower the processing temperature of the object to be heated, one of the following methods is performed.
[0043]
{Circle around (1)} The valves of the cooling
[0044]
(2) One of the
[0045]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention mentioned above, energy efficiency is high and incomplete combustion of the fuel in a furnace main body can be continued stably. Further, when the operating conditions for lowering the processing temperature of the object to be heated are changed, the furnace temperature can be rapidly lowered.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of an embodiment relating to a configuration of a continuous non-oxidizing furnace for carrying out the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of a tubular flame burner provided in the continuous non-oxidizing furnace shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional non-oxidizing furnace.
[Explanation of symbols]
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002236830A JP2004076083A (en) | 2002-08-15 | 2002-08-15 | Heat treatment method in continuous non-oxidative furnace |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002236830A JP2004076083A (en) | 2002-08-15 | 2002-08-15 | Heat treatment method in continuous non-oxidative furnace |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004076083A true JP2004076083A (en) | 2004-03-11 |
Family
ID=32020839
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002236830A Pending JP2004076083A (en) | 2002-08-15 | 2002-08-15 | Heat treatment method in continuous non-oxidative furnace |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004076083A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007321204A (en) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Nippon Steel Corp | Heat-treatment facility for which heating and cooling are used in combination |
-
2002
- 2002-08-15 JP JP2002236830A patent/JP2004076083A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007321204A (en) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Nippon Steel Corp | Heat-treatment facility for which heating and cooling are used in combination |
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