JP2007003065A - 双室炉及び鋼材の加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼材の燃焼効率が向上し、加熱手段の燃料効率及び作業効率も向上する双室炉及び鋼材の加熱方法の提供。
【解決手段】双室炉１は、加熱室３内へ搬入された鋼材１９がバーナー５により加熱され、この加熱室３内の空気が仕切壁２ａの貫通孔２ｂから加熱室４へ入って、加熱室４内へ搬入された鋼材２０が予熱される。そして、加熱室４内の空気は排気管１０を介してレキュペレータ８へ導入され、外部空気導入管１６から導入された空気との間で熱交換が行われる。上記空気は、レキュペレータ８から空気供給管１８を介して、加熱室３のバーナー５へ送られ、バーナー５の燃焼用空気として用いられる。次に、加熱室４で鋼材２０が加熱され、加熱室３で、次の鋼材１９が予熱される。
【選択図】図１

Description

本発明は、双室炉及び鋼材の加熱方法に関する。

棒鋼の製造においては、まず精錬、造塊、分塊圧延等の工程を経て、ビレットが得られる。このビレットは、加熱炉によって加熱される。次に、このビレットに熱間圧延が施される。通常は、タンデムに並べられた粗列圧延機、中間列圧延機及び仕上列圧延機による多段圧延が施される。この熱間圧延によってビレットは徐々に細径化し且つ長尺化して、棒鋼が得られる。

上記加熱炉としては、炉内に仕切壁が設けられていて、２つの加熱室を有しており、各別に棒鋼等の鋼材の加熱を行うことが出来るように構成されている双室炉がある。

図３は、この従来の双室炉３１が示された一部断面概略図である。この双室炉３１は、加熱炉本体３２、仕切壁３２ａ、加熱室３３、加熱室３４、バーナー３５、バーナー３６、レキュペレータ３７、レキュペレータ３８、排気管３９、排気管４０、外部空気導入管４１、外部空気導入管４２、外部連通排気管４３、外部連通排気管４４、空気供給管４５及び空気供給管４６を備える。

加熱炉本体３２は、仕切壁３２ａによって、２つの加熱室３３及び加熱室３４に仕切られている。バーナー３５はリジェネバーナーであり、バーナー３５により所定の燃料が燃焼用空気と混合されて燃焼させられることにより、熱が発生し、加熱室３３内に搬入された鋼材４７が加熱される。

熱交換器としてのレキュペレータ３７には、加熱室３３からレキュペレータ３７へ排気を導入するための排気管３９、外部から空気を導入するための外部空気導入管４１及び外部へ空気を排出するための外部連通排気管４３が接続されている。空気供給管４５は、レキュペレータ３７と加熱室３３のバーナー３５との間に設けられている。レキュペレータ３７において、排気管３９から導入された空気と、外部空気導入管４１から導入された空気との間で熱交換が行われ、熱を与えられた空気は、空気供給管４５を介して、加熱室３３のバーナー３５へ送られ、バーナー３５の燃焼用空気として用いられるように構成されている。レキュペレータ３７の排ガスは、外部連通排気管４３から排出される。

同様に、レキュペレータ３８には、加熱室３４からレキュペレータ３８へ排気を導入するための排気管４０、外部から空気を導入するための外部空気導入管４２及び外部へ空気を排出するための外部連通排気管４４が接続されている。空気供給管４６は、レキュペレータ３８と加熱室３４のバーナー３６との間に接続されている。レキュペレータ３８において、排気管４０から導入された空気と、外部空気導入管４２から導入された空気との間で熱交換が行われ、熱を与えられた空気は、空気供給管４６を介して、加熱室３４のバーナー３６へ送られ、バーナー３６の燃焼用空気として用いられるように構成されている。レキュペレータ３８の排ガスは、外部連通排気管４４から排出される。

以上のように構成された双室炉３１においては、加熱室３３及び加熱室３４において、それぞれ搬入された鋼材４７、鋼材４８が各別に加熱される。

また、実開昭６２−１８６９６２号公報には、一方の加熱室内に加熱手段を備え、仕切壁に、上記加熱室側から、通気性がある多孔体及び熱回収用の熱交換器が並設された双室炉の発明について開示されている。
実開昭６２−１８６９６２号公報

双室炉３１においては、前述したように、加熱室３３の排気はレキュペレータ３７へ送られ、外部空気導入管４１から導入された空気と熱交換され、同様に、加熱室３４の排気は、レキュペレータ３８へ送られ、外部空気導入管４２から導入された空気と熱交換され、燃料効率の向上が図られていたが、近年、加熱室３３及び加熱室３４における鋼材の加熱温度が高く設定されるようになり、加熱室３３及び加熱室３４からレキュペレータ３７及びレキュペレータ３８へ直接、排気されると、レキュペレータ３７及びレキュペレータ３８が熱により損傷を受けるため、排ガスは回収せず、排熱を再利用することが出来なくなっていたという問題がある。

また、実開昭６２−１８６９６２号公報の双室炉においては、加熱手段が設けられた加熱室から加熱手段が設けられていない加熱室へ、上記多孔体及び熱交換器を介して熱せられた空気が送られ、後者の加熱室に搬入された鋼材が予熱されるが、この予熱された鋼材を加熱手段がある方の加熱室へ搬送した上で、加熱せねばならず、作業が煩雑であるという問題がある。

本発明の目的は、２つの加熱室において交互に加熱と予熱とが行われることにより鋼材の燃焼効率が向上し、加熱手段の燃料効率及び作業効率も向上する双室炉及び鋼材の加熱方法の提供にある。

本発明に係る双室炉は、
（１）鋼材を加熱するための２つの加熱室、
（２）各加熱室に設けられた加熱手段、
（３）加熱室を仕切る仕切壁、
（４）仕切壁に設けられており、一方の加熱室から他方の加熱室へ空気が導入されるための貫通孔、
（５）各加熱室から空気を排出するための排気管、
（６）排気管に設けられたダンパ、
（７）排気管が接続された一対の熱交換器、
（８）熱交換器に接続された外部空気導入管、
（９）熱交換器に接続された外部連通排気管
及び
（１０）熱交換器から、該熱交換器が上記排気管を介し接続されている加熱室と異なる方の加熱室の加熱手段へ空気を供給するための空気供給管
を備えており、上記熱交換器により、上記排気管から上記熱交換器へ導入される空気と、上記外部空気導入管から導入される空気との間で熱交換が行われ、この熱交換により熱せられた空気が、上記空気供給管を介して上記加熱手段へ供給されるように構成されている。

本発明に係る鋼材の加熱方法は、
（１）仕切壁により二つの加熱室が設けられた双室炉のうちの一方の加熱室で、搬入された鋼材の加熱が行われる第一過程、
（２）第一過程により加熱された空気が上記仕切壁を介して他方の加熱室へ導入され、上記空気により、次に加熱処理するために搬入された鋼材の予熱が行われる第二過程、
（３）第二過程により予熱された鋼材が加熱される第三過程
及び
（４）第三過程により加熱された空気が上記仕切壁を介して上記一方の加熱室へ導入され、上記空気により、次に加熱処理するために搬入された鋼材の予熱が行われる第四過程
を有する。

好ましくは、上記第一過程と第二過程とが連動して行われ、第三過程と第四過程とが連動して行われ、前者である第一過程、第二過程と、後者である第三過程、第四過程とは交互に行われる。

本発明の双室炉によれば、双室炉の２つの加熱室において交互に加熱と予熱とが行われ、予熱は加熱時に熱せられた空気が用いられるので、鋼材の燃焼効率が向上し、加熱工程の時間が短縮される。また、予熱温度はレキュペレータが損傷する温度より低いので、予熱が行われた加熱室の排気がレキュペレータへ導入されたときに、レキュペレータが損傷するのが防止される。レキュペレータへ外部空気導入管から導入された空気は、レキュペレータにより上記排気と熱交換され、この空気が空気供給管より他方の加熱室のバーナーへ燃焼用空気として供給されるので、このバーナーの燃料効率が向上する。そして、本発明の双室炉においては、予熱が行われた加熱室において、そのまま、加熱されるので、作業の効率化が図られる。

本発明の鋼材の加熱方法によれば、２つの加熱室において交互に加熱と予熱とが行われるので鋼材の燃焼効率が向上し、加熱手段の燃料効率及び作業効率も向上する。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る双室炉１が示された一部断面概念図である。この双室炉１は、加熱炉本体２、仕切壁２ａ、貫通孔２ｂ、加熱室３、加熱室４、バーナー５、バーナー６、レキュペレータ７、レキュペレータ８、排気管９、排気管１０、ダンパ１１、ダンパ１２、外部空気導入管１３、外部空気導入管１４、外部連通排気管１５、外部連通排気管１６、空気供給管１７及び空気供給管１８を備える。

加熱炉本体２は、仕切壁２ａによって、２つの加熱室３及び加熱室４に仕切られている。仕切壁２ａには、外径３６０ｍｍの貫通孔２ｂが縦方向に３つ設けられている。バーナー５はリジェネバーナーであり、バーナー５により所定の燃料が燃焼用空気と混合されて燃焼させられることにより、熱が発生し、加熱室３内に搬入された鋼材１９が加熱される。

熱交換器としてのレキュペレータ７には、加熱室３からレキュペレータ７へ排気を導入するための排気管９、外部から空気を導入するための外部空気導入管１３及び外部へ空気を排出するための外部連通排気管１５が接続されている。排気管９には、ダンパ１１が設けられており、ダンパ１１の開閉により排気の流通が制御される。空気供給管１７により、レキュペレータ７と加熱室４のバーナー６とが接続されている。本実施形態の双室炉１は、レキュペレータ７において、排気管９から導入された空気と、外部空気導入管１３から導入された空気との間で熱交換が行われ、熱を与えられた空気は、空気供給管１７を介して、加熱室４のバーナー６へ送られ、バーナー６の燃焼用空気として用いられるように構成されている。そして、レキュペレータ７の排気は、外部連通排気管１５から排出される。

同様に、レキュペレータ８には、加熱室４からレキュペレータ８へ排気を導入するための排気管１０、外部から空気を導入するための外部空気導入管１４及び外部へ空気を排出するための外部連接排気管１６が接続されている。排気管１０には、ダンパ１２が設けられている。空気供給管１８は、レキュペレータ８と加熱室３のバーナー５との間に接続されている。レキュペレータ８において、排気管１０から導入された空気と、外部空気導入管１４から導入された空気との間で熱交換が行われ、熱を与えられた空気は、空気供給管１８を介して、加熱室３のバーナー５へ送られ、バーナー５の燃焼用空気として用いられるように構成されている。そして、レキュペレータ８の排気は、外部連通排気管１６から排出される。

以下に、上記双室炉１を用いた鋼材の加熱方法について説明される。図２は、図１の双室炉１による鋼材の加熱方法が示されたフローチャートである。この製造方法では、まず、ダンパ１１が閉じられて、加熱室３内の空気がレキュペレータ７へ送られるのがシャットアウトされる（ＳＴＥＰ１）。次に、加熱室３内で、バーナー５により熱が発せられ、加熱室３内に搬入された鋼材１９が加熱される（ＳＴＥＰ２）。加熱室３の熱せられた空気が貫通孔２ｂから加熱室４へ導入され、加熱室４内に搬入された鋼材２０が予熱される（ＳＴＥＰ３）。このとき、加熱室４の空気は、排気管１０を介してレキュペレータ８へ送られ、レキュペレータ８において、外部空気導入管１４から導入された空気との間で熱交換が行われ、熱を与えられた空気が、空気供給管１８を介して、加熱室３のバーナー５へ燃焼用空気として供給される。

次に、ダンパ１１が開かれ、ダンパ１２が閉じられて、加熱室４内の空気がレキュペレータ８へ送られるのがシャットアウトされる（ＳＴＥＰ４）。次に、加熱室４内で、バーナー５により熱が発せられ、加熱室４内で予熱された鋼材２０が加熱される（ＳＴＥＰ５）。加熱室４の熱せられた空気が貫通孔２ｂから加熱室３へ導入され、加熱室３内に搬入された、次の加熱用の鋼材１９が予熱される（ＳＴＥＰ６）。このとき、加熱室３の空気は、排気管９を介してレキュペレータ７へ送られ、レキュペレータ７において、外部空気導入管１３から導入された空気との間で熱交換が行われ、熱を与えられた空気が、空気供給管１７を介して、加熱室４のバーナー６へ燃焼用空気として供給される。

以上の工程が繰り返され、双室炉１の２つの加熱室３及び加熱室４において交互に加熱と予熱とが行われる。例えば加熱室３において略１２５０℃の温度で鋼材１９の加熱が行われた場合、加熱室３内の空気が加熱室４へ入って、加熱室４内の温度は略８００℃まで上昇し、この温度で鋼材２０が予熱されることになる。従って、鋼材２０の燃焼効率が向上し、加熱工程の時間が従来の１９時間前後から１２〜１３時間まで減じられた。

また、レキュペレータ８は、略１０００℃の空気が触れると損傷するが、前述したように、加熱室４内の温度は略８００℃であり、加熱室４からレキュペレータ８へ送られる排気の温度はそれ以下であるので、レキュペレータ８の損傷は防止されている。レキュペレータ８へ外部空気導入管１４から導入された略２０℃の空気は、レキュペレータ８により上記排気と熱交換されて８００℃近くまで上昇し、この空気が空気供給管１７より加熱室３のバーナー５へ燃焼用空気として供給されるので、バーナー５の燃料効率が向上する。

そして、本実施形態の双室炉１においては、予熱が行われた加熱室において、そのまま、加熱されるので、作業の効率化が図られる。

本発明は、棒鋼等の条鋼、線材、鋼管等の鋼材の加熱に用いられる双室炉、及び鋼材の加熱方法に適用され得る。

図１は、本発明の一実施形態に係る双室炉が示された一部断面概念図である。 図２は、図１の双室炉を用いた鋼材の加熱方法が示されたフローチャートである。 図３は、従来の双室炉が示された一部断面概念図である。

符号の説明

１・・・双室炉
２・・・加熱炉本体
２ａ・・・仕切壁
２ｂ・・・貫通孔
３、４・・・加熱室
５、６・・・バーナー
７、８・・・レキュペレータ
９、１０・・・排気管
１１、１２・・・ダンパ
１３、１４・・・外部空気導入管
１５、１６・・・外部連通排気管
１７、１８・・・空気供給管
１９、２０・・・鋼材

Claims (3)

1. 鋼材を加熱するための２つの加熱室と、
   各加熱室に設けられた加熱手段と、
   上記加熱室を仕切る仕切壁と、
   該仕切壁に設けられており、一方の加熱室から他方の加熱室へ空気が導入されるための貫通孔と、
   各加熱室から空気を排出するための排気管と、
   該排気管に設けられたダンパと、
   上記排気管が接続された一対の熱交換器と、
   該熱交換器に接続された外部空気導入管と、
   上記熱交換器に接続された外部連通排気管と、
   上記熱交換器から、該熱交換器が上記排気管を介し接続されている加熱室と異なる方の加熱室の加熱手段へ空気を供給するための空気供給管と
   を備えており、
   上記熱交換器により、上記排気管から上記熱交換器へ導入される空気と、上記外部空気導入管から導入される空気との間で熱交換が行われ、この熱交換により熱せられた空気が、上記空気供給管を介して上記加熱手段へ供給されるように構成されている双室炉。
2. 仕切壁により二つの加熱室が設けられた双室炉のうちの一方の加熱室で、搬入された鋼材の加熱が行われる第一過程と、
   該第一過程により加熱された空気が上記仕切壁を介して他方の加熱室へ導入され、上記空気により、次に加熱処理するために搬入された鋼材の予熱が行われる第二過程と、
   該第二過程により予熱された鋼材が加熱される第三過程と、
   該第三過程により加熱された空気が上記仕切壁を介して上記一方の加熱室に送られ、上記空気により、次に加熱処理するために搬入された鋼材の予熱が行われる第四過程と
   を有する鋼材の加熱方法。
3. 上記第一過程と第二過程とが連動して行われ、第三過程と第四過程とが連動して行われ、前者である第一過程、第二過程と、後者である第三過程、第四過程とは交互に行われる請求項２記載の鋼材の加熱方法。
   

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