JP2009057621A - 連続加熱炉 - Google Patents

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【課題】炉長さ、幅方向の温度分布を均一にする連続加熱炉を提供すること課題とする。
【解決手段】鋼材を連続搬送して加熱、均熱する加熱炉であって、燃焼用バーナと燃焼排ガスを炉内で循環するファンと鋼材搬送路を覆って燃焼排ガスを炉床から天井に誘導する仕切り板と鋼材搬送路の上部で仕切り板の下部に燃焼排ガスを整流するスリット板を有し、該スリット板のスリット幅が鋼材搬送方向で変化していることを特徴とする昇温特性、炉温分布特性に優れた連続加熱炉である。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼材を連続搬送して均一加熱する加熱炉に関する。
鋼管等の焼入れ、焼戻し熱処理に使用される加熱炉は、たとえば、図５に示すように、バーナ３によって加熱された加熱帯１、均熱帯２内を鋼管８は、ウオーキングビーム７によって、矢印方向に搬送されて連続的に加熱されて、所定温度に保持加熱後、炉出しされて焼入れ焼戻し処理が行われる。
鋼管の加熱は、炉内の雰囲気温度を所定の温度に設定して、指定温度になるように温度制御が行われる。しかし、炉内は容量が大きいので、バーナ３の近く（以下天井９と呼ぶ）と鋼管８が搬送されるウオーキングビーム７近傍（以下炉床１０と呼ぶ）とでは、温度差が発生しやすいので、鋼管８の均一加熱がむつかしい。
そこで、炉内雰囲気温度の天井９の近くと炉床１０の近くとの温度差を小さくするためにファン４により燃焼ガスを攪拌したり、バッフル板５で炉床１０上を覆って燃焼ガスを炉内で循環させたり、さらには、バッフル板５内に多数のスリット６を有するスリット板を設けて搬送される鋼管８に均一に燃焼ガスがあたるような工夫がされている。
また特許文献１では、天井及び炉床との間にガス流路を設けたバッフル板と、天井及び炉床に密着したバッフル板とをスラブの進行方向に交互に炉幅方向全面に設けて、ガス流れによる対流伝熱が増加する工夫がなされている。
しかし、上記した種々の工夫をしても、ファン４との位置的な影響等により、まだ炉床１０近傍の雰囲気温度は、鋼管８の搬送方向にむらがあるのが現状である。
特公平０１−３５８９７号公報
本発明は、上述した問題点を解決して、炉長方向の温度分布を均一にする連続加熱炉を提供すること課題とする。
本発明の加熱炉は、以下の特徴を有する。
第一の発明は、鋼材を連続搬送して加熱、均熱する加熱炉であって、燃焼用バーナと燃焼排ガスを炉内で循環するファンと鋼材搬送路を覆って燃焼排ガスを炉床から天井に誘導する仕切り板と鋼材搬送路の上部で仕切り板の下部に燃焼排ガスを整流するスリット板を有し、該スリット板のスリット幅が鋼材搬送方向で変化していることを特徴とする昇温特性、炉温分布特性に優れた連続加熱炉である。
第二の発明は、鋼材搬送方向中央部２５〜３０％長さに位置するスリットの幅が鋼材搬送方向両端部のスリット幅より２０〜３５％大きいことを特徴とする第一の発明に記載の昇温特性、炉温分布特性に優れた連続加熱炉である。
スリット幅を鋼材搬送方向位置に応じて変更したので、燃焼排ガスの天井方向から炉床方向への流れがスムースになり連続加熱炉内の炉温分布が均一化した。
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
１．炉の構造について
図５は、本発明の連続加熱炉の全体構造を示す図である。連続炉は、加熱帯１と均熱帯２から構成されている。加熱材料である鋼管８は、加熱帯１入側（図左側）から炉内に装入され、ウオーキングビーム７により矢印方向に搬送されて加熱され、均熱帯２で指定加熱温度に保持された後搬出されていく。
炉内は、燃焼バーナ３による燃焼ガスで加熱されるが、炉の天井９側と炉床１０側とでは距離があるので、燃焼排ガスの自然対流にまかせておくと、炉内雰囲気温度にむらが生じる。そこで燃焼排ガスを強制的に循環させて、ウオーキングビーム７上の鋼管８近傍の雰囲気温度が炉幅方向、長さ方向になるべくむらを生じないように工夫がなされている。
即ち、鋼管８の搬送路の上部に燃焼排ガスを天井９側からウオーキングビーム７側に送り出すファン４と燃焼排ガスを炉床１０側から天井９のファン４側に誘導する仕切り板５が設置されている。さらにファン４から送り出された燃焼排ガスが局部的に鋼管８に当たらないように、炉幅方向と炉長さ方向にスリット板６が設置されている。そして、燃焼排ガスは、スリット板６に設けられたスリット溝を経由して鋼管８に到達するようになっている。
２．炉の作用について
次に、スリット板６のスリット溝の配置方法により炉内温度の均一度に影響がでることを説明する。
図２にスリット幅、スリット幅範囲（長さ比）を変化させた時の鋼管近傍の雰囲気温度への影響を説明する。図２中の符号は、図１を参照して、スリット幅は、炉入側のスリット幅をＳｔ、炉中央部のスリット幅をＳｍ、炉出口側のスリット幅をＳｅと表記した。そして、各スリット幅の炉長方向長さ範囲を、スリット幅Ｓｔに対応する範囲をｌｔ、スリット幅Ｓｍに対応する範囲をｌｍ、スリット幅Ｓｅに対応する範囲をｌｅと表示した。なおｌｔ、ｌｍ、ｌｅは炉全長ｌｏに対する長さ比で表わされている。
比較例１と比較例２とは、スリット幅は炉全長に渡って１０ｍｍ一定とし、燃焼排ガスの流速は、１４ｍ/ｓｅｃと２０ｍ/ｓｅｃにした場合である。この結果を図示したのが図３のＡ、Ｂであり、加熱帯中央部付近の温度が予定温度より低くなっている。低温部の分布を図４に示す。加熱帯中央部から炉入側にかけて広く低温部が分布しているのが判る。
一方、発明例１と発明例２は、燃焼排ガスの流速は２０ｍ/ｓｅｃ一定として、発明例１は、炉中央部のスリット幅Ｓｍを１０ｍｍ、炉入側スリット幅Ｓｔを７．５ｍｍ、炉出口側スリット幅Ｓｅを７．５ｍｍとし、Ｓｍの長さ方向範囲ｌｍを２５％、Ｓｔ、Ｓｅの長さ方向範囲ｌｔ、ｌｅは共に３７．５％とした例である。
発明例２は、炉中央部のスリット幅Ｓｍを１２ｍｍ、炉入側スリット幅Ｓｔを１０ｍｍ、炉出口側スリット幅Ｓｅを１０ｍｍとし、Ｓｍの長さ方向範囲ｌｍを３０％、Ｓｔ、Ｓｅの長さ方向範囲ｌｔ、ｌｅは共に３５％とした例である。
本発明例では、図１に示すように低温部の分布が比較例１、２に比較して炉中央部で顕著に少なくなっており、また、図３に示すように炉中央部の温度が比較例に比べて高くなっており、炉中央部から炉出側にかけて均一な温度分布となっている。
これにより、発明例１、２は炉長さ中央部の温度が上昇したので、炉入側から炉中央部にかけて、加熱する材料へのエネルギー投入量が増加するので、加熱材料である鋼管８の昇温速度が速くなり、所定均熱温度への到達時間も早くなるので、熱処理の生産性が向上する。
さらに、炉中央部のスリット幅Ｓｍを１２ｍｍとした範囲ｌｍを３０％にした発明例２のほうが、発明例１より雰囲気温度がより高温側にシフトしていることが判る。
本発明は、鋼管の場合について述べたが、鋼板の連続加熱炉においても同様の設備、加熱方法が適用できる。
本発明例のスリット幅を有する加熱炉の温度分布を説明する図である。 炉床側炉温測定結果を示す図である。 炉床側炉温測定結果を示すグラフである。 比較例のスリット幅を有する加熱炉の温度分布を説明する図である。 連続加熱炉の鋼材搬送方向断面構造を説明する図である。
符号の説明
１ 加熱帯
２ 均熱帯
３ バーナ
４ ファン
５ 仕切り板
６ スリット板
７ ウオーキングビーム
８ 鋼管
９ 天井
１０ 炉床

Claims (2)

  1. 鋼材を連続搬送して加熱、均熱する加熱炉であって、燃焼用バーナと燃焼排ガスを炉内で循環するファンと鋼材搬送路を覆って燃焼排ガスを炉床から天井に誘導する仕切り板と鋼材搬送路の上部で仕切り板の下部に燃焼排ガスを整流するスリット板を有し、該スリット板のスリット幅が鋼材搬送方向で変化していることを特徴とする昇温特性、炉温分布特性に優れた連続加熱炉。
  2. 鋼材搬送方向中央部２５〜３０％長さ範囲に位置するスリットの幅が鋼材搬送方向両端部のスリット幅より２０〜３５％大きいことを特徴とする請求項１記載の昇温特性、炉温分布特性に優れた連続加熱炉。
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