JP2010215928A

JP2010215928A - 金属材の加熱方法および加熱炉

Info

Publication number: JP2010215928A
Application number: JP2009060365A
Authority: JP
Inventors: Sumio Kaiho; 寿実雄海宝
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2010-09-30

Abstract

【課題】予熱帯、加熱帯、均熱帯からなる加熱炉（連続式加熱炉）において、金属材（例えば、鋼スラブ）をより一層熱効率良く加熱することができる金属材の加熱技術を提供する。
【解決手段】予熱帯１１、加熱帯１２、均熱帯１３からなる連続式加熱炉１０Ａにおいて、加熱帯１２の前段１２ａには蓄熱式バーナ２１を設置し、加熱帯１２の中段１２ｂと後段１２ｃには通常バーナ２２を設置し、蓄熱式バーナ２１で予熱された燃焼用空気を混合器２５によって通常バーナ２２の燃焼用空気に混合させる。
【選択図】図１

Description

予熱帯、加熱帯、均熱帯からなる加熱炉（連続式加熱炉）において、金属材（例えば、鋼スラブ）を熱効率良く加熱するための金属材の加熱技術に関するものである。

予熱帯、加熱帯、均熱帯からなる加熱炉（連続式加熱炉）では、通常バーナと蓄熱式バーナとが併設されていることが多い。ちなみに、蓄熱式バーナは、蓄熱体を備えて、燃焼と排ガス吸引を交互に繰り返す交番燃焼式バーナである。バーナの熱効率を向上するには、燃料とともに供給する空気（燃焼用空気）の温度を上昇させることが重要である。蓄熱式バーナは、排ガスを吸引する際に蓄熱体に排ガスの熱を蓄積できて、この蓄積した熱を燃焼用空気の予熱に利用している。一方、通常バーナは、蓄熱体を備えておらず、交番燃焼を行わないバーナを意味している。

このように蓄熱式バーナが併設された連続式加熱炉において、その加熱方法として、これまで各種の技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、蓄熱式バーナの熱効率のよい配置箇所が記されている。また、特許文献２には、蓄熱式バーナに供給する燃料流量の最適化について記載されている。また、特許文献３では、蓄熱式バーナを用いた鋼片温度および炉温の制御方法について言及されている。

特開２００１−０５９１１７号公報特開２００７−３０８７７７号公報特開平１１−３２３４３１号公報

しかし、前記特許文献１〜３等に記載された従来の技術においては、蓄熱式バーナと通常バーナとをそれぞれ独立して使用することが前提になっており、しかも、加熱される金属材（例えば、鋼スラブ）の材質や寸法などに基づいて定める加熱パターンによっては、熱効率の高い蓄熱式バーナの加熱を弱くし、熱効率の低い通常バーナの加熱を強くする必要もあって、連続式加熱炉全体でみると、必ずしも充分に熱効率を向上できていなかった。

例えば、図２は、従来の連続式加熱炉１０Ｂにおける加熱方法の一例を示すものである。図２に示すように、連続式加熱炉１０Ｂは、予熱帯１１、加熱帯１２、均熱帯１３からなっている。そして、加熱帯１２には、前段１２ａに蓄熱式バーナ２１（蓄熱式バーナ本体２１ａ、蓄熱体２１ｂ）が設置されているとともに、中段１２ｂと後段１２ｃに通常バーナ２２が設置されている。また、均熱帯１３には、通常バーナ２３が設置されている。

このような連続式加熱炉１０Ｂに装入された鋼スラブ１は、予熱帯１１、加熱帯１２、均熱帯１３を順次通過する間に、蓄熱式バーナ２１、通常バーナ２２、通常バーナ２３によって所定の温度に加熱される。そして、連続式加熱炉１０Ｂから抽出された鋼スラブ１は、ローラテーブル１９によって熱間圧延機（図示せず）に搬送される。

ここで、従来、図２に示すように、加熱炉１０Ｂから煙道１８を経由して排出される燃焼排ガスの廃熱をレキュペレータ２９で回収して、通常バーナ２２へ供給される燃焼用空気の予熱を行うとともに、燃焼と排ガス吸引を交互に繰り返す蓄熱式バーナ２１において、排ガス吸引で蓄熱体２１ｂに蓄えられた熱により予熱された燃焼用空気をその蓄熱式バーナ２１ごとの燃焼に用いることで、連続式加熱炉１０Ｂの熱効率向上が図られている。

しかし、前述したように、蓄熱式バーナ２１と通常バーナ２２とをそれぞれ独立して使用することが前提になっており、そのため、鋼スラブ１の材質や寸法などにより加熱パターンが異なり、加熱到達温度や昇温速度が異なると、例えば、熱効率の高い蓄熱式バーナ２１を設置した加熱帯１２の一部（ここでは、前段１２ａ）の昇温速度を低くして、熱効率の低い通常バーナ２２を設置した加熱帯１２の他部（ここでは、中段１２ｂ、後段１２ｃ）での昇温速度を高くする加熱パターンもあって、熱効率のよい蓄熱式バーナ２１の活用度合いが加熱パターンで変化して、加熱炉全体では熱効率が充分向上できていない。

そこで、蓄熱式バーナ２１をより熱効率の良い位置に、加熱パターンが変更される都度変更したいが、バーナ位置の変更は改修費、改修時間等から著しく困難で現実的でない。

その結果、蓄熱式バーナ２１を併設した場合、蓄熱式バーナ２１単体では蓄熱効果によって熱効率を向上できても、加熱パターンによっては蓄熱式バーナ２１の活用度合いが小さくて、加熱帯１２全体および加熱炉１０Ｂ全体の熱効率が充分に向上されない問題があった。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、予熱帯、加熱帯、均熱帯からなる加熱炉（連続式加熱炉）において、金属材（例えば、鋼スラブ）をより一層熱効率良く加熱することができる金属材の加熱技術を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討を行った結果、以下のような考えに至った。すなわち、本発明者らは、蓄熱式バーナと通常バーナとを併設した連続式加熱炉全体において、熱効率を常に高く得るには、蓄熱式バーナの蓄熱体において予熱された燃焼用空気について、通常バーナも含めて当該連続式加熱炉の中で最も燃焼負荷が大きいバーナへ振り分けるのが最良の方法であると考えた。しかし、蓄熱式バーナで予熱された空気を燃焼負荷の大きいバーナに振り分ける加熱パターンは、加熱される金属材（例えば、鋼スラブ）の材質や寸法により数が多いため、全てに対応するには配管及び弁の数が膨大となる。そこで、さらに検討を行い、設備費用を抑制しつつ、実現性の高い方法として、加熱炉の加熱帯の一部に設置された蓄熱式バーナにおいて予熱された燃焼用空気を振り分けて、加熱炉の加熱帯の他の位置に設置された通常バーナの燃焼用空気に混合させることを想到した。

上記のような着想に基づいて、本発明は以下のような特徴を有している。

［１］金属材を加熱するための、予熱帯、加熱帯、均熱帯からなる加熱炉において、前記加熱帯の一部に排ガスの熱を蓄えて燃焼用空気の予熱に利用する蓄熱式バーナを設置し、その他の加熱帯に通常バーナを設置するとともに、前記蓄熱式バーナで予熱された燃焼用空気を、前記通常バーナの燃焼用空気に混合させることを特徴とする金属材の加熱方法。

［２］金属材を加熱するための、予熱帯、加熱帯、均熱帯からなる加熱炉であって、前記加熱帯の一部に設置されて、排ガスの熱を蓄えて燃焼用空気の予熱に利用する蓄熱式バーナと、その他の加熱帯に設置された通常バーナと、前記蓄熱式バーナで予熱された燃焼用空気を前記通常バーナの燃焼用空気に混合させる混合手段とを備えていることを特徴とする金属材の加熱炉。

本発明においては、金属材（例えば、鋼スラブ）の加熱炉の加熱帯の一部に設置された蓄熱式バーナの蓄熱体で燃焼用空気を予熱して、その予熱された燃焼用空気を加熱帯の他の位置に設置された通常バーナに供給する燃焼用空気に混合させて、通常バーナの燃焼用空気の温度を上昇させることにより、加熱パターンが変化しても、熱効率を向上させて有利な加熱が可能になり、加熱帯および加熱炉全体での燃料原単位が低減できて、熱効率を著しく向上させることができる。

本発明の一実施形態を示す図である。従来技術を示す図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る連続式加熱炉１０Ａを示すものである。図１に示すように、この実施形態に係る連続式加熱炉１０Ａの基本的構成は、前述の図２に示した従来の連続式加熱炉１０Ｂと同様である。すなわち、連続式加熱炉１０Ａは、予熱帯１１、加熱帯１２、均熱帯１３からなっている。そして、加熱帯１２には、前段１２ａに蓄熱式バーナ２１（蓄熱式バーナ本体２１ａ、蓄熱体２１ｂ）が設置されているとともに、中段１２ｂと後段１２ｃに通常バーナ２２が設置されている。また、均熱帯１３には、通常バーナ２３が設置されている。

この連続式加熱炉１０Ａに装入された鋼スラブ１は、予熱帯１１、加熱帯１２、均熱帯１３を順次通過する間に、蓄熱式バーナ２１、通常バーナ２２、通常バーナ２３によって所定の温度に加熱される。そして、連続式加熱炉１０Ａから抽出された鋼スラブ１は、ローラテーブル１９によって熱間圧延機（図示せず）に搬送される。

その際に、加熱炉１０Ａから煙道１８を経由して排出される燃焼排ガスの廃熱をレキュペレータ２９で回収して、通常バーナ２２へ供給される燃焼用空気の予熱を行うとともに、加熱帯１２の前段１２ａに設置された蓄熱式バーナ２１の蓄熱体２１ｂで燃焼用空気を予熱して、その予熱された燃焼用空気を、混合器２５によって、加熱帯１２の中段１２ｂと後段１２ｃに設置された通常バーナ２２の燃焼用空気に混合させて、レキュペレータ２９で予熱された燃焼用空気の温度をさらに上昇させるようにしている。

なお、加熱パターンによっては、蓄熱式バーナ２１で予熱された燃焼用空気の一部を蓄熱式バーナ２１で利用し、残りを混合器２５で通常バーナ２２の燃焼用空気に混合させてもよい。

これによって、この実施形態においては、加熱パターンが変化しても、熱効率を向上させて有利な加熱が可能になり、加熱帯１２および連続式加熱炉１０Ａ全体での燃料原単位が低減できて、熱効率を著しく向上させることができる。

なお、本発明は、予熱帯１１や均熱帯１３が設置されていない加熱炉にも適用することができる。

本発明の実施例として、熱延工場の連続式加熱炉において鋼スラブの加熱を行った。

鋼スラブの寸法は、厚みが２００〜３００ｍｍ、幅が６００〜２８００ｍｍであり、加熱温度は、１１００〜１３００℃である。

そして、本発明例として、図１に示した本発明の一実施形態に基づいて鋼スラブの加熱を行った。一方、従来例として、図２に示した従来技術に基づいて鋼スラブの加熱を行った。

その結果、本発明例においては、従来例に比較して、加熱帯の燃料原単位が約３０％向上した。

１鋼スラブ
１０Ａ連続式加熱炉
１０Ｂ連続式加熱炉
１１予熱帯
１２加熱帯
１２ａ加熱帯の前段
１２ｂ加熱帯の中段
１２ｃ加熱帯の後段
１３均熱帯
１８煙道
１９ローラテーブル
２１蓄熱式バーナ
２１ａ蓄熱式バーナ本体
２１ｂ蓄熱体
２２通常バーナ
２３通常バーナ
２５混合器
２９レキュペレータ

Claims

金属材を加熱するための、予熱帯、加熱帯、均熱帯からなる加熱炉において、前記加熱帯の一部に排ガスの熱を蓄えて燃焼用空気の予熱に利用する蓄熱式バーナを設置し、その他の加熱帯に通常バーナを設置するとともに、前記蓄熱式バーナで予熱された燃焼用空気を、前記通常バーナの燃焼用空気に混合させることを特徴とする金属材の加熱方法。
金属材を加熱するための、予熱帯、加熱帯、均熱帯からなる加熱炉であって、前記加熱帯の一部に設置されて、排ガスの熱を蓄えて燃焼用空気の予熱に利用する蓄熱式バーナと、その他の加熱帯に設置された通常バーナと、前記蓄熱式バーナで予熱された燃焼用空気を前記通常バーナの燃焼用空気に混合させる混合手段とを備えていることを特徴とする金属材の加熱炉。