JP2013181204A

JP2013181204A - 加熱炉異常検知方法

Info

Publication number: JP2013181204A
Application number: JP2012045551A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yamamoto; 敦志山本; Akihiko Kono; 晃彦河野
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2013-09-12
Anticipated expiration: 2032-03-01
Also published as: JP5953822B2

Abstract

【課題】炉内への侵入空気の有無を判定し、設備補修の要否を判定することにある。
【解決手段】ウォーキングビーム式の加熱炉において炉内への空気の侵入による異常を検知するに際し、ウォーキングビームの移動ビームポストを囲むシールボックスに酸素濃度計および圧力計の少なくとも一方を接続し、それら酸素濃度計および圧力計の少なくとも一方の検出結果を設備の正常時のものと比較して、その検出結果が正常時のものより所定以上異なる場合に設備の穴あきによる侵入空気が有ると判定することで、加熱炉の異常を検知することを特徴とする加熱炉異常検知方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウォーキングビーム式の加熱炉において空気の侵入による異常を早期に検知する方法に関するものである。

従来の加熱炉では、炉内の排ガスの成分を分析して空燃比を調整することにより、理想的（未燃焼ガスゼロ、過剰空気極少）な燃焼状態を確保している。

加熱炉の炉体の健全性を図る手段としては、炉尻の排ガス温度の傾向管理、燃料原単位の傾向管理などがあるが、侵入空気の影響を定量的に評価する手法は未だ確立されていない。なぜなら加熱対象鋼材を抽出する際に抽出扉が開放され、その際に侵入空気が多くなることから、外乱が多く、設備の異常による空気侵入を検出するまでにはいたっていないからである。

ところで、ウォーキングビーム式の加熱炉においては、被加熱材料を固定ビームと移動ビームとで交互に支持して、移動ビームの昇降および前後移動からなるボックスモーションまたはオーバルモーションにより炉内で歩進移動させることから、移動ビームを支持する移動ビームポストを上下および水平移動可能に遊貫させる開口部を炉床に設けるので、その炉床開口部を通って炉内から漏れ出た雰囲気ガスと炉外とを仕切るためにウォーターシールを用いることが多い（特許文献１参照）。

ウォーターシールとは、炉床の下方に配置した樋状のシールトラフ内に炉床開口部周辺から下ろしたシールボックスをシールトラフ内の水に浸漬させるとともに、炉床開口部およびその下方のシールトラフ開口部に遊貫させた移動ビームポストの、炉床開口部とシールトラフ開口部との間の位置からシールトラフ内に下ろした内側シールボックスをシールトラフ内の水に浸漬させ、あるいは炉床開口部に遊貫させた移動ビームポストをシールトラフに密貫させてその移動ビームポストでシールトラフを一緒に移動させることで、炉床開口部を通って炉内から漏れ出た雰囲気ガスをシールボックスで包囲してシールトラフ内の水でシールするものである。

特開昭５９−１６２２１８号公報

このようなウォーキングビーム式の加熱炉においては、侵入空気の入口として上記のシールトラフやシールボックスがあり、設備の健全性を確認するためには、設備点検をこれらシールトラフやシールボックスの全数について実施すればよいが、件数が多いため手間が掛かり、しかも炉を消火する必要があるため現実的ではない。

本発明は、前記課題を解決するため、侵入空気の有無の監視を、炉を消火せずかつ手間も掛けずに容易に常時行い得て、加熱炉の炉体の健全性を図ることができる加熱炉異常検知方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明では、各シールボックスに、酸素濃度計および圧力計の少なくとも一方を接続することで、特に設備の穴あきによる侵入空気の有無を判定することとしている。

すなわち、本発明の加熱炉異常検知方法は、ウォーキングビーム式の加熱炉において炉内への空気の侵入による異常を検知するに際し、ウォーキングビームの移動ビームポストを囲むシールボックスに酸素濃度計および圧力計の少なくとも一方を接続し、それら酸素濃度計および圧力計の少なくとも一方の検出結果を設備の正常時のものと比較して、その検出結果が正常時のものより所定以上異なる場合に設備の穴あきによる侵入空気が有ると判定することで、加熱炉の異常を検知することを特徴とするものである。

従来は侵入空気があることを発見できなかったが、本発明によれば、侵入空気の有無を判定し、設備補修の要否を判定することができるようになった。しかもその侵入空気の有無の監視を、炉を消火せずかつ手間も掛けずに容易に常時行い得るので、安価にかつ確実に加熱炉の炉体の健全性を図ることができる。

なお、本発明においては、加熱炉内の全ての移動ビームポストをそれぞれ囲む全てのシールボックスに酸素濃度計および圧力計の少なくとも一方を接続することとしてもよいが、加熱炉内を複数区画に分割し、各区画内の少なくとも一本の移動ビームポストについて、その移動ビームポストを囲むシールボックスに前記酸素濃度計および圧力計の少なくとも一方を接続することとしてもよく、このようにすれば、全てのシールボックスに酸素濃度計および圧力計の少なくとも一方を接続する場合よりも安価に空気の侵入箇所を把握し得て、適切な補修範囲の決定と原単位悪化の防止効果を安価に得ることができる。

また、本発明においては、複数のシールボックスにそれぞれ一端部を接続した複数本の配管の他端部を切り替えて、前記酸素濃度計および圧力計の少なくとも一方に接続することとしてもよく、このようにすれば、酸素濃度計や圧力計の台数よりも多くのシールボックス内の侵入空気の監視ができるので、シールボックス毎に酸素濃度計や圧力計を設ける場合よりも安価に空気の侵入箇所を把握し得て、適切な補修範囲の決定と原単位悪化の防止効果を安価に得ることができ、しかも酸素濃度計や圧力計をシールボックスから離して配置できるので、酸素濃度計や圧力計への炉内の熱の影響を減らすことができる。

本発明の加熱炉異常検知方法の一実施例を適用した加熱炉のウォーターシールを示す断面図である。本発明の加熱炉異常検知方法の他の一実施例によるウォーターシールの破損検知例を示す説明図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づく実施例によって詳細に説明する。ここに、図１は、本発明の加熱炉異常検知方法の一実施例を適用した加熱炉のウォーターシールを示す断面図であり、図１中、符号１はウォーキングビーム式の熱処理炉の炉床、符号２はその炉内で図では下降および後退位置に位置している移動ビームをそれぞれ示す。

このウォーキングビーム式の熱処理炉は、図１では左右方向へ延在しており、移動ビーム２は、この熱処理炉の炉内に固定された図示しない固定ビームとともに炉内で複数本ずつ並んで炉に沿って延在している。これら移動ビーム２と固定ビームとは、図示しない被加熱材料を交互に支持して、図の右下に太矢印で示す如き移動ビーム２の昇降および前後移動からなるボックスモーションにより、その被加熱材料を炉内で図では右方から左方へ所定距離ずつ歩進移動させ、その歩進移動の間に被加熱材料は、炉内に供給された雰囲気ガスＧ中で周囲から図示しない加熱装置により加熱されて所定の熱処理を施される。

この移動ビーム２の昇降および前後移動からなるボックスモーションを行わせるため、炉床１には、移動ビーム２を支持する複数本の移動ビームポスト３をそれぞれ上下および水平移動可能に遊貫させる複数の開口部１ａが設けられており、それら複数本の移動ビームポスト３は各々、ウォーキングビーム駆動フレーム４に立設されて、そのウォーキングビーム駆動フレーム４を介し図示しない既知の駆動装置により駆動され、図の下部に太矢印で示すように昇降および前後移動される。

移動ビームポスト３には、炉床１の各開口部１ａを閉止するように蓋５が取り付けられており、移動ビームポスト３が下降している間は蓋５により炉床開口部１ａは閉止されているが、移動ビームポスト３の上昇時には炉床１と蓋５との間に隙間が生ずるので、その隙間および炉床開口部１ａを通って炉内から雰囲気ガスＧが漏れ出す。そこで、この雰囲気ガスＧと炉外とを仕切るために、炉床１の下方にはウォーターシールが設けられている。なお、蓋５が設置されていない場合もある。

ここにおけるウォーターシールは、炉床の下方に固定配置した樋状のシールトラフ６内に炉床開口部１ａの周辺から下ろした外側シールボックス７をシールトラフ６内の水に浸漬させるとともに、炉床開口部１ａおよびその下方のシールトラフ開口部６ａに遊貫させた移動ビームポスト３の、炉床開口部１ａとシールトラフ開口部６ａとの間の位置からシールトラフ６内に下ろした内側シールボックス８をシールトラフ６内の水に浸漬させることで、炉床開口部１ａを通って炉内から漏れ出た雰囲気ガスＧをシールボックス７，８で包囲してシールトラフ６内の水でシールするものである。

かかるウォーターシールは、シールトラフ６内の水に浸漬したシールボックス７，８が、炉内から漏れ出た雰囲気ガスＧやその雰囲気ガスＧが溶け込んだ水により腐食あるいは劣化し、破損する場合があり、特に内側シールボックス８の中間部は、移動ビームポスト３の上下移動に伴い、固定されたシールトラフ６内の水中に浸漬されたりその水中から引き上げられたりするため、腐食あるいは劣化し易い。そして破損による開口部が大きいと、炉床１より下の部分は炉内との温度差で負圧になっているため、シールプレート７，８の破損開口部から空気が炉内に侵入して理想的（未燃焼ガスゼロ、過剰空気極少）な燃焼状態を損ない、燃料原単位の悪化を生じさせる可能性がある。

しかもここにおけるウォーターシールは、移動ビームポスト３から下ろした内側シールボックス８を、炉床開口部１ａ周辺から下ろした外側シールボックス７が囲む二重構造となっていることから、その内側シールボックス８が破損した場合には、外部からの目視では確認できない。

そこでこの実施例の加熱炉異常検知方法では、上述したウォーキングビーム式の熱処理炉においてウォーターシールの二重構造になった外側および内側シールボックス７，８の破損による空気の侵入を検出するために、ウォーキングビームの全ての移動ビームポスト３をそれぞれ囲む全ての外側シールボックス７にそれぞれ検出用の孔を設けて、その孔に検出用配管９の一端部を接続し、それらの検出用配管９の他端部を、例えばロータリー式の切替弁１０を介して一台あるいは外側シールボックス７より少ない複数台の通常の圧力計１１に接続する。

そしてこの実施例の加熱炉異常検知方法では、上記圧力計１１を例えば図示しないコンピュータに接続し、このコンピュータは、予め与えられたプログラムに基づき、上記熱処理炉の操業中にこの圧力計１１で検出した外側シールボックス７内の雰囲気ガスＧの圧力と、予めこの圧力計１１で検出してこのコンピュータが保存しているシールボックス７，８の正常時の上記熱処理炉の操業中の外側シールボックス７内の雰囲気ガスＧの圧力とを、切替弁１０で検出対象の外側シールボックス７を順次に切り替えながら所定時間（例えば６０分）毎に比較する。

この比較の結果、熱処理炉の操業中にこの圧力計１１で検出した外側シールボックス７内の雰囲気ガスＧの圧力が、シールボックス７，８の正常時の外側シールボックス７内の雰囲気ガスＧの圧力よりも所定以上上昇して大気圧に近づいている（例えば正常時の雰囲気ガスＧの圧力との差圧よりも大気圧との差圧の方が小さくなっている）場合には、上記コンピュータは、該当箇所の移動ビームポスト３を囲む外側および内側シールボックス７，８の何れかに破損が生じていて外側シールボックス７内に侵入空気が有ると判断し、空気の侵入による加熱炉異常の検知およびその空気侵入個所を示す警告信号を出力する。

従って、この実施例の加熱炉異常検知方法によれば、侵入空気の有無を判定し、設備補修の要否を判定することができるようになった。しかも、シールトラフやシールボックスは、点検箇所が多く、通常、操業中には点検しにくい場所に配置されているため、従来は設備異常を認識しないまま操業を継続するのが常態化している処、この実施例の加熱炉異常検知方法によれば、その侵入空気の有無の監視を、炉を消火せずかつ目視による設備点検の手間も掛けずに容易に常時行い得るので、安価にかつ確実に加熱炉の炉体の健全性を図ることができる。

図２は、本発明の加熱炉異常検知方法の他の一実施例によるウォーターシールの破損検知例を示す説明図であり、この実施例では、先の実施例における圧力計１１に代えて、酸素濃度計とガス吸引装置とを設け、各外側シールボックス７内の雰囲気ガスＧを検出用配管９および切替弁１０を介してガス吸引装置で吸引して酸素濃度計でその雰囲気ガスＧの酸素濃度を検出し、その結果から酸素濃度が正常時より所定以上高いか否かで侵入空気の有無を判定する。

図示の例では、例えば熱処理炉が移動ビーム２を４本ずつ横並びにされるとともにそれぞれ前後に２本並びとされて合計８本設けられ、それらの移動ビーム２の下方の炉床１の下にそれぞれシールトラフ６を設けられていて、それらのシールトラフ６をＮｏ．１〜Ｎｏ．８とした場合に、例えばＮｏ．１シールトラフに浸漬された外側および内側シールボックス７，８の何れかに破損が生じると、正常時は２．１０〜２．６０％程度であったＮｏ．１シールトラフの近傍の炉内の酸素濃度が３．２０〜４．００％程度まで上昇しており、例えばＮｏ．１シールトラフについて正常時の酸素濃度から検出閾値を３．００％に設定していれば、その酸素濃度の顕著な上昇を検出することができる。

以上、実施例に基づき説明したが、本発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば上記実施例では外側シールボックス７内の雰囲気ガスＧの圧力を圧力計１１で検出するか、外側シールボックス７内の酸素濃度を酸素濃度計で検出して侵入空気の有無を判定しているが、圧力計１１に加えて酸素濃度計とガス吸引装置とを設け、雰囲気ガスＧの圧力と酸素濃度との両方に基づいて侵入空気の有無を判定するようにしてもよい。

また、上記実施例では全ての移動ビームポスト３をそれぞれ囲む全ての外側シールボックス７内の侵入空気の有無を判定するようにしているが、加熱炉内を複数区画に分割し、各区画内の少なくとも一本の移動ビームポストについて、その移動ビームポストを囲むシールボックスに酸素濃度計および圧力計の少なくとも一方を接続することとしてもよい。そして、ウォーキングビーム式の熱処理炉は、シールトラフ６が移動ビームポスト３に設けられて移動ビーム２とともに移動する構成のものでもよい。

かくして本発明の加熱炉異常検知方法によれば、侵入空気の有無を判定し、設備補修の要否を判定することができ、しかもその侵入空気の有無の監視を、炉を消火せずかつ手間も掛けずに容易に常時行い得るので、安価にかつ確実に加熱炉の炉体の健全性を図ることができる。

１炉床
１ａ開口部
２移動ビーム
３移動ビームポスト
４ウォーキングビーム駆動フレーム
５蓋
６シールトラフ
６ａ開口部
７外側シールプレート
８内側シールプレート
９検出用配管
１０切替弁
１１圧力計
Ｇ雰囲気ガス

Claims

ウォーキングビーム式の加熱炉において炉内への空気の侵入による異常を検知するに際し、
ウォーキングビームの移動ビームポストを囲むシールボックスに酸素濃度計および圧力計の少なくとも一方を接続し、
それら酸素濃度計および圧力計の少なくとも一方の検出結果を設備の正常時のものと比較して、その検出結果が正常時のものより所定以上異なる場合に設備の穴あきによる侵入空気が有ると判定することで、加熱炉の異常を検知することを特徴とする加熱炉異常検知方法。
加熱炉内を複数区画に分割し、各区画内の少なくとも一本の移動ビームポストについて、その移動ビームポストを囲むシールボックスに前記酸素濃度計および圧力計の少なくとも一方を接続することを特徴とする、請求項１記載の加熱炉異常検知方法。
複数のシールボックスにそれぞれ一端部を接続した複数本の配管の他端部を切り替えて、前記酸素濃度計および圧力計の少なくとも一方に接続することを特徴とする、請求項１または２記載の加熱炉異常検知方法。