JP2014145527A - ラジアントチューブを用いた加熱炉 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の１点の支持部でもラジアントチューブの上下反転を実現する構造を提案し、これにより、ラジアントチューブの寿命延長を図り、操業コストを引き下げること。
【解決手段】炉内に、Ｍ字を横倒したような上下方向に略対称の管路が炉幅方向へ架け渡されて配置されラジアントチューブと；炉殻に設けられた前記ブラケット部８を通じて前記ラジアントチューブを支持する支持手段１３と；を備えた加熱炉であって、
前記ラジアントチューブの上方の屈曲部５と下方の屈曲部７に上下対称にブラケット部９，８が設けられ、上方の屈曲部５と下方の屈曲部７との間にこれらを連結支持する連結支持手段１２が設けられ、中間の屈曲部６が吸排気口側の壁に直接もしくは間接的に支持されることを特徴とする、ラジアントチューブを用いた加熱炉。
【選択図】図６

Description

本発明は、熱処理炉等の加熱炉に配置されるラジアントチューブ式加熱装置及びその操業方法に関するものである。

ラジアントチューブは、チューブ内でガスを燃焼させることによってチューブを加熱し、チューブからの輻射熱によって対象物を昇温させる装置である。燃焼ガスが対象物に触れることがないため、清浄な雰囲気下で加熱を行うことができる。

従来のラジアントチューブには、例えば図１に示す特許文献１の構造がある。
このラジアントチューブはＭ字を横倒ししたような管路を有し、燃焼ガスは上側の吸入口から吸入され、水平方向に進行し、往復して下側の排気口から排気される。特に、多くの場合は図１のように２往復する形であり、４本の直線部とその間の３箇所のＵ字状屈曲部を有する。これ以後、４本の直線部はそれぞれ上から第１の直線部、第２の直線部、第３の直線部、第４の直線部と称し、これらの直線部の間にある３箇所のＵ字状屈曲部はそれぞれ上から第１の屈曲部、第２の屈曲部、第３の屈曲部と称する。

このラジアントチューブは全体として、吸入口と排気口で片側面の炉殻に固定される一方、反対側面の炉殻の支持部ではブラケット部を設けられた第３の屈曲部もしくはその近傍において１点で支持される。ラジアントチューブの各部位については、自重を支えるように、第１の屈曲部と第３の屈曲部との間もしくはその近傍、並びに、第２の屈曲部と排気口に近い側の第４の直線部との間もしくはその近傍にそれぞれサドルを設けることにより支持されていた。

しかし、このラジアントチューブは、高温にさらされ、自重によるクリープと酸化による減肉によって変形し、図２に示すような変形が生じる。この変形により、交換を余議なくされる。

そこで、自重の影響を防ぐために、図３に示す特許文献４のようにラジアントチューブと炉殻との接点を３点に増やし、変形を防ぐ対策が取られてきた。

しかし、この対策では不十分であり、特許文献２及び特許文献３に記載されているように、３点支持のラジアントチューブの支持部を上下対称な構造として、ある程度変形が進行した後に、ラジアントチューブを上下反転して設置し直して、変形の進展を防ぐという対策が取られてきた。

特開平８―２７８００２号公報 特開平１１―２５７６１２号公報 特開２００５―２４１１４４号公報 特開平１０−２３７５３９号公報

特許文献１にある、１点支持のラジアントチューブは３点支持のラジアントチューブに比べて、寿命が短い。

そのため、近年建設された加熱炉においては、炉殻とラジアントチューブの接点が３点となるように設計されているが、長年使用されてきた加熱炉においては、未だ炉殻とラジアントチューブの接点が１点のまま変更されていないものが多い。

１点支持から３点支持へ変更する為には炉殻の支持部の増設が必要だが、炉に設置されている断熱材を取り外し炉殻に孔をあけ支持部を追加し、断熱材を貼り直す必要があるため、長期間にわたるライン休止と多くの改造費が必要となり、既設の加熱炉における支持部の増設は現実的ではない。
炉を新設するにしても、１点支持（吸排気に対して反対側の炉壁の支持が１点）のほうが３点支持（吸排気に対して反対側の炉壁の支持が２点）よりも、支持部が少ない分炉の構造が単純となり、この部分からの熱漏れも少なくなり、コスト上有利である。

一方、特許文献２、特許文献３に開示されているように、３点支持構造のラジアントチューブは、反転することで寿命延長が実現されている。

３点支持構造で或る期間操業した後のラジアントチューブの状態を図４に示し、そのラジアントチューブを反転して装着した状態を図５に示す。使用に伴い、第１の直線部、第２の直線部、第３の直線部が大きく垂れ下がる。これ以上変形が進展すると、管同士の接触により管に亀裂が生じるため、ラジアントチューブを上下反転することで垂れの進行方向を反転させて管同士の接触を防ぎ、長期間ラジアントチューブを使用することができる。

しかし、現状の１点支持構造のラジアントチューブについては、３点支持構造のものと異なって、その上下反転を実施することはできない。このことにより、現状の１点支持構造のラジアントチューブを用いた加熱炉ではラジアントチューブに熱変形が生じてしまうとチューブ全体を交換する必要が生じ、操業コストを大きく押し上げることとなっていた。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、既存の１点の支持部でもラジアントチューブの上下反転を実現する構造を提案し、これにより、ラジアントチューブの寿命延長を図り、操業コストを引き下げることを目的としている。

本発明は上記目的を達成するものであって、要旨は以下のとおりである。
（１）炉内に、
Ｍ字を横倒したような上下方向に略対称の管路が炉幅方向へ架け渡されて配置され、
第１の屈曲部または第３の屈曲部に炉幅方向に突出するブラケット部が設けられたラジアントチューブと；
炉殻に設けられた前記ブラケット部を通じて前記ラジアントチューブを支持する支持手段と；
を備えた加熱炉であって、
第１の屈曲部と第３の屈曲部との間もしくはその近傍にこれらを連結支持する連結支持手段が設けられ、
前記ラジアントチューブの第１の屈曲部または第３の屈曲部に設けられたブラケット部に対して上下対称に、もう一つのブラケット部が第３の屈曲部または第１の屈曲部に設けられ、
第２の屈曲部もしくはその近傍が吸排気口側の壁に直接もしくは間接的に支持され、
前記ラジアントチューブを上下反転しても操業できる装着機能を有していることを特徴とする、ラジアントチューブを用いた加熱炉。
なお、ラジアントチューブの４本の直線部はそれぞれ上から、第１の直線部、第２の直線部、第３の直線部、第４の直線部と称し、これらの直線部の間にある３箇所のＵ字状屈曲部はそれぞれ上から第１の屈曲部、第２の屈曲部、第３の屈曲部と称する。

（２）前記ラジアントチューブに、
第３の屈曲部に炉幅方向に突出するブラケット部と、
第１の屈曲部と第３の屈曲部との間もしくはその近傍に連結支持手段であるサドルと、
第１の屈曲部に、第３の屈曲部に設けられたブラケット部と上下対称に設けられた、もう一つのブラケット部と、
第２の屈曲部と排気口に近い側の第４の直線部との間もしくはその近傍に第２の屈曲部を間接的に支持するサドルと、
第２の屈曲部と吸気口に近い側の第１の直線部との間もしくはその近傍に、
第２の屈曲部と排気口に近い側の第４の直線部との間もしくはその近傍に設けられたサドルと上下対称に、
第２の屈曲部を間接的に支持するサドルが設けられたことを特徴とする、（１）に記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。

（３）前記ラジアントチューブに、
第３の屈曲部に炉幅方向に突出するブラケット部と、
第１の屈曲部と第３の屈曲部との間もしくはその近傍に連結支持手段であるサドルと、
第１の屈曲部に、第３の屈曲部に設けられたブラケット部と上下対称に設けられた、もう一つのブラケット部と
第２の屈曲部もしくはその近傍に炉幅方向に突出して吸排気口側の壁に直接に支持する炉幅方向に突出するブラケット部が設けられた
ことを特徴とする、（１）に記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。

（４）前記（１）ラジアントチューブに、
第３の屈曲部に炉幅方向に突出するブラケット部と、
第１の屈曲部に、第３の屈曲部に設けられたブラケット部と上下対称に設けられ、前記第３の屈曲部に設けられたブラケット部と直接接触して支持し合う、もう一つのブラケット部と、
第２の屈曲部と排気口に近い側の第４の直線部との間もしくはその近傍に第２の屈曲部を間接的に支持するサドルと、
第２の屈曲部と吸気口に近い側の第１の直線部との間もしくはその近傍に、
第２の屈曲部と排気口に近い側の第４の直線部との間もしくはその近傍に設けられたサドルと上下対称に、
第２の屈曲部を間接的に支持するサドルが設けられたことを特徴とする、（１）に記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。

（５）前記（１）ラジアントチューブに、
第３の屈曲部に炉幅方向に突出するブラケット部と、
第１の屈曲部に、第３の屈曲部に設けられたブラケット部と上下対称に設けられ、前記第３の屈曲部に設けられたブラケット部と直接接触して支持し合う、もう一つのブラケット部と、
第２の屈曲部もしくはその近傍に炉幅方向に突出して吸排気口側の壁に直接に支持する炉幅方向に突出するブラケット部
が設けられたことを特徴とする、（１）に記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。

（６）前記ラジアントチューブに、
第１の屈曲部に炉幅方向に突出するブラケット部と、
第１の屈曲部と第３の屈曲部との間もしくはその近傍に連結支持手段である係合部が設けられ、
第３の屈曲部に、第１の屈曲部に設けられたブラケット部と上下対称に設けられた、もう一つのブラケット部と、
第２の屈曲部と排気口に近い側の第４の直線部との間もしくはその近傍に第２の屈曲部を間接的に支持するサドルと、
第２の屈曲部と吸気口に近い側の第１の直線部との間もしくはその近傍に、
第２の屈曲部と排気口に近い側の第４の直線部との間もしくはその近傍に設けられたサドルと上下対称に、
第２の屈曲部を間接的に支持するサドルが設けられたことを特徴とする、（１）に記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。

（７）前記ラジアントチューブに、
第１の屈曲部に炉幅方向に突出するブラケット部と、
第１の屈曲部と第３の屈曲部との間もしくはその近傍に連結支持手段である係合部が設けられ、
第３の屈曲部に、第１の屈曲部に設けられたブラケット部と上下対称に設けられた、もう一つのブラケット部と、
第２の屈曲部もしくはその近傍に炉幅方向に突出して吸排気口側の壁に直接に支持する炉幅方向に突出するブラケット部が設けられたことを特徴とする、（１）に記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。

（８）炉殻に設けられて前記下側のブラケット部を支持する前記支持手段が、前記下側のブラケット部の上下変位に追従して鉛直方向上向きに移動または傾動することを特徴とする前記（１）から（７）のいずれかに記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。

（９）第１の屈曲部と第３の屈曲部との間もしくはその近傍に設けられたサドルの互いに接触して支持し合う面の片方もしくは両方が円筒面状になっていることを特徴とする前記（２）又は（３）に記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。

（１０）前記第１の屈曲部に設けられたブラケット部と前記第３の屈曲部に設けられたブラケット部が互いに接触して支持し合う面の、片方もしくは両方が円筒面状になっていることを特徴とする前記（４）又は（５）に記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。

本発明により、既存の１点の支持部でもラジアントチューブの上下反転を実現するので、ラジアントチューブの寿命延長を図り、操業コストを引き下げることができる。

従来のラジアントチューブを示した正面図である。（特許文献１） 自重クリープと酸化減肉によって変形した従来の１点支持式ラジアントチューブを示した正面図である。 ３点支持構造のラジアントチューブを示した正面図である。（特許文献４） 自重クリープと酸化減肉によって変形した従来の３点支持式ラジアントチューブを示した正面図である。 図４のラジアントチューブを上下反転した正面図である。 ラジアントチューブ装着直後の本発明の第１の実施形態の正面図である。 （ａ）ラジアントチューブ上下反転前の本発明の第１の実施形態の正面図である。（ｂ）ラジアントチューブ上下反転後の本発明の第１の実施形態の正面図である。 （ａ）ラジアントチューブ上下反転前の本発明の第１の実施形態の正面図である。（ｂ）ラジアントチューブ上下反転後の本発明の第１の実施形態の正面図である。 支持手段が上向きに傾動している本発明の第７の実施形態である。 ブラケット部が支持部に支持されている状態の本発明の第７の実施形態である。 支持部が上向きに傾動している本発明の第８の実施形態である。 ブラケット部が支持部に支持されている状態の本発明の第８の実施形態である。 ラジアントチューブ装着直後の本発明の第２の実施形態の正面図である。 ラジアントチューブ装着直後の本発明の第３の実施形態の正面図である。 ラジアントチューブ装着直後の本発明の第４の実施形態の正面図である。 別形態の従来のラジアントチューブを示した正面図である。 ラジアントチューブ装着直後の本発明の第５の実施形態の正面図である。 ラジアントチューブ装着直後の本発明の第６の実施形態の正面図である。 サドルの互いに接触して支持し合う面の片方が円筒面状となっているラジアントチューブの正面図である。 図１９のラジアントチューブの変形後の正面図である。 図２０のラジアントチューブの上下反転後の正面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。なお、各図において、図中の左右方向が炉幅方向である。

図６〜図８を用いて本発明の第１の実施形態を示す。
図６はラジアントチューブ装着直後の本発明の第１の実施形態の正面図である。
本発明の要旨は、炉内に、
Ｍ字を横倒したような上下方向に略対称の管路が炉幅方向へ架け渡されて配置され、
第１の屈曲部５または第３の屈曲部７に炉幅方向に突出するブラケット部８が設けられたラジアントチューブと；
炉殻に設けられた前記ブラケット部８を通じて前記ラジアントチューブを支持する支持手段１３と；
を備えた加熱炉であって、
第１の屈曲部５と第３の屈曲部７との間もしくはその近傍にこれらを連結支持する連結支持手段１２が設けられ、
第２の屈曲部６もしくはその近傍が吸排気口側の壁に直接もしくは間接的に支持され、
前記ラジアントチューブの第１の屈曲部５または第３の屈曲部７に設けられたブラケット部８（または９）に対して上下対称に、もう一つのブラケット部９（または８）が第３の屈曲部７または第１の屈曲部５に設けられたことを特徴とする、ラジアントチューブを用いた加熱炉、である。

図７（ａ）はラジアントチューブ上下反転前の本発明の第１の実施形態の正面図である。ラジアントチューブは使用に伴い変形し、第１の直線部１、第２の直線部２、第３の直線部３が大きく垂れ下がる。この変形が進行すると直線部同士が接触し、亀裂が発生する為、亀裂の発生前に変形量を元に交換している。

図８はラジアントチューブ上下反転後の本発明の第１の実施形態の正面図である。
ラジアントチューブは、装着治具を介して炉壁に着脱可能に取付けられており、装着治具をたとえば１８０°対称に配置することによって、上下反転して操業できる。
図７（ａ）のように変形したラジアントチューブを上下反転させることにより、垂れの進行方向を逆転させて、管同士の接触を防ぎ、長期間同ラジアントチューブが使用可能となる。
また、第２の屈曲部６もしくはその近傍が、吸排気口側の壁(炉殻)に、第４の直線部４とサドル１０を介して間接的に支持される。さらに、サドル１０の上下対称の位置には、別のサドル１１が設けられる。このサドル１１は、ラジアントチューブが上下反転した場合に、第２の屈曲部６もしくはその近傍を間接的に支持する。

第１の屈曲部５が変形するため、上下反転後に、反転後の第３の屈曲部７と炉殻からの支持部１３との間に隙間が生じると考えられる（図７（ｂ））。この隙間の発生は第１の屈曲部５と第３の屈曲部７との間を連結支持するサドル１２等によって軽減されることができるが、なくすことは困難である。そこで、この反転時に生じる隙間が、反転後にどの程度ラジアントチューブに影響があるか熱弾塑性クリープ解析を実施することにより評価を行った。
まず、反転前に生じる第１の屈曲部５の変形をＦＥＭを用いた計算によって求め、ラジアントチューブがクリープ変形によって垂れ下がり、反転後に生じる隙間が埋まるまでの時間を計算によって算出し、また、その間に発生する応力を算出した。
算出された応力と時間から、ラーソンミラーパラメータを用いて整理を行い、垂れ下がるまでの時間と応力を元に、しばらくするとクリープ破断等を起こさずに支持部に接触することがわかった。
このことから、第１の屈曲部５と第３の屈曲部７との間を連結支持するサドル１２等によってその間隔を維持するように補強しておけば、吸排気に対して反対側の炉壁の支持は、上下反転しても、１点でも強度的に問題ないことがわかった。また、実際に実施した場合にも問題は生じなかった。
ラジアントチューブと炉殻との接点が３点のものと比較して、炉殻との接点が１点または２点のものは、接点が少ないため反転時に位置合わせが容易であり、短時間で反転組み換えが実施出来た。

図１３はラジアントチューブ装着直後の本発明の第２の実施形態の正面図である。
第１の屈曲部５と第３の屈曲部７にそれぞれ炉幅方向に突出する上下対称のブラケット部９，８を設けられたラジアントチューブである。第１の屈曲部５と第３の屈曲部７との間にサドル１２はないが、ブラケット部９，８同士が連結し合っており（直接接触して支持し合っており）、その間隔が維持されるように補強されている。したがって、第１の屈曲部５は、第３の屈曲部７のブラケット部８により支持される。
図１４はラジアントチューブ装着直後の本発明の第３の実施形態の正面図である。
前記ラジアントチューブの第２の屈曲部６の排気口に近い側に炉幅方向に突出するように設けられたブラケット部１４により、直接的に接触して支持されるラジアントチューブである。

図１５はラジアントチューブ装着直後の本発明の第４の実施形態の正面図である。
第１の屈曲部５と第３の屈曲部７にそれぞれ上下対称のブラケット部８，９を設けられたラジアントチューブである。第１の屈曲部５と第３の屈曲部７との間にサドル１２はないが、ブラケット部８，９同士が連結し合っており（直接接触して支持し合っており）、その間隔が維持されるように補強されている。したがって、第１の屈曲部５は、第３の屈曲部７のブラケット部８により支持される。

図１６は別形態の従来のラジアントチューブを示した正面図である。
第１の屈曲部５に炉幅方向に突出するブラケット部９が設けられ、
第１の屈曲部５と第３の屈曲部７との間もしくはその近傍に、第１の屈曲部５と第３の屈曲部７とを連結支持する係合部１５が設けられ、第２の屈曲部６と排気口に近い側の第４の直線部４との間もしくはその近傍にサドル１０を設けられたラジアントチューブと；
炉殻に設けられた前記ブラケット部９を通じて前記ラジアントチューブを支持する支持手段１３が設けられる。
上下対称のもう一つのブラケット部がないので、ラジアントチューブを上下反転して使用することができない。

図１７はラジアントチューブ装着直後の本発明の第５の実施形態の正面図である。
前記ラジアントチューブの第３の屈曲部７に、第１の屈曲部５に設けられたブラケット部９と上下対称に、もう一つのブラケット部８を設け、
第２の屈曲部６と吸気口に近い側の第１の直線部１との間もしくはその近傍にサドル１１を設けることにより、上下反転させた際に、炉殻に設けられた支持部１３を通じて前記ラジアントチューブが支持される構造である。
第１の屈曲部５に設けられるブラケット部９と、第３の屈曲部７に設けられるブラケット部８とは、係合部１５によって係合し、直接的に接触して支持し合っている。

図１８はラジアントチューブ装着直後の本発明の第６の実施形態の正面図である。
前記ラジアントチューブの第２の屈曲部６を排気口に近い側より設けられたブラケット部１４より支持されるラジアントチューブである。
図１３、１４、１５、１７及び１８の第２〜６の実施形態はいずれも、実施形態１と同様に、吸排気に対して反対側の炉壁の支持が１点であっても、上下反転をすることによってラジアントチューブの寿命を長くすることができた。

特許文献２及び特許文献３に見られるような手段を用いて、１点支持の場合でも反転可能であると考え実施しようとしたが、３点支持の場合と比較して１点支持の場合には図７に示すように、第１の屈曲部５の変形が大きく、第１の屈曲部５が大きく鉛直方向下に下降し、また第１の屈曲部５が紙面垂直方向に変形する。このため、上下反転した後には、元々第１の屈曲部５の位置にあったブラケット部９が、炉殻からの支持部１３よりも上方にきてしまうという問題点がある。

特許文献２にあるような構造を取られている場合は、ラジアントチューブが変形し反転した時に、反転後のラジアントチューブの第３の屈曲部７が浮いている状態になり、支持されていない状況が続くこととなる。強度上問題はないことはすでに述べたが、片持ち梁の状態が長時間続くことは振動しやすいこと、第１の直線部１、第４の直線部４の根元に大きな応力が発生しやすいことなど、あまり好ましい状態とは言えない。
また、ラジアントチューブの変形が進むにつれて、第３の屈曲部７のブラケット部８が炉殻からの支持部１３に接触することが考えられるが、特許文献２にあるような構造だと、支持部の溝部にうまく入らない可能性が非常に高い。

第１の屈曲部５の変形を抑制するために、チューブ間の拘束を強くすることも想定されるが、拘束により生じる熱応力によってチューブに亀裂や座屈が生じてしまうため、拘束を強化することもできない。

また、特許文献３にあるような構造を取った場合は、反転した後にブラケット部が従来あるべき場所から１００ｍｍほど上方に位置することになるため、その１００ｍｍだけ余分に支持部を拡大する必要が生じる。しかし、支持部の拡大を行うと、断熱部の除去が必要となるため、炉体放散による熱損失が大きくなり、燃料コストが上昇する。このため、特許文献３にあるような方法を実施することは難しい。

（ｄ）反転させた後の第３屈曲部７の紙面垂直方向の変形を拘束する部分がないため、第３屈曲部７が垂れて炉殻からの支持部１３と接触するまでに、紙面垂直方向に変形してしまい支持部１３にうまくはまらない可能性が生じる。そのために、炉殻から出ている支持部１３を改良する。
ばね１６を用いた機構とすることで、支持部１３が鉛直方向上に伸び、上方に位置する第３屈曲部７のブラケット部８を迎えにいくようにする。（図９〜１２参照）

そこで、通常支持部１３の締結部が２点ある部分の下方に、軟らかいばね１６を設置して、支持部１３が接触していない場合は、支持部１３が上方へ位置する。これにより、第３の屈曲部７が変形により上方に位置している場合には、炉殻より出た支持部１３が上方に移動し、ラジアントチューブからのブラケット部８と接触するようになり、紙面垂直方向の変形を拘束することが可能となる。

図９は支持部１３が上向きに傾動している本発明の第７の実施形態であり、図１０はブラケット部８が支持部１３に支持されている状態の本発明の第７の実施形態である。
ばね１６により、支持部１３が接触していない場合は、支持部１３が上方へ位置する。これにより、第３の屈曲部７が変形により上方に位置している場合には、炉殻より出た支持部１３が上方に移動し、ラジアントチューブからのブラケット部８と接触するようになり、紙面垂直方向の変形を拘束することが可能となる。

図１１は支持部１３が上向きに傾動している本発明の第８の実施形態であり、図１２はブラケット部８が支持部１３に支持されている状態の本発明の第８の実施形態である。
ばね１６により、支持部１３が接触していない場合は、支持部１３が上方へ位置する。これにより、第３の屈曲部７が変形により上方に位置している場合には、炉殻より出た支持部１３が上方に移動し、ラジアントチューブからの支持部１３と接触するようになり、紙面垂直方向の変形を拘束することが可能となる。

操業条件によっては、図８（ａ）に示すように、第１の屈曲部５の変形が大きく、第１の屈曲部５の上方に傾く。このため、上下反転した後には、元々第１の屈曲部５の位置にあったブラケット部９が、炉殻からの支持部１３よりも下方にきてしまい干渉するという問題点があり得る。（図８（ｂ））

反転後のブラケット部８が、支持部１３と干渉する原因は、ラジアントチューブが変形するにしたがって、第１の屈曲部５と第３の屈曲部７とを連結支持するサドル１２同士が傾いて接触し、結果的に第１の屈曲部５が傾き、ブラケット部８が新品時よりも上方に移動するためである。

そこで、第１の屈曲部５と第３の屈曲部７とを連結支持するサドル１２同士が傾き第１の屈曲部５が傾いてもブラケット部８が新品時よりも上方に移動しないために、サドル１２の互いに接触して支持し合う接触面の片方もしくは両方に円筒状の面を導入する（図１９）。なお、図１９では、片方の面が円筒面状に形成される構成を示すが、両方の面が円筒面状に形成される構成であってもよい。

この円筒状の曲率の導入により、第１の屈曲部５が大きく傾いたとしても、円筒状の面により第１屈曲部５の位置が下がるため、結果としてブラケット部８の位置が新品時よりも上方に移動することはない。（図２０、２１）

本発明者らは、本発明として図６の形状及び比較例として図１６の形状のラジアントチューブを実機の炉に装着し、本発明の評価を行った。
燃焼ガス：ＣＯＧ
燃焼温度：１０００℃〜１３００℃
炉内温度：７００℃〜１０００℃
加熱炉：ＣＦＢ（セラミックファイバーブランケット）とＳＵＳによって構成されている。
熱処理対象鋼板材質：一般材〜ハイテン
熱処理対象鋼板寸法：板厚０．３〜３．０ｍｍ、板巾６００〜１８００ｍｍ
設備設置位置：ＣＡＰＬまたはＣＧＬの加熱炉
ラジアントチューブ概要：材質ＳＣＨ２２、炉内幅３０００ｍｍ
比較例：６０か月使用したところで、ラジアントチューブの寿命が来て交換した。
実施例：４８か月使用したところで、ラジアントチューブの上下を反転させ、
さらに９０か月使用したところでラジアントチューブの寿命を迎えた。
このように本発明によってラジアントチューブの大幅な長寿命化を実現した。このような長寿命化によって加熱炉の操業コストは大幅に下げることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の実施形態に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、熱処理炉等の加熱炉に配置されるラジアントチューブ式加熱装置及びその操業方法においてラジアントチューブの長寿命化又は、これによるコストダウンに有用である。

１ 第１の直線部
２ 第２の直線部
３ 第３の直線部
４ 第４の直線部
５ 第１の屈曲部
６ 第２の屈曲部
７ 第３の屈曲部
８ 第３の屈曲部に設けられたブラケット部
９ 第３の屈曲部に設けられたブラケット部と上下対称に、第１の屈曲部に設けられたブラケット部
１０ 第２の屈曲部と吸気口に近い側の第４の直線部との間もしくはその近傍に設けられたサドル
１１ 第２の屈曲部と吸気口に近い側の第４の直線部との間もしくはその近傍に設けられたサドルと上下対称に、第２の屈曲部と排気口に近い側の第１の直線部との間もしくはその近傍に設けられたサドル
１２ 第１の屈曲部と第３の屈曲部との間に設けられたサドル
１３ 吸入口と排気口と反対側面の炉殻の支持部

Claims (10)

1. 炉内に、
   Ｍ字を横倒したような上下方向に略対称の管路が炉幅方向へ架け渡されて配置され、
   第１の屈曲部または第３の屈曲部に炉幅方向に突出するブラケット部が設けられたラジアントチューブと；
   炉殻に設けられた前記ブラケット部を通じて前記ラジアントチューブを支持する支持手段と；
   を備えた加熱炉であって、
   第１の屈曲部と第３の屈曲部との間もしくはその近傍にこれらを連結支持する連結支持手段が設けられ、
   前記ラジアントチューブの第１の屈曲部または第３の屈曲部に設けられたブラケット部に対して上下対称に、もう一つのブラケット部が第３の屈曲部または第１の屈曲部に設けられ、
   第２の屈曲部もしくはその近傍が吸排気口側の壁に直接もしくは間接的に支持され、
   前記ラジアントチューブを上下反転しても操業できる装着機能を有していることを特徴とする、ラジアントチューブを用いた加熱炉。
   なお、ラジアントチューブの４本の直線部はそれぞれ上から、第１の直線部、第２の直線部、第３の直線部、第４の直線部と称し、これらの直線部の間にある３箇所のＵ字状屈曲部はそれぞれ上から第１の屈曲部、第２の屈曲部、第３の屈曲部と称する。
2. 前記ラジアントチューブに、
   第３の屈曲部に炉幅方向に突出するブラケット部と、
   第１の屈曲部と第３の屈曲部との間もしくはその近傍に連結支持手段であるサドルと、
   第１の屈曲部に、第３の屈曲部に設けられたブラケット部と上下対称に設けられた、もう一つのブラケット部と、
   第２の屈曲部と排気口に近い側の第４の直線部との間もしくはその近傍に第２の屈曲部を間接的に支持するサドルと、
   第２の屈曲部と吸気口に近い側の第１の直線部との間もしくはその近傍に、
   第２の屈曲部と排気口に近い側の第４の直線部との間もしくはその近傍に設けられたサドルと上下対称に、
   第２の屈曲部を間接的に支持するサドルが設けられたことを特徴とする、請求項１に記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。
3. 前記ラジアントチューブに、
   第３の屈曲部に炉幅方向に突出するブラケット部と、
   第１の屈曲部と第３の屈曲部との間もしくはその近傍に連結支持手段であるサドルと、
   第１の屈曲部に、第３の屈曲部に設けられたブラケット部と上下対称に設けられた、もう一つのブラケット部と
   第２の屈曲部もしくはその近傍に炉幅方向に突出して吸排気口側の壁に直接に支持する炉幅方向に突出するブラケット部が設けられた
   ことを特徴とする、請求項１に記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。
4. 前記ラジアントチューブに、
   第３の屈曲部に炉幅方向に突出するブラケット部と、
   第１の屈曲部に、第３の屈曲部に設けられたブラケット部と上下対称に設けられ、前記第３の屈曲部に設けられたブラケット部と直接接触して支持し合う、もう一つのブラケット部と、
   第２の屈曲部と排気口に近い側の第４の直線部との間もしくはその近傍に第２の屈曲部を間接的に支持するサドルと、
   第２の屈曲部と吸気口に近い側の第１の直線部との間もしくはその近傍に、
   第２の屈曲部と排気口に近い側の第４の直線部との間もしくはその近傍に設けられたサドルと上下対称に、
   第２の屈曲部を間接的に支持するサドルが設けられたことを特徴とする、請求項１に記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。
5. 前記ラジアントチューブに、
   第３の屈曲部に炉幅方向に突出するブラケット部と、
   第１の屈曲部に、第３の屈曲部に設けられたブラケット部と上下対称に設けられ、前記第３の屈曲部に設けられたブラケット部と直接接触して支持し合う、もう一つのブラケット部と、
   第２の屈曲部もしくはその近傍に炉幅方向に突出して吸排気口側の壁に直接に支持する炉幅方向に突出するブラケット部
   が設けられたことを特徴とする、請求項１に記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。
6. 前記ラジアントチューブに、
   第１の屈曲部に炉幅方向に突出するブラケット部と、
   第１の屈曲部と第３の屈曲部との間もしくはその近傍に連結支持手段である係合部が設けられ、
   第３の屈曲部に、第１の屈曲部に設けられたブラケット部と上下対称に設けられた、もう一つのブラケット部と、
   第２の屈曲部と排気口に近い側の第４の直線部との間もしくはその近傍に第２の屈曲部を間接的に支持するサドルと、
   第２の屈曲部と吸気口に近い側の第１の直線部との間もしくはその近傍に、
   第２の屈曲部と排気口に近い側の第４の直線部との間もしくはその近傍に設けられたサドルと上下対称に、
   第２の屈曲部を間接的に支持するサドルが設けられたことを特徴とする、請求項１に記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。
7. 前記ラジアントチューブに、
   第１の屈曲部に炉幅方向に突出するブラケット部と、
   第１の屈曲部と第３の屈曲部との間もしくはその近傍に連結支持手段である係合部が設けられ、
   第３の屈曲部に、第１の屈曲部に設けられたブラケット部と上下対称に設けられた、もう一つのブラケット部と、
   第２の屈曲部もしくはその近傍に炉幅方向に突出して吸排気口側の壁に直接に支持する炉幅方向に突出するブラケット部が設けられたことを特徴とする、請求項１に記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。
8. 炉殻に設けられて前記下側のブラケット部を支持する前記支持手段が、前記下側のブラケット部の上下変位に追従して鉛直方向上向きに移動または傾動することを特徴とする前記請求項１から７のいずれか１項に記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。
9. 第１の屈曲部と第３の屈曲部との間もしくはその近傍に設けられたサドルの互いに接触して支持し合う面の片方もしくは両方が円筒面状になっていることを特徴とする前記請求項２又は３に記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。
10. 前記第１の屈曲部に設けられたブラケット部と前記第３の屈曲部に設けられたブラケット部が互いに接触して支持し合う面の、片方もしくは両方が円筒面状になっていることを特徴とする前記請求項４又は５に記載のラジアントチューブを用いた加熱炉。

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