JP2016056428A - Heating device and heating method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heating device which can be of a reduced size while suppressing oxidation of a material to be heated and in which a heat loss is reduced, as well as a heating method.SOLUTION: A heating device 1 has: a tubular flame burner 10 configured so that an oxidizer and fuel are jetted from a slit 12, which is opened in the wall surface of a cylindrical combustion chamber 11 along the axial direction, toward the tangential direction of the combustion chamber 11 and the fuel is burned spirally; a material supply portion for supplying a linear or bar-shaped material M to be heated to the central part, in the radial direction, of the combustion chamber 11 along the axial direction; and supply quantity control means 20 for controlling the amount of oxidizer to be supplied to the combustion chamber 11 so that an equivalent ratio in the combustion chamber 11 is greater than 1.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、線状または棒状の被加熱材料を加熱する加熱装置および加熱方法に関する。   The present invention relates to a heating apparatus and a heating method for heating a linear or rod-shaped material to be heated.

従来より、鋼線やパイプ等、線状や棒状の金属材料の製造工程においては、金属組織の均一化、加工硬化の除去、浸炭処理や焼鈍等のため、金属材料に対して加熱処理が施される。その際、金属材料の酸化防止のために、真空中や還元雰囲気下にて加熱が行われる。   Conventionally, in the manufacturing process of linear or rod-like metal materials such as steel wires and pipes, heat treatment has been applied to metal materials in order to homogenize the metal structure, remove work hardening, carburizing treatment, annealing, etc. Is done. At that time, in order to prevent oxidation of the metal material, heating is performed in a vacuum or in a reducing atmosphere.

特許文献1の連続真空浸炭装置では、複数の炉心管と電気ヒータを真空室内に配設し、第1の炉心管に浸炭ガス、第2の炉心管に不活性ガスを供給する。第1の炉心管を例えば1000℃に加熱した状態にて、金属線材を第1炉心管および第2炉心管の内部に挿入させる。すると、第1炉心管にて浸炭処理が進行し、第2炉心管にて炭素の拡散が進行する。真空中の処理であるので、表面酸化や粒界酸化を抑止して良好な浸炭が可能である。   In the continuous vacuum carburizing apparatus of Patent Document 1, a plurality of core tubes and electric heaters are disposed in a vacuum chamber, and a carburizing gas is supplied to the first core tube and an inert gas is supplied to the second core tube. In a state where the first core tube is heated to 1000 ° C., for example, the metal wire is inserted into the first core tube and the second core tube. Then, the carburizing process proceeds in the first core tube, and the diffusion of carbon proceeds in the second core tube. Since the process is performed in vacuum, surface carburization and grain boundary oxidation can be suppressed and good carburization is possible.

特許文献2の熱処理装置では、パイプの下方にバーナなどの加熱手段を設け、パイプ内に水素などの還元性ガスや窒素などの不活性ガスを供給する。そして、例えば700℃〜1150℃の範囲でパイプ内を走行する金属線材を加熱して、光輝焼鈍などの熱処理を施す。   In the heat treatment apparatus of Patent Document 2, heating means such as a burner is provided below the pipe, and a reducing gas such as hydrogen or an inert gas such as nitrogen is supplied into the pipe. Then, for example, the metal wire traveling in the pipe is heated in a range of 700 ° C. to 1150 ° C., and heat treatment such as bright annealing is performed.

一方、アルミや亜鉛の溶解には、るつぼ炉等の工業炉が用いられる。特許文献3には、金属材料を溶解バーナにより溶解する溶解室と、溶解室から流入した溶湯を保持バーナによって所定温度に調整・保持する保持室と、保持室と連通し溶液を鋳造機へくみ出す汲出室により構成される溶解保持炉が開示されている。   On the other hand, an industrial furnace such as a crucible furnace is used for melting aluminum and zinc. In Patent Document 3, a melting chamber for melting a metal material by a melting burner, a holding chamber for adjusting and holding a molten metal flowing from the melting chamber to a predetermined temperature by a holding burner, and a solution communicating with the holding chamber are added to the casting machine. A melting and holding furnace constituted by a drawing chamber is disclosed.

特開2005−248295号公報JP 2005-248295 A 特開2008−133506号公報JP 2008-133506 A 特開2005−76972号公報JP 2005-76972 A

上述した熱処理装置においては、コストやエネルギー効率の面で多くの課題がある。すなわち特許文献1の連続真空浸炭装置では、金属線材の酸化を避けるために炉心管と電気ヒータを真空室内に設置し、炉心管に雰囲気ガスとして不活性ガスを供給しているため、装置の大型化・複雑化、雰囲気ガス供給のコストが問題となる。また、真空熱処理では対流による熱伝導が期待できないため、熱伝達の面で不利である。特許文献2の熱処理装置においても同様である。特許文献3の溶解保持炉においては、バーナからの完全燃焼ガスによる加熱によってアルミを溶解し、また溶解状態に保持しているので、溶湯表面に酸化膜が生成し、材料のロスが生じると共に、溶湯を用いて作成する製品が不良品となるリスクが存在する。さらにこれらの工業炉に共通して、その熱容量による蓄熱損失が大きく、また炉の外表面の面積が大きいため、表面積に比例する放熱損失も大きくなる。   The above-described heat treatment apparatus has many problems in terms of cost and energy efficiency. That is, in the continuous vacuum carburizing apparatus of Patent Document 1, a furnace core tube and an electric heater are installed in a vacuum chamber in order to avoid oxidation of the metal wire, and an inert gas is supplied as an atmosphere gas to the furnace core tube. Increased complexity and cost of atmospheric gas supply are problems. Moreover, since heat conduction by convection cannot be expected in vacuum heat treatment, it is disadvantageous in terms of heat transfer. The same applies to the heat treatment apparatus of Patent Document 2. In the melting and holding furnace of Patent Document 3, aluminum is melted by heating with a complete combustion gas from a burner, and since it is held in a molten state, an oxide film is generated on the surface of the molten metal, and material loss occurs. There is a risk that a product created using molten metal will be defective. Furthermore, common to these industrial furnaces, heat storage loss due to the heat capacity is large, and since the area of the outer surface of the furnace is large, the heat dissipation loss proportional to the surface area is also large.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被加熱材料の酸化を抑制しつつ、小型化が可能で、装置における熱損失を低減した加熱装置および加熱方法を提供する点にある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a heating apparatus and a heating method capable of reducing the size and suppressing heat loss in the apparatus while suppressing oxidation of the material to be heated. There is in point to do.

上記目的を達成するための本発明に係る加熱装置の特徴構成は、円筒状の燃焼室の壁面に軸方向に沿って開口するスリットから前記燃焼室の前記壁面の接線方向に向けて、酸化剤と燃料とを個別に、または混合して噴出させて旋回燃焼させる管状火炎バーナと、前記燃焼室の径方向の中央部に、前記燃焼室の軸方向に沿って線状または棒状の被加熱材料を供給する材料供給部と、前記燃焼室において当量比が1より大きくなるように酸化剤の前記燃焼室への供給量を制御する供給量制御手段とを有する点にある。   In order to achieve the above object, the heating apparatus according to the present invention is characterized in that an oxidizing agent is formed from a slit that opens in the axial direction on a wall surface of a cylindrical combustion chamber toward a tangential direction of the wall surface of the combustion chamber. Flame burner that is swirled and burned separately or mixed and injected, and a material to be heated linearly or rod-shaped along the axial direction of the combustion chamber at the radial center of the combustion chamber And a supply amount control means for controlling the supply amount of the oxidant to the combustion chamber so that the equivalence ratio becomes larger than 1 in the combustion chamber.

上記目的を達成するための本発明に係る加熱方法の特徴構成は、円筒状の燃焼室の壁面に軸方向に沿って開口するスリットから前記燃焼室の前記壁面の接線方向に向けて、酸化剤と燃料とを個別に、または混合して噴出させて旋回燃焼させる管状火炎バーナを用いて、前記燃焼室の径方向の中央部に、前記燃焼室の軸方向に沿って線状または棒状の被加熱材料を供給し、前記燃焼室において当量比が1より大きくなるように酸化剤と燃料とを前記燃焼室へ噴出させて旋回燃焼させ、前記被加熱材料を加熱する点にある。   The characteristic configuration of the heating method according to the present invention for achieving the above object is that an oxidizing agent is provided from a slit that opens along the axial direction to a wall surface of a cylindrical combustion chamber toward a tangential direction of the wall surface of the combustion chamber. And a tubular flame burner that is swirled and burned separately or mixed, and a linear or rod-like covering along the axial direction of the combustion chamber at the center in the radial direction of the combustion chamber. A heating material is supplied, and an oxidizing agent and a fuel are jetted into the combustion chamber so as to have an equivalence ratio greater than 1 in the combustion chamber, and swirl combustion is performed to heat the material to be heated.

円筒状の燃焼室の壁面に軸方向に沿って開口するスリットから、燃焼室の壁面の接線方向に向けて、酸化剤と燃料とを個別に、または混合して噴出させて旋回燃焼させると、燃焼室に管状火炎が生成する。管状火炎の中心部の燃焼ガスは、断熱火炎温度がほぼ実現されているため高温となり、被加熱材料を短時間で加熱して所望の処理温度や溶融温度に到達させることができる。したがって、加熱装置の大きさと表面積を小さくすることができ、加熱装置における蓄熱損失と放熱損失を低減できる。
また、管状火炎が生成している燃焼室は内壁(壁面)が常温の未燃焼の混合気(酸化剤と燃料との混合気体)に覆われるため、外部への放熱損失がきわめて小さくなり、場合によっては断熱材を低減・省略することも可能となる。
すなわち管状火炎バーナを用いることにより、加熱装置の省エネルギーと省コストを実現できる。
From the slit that opens along the axial direction to the wall surface of the cylindrical combustion chamber, and oxidant and fuel are jetted separately or mixed and swirled and burned toward the tangential direction of the wall surface of the combustion chamber, A tubular flame is generated in the combustion chamber. The combustion gas at the center of the tubular flame becomes high because the adiabatic flame temperature is substantially realized, and the material to be heated can be heated in a short time to reach a desired processing temperature and melting temperature. Therefore, the size and surface area of the heating device can be reduced, and heat storage loss and heat dissipation loss in the heating device can be reduced.
In addition, the combustion chamber where the tubular flame is generated is covered with an unburned air-fuel mixture (mixed gas of oxidizer and fuel) at the room temperature (wall surface), so the heat dissipation loss to the outside is extremely small. Depending on the case, the heat insulating material can be reduced or omitted.
That is, by using the tubular flame burner, energy saving and cost saving of the heating device can be realized.

加えて、燃焼室において当量比が1より大きくなるように、酸化剤の燃焼室への供給量が制御されるので、管状火炎バーナの燃焼室における燃焼は燃料過剰の還元燃焼となる。管状火炎は層流火炎といわれているので、乱流火炎とは異なって、管状火炎の中心部の燃焼ガス層には局所的にも酸化雰囲気領域が形成されることがない。また管状火炎は、一般の工業用バーナよりも燃料過剰において、燃焼領域が広く、安定燃焼が可能であるため、本用途に好適である。そして材料供給部が、線状または棒状の被加熱材料を燃焼室の径方向の中央部に燃焼室の軸方向に沿って供給するので、被加熱材料に対して無酸化での加熱を行うことが可能となる。   In addition, since the supply amount of the oxidant to the combustion chamber is controlled so that the equivalence ratio is greater than 1 in the combustion chamber, the combustion in the combustion chamber of the tubular flame burner is a reduction combustion with excess fuel. Since the tubular flame is called a laminar flame, unlike the turbulent flame, an oxidizing atmosphere region is not locally formed in the combustion gas layer at the center of the tubular flame. In addition, the tubular flame is suitable for this application because it has a wider combustion area and can be stably burned in a fuel excess than a general industrial burner. And since a material supply part supplies the to-be-heated material of linear or rod shape to the center part of the radial direction of a combustion chamber along the axial direction of a combustion chamber, heating to a to-be-heated material is carried out without oxidation Is possible.

つまり上記特徴構成によれば、円筒状の燃焼室の壁面に軸方向に沿って開口するスリットから燃焼室の壁面の接線方向に向けて、酸素を含有する酸化剤と燃料とを個別に、または混合して噴出させて旋回燃焼させる管状火炎バーナにおいて、燃焼室において当量比が1より大きくなるように酸化剤と燃料とを燃焼室へ噴出させて旋回燃焼させ、燃焼室の径方向の中央部に、燃焼室の軸方向に沿って線状または棒状の被加熱材料を供給し、被加熱材料を加熱するので、加熱装置の小型化と放熱損失および蓄熱損失の低減を実現しつつ、被加熱材料に対する無酸化での加熱を行うことができる。   That is, according to the above characteristic configuration, the oxidant containing oxygen and the fuel are individually or from the slit that opens in the axial direction on the wall surface of the cylindrical combustion chamber toward the tangential direction of the wall surface of the combustion chamber, or In a tubular flame burner that is swirled by mixing and jetting, an oxidizing agent and fuel are jetted into the combustion chamber so that the equivalence ratio is greater than 1 in the combustion chamber, and swirl combustion is performed, so that the central portion in the radial direction of the combustion chamber In addition, a linear or rod-shaped material to be heated is supplied along the axial direction of the combustion chamber and the material to be heated is heated, so that the size of the heating device can be reduced and the heat dissipation loss and heat storage loss can be reduced. The material can be heated without oxidation.

本発明に係る加熱装置の別の特徴構成は、前記燃焼室内に、前記燃焼室の径方向において前記壁面から前記燃焼室の中心軸に向かって順に、燃焼前の燃料と酸化剤とが存在する未燃焼領域と、燃料の燃焼反応が進行する火炎領域と、燃焼反応終了後の還元性の燃焼ガスが存在する燃焼ガス領域とが同心の層状に形成され、前記材料供給部は前記被加熱材料を前記燃焼ガス領域に供給する点にある。   Another characteristic configuration of the heating device according to the present invention is that the fuel and oxidant before combustion are present in the combustion chamber in order from the wall surface toward the central axis of the combustion chamber in the radial direction of the combustion chamber. An unburned region, a flame region in which a combustion reaction of fuel proceeds, and a combustion gas region in which reducing combustion gas exists after the completion of the combustion reaction are formed in concentric layers, and the material supply unit is the material to be heated Is supplied to the combustion gas region.

本発明に係る加熱方法の別の特徴構成は、前記燃焼室内に、前記燃焼室の径方向において前記壁面から前記燃焼室の中心軸に向かって順に、燃焼前の燃料と酸化剤とが存在する未燃焼領域と、燃料が燃焼する火炎領域と、燃料が燃焼して生じる還元性の燃焼ガスが存在する燃焼ガス領域とを同心の層状に形成し、前記被加熱材料を前記燃焼ガス領域に供給する点にある。   Another characteristic configuration of the heating method according to the present invention is that the fuel and oxidant before combustion are present in the combustion chamber in order from the wall surface toward the central axis of the combustion chamber in the radial direction of the combustion chamber. An unburned area, a flame area in which fuel burns, and a combustion gas area in which reducing combustion gas generated by burning fuel exists are formed in concentric layers, and the heated material is supplied to the combustion gas area There is in point to do.

管状火炎バーナの燃焼室に、当量比が1より大きくなるように酸化剤と燃料とを噴出させると、管状火炎が生成し、燃焼室には、径方向において壁面から燃焼室の中心軸に向かって順に、燃焼前の燃料と酸化剤が存在する未燃焼領域と、燃料の燃焼反応が進行する火炎領域と、燃焼反応終了後の還元性の燃焼ガスが存在する燃焼ガス領域とが同心の層状に生じる。燃焼室の中心の燃焼ガス領域には、燃料過剰の乱流火炎のように酸化雰囲気が局所的に形成される恐れがない。すなわち上記特徴構成によれば、燃焼室に、燃焼室の径方向において壁面から燃焼室の中心軸に向かって順に、燃焼前の燃料と酸化剤とが存在する未燃焼領域と、燃料の燃焼反応が進行する火炎領域と、燃焼反応終了後の還元性の燃焼ガスが存在する燃焼ガス領域とを同心の層状に生じさせ、被加熱材料を燃焼ガス領域に供給することにより、無酸化での加熱処理を安定して行うことができる。なお管状火炎は、一般の工業用バーナよりも燃料過剰において、燃焼領域が広く、安定燃焼が可能であるため、本用途に好適である。すなわち管状火炎バーナにおいては、燃焼が還元燃焼領域で当量比の変動に対して安定しており、かつ、被処理物が局所的にも酸化雰囲気に晒されないのである。   When the oxidizing agent and the fuel are jetted into the combustion chamber of the tubular flame burner so that the equivalence ratio is greater than 1, a tubular flame is generated, and the combustion chamber is radially directed from the wall surface toward the central axis of the combustion chamber. In order, the unburned region where the fuel and oxidant before combustion exist, the flame region where the combustion reaction of the fuel proceeds, and the combustion gas region where the reducing combustion gas exists after the completion of the combustion reaction are concentric layered To occur. There is no fear that an oxidizing atmosphere is locally formed in the combustion gas region in the center of the combustion chamber unlike a turbulent flame with excessive fuel. That is, according to the above characteristic configuration, in the combustion chamber, in the radial direction of the combustion chamber, in order from the wall surface toward the central axis of the combustion chamber, the unburned region where the fuel and the oxidant before combustion exist, and the combustion reaction of the fuel The non-oxidative heating is achieved by creating a concentric layer of a flame region where the combustion proceeds and a combustion gas region where reducing combustion gas exists after the completion of the combustion reaction, and supplying the material to be heated to the combustion gas region. Processing can be performed stably. The tubular flame is suitable for this application because it has a wider combustion region and can be stably burned in a fuel excess than a general industrial burner. That is, in the tubular flame burner, the combustion is stable against fluctuations in the equivalence ratio in the reduction combustion region, and the object to be processed is not locally exposed to the oxidizing atmosphere.

本発明に係る加熱装置の別の特徴構成は、軸方向に隣接する複数段の前記管状火炎バーナを有し、前記供給量制御手段は、作動させる前記管状火炎バーナを選択する点にある。   Another characteristic configuration of the heating device according to the present invention is to have a plurality of stages of the tubular flame burners adjacent in the axial direction, and the supply amount control means selects the tubular flame burner to be operated.

上記特徴構成によれば、加熱装置は軸方向に隣接する複数段の管状火炎バーナを有し、供給量制御手段が、作動させる管状火炎バーナを選択するので、選択された管状火炎バーナからは管状火炎が生じ、選択されなかった管状火炎バーナからは管状火炎が生じない。すなわち作動させる管状火炎バーナの選択により、生成する管状火炎の軸方向の長さを変更することができ、被加熱材料の加熱に必要な長さの管状火炎を形成することができる。   According to the above-described characteristic configuration, the heating device has a plurality of stages of tubular flame burners adjacent in the axial direction, and the supply amount control means selects the tubular flame burner to be operated, so that the selected tubular flame burner is tubular. A flame is produced and no tubular flame is produced from the unselected tubular flame burner. That is, by selecting the tubular flame burner to be operated, the axial length of the tubular flame to be generated can be changed, and a tubular flame having a length necessary for heating the material to be heated can be formed.

本発明に係る加熱装置の別の特徴構成は、前記管状火炎バーナに対して被加熱材料の供給方向の上流側に配置され、前記管状火炎バーナにて生じる還元性の燃焼ガスを酸化剤と混合して燃焼させて被加熱材料を加熱する予熱部を有する点にある。   Another characteristic configuration of the heating device according to the present invention is arranged upstream of the tubular flame burner in the supply direction of the material to be heated, and mixes reducing combustion gas generated in the tubular flame burner with an oxidant. And having a preheating portion for heating and heating the material to be heated.

管状火炎バーナには燃焼室において当量比が1より大きくなるように酸化剤と燃料が供給されるため、管状火炎バーナにて生じる燃焼ガスには、未燃焼の燃料や、不完全燃焼により生じた一酸化炭素や水素が含まれている。上記特徴構成によれば、管状火炎バーナに対して被加熱材料の供給方向の上流側に予熱部が配置され、管状火炎バーナにて生じる還元性の燃焼ガスを酸化剤と混合して燃焼させて、被加熱材料を加熱するので、被加熱材料に対して管状火炎バーナにて加熱が行われる前に予熱を行うことができる。また、管状火炎バーナで燃焼されなかった燃料、すなわち未燃の可燃性ガスを予熱部で利用できるので、加熱装置の省エネルギー性を高めることができる。さらに、予熱部での燃焼により、燃焼ガス(排ガス)から可燃性の燃料および一酸化炭素が取り除かれるので、加熱装置の安全性を高めることができる。   The tubular flame burner is supplied with an oxidant and fuel so that the equivalence ratio is greater than 1 in the combustion chamber, so that the combustion gas generated in the tubular flame burner is caused by unburned fuel or incomplete combustion. Contains carbon monoxide and hydrogen. According to the above characteristic configuration, the preheating part is arranged upstream of the tubular flame burner in the supply direction of the material to be heated, and the reducing combustion gas generated in the tubular flame burner is mixed with the oxidant and burned. Since the material to be heated is heated, the material to be heated can be preheated before being heated by the tubular flame burner. Further, since the fuel that has not been burned by the tubular flame burner, that is, the unburned combustible gas, can be used in the preheating section, the energy saving performance of the heating device can be improved. Furthermore, since the combustible fuel and carbon monoxide are removed from the combustion gas (exhaust gas) by the combustion in the preheating portion, the safety of the heating device can be improved.

本発明に係る加熱装置の別の特徴構成は、前記予熱部は円筒状の予熱燃焼室を有し、前記予熱燃焼室の壁面に軸方向に沿って開口するスリットから前記予熱燃焼室の壁面の接線方向に向けて、酸化剤を噴出させて、前記管状火炎バーナにて生じる還元性の燃焼ガスを燃焼させる点にある。   Another characteristic configuration of the heating device according to the present invention is that the preheating portion has a cylindrical preheating combustion chamber, and the wall of the preheating combustion chamber is formed from a slit that opens in the axial direction on the wall surface of the preheating combustion chamber. The point is that the oxidizing gas is ejected toward the tangential direction to burn the reducing combustion gas generated in the tubular flame burner.

上記特徴構成によれば、予熱部は円筒状の予熱燃焼室を有し、予熱燃焼室の壁面に軸方向に沿って開口するスリットから予熱燃焼室の壁面の接線方向に向けて酸化剤を噴出させて、管状火炎バーナにて生じる還元性の燃焼ガスを燃焼させるので、予熱燃焼室に円筒状の火炎が生成されて被加熱材料を効率的に加熱することができる。なお、予熱部での燃料となる燃焼ガスが予熱燃焼室に対して軸方向から供給された場合は、予熱燃焼室に生成する火炎は学術的な定義では管状火炎とは呼べないが、その場合であっても円筒状の火炎が生成して、被加熱材料を効率的に加熱することができる。   According to the above characteristic configuration, the preheating part has the cylindrical preheating combustion chamber, and the oxidant is ejected from the slit opening in the axial direction on the wall surface of the preheating combustion chamber toward the tangential direction of the wall surface of the preheating combustion chamber. Thus, the reducing combustion gas generated in the tubular flame burner is combusted, so that a cylindrical flame is generated in the preheating combustion chamber and the material to be heated can be efficiently heated. If the combustion gas that serves as fuel in the preheating section is supplied from the axial direction to the preheating combustion chamber, the flame generated in the preheating combustion chamber cannot be called a tubular flame in the academic definition, but in that case Even so, a cylindrical flame is generated, and the material to be heated can be heated efficiently.

本発明に係る加熱装置の別の特徴構成は、前記予熱部が前記管状火炎バーナにて生じる燃焼ガスに点火するパイロットバーナを有する点にある。   Another characteristic configuration of the heating device according to the present invention is that the preheating unit includes a pilot burner that ignites combustion gas generated in the tubular flame burner.

管状火炎バーナで発生した可燃性ガス(燃焼ガス)は、組成によりあるいは温度によって、可燃限界の限界付近にある可能性がある。上記特徴構成によれば、予熱部が前記管状火炎バーナにて生じる燃焼ガスに点火するパイロットバーナを有するので、予熱部において吹き消えがあっても、常時点火のパイロットバーナにより管状火炎バーナから送られた燃焼ガスに確実に点火することができ、あるいはパイロットバーナから熱とラジカルを供給することで、予熱部における燃焼を安定的に継続させることができる。   The combustible gas (combustion gas) generated in the tubular flame burner may be near the limit of the flammability limit depending on the composition or temperature. According to the above characteristic configuration, since the preheating part has the pilot burner that ignites the combustion gas generated in the tubular flame burner, even if the preheating part blows off, it is sent from the tubular flame burner by the always-ignited pilot burner. The combustion gas can be reliably ignited, or by supplying heat and radicals from the pilot burner, the combustion in the preheating part can be stably continued.

本発明に係る加熱装置の別の特徴構成は、前記管状火炎バーナに対して被加熱材料の供給方向の下流側に配置され、前記管状火炎バーナにて生じる還元性の燃焼ガスの被加熱材料の供給方向の下流側への流通を抑制する下流側流通抑制手段を有する点にある。   Another characteristic configuration of the heating device according to the present invention is that the heating material of the reducing combustion gas generated in the tubular flame burner is arranged downstream of the tubular flame burner in the supply direction of the heated material. It is in the point which has the downstream flow control means which suppresses the flow to the downstream of a supply direction.

上記特徴構成によれば、管状火炎バーナにて生じる燃焼ガスの被加熱材料の供給方向の下流側への流通を抑制する下流側流通抑制手段が、管状火炎バーナに対して被加熱材料の供給方向の下流側に配置されるので、燃焼ガスは管状火炎バーナに対して被加熱材料の供給方向の上流側へ流れることとなる。したがって、管状火炎バーナの被加熱材料の供給方向の上流側に配置された予熱部に対して燃焼ガスを効率的に送ることができる。また、管状火炎バーナにおいて被加熱材料の移動方向と燃焼ガスの流れる方向が逆になる(向流)ため、被加熱材料を効率的に加熱することができる。   According to the above characteristic configuration, the downstream flow suppressing means for suppressing the flow of the combustion gas generated in the tubular flame burner to the downstream side in the supply direction of the heated material is the supply direction of the heated material to the tubular flame burner. Therefore, the combustion gas flows to the upstream side in the supply direction of the material to be heated with respect to the tubular flame burner. Therefore, the combustion gas can be efficiently sent to the preheating portion arranged on the upstream side in the supply direction of the material to be heated of the tubular flame burner. Further, in the tubular flame burner, the moving direction of the material to be heated and the direction in which the combustion gas flows are reversed (counterflow), so that the material to be heated can be efficiently heated.

本発明に係る加熱装置の別の特徴構成は、前記管状火炎バーナが前記燃焼室の軸方向を鉛直方向に向けた状態で配置され、前記管状火炎バーナの前記燃焼室の下方に前記管状火炎バーナにて溶融された被加熱材料を貯留する保持炉を有する点にある。   Another characteristic configuration of the heating device according to the present invention is that the tubular flame burner is disposed in a state where the axial direction of the combustion chamber is oriented in the vertical direction, and the tubular flame burner is disposed below the combustion chamber of the tubular flame burner. It has the holding furnace which stores the to-be-heated material fuse | melted in (4).

上記特徴構成によれば、管状火炎バーナが燃焼室の軸方向を鉛直方向に向けた状態で配置され、管状火炎バーナの燃焼室の下方に保持炉が配置されるので、管状火炎バーナで加熱され溶融した被加熱材料を管状火炎バーナの燃焼室の内壁に付着させることなく、保持炉に回収することができる。また、溶融した被加熱材料は重力により被加熱材料から下方へ分離されるので、管状火炎バーナで生じる熱を被加熱材料の溶融に有効利用することができ、ひいては加熱装置を小型化して蓄熱損失・放熱損失を低減することも可能となる。   According to the above characteristic configuration, the tubular flame burner is disposed in a state in which the axial direction of the combustion chamber is oriented in the vertical direction, and the holding furnace is disposed below the combustion chamber of the tubular flame burner, so that it is heated by the tubular flame burner. The molten material to be heated can be recovered in the holding furnace without adhering to the inner wall of the combustion chamber of the tubular flame burner. In addition, since the molten material to be heated is separated downward from the material to be heated by gravity, the heat generated in the tubular flame burner can be effectively used for melting the material to be heated, and the heating device can be downsized to reduce heat storage loss.・ It is also possible to reduce heat dissipation loss.

本発明に係る加熱装置の別の特徴構成は、原材料を線状または棒状に成形して被加熱材料とし、前記材料供給部へ供給する成形機を有する点にある。   Another characteristic configuration of the heating apparatus according to the present invention is that it includes a molding machine that forms raw materials into a linear or rod shape to be heated and supplies them to the material supply unit.

溶融に供されるアルミや亜鉛等の材料(原材料)は、通常はインゴット等に一次成形された状態で流通する。そのような原材料を線状または棒状に機械的に成形するのに要するエネルギーはそれほど大きくないため、原材料を線状または棒状に成形してから溶融することによる伝熱促進効果により相殺されうる。すなわち上記特徴構成によれば、原材料を線状または棒状に成形して被加熱材料とし、材料供給部へ供給する成形機を有するので、全体として省エネルギーな加熱装置を提供することができる。   Materials (raw materials) such as aluminum and zinc that are subjected to melting usually circulate in a state of being primarily formed in an ingot or the like. Since the energy required for mechanically forming such a raw material into a linear or rod shape is not so large, it can be offset by the effect of promoting heat transfer by melting the raw material after forming it into a linear or rod shape. That is, according to the above-described characteristic configuration, since the raw material is formed into a linear shape or a rod shape to be a material to be heated and is supplied to the material supply unit, a heating device that saves energy as a whole can be provided.

本発明に係る加熱装置の別の特徴構成は、前記管状火炎バーナに対して被加熱材料の供給方向の上流側に配置され、前記管状火炎バーナにて生じる還元性の燃焼ガスの被加熱材料の供給方向の上流側への流通を抑制する上流側流通抑制手段と、前記管状火炎バーナに対して被加熱材料の供給方向の上流側に配置され、前記管状火炎バーナにて生じる還元性の燃焼ガスを酸化剤と混合して燃焼させて被加熱材料を加熱する予熱部と、前記上流側流通抑制手段に対して被加熱材料の供給方向の上流側まで、前記保持炉から燃焼ガスを送る燃焼ガス供給路とを有する点にある。   Another characteristic configuration of the heating device according to the present invention is that the heating material of the reducing combustion gas generated in the tubular flame burner is arranged upstream of the tubular flame burner in the supply direction of the heated material. An upstream flow suppressing means that suppresses the flow to the upstream side in the supply direction, and a reducing combustion gas that is disposed upstream of the tubular flame burner in the supply direction of the material to be heated and is generated in the tubular flame burner And a combustion gas for sending combustion gas from the holding furnace to the upstream side in the direction of supply of the heated material with respect to the upstream flow suppressing means And a supply path.

上記特徴構成によれば、管状火炎バーナにて生じる燃焼ガスの上流側への流通を抑制する上流側流通抑制手段が管状火炎バーナの上流側に配置されているため、燃焼ガスは管状火炎バーナの下方、すなわち管状火炎バーナの下流側に配置された保持炉へと流入する。これによって保持炉の内部が高温かつ還元性の燃焼ガスに満たされるので、保持炉に貯留された溶融済みの被加熱材料に対して、溶融状態を維持しつつ酸化を防止することができる。この場合、管状火炎バーナの上流側に配置される予熱部に対して直接には燃焼ガスが送られないが、保持炉から流通抑制手段の上流側まで燃焼ガスを送る燃焼ガス供給路を有することにより、保持炉から燃焼ガスを予熱部に送って燃焼させ、被加熱材料を予熱することができる。すなわち上記特徴構成により、管状火炎バーナで生じた燃焼ガスを保持炉と予熱部に順に導いて、燃焼ガスが持つ熱量と、還元性雰囲気と、燃料とを有効活用することができる。   According to the above characteristic configuration, the upstream side flow suppressing means for suppressing the flow of the combustion gas generated in the tubular flame burner to the upstream side is arranged on the upstream side of the tubular flame burner. It flows into the holding furnace arranged below, that is, downstream of the tubular flame burner. As a result, the inside of the holding furnace is filled with high-temperature and reducing combustion gas, so that it is possible to prevent the molten material to be heated stored in the holding furnace from being oxidized while maintaining a molten state. In this case, the combustion gas is not sent directly to the preheating portion arranged on the upstream side of the tubular flame burner, but it has a combustion gas supply path for sending the combustion gas from the holding furnace to the upstream side of the flow suppressing means. Thus, it is possible to preheat the material to be heated by sending the combustion gas from the holding furnace to the preheating portion for combustion. That is, according to the above-described characteristic configuration, the combustion gas generated in the tubular flame burner can be guided to the holding furnace and the preheating portion in order, so that the amount of heat, the reducing atmosphere, and the fuel of the combustion gas can be effectively used.

本発明に係る加熱装置の別の特徴構成は、前記保持炉は、溶融状態で貯留された被加熱材料が取り出される取出口と、前記取出口の近傍に設けられ燃焼ガスに点火するパイロットバーナとを有する点にある。   Another characteristic configuration of the heating device according to the present invention is that the holding furnace includes an outlet through which a material to be heated stored in a molten state is taken out, and a pilot burner that is provided near the outlet and ignites combustion gas. It is in the point which has.

管状火炎バーナから保持炉に供給される燃焼ガスは、未燃焼の燃料を含む上、燃料に炭化水素を用いる場合は不完全燃焼による一酸化炭素を含む場合があり、漏洩ガスの発火、爆発もしくは一酸化炭素中毒が発生する危険がある。上記特徴構成によれば、保持炉が被加熱材料(溶融状態)が取り出される取出口と、その近傍に設けられたパイロットバーナを有するので、取出口から溶融状態の被加熱材料を取り出す際には常時点火のパイロットバーナにより燃焼ガスに点火されるので、燃焼ガスが保持炉から外部に流出する事態を回避して、予期しない漏洩ガスの発火、爆発や一酸化炭素中毒事故を防止することができる。   Combustion gas supplied to the holding furnace from the tubular flame burner contains unburned fuel, and may contain carbon monoxide due to incomplete combustion when hydrocarbons are used as the fuel. Risk of carbon monoxide poisoning. According to the above characteristic configuration, the holding furnace has the take-out port from which the material to be heated (molten state) is taken out and the pilot burner provided in the vicinity thereof, so when taking out the molten material to be heated from the take-out port Since the combustion gas is ignited by the always-ignited pilot burner, it is possible to avoid the situation where the combustion gas flows out from the holding furnace, and to prevent the occurrence of an unexpected leakage gas explosion, explosion and carbon monoxide poisoning accident. .

第1実施形態に係る加熱装置の斜視図The perspective view of the heating device concerning a 1st embodiment. 第2実施形態に係る加熱装置の斜視図The perspective view of the heating apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

〔第1実施形態〕
以下に図1を参照して加熱装置1および加熱方法について説明する。図1は、加熱装置1の構成を示す斜視図である。図1に示す通り、第1実施形態に係る加熱装置1は、その軸方向(図中の矢印A)に沿って、材料送出部F(材料供給部)と、導入部50と、予熱部40と、連結部51と、管状火炎バーナ10と、冷却部52と、材料回収部W(材料供給部)とを有する。導入部50と、予熱部40と、連結部51と、管状火炎バーナ10と、冷却部52は、いずれも同程度の内径をもつ管状の部材であり、その内部の筒状空間を連通させた状態にて、その軸同士を一直線上に沿わせた状態で、上記の順番で軸方向に連結接続されている。本実施形態では、材料送出部Fと材料回収部Wとで材料供給部を構成する。
[First Embodiment]
Hereinafter, the heating apparatus 1 and the heating method will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the heating device 1. As shown in FIG. 1, the heating device 1 according to the first embodiment includes a material delivery unit F (material supply unit), an introduction unit 50, and a preheating unit 40 along the axial direction (arrow A in the drawing). And the connection part 51, the tubular flame burner 10, the cooling part 52, and the material collection | recovery part W (material supply part). The introduction part 50, the preheating part 40, the connecting part 51, the tubular flame burner 10, and the cooling part 52 are all tubular members having the same inner diameter, and the tubular space inside thereof is communicated. In the state, the shafts are connected and connected in the axial direction in the order described above with the shafts aligned along a straight line. In the present embodiment, the material delivery unit F and the material recovery unit W constitute a material supply unit.

<材料送出部F>
材料送出部Fは、導入部50の開口部に被加熱材料Mを供給する。材料送出部Fから供給されて管状火炎バーナ10で加熱される被加熱材料Mは、線状のまたは棒状の材料であり、鋼鉄線や非鉄金属、例えば銅の細線等である。被加熱材料Mは、管状の導入部50、予熱部40、連結部51、管状火炎バーナ10、冷却部52の内部空間の中央付近を通過して、材料回収部Wへと送られる。すなわち材料送出部Fは、管状火炎バーナ10の内部空間である燃焼室11の径方向の中央部に、燃焼室11の軸方向に沿って被加熱材料Mを供給する。導入部50へ供給する被加熱材料Mは1本でもよいし、一度に複数(例えば、10本)の被加熱材料Mを導入部50へ供給してもよい。
以下、導入部50等の軸方向に沿った被加熱材料Mの供給方向の上流側を単に「上流側」と、被加熱材料Mの供給方向の下流側を単に「下流側」という。
<Material delivery part F>
The material delivery unit F supplies the material to be heated M to the opening of the introduction unit 50. The material to be heated M supplied from the material delivery unit F and heated by the tubular flame burner 10 is a linear or rod-shaped material, such as a steel wire or a non-ferrous metal such as a thin copper wire. The material M to be heated passes through the vicinity of the center of the internal space of the tubular introduction part 50, the preheating part 40, the connection part 51, the tubular flame burner 10, and the cooling part 52, and is sent to the material recovery part W. That is, the material delivery unit F supplies the material to be heated M along the axial direction of the combustion chamber 11 to the radial center of the combustion chamber 11 that is the internal space of the tubular flame burner 10. The material to be heated M supplied to the introduction unit 50 may be one, or a plurality (for example, 10) of the material to be heated M may be supplied to the introduction unit 50 at a time.
Hereinafter, the upstream side in the supply direction of the material to be heated M along the axial direction of the introduction unit 50 and the like is simply referred to as “upstream side”, and the downstream side in the supply direction of the material to be heated M is simply referred to as “downstream side”.

<導入部50>
導入部50は、内部に筒状の空間をもつ管状の部材であり、上流側の開口部から被加熱材料Mが供給される。連結部51はガス排出部Eを有する。導入部50の内部には、その下流に接続される予熱部40から、予熱部40での燃焼ガスの燃焼により生じる燃焼排ガスが流入するが、その燃焼排ガスはガス排出部Eを通じて加熱装置1の外部に排出される。
<Introduction unit 50>
The introduction part 50 is a tubular member having a cylindrical space inside, and the material to be heated M is supplied from the opening on the upstream side. The connecting part 51 has a gas discharge part E. Combustion exhaust gas generated by combustion of combustion gas in the preheating unit 40 flows into the introduction unit 50 from the preheating unit 40 connected downstream thereof, and the combustion exhaust gas passes through the gas discharge unit E and flows into the heating device 1. It is discharged outside.

<予熱部40>
予熱部40は、内部に筒状の予熱燃焼室41をもつ管状の部材であり、導入部50の下流側に連結して配置される。予熱燃焼室41の壁面には、軸方向に沿って開口するスリット42が設けられる。本実施形態ではスリット42は、予熱燃焼室41の軸に関して対称となる位置に2つ設けられているが、3つ以上設けることも可能である。なお、予熱量を増やす必要がある場合、あるいは未燃焼ガスが可燃範囲の濃度を下回る場合には、酸化剤に燃料を予混合させたり、スリットの一部を燃料供給用に使うことも可能である。
<Preheating part 40>
The preheating unit 40 is a tubular member having a cylindrical preheating combustion chamber 41 inside, and is connected to the downstream side of the introduction unit 50. The wall surface of the preheating combustion chamber 41 is provided with a slit 42 that opens along the axial direction. In the present embodiment, two slits 42 are provided at positions symmetrical with respect to the axis of the preheating combustion chamber 41, but three or more slits 42 may be provided. When it is necessary to increase the amount of preheating or when the unburned gas is below the flammable concentration, it is possible to premix the fuel with the oxidizer or use a part of the slit for fuel supply. is there.

スリット42には、酸化剤供給路32から酸化剤が供給され、その酸化剤がスリット42から予熱燃焼室41の壁面の接線方向にむけて噴出される。一方、予熱燃焼室41の下流側の開口からは、管状火炎バーナ10で生じた燃焼ガスが供給される。そして予熱燃焼室41の内部で酸化剤と燃焼ガスが混合され、図示しないパイロットバーナにより点火されて、燃焼ガスが燃焼する。すなわち予熱部40においては、酸化剤が予熱燃焼室41の周囲からその内壁の接線方向に旋回供給され、燃焼ガスが軸方向から供給されて、燃焼ガスが燃焼する。燃焼による火炎は円筒状となり、その火炎により被加熱材料Mが加熱される。予熱燃焼室41の内部は酸化雰囲気となる場合があるが、酸化剤の噴出量や噴出速度を適切に調整し、被加熱材料Mに酸化が生じない温度範囲にて予熱を行うことが可能である。   An oxidant is supplied to the slit 42 from the oxidant supply path 32, and the oxidant is ejected from the slit 42 toward the tangential direction of the wall surface of the preheating combustion chamber 41. On the other hand, the combustion gas generated in the tubular flame burner 10 is supplied from the opening on the downstream side of the preheating combustion chamber 41. Then, the oxidant and the combustion gas are mixed inside the preheating combustion chamber 41, and ignited by a pilot burner (not shown) to burn the combustion gas. That is, in the preheating unit 40, the oxidant is swirled from the periphery of the preheating combustion chamber 41 in the tangential direction of the inner wall thereof, the combustion gas is supplied from the axial direction, and the combustion gas burns. The flame by combustion becomes cylindrical shape, and the to-be-heated material M is heated by the flame. Although the inside of the preheating combustion chamber 41 may be an oxidizing atmosphere, it is possible to perform preheating in a temperature range in which the material to be heated M is not oxidized by appropriately adjusting the amount and speed of the oxidizing agent. is there.

なお、酸化剤供給路32には酸化剤の流量を制御する流量調整弁24が設けられ、流量調整弁24は制御装置20により制御される。すなわち制御装置20により、スリット42に供給される酸化剤の流量が制御される。
スリット42に供給される酸化剤としては、後述の管状火炎バーナ10に供給される酸化剤と同様のものが用いられる。
The oxidant supply path 32 is provided with a flow rate adjustment valve 24 that controls the flow rate of the oxidant, and the flow rate adjustment valve 24 is controlled by the control device 20. That is, the flow rate of the oxidant supplied to the slit 42 is controlled by the control device 20.
As the oxidizing agent supplied to the slit 42, the same oxidizing agent as that supplied to the tubular flame burner 10 described later is used.

<連結部51>
連結部51は、内部に筒状の空間をもつ管状の部材であり、予熱部40の下流側に連結して配置される。連結部51には、下流側に連結して配置される管状火炎バーナ10から火炎の一部と燃焼ガスが流入し、燃焼ガスは上流側の予熱部40に送られる。管状火炎バーナ10は被加熱材料Mの加熱や溶融に必要な所定の温度に所定時間保たれる必要があり、一方予熱部40は被加熱材料Mの酸化速度が問題とならないように、より低い温度に保つ必要がある。そのため連結部51は、必要となる長さや断熱性を備えて配置される。
<Connecting part 51>
The connecting part 51 is a tubular member having a cylindrical space inside, and is connected to the downstream side of the preheating part 40. A part of the flame and the combustion gas flow into the connecting portion 51 from the tubular flame burner 10 connected to the downstream side, and the combustion gas is sent to the preheating portion 40 on the upstream side. The tubular flame burner 10 needs to be maintained at a predetermined temperature required for heating and melting the material to be heated M for a predetermined time, while the preheating unit 40 is lower so that the oxidation rate of the material to be heated M does not become a problem. Need to keep temperature. Therefore, the connection part 51 is arrange | positioned with required length and heat insulation.

<管状火炎バーナ10>
管状火炎バーナ10は、上流側の管状火炎バーナ10aと下流側の管状火炎バーナ10bとが軸方向に隣接して複数段(2段)設けられている。
管状火炎バーナ10aは、内部に筒状の燃焼室11aをもつ管状の部材であり、連結部51の下流側に連結して配置される。燃焼室11aの内壁部15a(壁面)には、軸方向に沿って開口するスリット12aが設けられる。そしてスリット12aから酸化剤と燃料との混合気体を燃焼室11へ噴出させて旋回燃焼させるように構成されている。
管状火炎バーナ10bは、内部に筒状の燃焼室11bをもつ管状の部材であり、管状火炎バーナ10aの下流側に連結して配置される。燃焼室11bの内壁部15b(壁面)には、軸方向に沿って開口するスリット12bが設けられる。そしてスリット12bから酸化剤と燃料との混合気体を燃焼室11へ噴出させて旋回燃焼させるように構成されている。
スリット12a、12bは、燃焼室11a、11bの軸に関して対称となる位置に、それぞれ2つずつ設けられているが、3つ以上設けることも可能である。
<Tubular flame burner 10>
In the tubular flame burner 10, an upstream tubular flame burner 10a and a downstream tubular flame burner 10b are provided in a plurality of stages (two stages) adjacent to each other in the axial direction.
The tubular flame burner 10 a is a tubular member having a cylindrical combustion chamber 11 a inside, and is connected to the downstream side of the connecting portion 51. The inner wall 15a (wall surface) of the combustion chamber 11a is provided with a slit 12a that opens along the axial direction. And it is comprised so that the gaseous mixture of an oxidizing agent and a fuel may be ejected from the slit 12a to the combustion chamber 11, and a swirl combustion may be carried out.
The tubular flame burner 10b is a tubular member having a cylindrical combustion chamber 11b inside, and is connected to the downstream side of the tubular flame burner 10a. The inner wall 15b (wall surface) of the combustion chamber 11b is provided with a slit 12b that opens along the axial direction. A gas mixture of oxidant and fuel is ejected from the slit 12b into the combustion chamber 11 for swirling combustion.
Two slits 12a and 12b are provided at positions symmetric with respect to the axes of the combustion chambers 11a and 11b, respectively, but three or more slits may be provided.

管状火炎バーナ10に供給される燃料としては、水素または炭化水素を主とする気体燃料(例えば天然ガス)、あるいは、霧化または気化された液体燃料(例えば重油)を用いることができる。酸化剤としては、空気、気体の酸素(酸素100%)、酸素富化空気(例えば、体積比で40%以上の酸素を含む空気)もしくは炭酸ガスと酸素の混合気体を用いることができる。   As the fuel supplied to the tubular flame burner 10, gaseous fuel (eg, natural gas) mainly containing hydrogen or hydrocarbons, or atomized or vaporized liquid fuel (eg, heavy oil) can be used. As the oxidizing agent, air, gaseous oxygen (oxygen 100%), oxygen-enriched air (for example, air containing 40% or more by volume) or a mixed gas of carbon dioxide and oxygen can be used.

管状火炎バーナ10には、スリット12a、12bに燃料と酸化剤の混合気体を供給する燃料供給路30a、30bが接続される。燃料供給路30a、30bには、ベンチュリーミキサ26を介して、燃料を供給する燃料供給路30と酸化剤を供給する酸化剤供給路31が接続されている。燃料供給路30から供給された燃料と酸化剤供給路31から供給された酸化剤とがベンチュリーミキサ26で混合され、その混合気体が燃料供給路30a、30bを通じてスリット12a、12bに供給される。   Connected to the tubular flame burner 10 are fuel supply passages 30a and 30b for supplying a mixed gas of fuel and oxidant to the slits 12a and 12b. A fuel supply path 30 for supplying fuel and an oxidant supply path 31 for supplying an oxidant are connected to the fuel supply paths 30 a and 30 b via a venturi mixer 26. The fuel supplied from the fuel supply path 30 and the oxidant supplied from the oxidant supply path 31 are mixed by the venturi mixer 26, and the mixed gas is supplied to the slits 12a and 12b through the fuel supply paths 30a and 30b.

燃料供給路30a、30bには、それぞれを流通する混合気体の流量を調整する流量調整弁23a、23bが設けられている。燃料供給路30と酸化剤供給路31には、それぞれを流通する気体の流量を調整する流量調整弁21、22が設けられている。流量調整弁21、22の開度を調整することにより、ベンチュリーミキサ26で混合される燃料と酸化剤の当量比が変更・調整される。   The fuel supply passages 30a and 30b are provided with flow rate adjusting valves 23a and 23b for adjusting the flow rate of the mixed gas flowing therethrough. The fuel supply passage 30 and the oxidant supply passage 31 are provided with flow rate adjusting valves 21 and 22 for adjusting the flow rate of the gas flowing through each of them. By adjusting the opening degree of the flow rate adjusting valves 21, 22, the equivalent ratio of the fuel and the oxidant mixed by the venturi mixer 26 is changed / adjusted.

制御装置20は、流量調整弁21、22、23a、23bの開度を各別に調整可能に構成されている。すなわち制御装置20は、流量調整弁21、22の開度を調整することにより、スリット12a、12bから燃焼室11に噴出される酸化剤と燃料との混合比(当量比)を調整する。
本実施形態では、制御装置20(供給量制御手段)が、燃焼室11において当量比が1より大きくなるように、酸化剤の燃焼室11への供給量を制御する。より詳しくは、燃料の供給量を制御することにより管状火炎バーナ10a、10bにおける燃焼量(発熱量)を制御し、酸化剤の供給量を制御することにより燃焼室11a、11bにおける当量比を制御する。
The control device 20 is configured to be able to adjust the opening degree of the flow rate adjusting valves 21, 22, 23a, 23b separately. In other words, the control device 20 adjusts the mixing ratio (equivalent ratio) of the oxidant and fuel injected from the slits 12a and 12b into the combustion chamber 11 by adjusting the opening degree of the flow rate adjusting valves 21 and 22.
In the present embodiment, the control device 20 (supply amount control means) controls the supply amount of the oxidant to the combustion chamber 11 so that the equivalence ratio is larger than 1 in the combustion chamber 11. More specifically, the combustion amount (heat generation amount) in the tubular flame burners 10a and 10b is controlled by controlling the fuel supply amount, and the equivalence ratio in the combustion chambers 11a and 11b is controlled by controlling the oxidant supply amount. To do.

上述のように、管状火炎バーナ10a、10bにおいてスリット12a、12bから燃焼室11の壁面(内壁部15)の接線方向に向けて酸化剤と燃料とを当量比が1より大きくなるように混合して噴出させて旋回燃焼させると、燃焼室11a、11bには予混合の管状火炎が生成する。そして燃焼室11a、11bには、燃焼室11a、11bの径方向(図1中の矢印B方向)において内壁部15から軸に向かって順に、燃焼前の燃料が存在する未燃焼領域と、燃料が燃焼する火炎領域と、燃料が燃焼して生じる還元性の燃焼ガスが存在する燃焼ガス領域が生じる。そして、導入部50、予熱部40、連結部51を経由して材料送出部Fから送られてきた被加熱材料Mが、燃焼室11の中央部、すなわち燃焼ガス領域に供給され、高温の燃焼ガスにより無酸化状態で加熱される。   As described above, the oxidizer and the fuel are mixed in the tubular flame burners 10a and 10b from the slits 12a and 12b toward the tangential direction of the wall surface (inner wall portion 15) of the combustion chamber 11 so that the equivalent ratio becomes larger than 1. When swirling and swirling, premixed tubular flames are generated in the combustion chambers 11a and 11b. In the combustion chambers 11a and 11b, in the radial direction of the combustion chambers 11a and 11b (in the direction of arrow B in FIG. 1), in order from the inner wall portion 15 toward the shaft, an unburned region where fuel before combustion exists, And a combustion gas region where there is a reducing combustion gas generated by burning the fuel. And the to-be-heated material M sent from the material delivery part F via the introducing | transducing part 50, the preheating part 40, and the connection part 51 is supplied to the center part of the combustion chamber 11, ie, a combustion gas area | region, and high temperature combustion. Heated in a non-oxidized state by gas.

制御装置20(供給量制御手段)は、オペレーターからの指示入力に基づいて、軸方向に隣接する管状火炎バーナ10a、10bから作動させる管状火炎バーナを選択し、流量調整弁23a、23bを制御して、選択された管状火炎バーナのスリットから酸化剤と燃料とを噴出させるよう構成されている。
例えば、融点が低い被加熱材料Mを溶融させずに焼き入れを行う場合には管状火炎バーナ10bのみを選択し、スリット12bから酸化剤と燃料とを噴出させる。そうすると、下流側のスリット12bから管状火炎が生成し、管状火炎バーナ10a、10bの両方を選択した場合に比べて管状火炎が短くなるので、被加熱材料Mの温度を過度に上昇させて溶融させることなく、適切な温度で焼き入れを行うことができる。
例えば、高温での焼鈍が必要な被加熱材料Mを加熱する場合には管状火炎バーナ10a、10bの両方を選択し、スリット12aと12bから酸化剤と燃料とを噴出させる。そうすると、スリット12aと12bの両方から管状火炎が生成し、それらが一体となった長い管状火炎が生成する。つまり、管状火炎バーナ10bのみを選択した場合に比べて管状火炎が長くなるので、被加熱材料Mを十分に加熱することができる。
なお本実施形態では、軸方向に隣接するスリットを2つ設けたが、1つ設けてもよいし、3つ以上設けてもよい。更には、燃料と酸化剤を別個のスリットから供給して、急速混合型の管状火炎バーナとしてもよい。
The control device 20 (supply amount control means) selects a tubular flame burner to be operated from the tubular flame burners 10a and 10b adjacent in the axial direction based on an instruction input from the operator, and controls the flow rate adjusting valves 23a and 23b. The oxidizing agent and the fuel are ejected from the slit of the selected tubular flame burner.
For example, when quenching without melting the material to be heated M having a low melting point, only the tubular flame burner 10b is selected, and the oxidant and fuel are ejected from the slit 12b. Then, a tubular flame is generated from the slit 12b on the downstream side, and the tubular flame becomes shorter than when both the tubular flame burners 10a and 10b are selected. And quenching can be performed at an appropriate temperature.
For example, when heating the material to be heated M that requires annealing at a high temperature, both the tubular flame burners 10a and 10b are selected, and the oxidant and fuel are ejected from the slits 12a and 12b. Then, a tubular flame is generated from both the slits 12a and 12b, and a long tubular flame in which they are integrated is generated. That is, since the tubular flame becomes longer than when only the tubular flame burner 10b is selected, the heated material M can be sufficiently heated.
In this embodiment, two slits adjacent in the axial direction are provided, but one slit may be provided, or three or more slits may be provided. Furthermore, it is good also as a rapid mixing type tubular flame burner by supplying a fuel and an oxidizing agent from a separate slit.

燃焼室11bの下流側の端部には、中央に被加熱材料Mが通過する通過穴14(オリフィス)を有する下流側壁部13(下流側流通抑制手段L)が設けられる。燃焼室11a、11bでは燃料が燃焼することにより燃焼ガスが生じるが、燃焼室11bの下流側の端部に下流側壁部13が存在するため、燃焼ガスが管状火炎バーナ10の下流側に配置される冷却部52に流入することが抑制され、燃焼ガスの大部分は管状火炎バーナ10の上流側へと流れ、連結部51を経由して予熱部40へ導かれる。すなわち、スリット12a、12bから噴出された酸化剤と燃料との混合気体は、図1において点線で描かれた螺旋状の矢印のように、旋回しつつ燃焼しながら上流側へと移動するので、酸化剤と燃料との混合気体(燃焼ガス)と被加熱材料Mとは、全体として逆の方向へ移動する(向流)。なお、通過穴14(オリフィス)の下流側に常時点火のパイロットバーナを設け、通過穴14(オリフィス)から漏出する燃焼ガスに点火するように構成してもよい。   A downstream side wall portion 13 (downstream flow restricting means L) having a passage hole 14 (orifice) through which the material to be heated M passes is provided at the center of the downstream end portion of the combustion chamber 11b. In the combustion chambers 11a and 11b, combustion gas is generated by burning the fuel. However, since the downstream side wall portion 13 exists at the downstream end of the combustion chamber 11b, the combustion gas is disposed downstream of the tubular flame burner 10. The main part of the combustion gas flows to the upstream side of the tubular flame burner 10 and is guided to the preheating unit 40 via the connecting part 51. That is, the mixed gas of the oxidant and fuel ejected from the slits 12a and 12b moves to the upstream side while burning while swirling, as shown by the spiral arrow drawn with a dotted line in FIG. The gas mixture (combustion gas) of the oxidant and fuel and the material to be heated M move in opposite directions as a whole (counterflow). A pilot burner that is always ignited may be provided on the downstream side of the passage hole 14 (orifice) to ignite the combustion gas leaking from the passage hole 14 (orifice).

<冷却部52>
冷却部52は、内部に筒状の空間をもつ管状の部材であり、管状火炎バーナ10の下流側に連結して配置される。冷却部52は、冷却ガス供給路33が接続された冷却ガス導入部53と、冷却ガス排出部54とを有する。冷却部52の内部空間には、通過穴14を通って管状火炎バーナ10で加熱された被加熱材料Mが供給され、冷却ガス導入部53から導入された冷却ガスにより被加熱材料Mが冷却される。高温である被加熱材料Mの酸化を抑制するため、冷却ガスとしては窒素や希ガスなどの不活性ガスが用いられる。被加熱材料Mを冷却した冷却ガスは、冷却ガス排出部54から加熱装置1の外部へ排出される。なお、冷却ガス排出部54を設けず、冷却部52の下流側の開口部から冷却ガスを排出するように構成してもよい。また、冷却ガスに換えて水や油を噴霧して被加熱材料Mを冷却するように構成してもよい。あるいは、被加熱材料Mを油槽または水槽へ送り込んで急冷するように構成してもよい。
<Cooling unit 52>
The cooling unit 52 is a tubular member having a cylindrical space inside, and is connected to the downstream side of the tubular flame burner 10. The cooling unit 52 includes a cooling gas introduction unit 53 to which the cooling gas supply path 33 is connected, and a cooling gas discharge unit 54. The material to be heated M heated by the tubular flame burner 10 is supplied to the internal space of the cooling part 52 through the passage hole 14, and the material to be heated M is cooled by the cooling gas introduced from the cooling gas introduction part 53. The In order to suppress the oxidation of the material M to be heated at a high temperature, an inert gas such as nitrogen or a rare gas is used as the cooling gas. The cooling gas that has cooled the material to be heated M is discharged from the cooling gas discharge unit 54 to the outside of the heating apparatus 1. The cooling gas discharge unit 54 may not be provided, and the cooling gas may be discharged from the opening on the downstream side of the cooling unit 52. Further, the heated material M may be cooled by spraying water or oil instead of the cooling gas. Or you may comprise so that the to-be-heated material M may be sent to an oil tank or a water tank, and may be cooled rapidly.

<材料回収部W>
材料回収部Wは、冷却部52の下流側に配置され、冷却部52から送られる被加熱材料Mを回収して、例えばリールに巻き取りつつ、線状または棒状の被加熱材料Mに所定の張力を付与してたるみを少なくし、被加熱材料Mが管状火炎バーナ10等の管状部材に接触することを防止する。
<Material recovery unit W>
The material recovery unit W is disposed on the downstream side of the cooling unit 52, collects the material to be heated M sent from the cooling unit 52, and winds it around a reel, for example, to a linear or bar-shaped material to be heated M. Tension is applied to reduce sagging and prevent the heated material M from coming into contact with a tubular member such as the tubular flame burner 10.

上述のように構成した加熱装置1においては、円筒状の燃焼室11の壁面に軸方向に沿って開口するスリット12a、12bから燃焼室11の壁面の接線方向に向けて、酸素を含有する酸化剤と燃料とを個別に、または混合して噴出させて旋回燃焼させる管状火炎バーナ10を用いて、燃焼室11の径方向の中央部に、燃焼室11の軸方向に沿って線状または棒状の被加熱材料Mを供給し、燃焼室11において当量比が1より大きくなるように酸化剤と燃料とを燃焼室へ噴出させて旋回燃焼させ、被加熱材料Mを加熱することができる。さらに、燃焼室11内に、燃焼室11の径方向において壁面から燃焼室11の中心軸に向かって順に、燃焼前の燃料が存在する未燃焼領域と、燃料が燃焼する火炎領域と、燃料が燃焼して生じる還元性の燃焼ガスが存在する燃焼ガス領域とを形成し、被加熱材料Mを燃焼ガス領域に供給して加熱することができる。   In the heating apparatus 1 configured as described above, the oxidation containing oxygen is performed from the slits 12a and 12b that open in the axial direction on the wall surface of the cylindrical combustion chamber 11 toward the tangential direction of the wall surface of the combustion chamber 11. Using a tubular flame burner 10 in which the agent and the fuel are separately or mixed and jetted and swirled and burned, a linear or rod-like shape is formed along the axial direction of the combustion chamber 11 at the radial center of the combustion chamber 11. The material to be heated M is supplied, and the oxidant and fuel are jetted into the combustion chamber so that the equivalence ratio becomes larger than 1 in the combustion chamber 11 and swirl combustion is performed, and the material to be heated M can be heated. Further, in the combustion chamber 11, in the radial direction of the combustion chamber 11, in order from the wall surface toward the central axis of the combustion chamber 11, an unburned region where the fuel before combustion exists, a flame region where the fuel burns, A combustion gas region in which reducing combustion gas generated by combustion exists is formed, and the material to be heated M can be supplied to the combustion gas region and heated.

〔第2実施形態〕
上述の第1実施形態では、管状火炎バーナ10をはじめとする管状部材を、その軸同士を一直線上に沿わせた状態で配置して、線状または棒状の被加熱材料Mを加熱した。本実施形態では、例えばアルミや亜鉛等の融点の比較的低い金属等を加熱して溶融させるにあたり、管状火炎バーナ10をはじめとする管状の部材を、その軸を鉛直方向に向けた状態で配置し、さらに管状火炎バーナ10の下方に管状火炎バーナ10にて溶融された被加熱材料Mを貯留する保持炉Kを設ける。
[Second Embodiment]
In the above-described first embodiment, the tubular member including the tubular flame burner 10 is disposed in a state where the axes are aligned with each other, and the linear or rod-shaped heated material M is heated. In the present embodiment, for example, when a metal having a relatively low melting point such as aluminum or zinc is heated and melted, a tubular member such as the tubular flame burner 10 is arranged with its axis directed in the vertical direction. Further, a holding furnace K for storing the material to be heated M melted in the tubular flame burner 10 is provided below the tubular flame burner 10.

以下に図2を参照して第2実施形態に係る加熱装置1について説明する。図2は、加熱装置1の構成を示す斜視図である。図2に示す通り、第2実施形態に係る加熱装置1は、その軸方向(図中の矢印A)に沿って、成形機Pと、材料送出部F(材料供給部)と、導入部50と、予熱部40と、連結部51と、管状火炎バーナ10と、保持炉Kとを有する。第1実施形態と構造・機能が共通するものについては第1実施形態と同じ符号を付し、詳細な説明を省略する場合がある。   The heating apparatus 1 according to the second embodiment will be described below with reference to FIG. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the heating device 1. As shown in FIG. 2, the heating device 1 according to the second embodiment includes a molding machine P, a material delivery unit F (material supply unit), and an introduction unit 50 along the axial direction (arrow A in the drawing). And the preheating part 40, the connection part 51, the tubular flame burner 10, and the holding furnace K. Components having the same structure and function as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and detailed description thereof may be omitted.

<成形機P>
成形機Pは、材料送出部Fの上流側に設けられ、インゴット等の原材料を、線状または棒状に機械的に成形して被加熱材料Mとし、材料送出部Fに供給する。成形機Pとしては、プレス装置やローラー式延伸装置等が用いられる。なお、成形機Pを材料送出部Fの上流側に設けず、加熱装置1とは別の場所で原材料を被加熱材料Mへと成形し、材料送出部Fに供給するように構成してもよい。
<Molding machine P>
The molding machine P is provided on the upstream side of the material delivery unit F, and a raw material such as an ingot is mechanically formed into a linear shape or a rod shape to be a material to be heated M, and is supplied to the material delivery unit F. As the molding machine P, a press device, a roller type stretching device, or the like is used. The molding machine P may not be provided on the upstream side of the material delivery unit F, and the raw material may be molded into the material to be heated M at a place different from the heating device 1 and supplied to the material delivery unit F. Good.

<材料送出部F>
材料送出部Fは、成形機Pで成形されて線状または棒状となった被加熱材料Mを、導入部50の開口部に供給する。材料送出部Fは、図示しないモータにより駆動される2本のローラで構成され、回転するローラの間に被加熱材料Mを挟み込み、導入部50へ供給する。
<Material delivery part F>
The material delivery unit F supplies the material to be heated M formed into a linear shape or a rod shape by the molding machine P to the opening of the introduction unit 50. The material delivery unit F is composed of two rollers that are driven by a motor (not shown). The material to be heated M is sandwiched between rotating rollers and supplied to the introduction unit 50.

<連結部51>
連結部51は、燃焼ガス供給部135を有する。燃焼ガス供給部135は燃焼ガス供給路134と連結され、後述する保持炉Kの燃焼ガス排出部133から排出される燃焼ガスを連結部51の内部空間に導入する。その燃焼ガスは、後述する上流側壁部113の存在により、連結部51の上流側に配置された予熱部40へと導かれ、予熱部40において供給された酸化剤と混合されて燃焼する。
<Connecting part 51>
The connecting part 51 has a combustion gas supply part 135. The combustion gas supply unit 135 is connected to the combustion gas supply path 134 and introduces the combustion gas discharged from the combustion gas discharge unit 133 of the holding furnace K described later into the internal space of the connection unit 51. The combustion gas is guided to the preheating unit 40 disposed on the upstream side of the connecting unit 51 due to the presence of an upstream side wall 113 described later, and is mixed with the oxidant supplied in the preheating unit 40 and burned.

<管状火炎バーナ10>
管状火炎バーナ10は、第1実施形態と異なり、その軸を鉛直方向に向けて配置される。したがって、管状火炎バーナ10で加熱され溶融された被加熱材料Mは、重力の作用により即時に被加熱材料Mと分離されて下方へと落下し、保持炉Kの保持室136にて溶融状態で保持される。
<Tubular flame burner 10>
Unlike the first embodiment, the tubular flame burner 10 is arranged with its axis oriented in the vertical direction. Therefore, the heated material M heated and melted by the tubular flame burner 10 is immediately separated from the heated material M by the action of gravity and falls downward, and is melted in the holding chamber 136 of the holding furnace K. Retained.

本実施形態においても、第1実施形態と同様に、燃焼室11において当量比が1より大きくなるように酸化剤と燃料を混合して噴出・旋回燃焼させるので、燃焼室11に管状火炎が生じ、その中央部は還元雰囲気となり、供給された被加熱材料Mは無酸化の状態で溶融される。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the oxidant and the fuel are mixed and jetted and swirled and burned so that the equivalence ratio is greater than 1 in the combustion chamber 11, so that a tubular flame is generated in the combustion chamber 11. The central portion becomes a reducing atmosphere, and the supplied heated material M is melted in a non-oxidized state.

管状火炎バーナ10には、第1実施形態とは異なり、燃焼室11aの上流側の端部に、中央に被加熱材料Mが通過する通過穴114(オリフィス)を有する上流側壁部113(上流側流通抑制手段U)が設けられる。上流側壁部113の存在により、燃焼ガスが管状火炎バーナ10の上流側に配置される連結部51に流入することが抑制され、燃焼ガスの大部分は管状火炎バーナ10の下流側へと流れ、保持炉Kへ導かれる。すなわち、スリット12a、12bから噴出された酸化剤と燃料との混合気体は、図2において点線で描かれた螺旋状の矢印のように、旋回しつつ燃焼しながら下流側へと移動するので、酸化剤と燃料との混合気体(燃焼ガス)と被加熱材料Mとは、全体として同じ方向へ移動する。   Unlike the first embodiment, the tubular flame burner 10 has an upstream side wall portion 113 (upstream side) having a passage hole 114 (orifice) through which the material to be heated M passes at the center at the upstream end portion of the combustion chamber 11a. Distribution restraining means U) are provided. Due to the presence of the upstream side wall portion 113, the combustion gas is suppressed from flowing into the connecting portion 51 arranged on the upstream side of the tubular flame burner 10, and most of the combustion gas flows to the downstream side of the tubular flame burner 10, Guided to holding furnace K. That is, the mixed gas of the oxidant and fuel ejected from the slits 12a and 12b moves downstream while burning while swirling as shown by a spiral arrow drawn by a dotted line in FIG. The gas mixture (combustion gas) of the oxidant and fuel and the material to be heated M move in the same direction as a whole.

<保持炉K>
保持炉Kは、管状火炎バーナ10の下方に、その内部の保持室136と管状火炎バーナ10の燃焼室11とを連通させた状態で配置される。保持室136には、管状火炎バーナ10から溶解状態の被加熱材料Mと、燃料の燃焼により生じた燃焼ガスが供給される。保持室136の内部には高温の燃焼ガスが充満するので、溶融した被加熱材料Mが溶融状態を保ったまま貯留される。また、燃焼ガスは還元性雰囲気のため、保持室136における被加熱材料Mの酸化が抑制される。保持炉Kにおいて被加熱材料Mが溶融状態を保ったまま貯留される間に、合金を形成する他の微量成分を加えて合金の溶湯とされ、また貯留の間に合金組成と温度の安定化が行われる。
<Holding furnace K>
The holding furnace K is disposed below the tubular flame burner 10 in a state where the holding chamber 136 therein and the combustion chamber 11 of the tubular flame burner 10 are communicated with each other. The holding chamber 136 is supplied from the tubular flame burner 10 with the material to be heated M in a dissolved state and the combustion gas generated by the combustion of the fuel. Since the inside of the holding chamber 136 is filled with high-temperature combustion gas, the molten material M to be heated is stored while being kept in a molten state. Further, since the combustion gas is a reducing atmosphere, oxidation of the heated material M in the holding chamber 136 is suppressed. While the material to be heated M is stored in the holding furnace K while being kept in a molten state, other trace components that form the alloy are added to form a molten alloy, and the alloy composition and temperature are stabilized during the storage. Is done.

保持炉Kには、燃焼ガス排出部133が備えられる。燃焼ガス排出部133は、保持室136に満たされた燃焼ガスを燃焼ガス供給路134へ導き、燃焼ガス供給部135、連結部51を経て、予熱部40に供給する。   The holding furnace K is provided with a combustion gas discharge part 133. The combustion gas discharge unit 133 guides the combustion gas filled in the holding chamber 136 to the combustion gas supply path 134 and supplies the combustion gas to the preheating unit 40 through the combustion gas supply unit 135 and the connection unit 51.

また保持炉Kは、溶融状態の被加熱材料Mを取り出すための取出口137と、取出口137の近傍に設けられたパイロットバーナ(図示なし)を有する。管状火炎バーナ10から保持室136に供給された燃焼ガスには、管状火炎バーナ10での燃焼が酸素と燃料との当量比を1より大きい状態とした燃焼のため、未燃焼の燃料が含まれている。また、燃料として炭化水素を用いる場合には、不完全燃焼により一酸化炭素が含まれている場合がある。取出口137の近傍にパイロットバーナを設けておくと、取出口137から被加熱材料Mを取り出す場合には燃焼ガスに点火されるので、予期しない引火や一酸化炭素中毒事故を防止することができ安全である。   The holding furnace K has an outlet 137 for taking out the molten material M to be heated, and a pilot burner (not shown) provided in the vicinity of the outlet 137. The combustion gas supplied to the holding chamber 136 from the tubular flame burner 10 includes unburned fuel because combustion in the tubular flame burner 10 sets the equivalent ratio of oxygen to fuel to be greater than 1. ing. Moreover, when using a hydrocarbon as a fuel, carbon monoxide may be contained by incomplete combustion. If a pilot burner is provided in the vicinity of the outlet 137, the combustion gas is ignited when the material to be heated M is taken out from the outlet 137, so that an unexpected ignition or carbon monoxide poisoning accident can be prevented. It is safe.

〔別実施形態〕
(1)
上述の第1実施形態、第2実施形態においては、ベンチュリーミキサ26にて燃料と酸化剤とを混合して、管状火炎バーナ10のスリット12a、12bから噴出させたが、酸化剤と燃料とを個別に管状火炎バーナ10のスリット12a、12bから噴出させても良い。例えば、燃焼室11の軸に関して対称となる位置に2つ設けられたスリット12aのうち、一方から酸化剤、他方から燃料を噴出させ、燃焼室11の内部において急速混合させるよう構成してもよい。スリット12bについても同様である。この場合、いわゆる逆火が生じないので、安全に燃焼を行わせることができる。
[Another embodiment]
(1)
In the first and second embodiments described above, the fuel and the oxidant are mixed by the venturi mixer 26 and ejected from the slits 12a and 12b of the tubular flame burner 10, but the oxidant and the fuel are mixed. You may make it eject from the slits 12a and 12b of the tubular flame burner 10 separately. For example, an oxidant may be ejected from one of the two slits 12 a provided at positions symmetrical with respect to the axis of the combustion chamber 11, and fuel may be ejected from the other and rapidly mixed inside the combustion chamber 11. . The same applies to the slit 12b. In this case, since so-called backfire does not occur, combustion can be performed safely.

(2)
上述の第1実施形態、第2実施形態においては、制御装置20(供給量制御手段)が流量調整弁21および流量調整弁24を制御して、燃焼室11における当量比が1より大きくなるように酸化剤の燃焼室11への供給量を制御したが、流量調整弁21および流量調整弁24を手動で調整して、燃焼室11における当量比が1より大きくなるように酸化剤と燃料とを燃焼室11へ噴出させてもよい。
(2)
In the first embodiment and the second embodiment described above, the control device 20 (supply amount control means) controls the flow rate adjustment valve 21 and the flow rate adjustment valve 24 so that the equivalence ratio in the combustion chamber 11 becomes greater than 1. Although the amount of oxidant supplied to the combustion chamber 11 was controlled, the flow rate adjustment valve 21 and the flow rate adjustment valve 24 were manually adjusted so that the equivalent ratio in the combustion chamber 11 was greater than 1. May be ejected into the combustion chamber 11.

(3)
第1実施形態および第2実施形態において、管状火炎バーナ10のスリット12a、12bに供給される酸化剤と、予熱部40のスリット42に供給される酸化剤とは、同一の組成であってもよいし、異なる組成であってもよい。例えば、管状火炎バーナ10のスリット12a、12bには酸素富化空気を供給し、予熱部40のスリット42には空気を供給してもよい。
(3)
In 1st Embodiment and 2nd Embodiment, even if the oxidizing agent supplied to the slits 12a and 12b of the tubular flame burner 10 and the oxidizing agent supplied to the slit 42 of the preheating part 40 are the same compositions. It may be a different composition. For example, oxygen-enriched air may be supplied to the slits 12 a and 12 b of the tubular flame burner 10, and air may be supplied to the slit 42 of the preheating unit 40.

(4)
第2実施形態において、燃焼ガス供給路134またはガス排出部Eの下流側にブロアを設け、保持室136から燃焼ガスを吸引し、保持室136の内部を負圧としてもよい。あるいは、ガス排出部Eを煙突に接続してそのドラフト効果により燃焼ガスを吸引してもよい。この場合、燃焼ガスが取出口137から漏れ出るのを抑制するため、より安全性の高い加熱装置1を実現できる。
(4)
In the second embodiment, a blower may be provided on the downstream side of the combustion gas supply path 134 or the gas discharge part E, the combustion gas may be sucked from the holding chamber 136, and the inside of the holding chamber 136 may be set to a negative pressure. Alternatively, the gas discharge part E may be connected to a chimney and the combustion gas may be sucked by the draft effect. In this case, since the combustion gas is prevented from leaking from the outlet 137, the heating device 1 with higher safety can be realized.

(5)
第1実施形態においては燃焼室11の下流側の端部にオリフィスを有する下流側壁部13(下流側流通抑制手段L)が設けられ、燃焼ガスの大部分が管状火炎バーナ10の上流側へと導かれた。これに換えて、あるいは加えて、ガス排出部Eを煙突に接続してそのドラフト効果により燃焼ガスを上流側へと導いてもよいし、ガス排出部Eに誘引ファンを設けて吸引することにより燃焼ガスを上流側へと導いてもよい。第2実施形態においても同様である。
(5)
In the first embodiment, a downstream side wall portion 13 (downstream flow restricting means L) having an orifice is provided at the downstream end of the combustion chamber 11, and most of the combustion gas is directed upstream of the tubular flame burner 10. Led. Alternatively or in addition, the gas discharge part E may be connected to the chimney and the combustion gas may be led to the upstream side by the draft effect, or an induction fan is provided in the gas discharge part E for suction. The combustion gas may be guided upstream. The same applies to the second embodiment.

本発明の加熱装置および加熱方法は、線状または棒状の被加熱材料の加熱の際に酸化を抑制して、製品の品質と歩留まりを向上させると共に、装置の小型化、省エネルギー、省コスト化が可能なものとして有効に利用可能である。   The heating device and heating method of the present invention suppresses oxidation during heating of a linear or rod-shaped material to be heated, thereby improving product quality and yield, and reducing the size, energy and cost of the device. It can be used effectively as possible.

1 :加熱装置
10a :管状火炎バーナ
10b :管状火炎バーナ
11 :燃焼室
12a :スリット
12b :スリット
13 :下流側壁部(下流側流通抑制手段L)
14 :通過穴(下流側流通抑制手段L)
15 :内壁部
20 :制御装置(供給量制御手段)
40 :予熱部
41 :予熱燃焼室
42 :スリット
113 :上流側壁部(上流側流通抑制手段U)
114 :通過穴(上流側流通抑制手段U)
134 :燃焼ガス供給路
136 :保持室
137 :取出口
F :材料送出部(材料供給部)
K :保持炉
M :被加熱材料
P :成形機
W :材料回収部(材料供給部)
1: Heating device 10a: Tubular flame burner 10b: Tubular flame burner 11: Combustion chamber 12a: Slit 12b: Slit 13: Downstream side wall (downstream flow suppression means L)
14: Passing hole (downstream flow restricting means L)
15: Inner wall portion 20: Control device (supply amount control means)
40: Preheating part 41: Preheating combustion chamber 42: Slit 113: Upstream side wall part (upstream flow control means U)
114: Passing hole (upstream flow restricting means U)
134: combustion gas supply path 136: holding chamber 137: outlet F: material delivery section (material supply section)
K: Holding furnace M: Heated material P: Molding machine W: Material recovery unit (material supply unit)

Claims (13)

円筒状の燃焼室の壁面に軸方向に沿って開口するスリットから前記燃焼室の前記壁面の接線方向に向けて、酸化剤と燃料とを個別に、または混合して噴出させて旋回燃焼させる管状火炎バーナと、
前記燃焼室の径方向の中央部に、前記燃焼室の軸方向に沿って線状または棒状の被加熱材料を供給する材料供給部と、
前記燃焼室において当量比が1より大きくなるように酸化剤の前記燃焼室への供給量を制御する供給量制御手段とを有する加熱装置。
Tubular combustion in which oxidant and fuel are jetted separately or mixed and jetted from a slit that opens along the axial direction to the wall surface of the cylindrical combustion chamber toward the tangential direction of the wall surface of the combustion chamber With a flame burner,
A material supply unit for supplying a linear or rod-shaped material to be heated along the axial direction of the combustion chamber to the radial center of the combustion chamber;
A heating apparatus comprising supply amount control means for controlling the supply amount of the oxidant to the combustion chamber so that the equivalence ratio is greater than 1 in the combustion chamber.
前記燃焼室内に、前記燃焼室の径方向において前記壁面から前記燃焼室の中心軸に向かって順に、燃焼前の燃料と酸化剤とが存在する未燃焼領域と、燃料の燃焼反応が進行する火炎領域と、燃焼反応終了後の還元性の燃焼ガスが存在する燃焼ガス領域とが同心の層状に形成され、前記材料供給部は前記被加熱材料を前記燃焼ガス領域に供給する請求項1に記載の加熱装置。   In the combustion chamber, in the radial direction of the combustion chamber, in order from the wall surface toward the central axis of the combustion chamber, an unburned region where fuel and oxidant before combustion exist, and a flame in which a combustion reaction of the fuel proceeds The region and the combustion gas region where the reducing combustion gas after the completion of the combustion reaction is formed in concentric layers, and the material supply unit supplies the material to be heated to the combustion gas region. Heating device. 軸方向に隣接する複数段の前記管状火炎バーナを有し、前記供給量制御手段は、作動させる前記管状火炎バーナを選択する請求項1または2に記載の加熱装置。   The heating apparatus according to claim 1, further comprising: a plurality of stages of the tubular flame burners adjacent in the axial direction, wherein the supply amount control means selects the tubular flame burner to be operated. 前記管状火炎バーナに対して被加熱材料の供給方向の上流側に配置され、前記管状火炎バーナにて生じる還元性の燃焼ガスを酸化剤と混合して燃焼させて被加熱材料を加熱する予熱部を有する請求項1ないし3のいずれか1項記載の加熱装置。   A preheating unit that is disposed upstream of the tubular flame burner in the supply direction of the material to be heated, and heats the material to be heated by mixing the reducing combustion gas generated in the tubular flame burner with an oxidant and burning it. The heating apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein 前記予熱部は円筒状の予熱燃焼室を有し、前記予熱燃焼室の壁面に軸方向に沿って開口するスリットから前記予熱燃焼室の壁面の接線方向に向けて、酸化剤を噴出させて、前記管状火炎バーナにて生じる還元性の燃焼ガスを燃焼させる請求項4に記載の加熱装置。   The preheating portion has a cylindrical preheating combustion chamber, and an oxidant is jetted from a slit opening along the axial direction in the wall surface of the preheating combustion chamber toward the tangential direction of the wall surface of the preheating combustion chamber, The heating apparatus according to claim 4, wherein the reducing combustion gas generated in the tubular flame burner is burned. 前記予熱部が前記管状火炎バーナにて生じる還元性の燃焼ガスに点火するパイロットバーナを有する請求項4または5に記載の加熱装置。   The heating apparatus according to claim 4 or 5, wherein the preheating unit includes a pilot burner that ignites reducing combustion gas generated in the tubular flame burner. 前記管状火炎バーナに対して被加熱材料の供給方向の下流側に配置され、前記管状火炎バーナにて生じる還元性の燃焼ガスの被加熱材料の供給方向の下流側への流通を抑制する下流側流通抑制手段を有する請求項4ないし6のいずれか1項記載の加熱装置。   A downstream side that is disposed downstream of the tubular flame burner in the supply direction of the material to be heated and suppresses the flow of reducing combustion gas generated in the tubular flame burner to the downstream side in the supply direction of the material to be heated. The heating apparatus according to any one of claims 4 to 6, further comprising a circulation suppressing means. 前記管状火炎バーナが前記燃焼室の軸方向を鉛直方向に向けた状態で配置され、前記管状火炎バーナの前記燃焼室の下方に前記管状火炎バーナにて溶融された被加熱材料を貯留する保持炉を有する請求項1ないし6のいずれか1項記載の加熱装置。   A holding furnace in which the tubular flame burner is disposed with the axial direction of the combustion chamber oriented in the vertical direction, and the material to be heated melted in the tubular flame burner is stored below the combustion chamber of the tubular flame burner. The heating apparatus according to claim 1, comprising: 原材料を線状または棒状に成形して被加熱材料とし、前記材料供給部へ供給する成形機を有する請求項8に記載の加熱装置。   The heating apparatus according to claim 8, further comprising a molding machine that forms a raw material into a linear shape or a rod shape to be a material to be heated, and supplies the material to the material supply unit. 前記管状火炎バーナに対して被加熱材料の供給方向の上流側に配置され、前記管状火炎バーナにて生じる還元性の燃焼ガスの被加熱材料の供給方向の上流側への流通を抑制する上流側流通抑制手段と、
前記管状火炎バーナに対して被加熱材料の供給方向の上流側に配置され、前記管状火炎バーナにて生じる還元性の燃焼ガスを酸化剤と混合して燃焼させて被加熱材料を加熱する予熱部と、
前記上流側流通抑制手段に対して被加熱材料の供給方向の上流側まで、前記保持炉から燃焼ガスを送る燃焼ガス供給路とを有する請求項8または9に記載の加熱装置。
An upstream side that is disposed upstream of the tubular flame burner in the supply direction of the material to be heated and suppresses the flow of reducing combustion gas generated in the tubular flame burner to the upstream side in the supply direction of the material to be heated. Distribution restraint means,
A preheating unit that is disposed upstream of the tubular flame burner in the supply direction of the material to be heated, and heats the material to be heated by mixing the reducing combustion gas generated in the tubular flame burner with an oxidant and burning it. When,
10. The heating device according to claim 8, further comprising a combustion gas supply path that sends combustion gas from the holding furnace to the upstream side in the supply direction of the material to be heated with respect to the upstream side flow suppression unit.
前記保持炉は、溶融状態で貯留された被加熱材料が取り出される取出口と、前記取出口の近傍に設けられ燃焼ガスに点火するパイロットバーナとを有する請求項8ないし10のいずれか1項記載の加熱装置。   The said holding furnace has any one of the outlets from which the to-be-heated material stored by the molten state is taken out, and the pilot burner provided in the vicinity of the said outlets, and igniting combustion gas. Heating device. 円筒状の燃焼室の壁面に軸方向に沿って開口するスリットから前記燃焼室の前記壁面の接線方向に向けて、酸化剤と燃料とを個別に、または混合して噴出させて旋回燃焼させる管状火炎バーナを用いて、
前記燃焼室の径方向の中央部に、前記燃焼室の軸方向に沿って線状または棒状の被加熱材料を供給し、
前記燃焼室において当量比が1より大きくなるように酸化剤と燃料とを前記燃焼室へ噴出させて旋回燃焼させ、前記被加熱材料を加熱する加熱方法。
Tubular combustion in which oxidant and fuel are jetted separately or mixed and jetted from a slit that opens along the axial direction to the wall surface of the cylindrical combustion chamber toward the tangential direction of the wall surface of the combustion chamber Using a flame burner,
Supplying a linear or rod-shaped material to be heated along the axial direction of the combustion chamber to the central portion in the radial direction of the combustion chamber,
A heating method in which an oxidizing agent and fuel are jetted into the combustion chamber so that the equivalence ratio is greater than 1 in the combustion chamber, and swirl combustion is performed to heat the heated material.
前記燃焼室内に、前記燃焼室の径方向において前記壁面から前記燃焼室の中心軸に向かって順に、燃焼前の燃料と酸化剤とが存在する未燃焼領域と、燃料の燃焼反応が進行するする火炎領域と、燃焼反応終了後の還元性の燃焼ガスが存在する燃焼ガス領域とを同心の層状に形成し、前記被加熱材料を前記燃焼ガス領域に供給する請求項12に記載の加熱方法。   In the combustion chamber, in the radial direction of the combustion chamber, in order from the wall surface toward the central axis of the combustion chamber, an unburned region where fuel and oxidant before combustion exist and a combustion reaction of the fuel proceed. The heating method according to claim 12, wherein a flame region and a combustion gas region in which a reducing combustion gas exists after completion of the combustion reaction are formed in concentric layers, and the material to be heated is supplied to the combustion gas region.
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