JP2019210531A - 加熱炉用蓄熱式交番燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加熱材の長手（炉幅）方向の温度を効率的に制御でき、加熱炉のコンパクト化と保全が両立できる加熱炉用蓄熱式交番燃焼装置を提供する。【解決手段】蓄熱式交番燃焼装置は、燃料ノズル５１ａと一対の空気・排ガスノズル５２ａ、５２ｂを備えたバーナー部と、蓄熱体を収納し互いに隣接して配置され一対の空気・排ガスノズル５２ａ、５２ｂに接続された一対の蓄熱室とを備え、平面視した火炎Ｆの形状が下記（１）式及び（２）式を満たす。Ｌ×ｃｏｓθ＜Ｌ１・・・ （１）；Ｌ×ｓｉｎθ＜Ｌ２・・・ （２）Ｌは火炎長さ（ｍｍ）、θは平面視した火炎と被加熱材の搬送方向のなす角度（°）、Ｌ１は一対の空気・排ガスノズルそれぞれの延長線の交点と装入部又は抽出部の壁面までの距離（ｍｍ）、Ｌ２は一対の空気・排ガスノズルそれぞれの延長線の交点と火炎が傾いた側の側壁面との距離（ｍｍ）【選択図】図５

Description

本発明は、スラブ等の被加熱材を熱間圧延する際に、被加熱材を加熱するための加熱炉に用いられる加熱炉用蓄熱式交番燃焼装置に関する。

鋳造後のスラブ、ビレット、ブルーム等の被加熱材を、熱間圧延に好適な温度に加熱するものとして加熱炉が用いられている。この加熱炉は、一般的に、被加熱材の長手方向が加熱炉内に設けた搬送路の搬送方向と直交するように被加熱材を装入して、前記被加熱材を前記搬送路に沿って搬送させながら加熱して炉外へと抽出する構造となっている。
また、このような加熱炉は、一般に予熱帯、加熱帯及び均熱帯から構成され、スラブ等の被加熱材を、予熱帯、加熱帯及び均熱帯を順次移動させることで、所定の温度に均一に加熱できるように構成されている。

ところで、最近では、スラブ等の被加熱材を全体的に均一に加熱するだけでなく、スラブの先端部と後端部との間で温度傾斜を持たせるように傾斜加熱（又は逆傾斜加熱）することが行われている。
例えば、板厚の薄い圧延板を製造する場合、スラブの先端部を仕上げ圧延開始してからスラブ後端部を仕上げ圧延開始するまでの時間が長くなり、その間にスラブ後端部の温度低下が大きくなる。その結果、変形抵抗が大きくなり荷重変動による寸法・形状の悪化を招いたり、スラブ後端部が所定の仕上圧延温度の下限値未満となってしまう場合があった。

そこで、このような温度低下量を見越して、熱間圧延前に加熱する際にスラブの後端部の温度を先端部の温度より高くする傾斜加熱を行う。これにより、スラブ後端部を目標の仕上圧延温度の範囲内で圧延することができ、スラブ後端部での荷重変動を小さくしたり、所定の仕上げ圧延温度範囲内で圧延したりすることが可能となる。

また、生産性を向上させるために、スラブ先端部が仕上げ圧延機に噛み込まれた後、徐々に速度を上げて熱間圧延を行う場合があり、圧延速度の上昇に伴って加工発熱量も多くなり、圧延後のスラブ（圧延鋼板）後端部の温度が高くなり、スケール疵が発生したり、仕上げ圧延温度の上限を超えてしまうことがある。
このような場合に、仕上出側温度の上昇を見越して、スラブ後端部の温度を先端部の温度よりも低くする逆傾斜加熱を行うと、スラブ後端部の仕上げ圧延出側温度を所定の温度範囲内にすることができ、圧延鋼板の高品質化と生産性の向上を両立することが可能になる。

従来の加熱炉として、例えば、特許文献１に記載の加熱炉が知られている。
この加熱炉は、被加熱材（スラブ）の搬送路の左右両側に、複数対の交番燃焼する蓄熱式燃焼装置（蓄熱式燃焼バーナまたはリジェネバーナーともいう場合がある。）を配置し、さらに、搬送路の上側において、搬送路の途中から加熱炉の出側に至る間に連続式燃焼装置を配置し、連続式燃焼装置の燃焼量を調整することで、スラブの炉幅方向の温度を均一または任意に制御している。

特許文献１に記載の加熱炉のように、蓄熱式燃焼バーナを備えた加熱炉では、被加熱材の搬送路を挟んだ両側に相対向して配置された一対の蓄熱式燃焼バーナの間で、燃焼と排気とを交互に繰り返す交番燃焼を行いながら、排気時に燃焼排ガスの排熱を蓄熱体によって蓄熱回収し、燃焼時に蓄熱体に蓄熱された熱によって燃焼空気を予熱することが行われている。

特開２００９−１６１８３７号公報

前述のように、特許文献１に記載の加熱炉では、搬送路の両側（加熱炉の炉壁）において、燃料消費量やＣＯ_２排出量の削減等の観点から、燃焼排ガスの排熱を回収して燃焼空気を予熱することが可能な蓄熱式燃焼バーナを用いて、エネルギー効率の向上（省エネルギー化）を図ることが行われている。

一方、搬送路の上側（加熱炉の天井壁）においては、搬送路途中から出側に至る間に、燃焼量の調整が可能な連続式燃焼装置（ルーフバーナーともいう。）を配置することで、炉壁に配置された蓄熱式燃焼バーナのみでは困難であった炉幅方向の温度分布の制御を可能としている。

しかしながら、特許文献１に記載の加熱炉では、天井壁に配置した連続式燃焼装置を用いることによって被加熱材の炉幅方向の温度分布制御を可能とするものの、エネルギー効率の向上が困難であり、被加熱材を上部から効率的に傾斜加熱することが可能な技術が要求されていた。

また、炉の天井側から傾斜加熱する手段として、従来の連続式燃焼装置に代えて蓄熱式燃焼装置を採用するとした場合、炉高方向に一対の蓄熱式燃焼装置を配置しなければならず、設置スペースの制約を大きく受け、設備の過度な大型化を図らなければならない問題があった。
さらに、蓄熱式燃焼装置を炉幅方向に隣接して配置したとしても、傾斜加熱の温度調整の際に、その火炎が特に高温側で大きくなりすぎて噴射される火炎の広がりによって、炉壁に設けられた耐火物の損傷を招くおそれがあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、被加熱材の長手方向（炉幅方向）の温度制御を効率的に実施できるとともに、加熱炉のコンパクト化（省スペース化）と加熱炉の保全性の確保を両立させることが可能な加熱炉用蓄熱式交番燃焼装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決することを目的とした本発明の要旨は、以下のとおりである。
［１］加熱炉の装入部から装入された被加熱材の搬送路よりも上方もしくは下方の少なくともいずれか一方に１つ以上配置され、燃料ノズルと一対の空気・排ガスノズルとを有し加熱炉の装入部から抽出部へ向けて搬送される被加熱材の搬送方向に対して所定角度で傾斜した火炎を側壁側に向かって噴射するバーナー部と、隣接配置されてそれぞれに蓄熱体が収納され、前記一対の空気・排ガスノズルのそれぞれ接続された一対の蓄熱室とを備え、前記一対の空気・排ガスノズルが、排ガスの吸気と空気の吐出を交互に行なって前記蓄熱体の加熱と吐出する空気の加熱とを交互に行ないながら前記バーナー部が噴射する火炎によって被加熱材を加熱する加熱炉用蓄熱式交番燃焼装置であって、前記加熱炉を平面視した場合に、形成される火炎の形状が、下記（１）式及び下記（２）式を満たすよう調整されていることを特徴とする加熱炉用蓄熱式交番燃焼装置。
Ｌ×ｃｏｓθ＜Ｌ_１ ・・・ （１）
Ｌ×ｓｉｎθ＜Ｌ_２ ・・・ （２）
なお、上記（１）式及び（２）式中において、Ｌは、火炎長さ（ｍｍ）、θは、前記加熱炉を平面視した場合の、火炎と前記被加熱材の搬送方向のなす角度（°）、Ｌ_１は、前記一対の空気・排ガスノズルそれぞれの延長線が交わる点と、装入部もしくは抽出部の壁面までの距離（ｍｍ）、Ｌ_２は、前記一対の空気・排ガスノズルそれぞれの延長線が交わる点と火炎が傾いた側の側壁面との距離（ｍｍ）を示す。

本発明によれば、被加熱材の長手方向（炉幅方向）の温度制御を効率的に実施できるとともに、設備のコンパクト化と加熱炉の保全性の確保を両立させることが可能な加熱炉用蓄熱式交番燃焼装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る加熱炉の概略構成の一例を説明する斜視図である。 本発明の一実施形態に係る加熱炉の概略構成の一例を説明する側面から見た図である。 本発明の一実施形態に係る加熱炉の概略構成の一例を説明する平面視した図である。 本発明の一実施形態に係るセルフリジェネバーナーの概略構成の一例を説明する模式図であり、（ａ）はセルフリジェネバーナーを平面視した図であり、（ｂ）はセルフリジェネバーナーを側面から見た図である。 本発明の一実施形態に係るセルフリジェネバーナーにおける火炎の噴射角度を説明するための加熱炉を平面視した部分断面図である。

以下、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１〜図３は、本発明の一実施形態に係る加熱炉の概略構成の一例を説明する図であり、図１は加熱炉の斜視図を、図２は加熱炉の側面図を、図３は平面図を示している。図において、符号１は加熱炉を示している。
なお、加熱炉の構成を説明する図面において、各部の大きさや厚さや寸法等に関して、実際の寸法関係等に関わらず強調して示す場合がある。

一実施形態の加熱炉１は、図１〜図３に示すように、装入部１Ａ側から抽出部１Ｂ側に向けて被加熱材を順次搬送する搬送路２と、装入部１Ａから抽出部１Ｂまでの間の搬送路２に沿って形成された炉内室３と、搬送路２の搬送方向の左右両側に配置された複数の蓄熱式燃焼バーナ（リジェネバーナー）４と、搬送方向における抽出部１Ｂ側の搬送路２の上側に形成された傾斜壁面３０Ｓに配置された炉幅方向温度制御部３０において、炉幅方向に隣接する一対の蓄熱体を有する複数のセルフリジェネバーナー（リジェネバーナー）５とを備えている。

一実施形態に係る加熱炉１では、搬送路２は被加熱材を長手方向と直交する方向に搬送するようになっている。
また、炉幅方向温度制御部３０は、炉幅方向に分割された複数（例えば、４つ）の燃焼領域３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを有していて、各燃焼領域にリジェネバーナーが配置されている。なお、この実施形態において、炉幅方向温度制御部３０は傾斜加熱をすることが可能な領域を示しているが、炉幅方向温度制御部３０において傾斜加熱するかどうかは任意に設定することができる。

そして、加熱炉１は、被加熱材が搬送路２によって装入部１Ａ側から抽出部１Ｂ側に順次搬送される際に、まず、装入部１Ａからセルフリジェネバーナー５までの間で、蓄熱式燃焼バーナー４によって所定温度まで被加熱材を均一加熱する。
次いで、炉幅方向温度制御部３０においてセルフリジェネバーナー５によって被加熱材を傾斜加熱又は逆傾斜加熱して、被加熱材に長手方向に沿った温度傾斜を形成する。

本実施形態の加熱炉１によって加熱処理される被加熱材は、鋳造後のスラブ、ビレット、ブルーム等の鋼材である。これら被加熱材は、本実施形態の加熱炉１によって傾斜加熱または逆傾斜加熱がなされた後に、加熱炉１の後段に配置された熱間圧延機（不図示）による熱間圧延に供される。

被加熱材は、加熱炉１に備えられた搬送路２によって順次搬送される。
搬送路２としては、例えば、被加熱材を順次搬送可能なウォーキングビーム装置等を用いることが可能である。
また、被加熱材は、その長手方向が搬送方向とほぼ直交する方向に向けられた姿勢で搬送路２を搬送される。すなわち、被加熱材は、その長手方向が炉幅方向に沿った方向に配置して搬送される。

次に、搬送路２の左右両側には、装入部１Ａから抽出部１Ｂの間にかけて複数の蓄熱式燃焼バーナー４が配置されている。リジェネバーナー４は例えば、ＦＤＩ（登録商標（以下同様））（Ｆｕｅｌ Ｄｉｒｅｃｔ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）型のリジェネバーナーを用いることができる。図１〜図３に示す加熱炉１においては、リジェネバーナー４が炉内室３の側壁面３ａに配置されており、火炎（フレーム）Ｆが炉幅方向に沿って吹き出されるようになっている。

また、リジェネバーナー４は、搬送路２の上側及び下側において、搬送路２の左右の側壁面３ａに搬送方向に沿って配置されるとともに、左右両側のリジェネバーナー４は互いに対向して配置されている。
具体的に、本実施形態に係るリジェネバーナー４は、装入部１Ａから抽出部１Ｂに向かう第１加熱領域Ｔ１において、搬送路２より上方に互いに対向して左右両側に配置され、互いに交番燃焼する複数の上側蓄熱式燃焼バーナー（蓄熱式燃焼バーナー）４Ａと、搬送路２より下方に互いに対向して左右両側に配置され、互いに交番燃焼する複数の下側蓄熱式燃焼バーナー（蓄熱式燃焼バーナー）４Ｂと、から概略構成されている。この構成によって、被加熱材が搬送路２を搬送される際に、搬送路２の上側及び下側において被加熱材を左右両側から加熱できるようになっている。

なお、炉幅方向温度制御部３０において傾斜加熱又は逆傾斜加熱する際には、炉幅方向温度制御部３０に蓄熱式燃焼バーナー４を配置してセルフリジェネバーナ５と同時に加熱すると、蓄熱式燃焼バーナー４によって被加熱材が均一加熱されようとして傾斜加熱または逆傾斜加熱が希釈されることから、セルフリジェネバーナー５が配置された炉幅方向温度制御部３０（抽出部１Ｂ寄りの搬送路２の上側）には、蓄熱式燃焼バーナー４を配置しないことが好ましい。しかし、被加熱材を均一加熱する場合には、セルフリジェネバーナー５が配置された抽出部１Ｂ寄りの搬送路２の上側に、蓄熱式燃焼バーナー４を配置してもよい。
一方、抽出部１Ｂ寄りの搬送路２の下側には、被加熱材の下面側を加熱するために下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂを配置する。

また、リジェネバーナー４においては、例えば、搬送路２の両側に対向して配置された上側蓄熱式燃焼バーナー４Ａ、４Ａ同士（もしくは下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂ、４Ｂ同士）の間で交番燃焼するように構成されている。

まず、左右のうち一方のリジェネバーナーが燃焼する際に、他方のリジェネバーナーが一方のリジェネバーナーの燃焼ガスを吸引することによって、他方のリジェネバーナーに内蔵された蓄熱材を加熱させる。次に、左右のうち他方のリジェネバーナーを燃焼させる際に、加熱された蓄熱材に燃焼用の空気を接触させて空気を予熱させる。このようにして交番燃焼することで、熱エネルギーを効率的に利用できる。

蓄熱式燃焼バーナーには、例えば、ＦＤＩ型リジェネバーナーやガン型リジェネバーナー等があるが、ＦＤＩ型リジェネバーナーの方がガン型リジェネバーナーよりも、炉内室の温度分布を均一にできる効果が大きいため、蓄熱式燃焼バーナー４による被加熱材の加熱は、ＦＤＩ型リジェネバーナーを用いることが好ましい。

また、本実施形態においては、搬送路２の左右両側に配置された蓄熱式燃焼バーナー４、４同士で交番燃焼する場合について説明したが、例えば、搬送方向に沿って隣接配置された蓄熱式燃焼バーナー４、４同士の間で交番燃焼させてもよい。

具体的には、最も抽出部側のセルフリジェネバーナー５の配置位置よりも抽出部１Ｂ側の第２加熱領域Ｔ２において、搬送方向に隣接する下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂ、４Ｂ同士の間で交番燃焼させることが好ましい。つまり、図１に示すように、下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂのうち、セルフリジェネバーナー５の配置位置よりも抽出部１Ｂ側の第２加熱領域Ｔ２に配置された下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂにおいて、隣接するバーナーの間（例えば、図３に示す下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂａ、４Ｂａ同士、下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂｂ、４Ｂｂ同士、下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂｃ、４Ｂｃ同士、下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂｄ、４Ｂｄ同士）で交番燃焼させることが好ましい。

このように、セルフリジェネバーナー５の配置位置よりも抽出部１Ｂ側の第２加熱領域Ｔ２において、隣同士に配置された下側蓄熱式燃焼バーナー４Ｂ、４Ｂ同士で交番燃焼させることで、炉幅方向に対して燃焼量を制御することが可能となり、傾斜加熱または逆傾斜加熱を行う場合において、被加熱材の長手方向の温度差（炉幅方向の炉内の温度差）をより効率的に付与することができる。

セルフリジェネバーナーとは、蓄熱式燃焼バーナの一種であるが、通常のリジェネバーナー（蓄熱式燃焼バーナー）が前述のように対向配置された一対（２台）のバーナーとの間で交番燃焼する、つまり各バーナーより間欠的に火炎（フレーム）が放出されるのに対し、セルフリジェネバーナーは、２台のバーナーが隣接して配置された構造となっており、この隣接したバーナーで交番燃焼するものである。

以下、図４を参照して、セルフリジェネバーナーの構造について説明する。図４は一実施形態に係るセルフリジェネバーナーの概略構成の一例を説明する模式図であり、図４（ａ）はセルフリジェネバーナーを平面視した図であり、図４（ｂ）はセルフリジェネバーナーを側面から見た図である。

本実施形態に係る蓄熱式交番燃焼装置（セルフリジェネバーナー）５は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、燃料ノズル５１ａと一対の空気・排ガスノズル５２ａ、５２ｂとを備えたバーナー部５１と、蓄熱体を収納し、互いに隣接して配置され、一対の空気・排ガスノズル５２ａ、５２ｂと接続された一対の蓄熱室５３、５４とを備えている。

そして、一対の蓄熱室５３、５４の間において、空気の吐出と排ガスの吸気とを交互に行わせながら加熱炉内を搬送されている被加熱材を加熱する蓄熱式交番燃焼装置である。また、蓄熱式交番燃焼装置５は、図１〜図３に示すように、加熱炉１に設けた被加熱材の搬送路２よりも上方に少なくとも１つ以上配置されている。
なお、蓄熱式交番燃焼装置５は、搬送路２の上方のみに限らず、搬送路２の上方もしくは下方の少なくともいずれか一方に配置されてよい。また、蓄熱式交番燃焼装置５の配置数は、少なくとも１つ以上配置してよい。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、セルフリジェネバーナー５は、隣接する一対の蓄熱室（蓄熱体５３及び蓄熱体５４）と一体化したバーナー部５１と、を備えている。該バーナー部５１は燃焼し続けるが、燃焼用の支燃性ガス（例えば空気）は一対の蓄熱室５３、５４を交互に通過し、予熱され、空気・排ガスノズル５２ａ（もしくは空気・排ガスノズル５２ｂ）より吐出される。また燃焼で生じた排ガスは、燃焼用の支燃性ガスが通過していない方の空気・排ガスノズル５２ｂ（もしくは空気・排ガスノズル５２ａ）より蓄熱室に送り込まれ蓄熱体を加熱する。

つまり、一対の蓄熱室５３、５４は排ガスにより加熱される役割と支燃性ガスを予熱する役割を交互に繰り返す。また、隣接した一対の蓄熱室５３、５４は１つの円形のバーナータイル５５を共有している。そのため、通常のリジェネバーナーと異なり、１つのバーナータイルから連続的に火炎（フレーム）Ｆが放出される。

従って、本実施形態に係るセルフリジェネバーナー５は、通常のリジェネバーナーと同等の省エネルギー性を有するとともに、通常のリジェネバーナーよりも省スペース性に優れるという利点を有する。

蓄熱式交番燃焼装置５ａは、図５に示すように、加熱炉を平面視した場合、形成される火炎の形状が、下記（１）式及び下記（２）式を満たすよう調整されている。図５は、火炎の噴射角度を説明するための、加熱炉の概略平面図である。また、図５中のＸ方向は炉長方向、方向Ｙは炉幅方向を表す。

Ｌ×ｃｏｓθ＜Ｌ_１ ・・・ （１）
Ｌ×ｓｉｎθ＜Ｌ_２ ・・・ （２）
なお、上記（１）式及び（２）式中において、Ｌは、火炎長さ（ｍｍ）、θは、加熱炉を平面視した場合の、火炎と被加熱材の搬送方向のなす角度（°）、Ｌ_１は、前記一対の空気・排ガスノズルそれぞれの延長線が交わる点と、装入部もしくは抽出部の壁面３ｃまでの距離（ｍｍ）、Ｌ_２は、前記一対の空気・排ガスノズルそれぞれの延長線が交わる点と火炎が傾いた側の側壁面３ａとの距離（ｍｍ）を示す。

上記２式を満たすように、火炎（フレーム）Ｆの噴射角度を調整する、つまり、燃料ノズル５１ａ及び空気・排ガスノズル５２ａ（もしくは空気・排ガスノズル５２ｂ）を調整することで、加熱炉の保全性を高めることが可能となる。

なお、本実施形態に係る蓄熱式交番燃焼装置５は、一対の蓄熱室５３、５４の間において、空気の吐出と排ガスの吸気とを交互に行わせながら被加熱材を加熱するため、火炎Ｆを平面視した場合、火炎Ｆは、その先端が円弧状の軌道を描くよう移動する。つまり、火炎Ｆは、加熱炉の側壁面に近づく方向と遠ざかる方向とを交互に移動する。したがって、側壁面（炉壁）の保全の観点から、火炎Ｆが側壁面に最も近づく際に、上記（２）式を満足していればよい。

また、本実施形態においては、蓄熱式交番燃焼装置５ａにおいて、空気・排ガスノズル５２ａと空気・排ガスノズル５２ｂのそれぞれの延長線が交わる点（図４（ａ）中の記号Ｘ）と、燃料ノズル５１ａの延長線が交わるよう、燃料ノズル５１ａの傾斜角度βを調整することが好ましい。つまり、空気の噴射領域と燃料ガスの噴射領域とが交わる領域にて火炎が形成されることから、燃料ノズル５１ａの上下方向、水平方向に対する傾斜角度を、記号Ｘに向けて調整することで、排ガスの発生を抑制し、高効率の燃焼を担保できる。

なお、蓄熱式交番燃焼装置５全てにおいて、燃料ノズル５１ａならびに空気・排ガスノズル５２ａ、空気・排ガスノズル５２ｂの傾斜角度を上記範囲内に調整する必要はないが、炉壁に設けられた耐火物の損傷を防ぎ、加熱炉の保全を図る観点から、特に、加熱炉１の炉壁側に配置された蓄熱式交番燃焼装置５ａ（図１〜図３参照）において、燃料ノズル５１ａならびに空気・排ガスノズル５２ａ、空気・排ガスノズル５２ｂの傾斜角度を上記範囲内に調整することが好ましい。

ここで、上記（１）式及び（２）式中の「Ｌ：火炎長さ（ｍｍ）」について説明する。
一般的に、「火炎長さ」の決定方法は、＜１＞燃焼実験により求める方法、＜２＞計算式により求める方法を例示できる。

＜１＞燃焼実験により求める方法は、可視火炎が水平方向に対しどこまで延伸しているかを、例えばボックス型の実験炉で観察することで直接測定する方法である。

＜２＞計算式により求まる方法は、例えば、下記式にて求めることができる。
火炎長さＬ_ｆ＝γ×Ｑ^ｎ×Ｌ_３／（ρ×Ｃ_ｐ×√ｇ×β×Ｔ×Ｌ_３ ^５／２）^ｎ …（３）
ここで、γは定数、Ｑは発熱密度、Ｌ_３は火源の絶対長さ、ρは空気の密度、Ｃ_ｐは比熱、ｇは重力加速度、βは体積膨張係数、Ｔは雰囲気の絶対温度、をそれぞれ示している。

図１〜図３ではバーナータイル５５の形状が円形である例を挙げたが、これに限定されず、多角形（例えば、矩形）やその他の形状であっても構わない。

また、セルフリジェネバーナー５は、セルフリジェネバーナー５のバーナー口（バーナータイル５５）が炉内室３の傾斜壁面３０Ｓに、抽出部１Ｂ側の斜め下方に向かって配置されている。
具体的には、炉内室３の天井面３ｂには、搬送方向の途中で一部が搬送路２側へ凹んだ窪みが形成されており、当該窪みにおいて抽出部１Ｂ側を向く傾斜壁面３０Ｓにセルフリジェネバーナー５のバーナー口（バーナータイル５５）が配置されている。

セルフリジェネバーナー５は、図１〜図３に示すように、炉幅方向に沿って４つに均等に分割された燃焼領域３０Ａ〜３０Ｄにそれぞれ配置されている。本実施形態では、燃焼領域の数が４つの例を示しているが、燃焼領域の数は２以上であることが好ましく、３〜４であればなおよい。
なお、セルフリジェネバーナー５の配置位置（装入部１Ａからの距離）については特に限定せず、付与すべき被加熱材の長手方向温度差（傾斜加熱量）から適宜決定してよい。

本実施形態では、図１〜図３に示すように、一つの燃焼領域に、２つのセルフリジェネバーナー５が炉幅方向に沿って配置されているが、一つの燃焼領域におけるセルフリジェネバーナー５の数は付与すべき被加熱材の長手方向温度差（傾斜加熱量）から適宜決定してよい。好ましくは、一つの燃焼領域におけるセルフリジェネバーナー５の数は２以上である。

セルフリジェネバーナー５は、燃焼領域３０Ａ〜３０Ｄ毎に燃焼量を調整できるようになっている。例えば、炉幅方向一端側の燃焼領域３０Ａにあるセルフリジェネバーナーを、ある定格の燃焼量で燃焼させ、その隣の燃焼領域３０Ｂにあるセルフリジェネバーナーを燃焼領域３０Ａよりも少ない燃焼量で燃焼させ、燃焼領域３０Ｃにあるセルフリジェネバーナーを燃焼領域３０Ｂよりも少ない燃焼量で燃焼させ、燃焼領域３０Ｄにあるセルフリジェネバーナーを燃焼領域３０Ｃよりも少ない燃焼量で燃焼させる等、燃焼量を徐々に低下させることが可能になっている。

これにより、セルフリジェネバーナー５の下方において、炉内室３の炉内温度を、炉幅方向に沿って傾斜させることが可能になっている。

なお、セルフリジェネバーナーの燃焼量の制御は、上記のように燃焼領域３０Ａから燃焼領域３０Ｄに向けて順次燃焼量を低下させる場合に限らず、燃焼領域３０Ａから燃焼領域３０Ｄに向けて順次燃焼量を増加させてもよい。また、燃焼領域３０Ａ〜３０Ｄの燃焼量をすべて同じにして均一加熱を行ってもよい。

以上のように、本発明によれば、被加熱材の長手方向の温度分布に傾斜を付与する手段として、炉内の天井面に配置したセルフリジェネバーナーを用いることで、安定して傾斜加熱もしくは逆傾斜加熱を施すことが可能となるとともに、排熱回収率を格段に向上させることができるため、被加熱材の長手方向の温度制御と優れた省エネルギー性を両立させることができる。

また、本発明のセルフリジェネバーナーは、従来のリジェネバーナーに比べ、一対の蓄熱体とバーナー部が一体となっているとともに、傾斜加熱の温度調整を行う際にも、火炎長を式（１）及び式（２）の範囲内とすることにより、噴射される火炎により炉壁に設けられた耐火物を損傷させないよう、燃焼ノズル及び空気・排ガスノズルの傾斜角度が調整されているため、加熱炉のコンパクト化（省スペース化）と加熱炉の保全を両立させることができる。

また、セルフリジェネバーナーは炉幅方向に沿って複数に分割された燃焼領域毎に配置されているため、当該燃焼領域毎の稼働状況を調整することで、目標とする被加熱材の温度分布の傾斜度合を容易に制御することができる。つまり、例えば、被加熱材の長手方向の温度分布に対し急峻な傾斜を付与したい場合は、高温にしたい側に対応するバーナーの燃焼負荷を高める一方で、温度上昇を抑制させたい側に対応するバーナーの燃焼負荷を低くし、又は停止させることで、急峻な傾斜を有する温度分布を被加熱材に付与できる。

上記実施形態においては、セルフリジェネバーナーは加熱炉の抽出部に向けて火炎を燃焼させたが、装入部に向けて燃焼させてもよい。

本発明に係る加熱炉用蓄熱式交番燃焼装置によれば、被加熱材の長手方向（炉幅方向）の温度制御を効率的に実施できるとともに、加熱炉のコンパクト化（省スペース化）と加熱炉の保全性の確保を両立させることができるので、産業上利用可能である。

１・・・加熱炉
１Ａ・・・装入部
１Ｂ・・・抽出部
２・・・搬送路
３・・・炉内室
３ａ・・・炉壁面、側壁面
３ｂ・・・天井面
３ｃ・・・装入部もしくは抽出部の壁面
３０ 炉幅方向温度制御部
３０Ｓ・・・傾斜壁面
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ 炉幅方向温度制御部
４・・・蓄熱式交番燃焼装置（リジェネバーナー）
４Ａ・・・上側蓄熱式燃焼バーナー（蓄熱式燃焼バーナー）
４Ｂ・・・下側蓄熱式燃焼バーナー（蓄熱式燃焼バーナー）
５、５ａ・・・蓄熱式交番燃焼装置（セルフリジェネバーナー）
５１・・・バーナー部
５１ａ・・・燃料ノズル
５２ａ、５２ｂ・・・空気・排ガスノズル
５３、５４・・・蓄熱室
５５・・・バーナータイル
F・・・火炎（フレーム）
T1・・・第１加熱領域
T2・・・第２加熱領域
X・・・一対の空気・排ガスノズルのそれぞれの延長線が交わる点

Claims (1)

1. 加熱炉の装入部から装入された被加熱材の搬送路よりも上方もしくは下方の少なくともいずれか一方に１つ以上配置され、
   燃料ノズルと一対の空気・排ガスノズルとを有し加熱炉の装入部から抽出部へ向けて搬送される被加熱材の搬送方向に対して所定角度で傾斜した火炎を側壁側に向かって噴射するバーナー部と、
   隣接配置されてそれぞれに蓄熱体が収納され、前記一対の空気・排ガスノズルのそれぞれ接続された一対の蓄熱室とを備え、
   前記一対の空気・排ガスノズルが、排ガスの吸気と空気の吐出を交互に行なって前記蓄熱体の加熱と吐出する空気の加熱とを交互に行ないながら前記バーナー部が噴射する火炎によって被加熱材を加熱する加熱炉用蓄熱式交番燃焼装置であって、
   前記加熱炉を平面視した場合に、形成される火炎の形状が、下記（１）式及び下記（２）式を満たすよう調整されていることを特徴とする加熱炉用蓄熱式交番燃焼装置。
   Ｌ×ｃｏｓθ＜Ｌ_１ ・・・ （１）
   Ｌ×ｓｉｎθ＜Ｌ_２ ・・・ （２）
   なお、上記（１）式及び（２）式中において、Ｌは、火炎長さ（ｍｍ）、θは、前記加熱炉を平面視した場合の、火炎と前記被加熱材の搬送方向のなす角度（°）、Ｌ_１は、前記一対の空気・排ガスノズルそれぞれの延長線が交わる点と、装入部もしくは抽出部の壁面までの距離（ｍｍ）、Ｌ_２は、前記一対の空気・排ガスノズルそれぞれの延長線が交わる点と火炎が傾いた側の側壁面との距離（ｍｍ）を示す。

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