JP2777096B2 - カバー型焼鈍炉の操業方法 - Google Patents

カバー型焼鈍炉の操業方法

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慎一 高野
利生 嶋田
好一 塩谷
和也 桶下田
義輝 森山
敏明 花田
裕二 林
信一 中桐
正樹 岡野
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Chugai Ro Co Ltd
Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に鋼板コイルや
線材コイルの焼鈍に用いるカバー型焼鈍炉の操業方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼板コイルや線材コイルなどの処理材料
を焼鈍するカバー型焼鈍炉として、処理材料に被せるイ
ンナカバーと、このインナカバーを覆うベント孔付きア
ウタカバーと、このアウタカバーに設けた少なくとも一
組の蓄熱再生式の燃焼装置とを有し、これらの燃焼装置
を用いて上記インナカバーとアウタカバーとの間の燃焼
室で燃焼を行う燃焼動作とこの燃焼室の排ガスを吸引し
て廃熱を回収する廃熱回収動作とを交互に行うと共に、
上記ベント孔から排ガスを排出するようにしたものが知
られている。この種のカバー型焼鈍炉では、加熱時と均
熱時の区別なく燃焼装置から約70〜80%未満の排ガ
スを吸引し、残る20〜30%の排ガスをベント孔から
排出している。その理由は、燃焼装置で排ガスを100
%吸引しても廃熱は完全に回収しきれず蓄熱器通過後の
排ガス温度が高くなり、廃熱回収率が低下するとともに
配管機器類が過剰に高温となって損傷するのを防止する
ためである。
【0003】ところで、カバー型焼鈍炉による処理プロ
セスは、炉内を設定温度まで昇温する加熱工程、この設
定温度に炉内温度を保つ均熱工程、アウタカバーをはず
して処理材料を冷却する冷却工程の3つの工程に分けら
れる。ここで、加熱工程は炉内温度を短時間で設定温度
まで昇温する必要から大型の燃焼装置を最大燃焼容量で
燃焼させる方が有利である。逆に、均熱工程では、材料
が均一な温度になるまで設定炉内温度を維持するだけで
よいので、必要な燃焼容量は加熱工程の約1/15で済
む。そのため、均熱工程に入ると燃焼装置をターンダウ
ン制御又はオンーオフ制御若しくはそれらを組み合わせ
た制御が行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記カバー型
焼鈍炉でオンーオフ制御を行うと、オフ時間中に蓄熱器
に蓄えられた熱の一部が自然放熱により失われる。その
ため、均熱時において加熱時と同様に約70〜80%未
満の排ガスを吸引するだけでは廃熱回収率が低下して燃
焼用空気の予熱が十分に行われず、燃料原単位が低いと
いう問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の問題点を
解消するもので、処理材料に被せるインナカバーと、上
記インナカバーを覆うベント孔付きアウタカバーと、こ
のアウタカバーに設けた少なくとも一組の蓄熱再生式の
燃焼装置とを備え、これらの燃焼装置を用いて、上記イ
ンナカバーとアウタカバーとの間の燃焼室で燃焼を行う
燃焼動作と、この燃焼室の排ガスを吸引して廃熱を回収
する廃熱回収動作とを交互に行う蓄熱再生式燃焼装置付
きカバー型焼鈍炉において、加熱工程では上記燃焼装置
で炉内排ガスの70〜80%未満を回収すると共に上記
ベント孔から残りの排ガスを排出し、均熱工程では上記
燃焼装置で80〜100%の排ガスを回収すると共に1
00%の排ガス回収時以外は上記ベント孔から残りの排
ガスを排出するようにしたものである。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施例について説明する。図1において、カバ
ー型焼鈍炉1は炉床2、インナカバー3、及びアウタカ
バー4で構成されており、通常、処理材料であるコイル
5は炉床2上に積み重ね、インナカバー3、さらにアウ
タカバー4で覆い、インナカバー3とアウタカバー4と
の間の燃焼室6で燃料を燃焼して加熱される。
【0007】アウタカバー4は、下部周円に一対の蓄熱
再生式燃焼装置(以下「燃焼装置」という。)7a,7
bを対称位置に備えており、天井部の近くにベント孔9
が設けてある。上記燃焼装置7a,7bは、燃焼室6に
燃料を噴出して燃焼する機能と、燃焼室6の排ガスを吸
引してその廃熱を回収する機能を有し、これらの機能を
達成するために燃焼装置本体10a,10bには蓄熱媒
体を内蔵した蓄熱器11a,11bが付設されている。
そして、燃焼装置本体10a,10bは、それぞれに対
応した燃料分岐管(燃料供給管)12a,12b、さら
に燃料本管13を介して燃料供給装置14に接続されて
おり、燃料分岐管12a,12bには燃料切替弁15
a,15b、燃料本管13には燃料制御弁16が設けて
ある。
【0008】一方、蓄熱器11a,11bはそれぞれに
対応した給排気管17a,17bが接続されている。こ
の給排気管17a,17bはさらに空気分岐管(空気供
給管)18a,18bと排ガス分岐管(排ガス排気管)
23a,23bに別れており、それぞれの空気分岐管1
8a,18bが空気本管19を介して燃焼空気供給用ブ
ロア20に接続され、それぞれの排ガス分岐管23a,
23bが排ガス本管24を介して排ガスブロア25に接
続されている。これらの空気分岐管18a,18bには
空気切替弁21a,21b、空気本管19には空気制御
弁22が設けてある。同様に、それぞれの排ガス分岐管
23a,23bには排ガス切替弁26a,26b、排ガ
ス本管24には排ガス制御弁27が設けてある。そし
て、燃料制御弁16、空気制御弁22、及び排ガス制御
弁27は空燃比制御装置28によりそれらの開度が調整
されるようになっている。
【0009】カバー型焼鈍炉1の動作を説明する。従来
の技術の欄で説明したように、カバー型焼鈍炉1の熱処
理は、加熱工程、均熱工程、及び冷却工程に分けられ
る。まず、加熱工程では、燃焼装置7a,7bで交互に
燃焼動作を繰り返すとともに、非燃焼状態の燃焼装置7
b,7aから燃焼室6の排ガスを吸引排気してその廃熱
を回収しながらコイル5を所定の温度まで加熱する。な
お、加熱工程では、全排ガスの約70〜80%未満の排
ガスを燃焼装置7a,7bで回収し、残りの20〜30
%の排ガスをベント孔9から排気する。
【0010】具体的に燃焼動作と廃熱回収動作を説明す
る。いま一方の燃焼装置7aで燃料を燃焼し、他方の燃
焼装置7bで廃熱を回収するものとする。この場合、燃
料配管系では、燃料制御弁16、燃料切替弁15aを開
いて燃料供給装置14から燃焼装置7aの本体10aに
燃料を供給する。他方、燃料切替弁15bを閉じて燃焼
装置7bへの燃料供給は遮断する。空気配管系では、空
気制御弁22、空気切替弁21aを開いて蓄熱器11a
を介して本体10aに燃焼用空気を供給する。他方、空
気切替弁21bを閉じて燃焼装置7bへの空気供給は遮
断される。燃焼装置7aの本体10aに供給された燃料
は空気と共に燃焼室6に噴出されて燃焼する。他方、排
ガス配管系では、排ガス制御弁27と排ガス切替弁26
bを開き、他方の排ガス切替弁26aを閉じる。これに
より、燃焼室6の排ガスが燃焼装置7bの本体10bを
介して吸引され、蓄熱器11bでその廃熱が回収された
後、排ガスブロア25で排気される。
【0011】以上の動作が所定時間継続された後、次に
燃焼装置7bで燃料を燃焼し、他方の燃焼装置7aで廃
熱を回収する動作に移る。この場合、燃料配管系では、
燃料制御弁16、燃料切替弁15bを開いて燃料供給装
置14から燃焼装置7bの本体10bに燃料を供給し、
燃料切替弁15aを閉じて燃焼装置7aへの燃料供給を
遮断する。空気配管系では、空気制御弁22、空気切替
弁21bを開いて蓄熱器11bに空気を供給する。ここ
で、空気は蓄熱器11bに回収された廃熱で予熱された
後、本体10bに供給される。また、空気切替弁21a
を閉じて燃焼装置7aへの空気供給を遮断する。燃焼装
置7bの本体10bに供給された燃料は予熱空気と共に
燃焼室6に噴出されて燃焼する。他方、排ガス配管系で
は、排ガス制御弁27と排ガス切替弁26aを開き、他
方の排ガス切替弁26bを閉じる。これにより、燃焼室
6の排ガスが燃焼装置7aの本体10aを介して吸引さ
れ、蓄熱器11aでその廃熱が回収された後、排ガスブ
ロア25で排気される。このようにして、燃焼装置7
a,7bでは燃焼動作と廃熱回収動作が交互に行われて
コイルが所定温度まで昇温される。
【0012】均熱工程では、コイル5の全体が均一な温
度になるまで設定炉内温度を維持するだけでよいので、
燃焼装置7a,7bは所定時間ごとにオンーオフ動作を
繰り返すと共に、燃焼装置7a,7bから排気する排ガ
ス量とベント孔9から排気する排ガス量の比が以下のよ
うに設定される。
【0013】まず均熱工程でのオンーオフ制御について
説明すると、図2のタイムチャートに示すように、一方
の燃焼装置7aで燃料を燃焼しながら他方の燃焼装置7
bで廃熱回収する状態と、その後両方の燃焼装置7a,
7bを所定時間休止する状態と、上記一方の燃焼装置7
aで廃熱を回収しながら他方の燃焼装置7bで燃料を燃
焼する状態を繰り返す。また、図3に示すように、燃焼
装置7a,7bの燃焼時間と廃熱回収回収時間(オンタ
イム)は終始一定に保たれるが、休止時間(オフタイ
ム)を含む燃焼開始から次の燃焼開始までのサイクルタ
イムは均熱工程の進行と共に長く設定される。一方、均
熱工程中、排ガス制御弁27の開度を調整し、図4に示
すように、燃焼装置7a,7bから排出される排ガス量
は均熱時間の経過と共に次第に多くなるように調節され
る。例えば、均熱工程の初期には約80%の排ガスが燃
焼装置7a,7bから吸引排気されて残りの約20%の
排ガスがベント孔9から排出され、均熱工程の進行と共
に燃焼装置7a,7bから排気される排ガス量を多くし
て、均熱工程の終了直前では約100%の排ガスが燃焼
装置7a,7bから排出される。
【0014】以上のようにして所定時間の均熱工程が終
了すると、従来と同様の冷却工程でコイルは冷却され
る。
【0015】均熱工程における燃焼装置7a,7bの排
ガス吸引率を80%から100%まで徐々に変化させた
場合(本発明)と、均熱工程における燃焼装置7a,7
bの排ガス吸引率を80%に固定した場合(従来例)の
燃焼空気温度(すなわち蓄熱器を通過した後の空気の温
度)を比較した。いずれの場合も、燃焼容量100万K
cal/hの燃焼装置を用い、50トンのコイルを熱処
理した。なお、燃焼装置7a,7bのオン時間とオフ時
間の比率は共に図3に示すように均熱時間の経過と共に
変化させた。その結果、図5、6に示すように、本発明
によれば均熱工程に入ると若干燃焼用空気の温度が低下
したが、経過時間と共に排ガス回収率を上げたので燃焼
用空気の温度低下は僅かで、回収した熱を有効に燃焼用
空気の予熱に利用して熱効率の良い燃焼状態が均熱工程
の最後まで維持できた。しかし、従来例では蓄熱器に十
分の熱が回収できずまた回収した熱の放熱により燃焼用
空気が十分予熱できず、蓄熱再生式燃焼装置の本来の機
能が満足できる程度に得られなかった。
【0016】なお、上記実施例では、均熱工程に入ると
燃焼装置をオンーオフ制御するものとしたが、ターンダ
ウン制御しながら排ガス吸引率を経過時間と共に上記実
施例のように変化させてもよい。また、排ガス吸引率は
経過時間と共に上昇させることは必ずしも必須のことで
はなく、燃焼用空気の予熱に支障のない範囲で加熱工程
の吸引率よりも高い吸引率に保つように制御してもよ
い。さらにベント孔9に弁を取り付け、均熱工程で弁を
閉じることにより燃焼室6の内圧を上げ、排ガス制御弁
27の開度を変えずに排ガス吸引率を高めることも可能
である。
【0017】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のカバー型焼鈍炉の操業方法では、従来の操業方法に比
べて均熱工程中も燃焼用空気を必要温度に維持でき、蓄
熱再生式燃焼装置が有する熱効率のより燃焼動作を最後
まで維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るカバー型焼鈍炉の断面図とその
配管系統図である。
【図2】 均熱工程におけるオンーオフ制御を示すタイ
ムチャートである。
【図3】 均熱工程における経過時間とオンーオフサイ
クルタイムとの関係を示す図である。
【図4】 均熱工程における本発明と従来例の排ガス吸
引率の変化を示す図である。
【図5】 均熱工程における本発明と従来例の燃焼空気
の温度変化を示す図である。
【図6】 予熱空気温度と排ガス吸引率との関係を示す
図である。
【符号の説明】 1…カバー型焼鈍炉、2…炉床、3…インナカバー、4
…アウタカバー、5…コイル、6…燃焼室、7a,7b
…蓄熱再生式燃焼装置、9…ベント孔、10a,10b
…燃焼装置本体、11a,11b…蓄熱器。
フロントページの続き (72)発明者 塩谷 好一 大阪府大阪市西区京町堀2丁目4番7号 中外炉工業株式会社内 (72)発明者 桶下田 和也 大阪府大阪市西区京町堀2丁目4番7号 中外炉工業株式会社内 (72)発明者 森山 義輝 大阪府堺市石津西町五番地 日新製鋼株 式会社堺製造所内 (72)発明者 花田 敏明 大阪府堺市石津西町五番地 日新製鋼株 式会社堺製造所内 (72)発明者 林 裕二 大阪府堺市石津西町五番地 日新製鋼株 式会社堺製造所内 (72)発明者 中桐 信一 大阪府堺市石津西町五番地 日新製鋼株 式会社堺製造所内 (72)発明者 岡野 正樹 大阪府堺市石津西町五番地 日新製鋼株 式会社堺製造所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C21D 9/663 - 9/673

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理材料に被せるインナカバーと、上記
    インナカバーを覆うベント孔付きアウタカバーと、この
    アウタカバーに設けた少なくとも一組の蓄熱再生式の燃
    焼装置とを備え、これらの燃焼装置を用いて、上記イン
    ナカバーとアウタカバーとの間の燃焼室で燃焼を行う燃
    焼動作と、この燃焼室の排ガスを吸引して廃熱を回収す
    る廃熱回収動作とを交互に行う蓄熱再生式燃焼装置付き
    カバー型焼鈍炉において、加熱工程では上記燃焼装置で
    炉内排ガスの70〜80%未満を回収すると共に上記ベ
    ント孔から残りの排ガスを排出し、均熱工程では上記燃
    焼装置で80〜100%の排ガスを回収すると共に10
    0%の排ガス回収時以外は上記ベント孔から残りの排ガ
    スを排出するようにしたカバー型焼鈍炉の操業方法。
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