JP2890531B2 - 連続熱処理炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はストリツプなどの連続した材料を直火式加
熱により熱処理する連続熱処理炉に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の連続熱処理炉においては、直火加熱帯
の排ガス熱の有効利用のため、直火加熱帯よりも材料装
入側に、主として排ガスにより加熱した炉壁からの放射
熱により材料を加熱する放射型予熱帯、あるいは前記排
ガスを加圧して材料に吹付ける対流型予熱帯を設けて、
材料の予熱をおこなつているが、特に冷延材など輻射率
の小さい材料については、熱効率は充分なものとはいえ
なかつた。

そこで熱効率をさらに向上させるものとして、放射型
予熱帯の前部に対流型予熱帯を連設した予熱帯の構成
が、特公昭54-42804号公報により提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが上記公報記載の予熱帯中、対流型予熱帯にお
いては、放射型予熱帯を通過したガスをフアンにより加
圧して材料に吹付けているが、大気を加圧するのに比べ
て、高温排ガスを加圧する動力消費が大きかつたり、放
射型予熱帯からの排ガス温度が低い時は、フアン動力を
消費する割りには実際の材料への熱伝達量は小さいとい
う問題があつた。また低温抽出材処理時などには、放射
型予熱帯における温度低下が大きく排ガス温度が露点
（通常50〜60℃）以下に下ることがあり、これが対流型
予熱帯において材料表面に吹付けられた際に凝縮水とし
て付着し、材料表面にまだら模様を生じて商品価値を損
うという問題もあつた。

この発明は上記従来の問題点を解決するもので、材料
への熱伝達量が大きく、材料表面への水分の凝縮を防止
できる連続熱処理炉を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

しかしてこの発明の連続熱処理炉は、直火バーナによ
り材料を加熱する直火加熱帯をそなえた連続熱処理炉に
おいて、前記直火加熱帯の材料装入側に、前記直火加熱
帯の排ガスにより材料を予熱する放射型予熱帯を連設
し、さらにこの放射型予熱帯と材料装入口との間に、材
料進行方向と交差する水平方向に延びるスリツト状の燃
焼ガス噴出口を有し材料に燃焼ガス（火炎を含む）を吹
付ける噴流バーナをそなえた噴流加熱帯を設け、この噴
流加熱帯と前記放射型予熱帯の境界部に排気煙道を開口
させたことを特徴とする連続熱処理炉である。

この発明において噴流バーナとは、バーナの燃焼室で
燃焼したガスを数10m/秒以上の高速で噴出する構造をも
つたバーナである。加熱対象が金属ストリツプの場合に
ストリツプの幅方向に均一な加熱ができるように、バー
ナの燃焼ガス噴出口を連続した細長いスリツト状の開口
にした帯状噴流バーナを使用する。

この発明において、噴流バーナの燃焼ガス噴出口の周
囲には、先端部を材料面に向けた遮蔽壁を設けるとよ
い。またさらにこの遮蔽壁で囲まれた遮蔽空間内に、
O₃,NO₂,H₂Oなどの強酸化剤を供給するための強酸化剤供
給路を開口させるとよい。

またこの発明において噴流加熱帯は、材料に燃焼ガス
を吹付ける噴流バーナをそなえたバーナ噴流帯のみによ
つて構成してもよいが、この他に、噴流加熱帯を、材料
装入口寄りに設けられ材料に燃焼ガスを吹付ける噴流バ
ーナをそなえたバーナ噴流加熱帯と、このバーナ噴流加
熱帯の材料抽出側に連設され前記バーナ噴流加熱帯の排
ガスを吸引加圧して材料に吹付ける吹付手段をそなえた
ガス噴流加熱帯とで構成してもよい。

さらにまた、噴流加熱帯を、材料の上下面の一方に高
温ガスを吹付ける噴流バーナをそなえたバーナ噴流加熱
帯と、このバーナ噴流加熱帯の排ガスを吸引加圧して材
料の上下面の他方に吹付ける吹付手段をそなえたガス噴
流加熱帯とで構成してもよい。

また吹付手段としては、加圧されたバーナ噴流帯の排
ガスを加熱するためのバーナをそなえたものを用いると
よい。

〔作用〕

この発明の連続熱処理炉においては、材料は噴流加熱
帯において高温の燃焼ガスの吹付により加熱されたの
ち、放射型予熱帯において直火加熱帯の排ガスによりさ
らに予熱され、直火加熱帯において直火バーナの加熱に
より熱処理される。噴流加熱帯においては、噴流バーナ
による燃焼ガスと材料との熱落差が大きく、また噴流エ
ネルギは燃焼用空気を昇圧することおよび燃焼に伴う空
気の膨張により得られるので、従来の対流型予熱帯にお
ける高温フアン使用に比べて、少ない消費動力で大きい
熱伝達量が得られる。また材料装入側に設けた噴流加熱
帯においては、噴流バーナによりガス温度は露点より十
分高く維持できるため、水分の材料表面への凝縮を防止
できる。さらに排気煙道は噴流加熱帯と放射型予熱帯と
の境界部にあり、両帯の排ガスを炉外へ排出し、噴流加
熱帯の炉圧を高目に操業することにより、放射型予熱帯
からの排ガスが噴流加熱帯に入り込むのを防止でき、該
排ガスによる水分凝縮も防止できる。

また噴流バーナの燃焼ガス噴出口の周囲に、先端部を
材料面に向けた遮蔽壁を設けると、この遮蔽壁は、噴出
口からの燃焼ガス噴出流に周囲から多量の冷えたガスが
巻込まれるのを防止し、噴出流の速度および温度の低下
を抑制する。

さらに遮蔽壁で囲まれた遮蔽空間内に、強酸化剤供給
路を開口させO₃,NO₂,H₂Oなどの強酸化剤を導入すると、
遮蔽壁により包囲されているため強酸化剤の拡散希釈が
少なく、板表面酸化が有効におこなわれ、さらに噴流火
炎中に強酸化剤を導入すれば、イオン化反応により酸化
活性が進み、板表面酸化が促進され、装入材料が冷延材
で輻射率が低い（反射率が大きい）場合でも、輻射率が
大きくなり急速加熱が促進される。

〔実施例〕

以下第１図乃至第４図によりこの発明の第１実施例を
説明する。

図中、１は連続熱処理炉で、ストリツプである材料２
を連続焼鈍するものであり、３はその炉体、４は材料装
入口、５は材料抽出口、６は材料支持用のローラであ
る。炉体３内は、材料抽出口５側から、直火加熱帯７、
放射型予熱帯８、噴流加熱帯９に区画され、放射型予熱
帯８と噴流加熱帯９の境界部（この実施例では放射型予
熱帯８の装入側端部）に、排気煙道10を開口させてあ
る。11は直火加熱帯７の側壁部に設けられた材料加熱用
の直火バーナである。また噴流加熱帯９の上下壁部に
は、燃焼ガス噴出口21を材料２の上下各面に向けて、複
数個の噴流バーナ20が設けてある。噴流バーナ20は、第
２図乃至第４図に示すように、バーナタイル22内に埋込
まれたケーシング23内にガスヘツダ24を水平に設け、ガ
スヘツダ24には多数個のガス噴出口25を、ケーシング23
には多数個の空気噴出口26を、それぞれ穿設してある。
27はケーシング23に連通する上部ハウジング、28は燃焼
用空気供給口、29は燃焼ガス供給管である。バーナタイ
ル22部に設けた燃焼ガス噴出口21は、水平方向に延びる
スリツト状を呈し、31はこの燃焼ガス噴出口21の周囲を
包囲する形で、炉底面および炉天井面に立設した耐火材
製の遮蔽壁で、その先端部31aは材料２の上下各面に向
けてある。32は強酸化剤供給路で、図示しないO₃ガス供
給源に接続され、そのヘツダ部33に接続した枝管34の先
端34aは、遮蔽壁31で包囲された遮蔽空間35内に開口し
ている。

上記構成の連続熱処理炉１においては、材料２は矢印
Ｘ方向に進行し、噴流加熱帯９においては、噴流バーナ
20の燃焼ガス噴出口21から噴出する帯状の火炎Ｆにより
急速加熱され、次いで放射型予熱帯８においては、主と
して直火加熱帯７よりの排ガスにより加熱された炉壁か
らの放射加熱によりさらに予熱され、直火加熱帯７にお
いて熱処理される。噴流加熱帯９および直下加熱帯７の
排ガスは、排気煙道10から排出され、図示しないレキユ
ペレータにより各バーナの燃焼用空気の予熱に利用され
る。噴流バーナ20の燃焼ガス噴出口21の周囲の遮蔽壁31
は、第３図に鎖線36で示す低温ガスの流入を阻止し、ま
た強酸化剤供給路32から遮蔽空間35内に導入されたO₃ガ
スは、帯状の火炎Ｆ内に吹込まれ、イオン化反応により
酸化活性を進行させ、材料２の表面酸化を促進する。

次に第５図乃至第７図によりこの発明の第２実施例を
説明する。

この実施例は、噴流加熱帯９を、第１実施例の噴流加
熱帯と同様な構成のバーナ噴流加熱帯41と、この材料抽
出側に続くガス噴流加熱帯42とで構成した点のみが、第
１実施例と異なり、第１〜第４図と同一または相当部分
には、同一符号を付してある。（以下他の実施例も同様
とする。） 43および44はプレナムチヤンバ（風箱）で、炉天井お
よび炉底部に取付けられ、材料２に対向する多数個のガ
ス噴出口45をそなえている。46は炉天井部に設けた送風
機で、吸込口は炉内に開口し、吐出口はダクト47を介し
てプレナムチヤンバ43,44に接続されており、これらの
プレナムチヤンバと送風機46とダクト47により、バーナ
噴流加熱帯41からの排ガスを吸引加圧して材料２の吹付
ける吹付手段48を構成している。49は送風機46の駆動用
の電動機である。また50は炉天井から垂設した耐火材製
の仕切で、必要に応じて設ける。

この実施例においては、材料装入口４側のバーナ噴流
加熱帯41の各噴流バーナ20により加熱された材料２は、
ガス噴流加熱帯42において吹付手段48の各ガス噴出口45
からのガス噴出流により加熱され、その後放射型予熱帯
８、直火加熱帯７へと搬送され熱処理される。

この実施例によれば、噴流バーナ20の排ガス熱を材料
加熱用に有効利用できる。

次に第８図乃至第10図に示すこの発明の第３実施例に
おいては、噴流加熱帯９を、材料２の上面側に第１実施
例と同様な噴流バーナ20を設けたバーナ噴流加熱帯51
と、材料２の下面側に設けたプレナムチヤンバ44を主体
とする吹付手段48をそなえたガス噴流加熱帯52とで構成
した点のみが、第１実施例と異なる。そして吹付手段48
の送風機46の吐出口に接続されプレナムチヤンバ44に至
るダクト47には、加圧された排気ガスを加熱するための
バーナ53が設けてある。54は吸引ダクトで、その吸気口
55は炉内に開口している。

この実施例の熱処理炉においては、噴流加熱帯９を通
過する材料２は、上面が噴流バーナ20の噴流火災によ
り、下面がプレナムチヤンバ44のガス噴出口45からの再
加熱され昇温した排ガス噴出流により、それぞれ加熱さ
れる。

さらに第11図乃至第13図に示すこの発明の第４実施例
は、材料２の上面側にバーナ噴流加熱帯51を、下面側に
ガス噴流加熱帯52をそれぞれ設けた点において、前記第
３実施例と同様な構成を有するものであるが、噴流バー
ナ20の排ガスを再加熱して昇温させるバーナ53を炉体３
の側壁に取付け、該バーナ53の燃焼ガス噴出口を直接プ
レナムチヤンバ44内に開口させた点が第３実施例と異な
る。送風機46は炉天井部に設けられ、その吐出口はダク
ト47を介してプレナムチヤンバ44に接続されている。材
料２の加熱は、第３実施例と同様に、噴流バーナ20の噴
流火炎およびプレナムチヤンバ44からの昇温した排ガス
噴出流によりおこなわれる。

この発明は上記各実施例に限定されるものではなく、
たとえば噴流バーナ20としては、上記のようなスリツト
状の燃焼ガス噴出口21から帯状の火炎を噴出する形式の
ほか、単独の燃焼ガス噴出口をそなえたバーナを複数個
並設した構成としてもよい。さらに遮蔽壁31や強酸化剤
供給路32の付設は省略してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、炉内に装入さ
れた材料は、噴流加熱帯において噴流バーナの燃焼ガス
吹付による加熱後、放射型予熱帯における予熱および直
火加熱帯における熱処理をおこなうようにしたので、噴
流バーナによる燃焼ガスと材料との熱落差が大きく、ま
た噴流エネルギは燃焼用空気を昇圧することおよび燃焼
に伴う空気の膨張により得られるので、従来の対流型予
熱帯における高温フアン使用に比べて、少ない消費動力
で大きい熱伝達量が得られる。

また噴流加熱帯においては噴流バーナによりガス温度
は露点より十分高く維持でき、さらに排気煙道は噴流加
熱帯と放射型予熱帯との境界部に設けたので、噴流加熱
帯の炉圧を高目に操業することにより放射型予熱帯から
の排ガスが噴流加熱帯に入り込むのを防止でき、水分の
材料表面への凝縮を確実に防止できる。

さらに噴流加熱帯において噴流バーナの燃焼ガスは、
材料進行方向と交差する水平方向に延びるスリツト状の
燃焼ガス噴出口から、材料の巾方向に均等に吹付けられ
るため、材料の巾方向の加熱むらの少ない均一加熱をお
こなうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す連続熱処理炉の縦
断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は第
２図のＢ−Ｂ線断面図、第４図は第３図のＣ−Ｃ線断面
図、第５図はこの発明の第２実施例を示す連続熱処理炉
の要部縦断面図、第６図は同じく要部平面図、第７図は
第５図のＤ−Ｄ線断面図、第８図はこの発明の第３実施
例を示す第５図相当図、第９図は同じく第６図相当図、
第10図は第８図のＥ−Ｅ線断面図、第11図はこの発明の
第４実施例を示す第５図相当図、第12図は同じく第６図
相当図、第13図は11図のＦ−Ｆ線断面図である。 １……連続熱処理炉、２……材料、４……材料装入口、
７……直火加熱帯、８……放射型予熱帯、９……噴流加
熱帯、10……排気煙道、11……直火バーナ、20……噴流
バーナ、21……燃焼ガス噴出口、31……遮蔽壁、31a…
…先端部、32……強酸化剤供給路、34a……先端、35…
…遮蔽空間、41……バーナ噴流加熱帯、42……ガス噴流
加熱帯、43……プレナムチヤンバ、44……プレナムチヤ
ンバ、45……ガス噴出口、51……バーナ噴流加熱帯、52
……ガス噴流加熱帯、53……バーナ。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直火バーナにより材料を加熱する直火加熱
   帯をそなえた連続熱処理炉において、前記直火加熱帯の
   材料装入側に、前記直火加熱帯の排ガスにより材料を予
   熱する放射型予熱帯を連設し、さらにこの放射型予熱帯
   と材料装入口との間に、材料進行方向と交差する水平方
   向に延びるスリツト状の燃焼ガス噴出口を有し材料に燃
   焼ガスを吹付ける噴流バーナをそなえた噴流加熱帯を設
   け、この噴流加熱帯と前記放射型予熱帯の境界部に排気
   煙道を開口させたことを特徴とする連続熱処理炉。
2. 【請求項２】噴流バーナの燃焼ガス噴出口の周囲に、先
   端部を材料面に向けた遮蔽壁を設けてある請求項１記載
   の連続熱処理炉。
3. 【請求項３】遮蔽壁で囲まれた遮蔽空間内に、強酸化剤
   供給路を開口させてある請求項２記載の連続熱処理炉。
4. 【請求項４】噴流加熱帯が、材料装入口寄りに設けられ
   材料に燃焼ガスを吹付ける噴流バーナをそなえたバーナ
   噴流加熱帯と、このバーナ噴流加熱帯の材料抽出側に連
   設され前記バーナ噴流加熱帯の排ガスを吸引加圧して材
   料に吹付ける吹付手段をそなえたガス噴流加熱帯とから
   成る請求項１または２または３記載の連続熱処理炉。
5. 【請求項５】噴流加熱帯が、材料の上下面の一方に燃焼
   ガスを吹付ける噴流バーナをそなえたバーナ噴流加熱帯
   と、このバーナ噴流加熱帯の排ガスを吸引加圧して材料
   の上下面の他方に吹付ける吹付手段をそなえたガス噴流
   加熱帯とから成る請求項１または２または３記載の連続
   熱処理炉。
6. 【請求項６】吹付手段が、加圧されたバーナ噴流帯の排
   ガスを加熱するためのバーナをそなえている請求項４ま
   たは５記載の連続熱処理炉。