JP2991941B2 - 炉内の無酸化加熱方法 - Google Patents
炉内の無酸化加熱方法Info
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- C04B28/065—Calcium aluminosulfate cements, e.g. cements hydrating into ettringite
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、無酸化雰囲気での加熱
を必要とする炉、例えば連続鋳造用のタンディッシュや
焼鈍炉等を使用する場合の当該炉内の無酸化加熱方法に
関する。
を必要とする炉、例えば連続鋳造用のタンディッシュや
焼鈍炉等を使用する場合の当該炉内の無酸化加熱方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】具体的に、溶鋼を取鍋から受け取って鋳
型へ分配するタンディッシュの場合について説明する
と、タンディッシュそれ自体は発熱体を有しないから、
使用に際しては鋳込み可能温度を確保するために別途に
加熱手段で加熱してやる必要がある。また、複数台のタ
ンディッシュを交換しつつ用いて連続鋳造する場合、例
えば鋼種変更などのとき待機中のタンディッシュと交換
し、現使用していたものは次の再使用まで待機させる
が、その再使用タンディッシュについも同じく鋳込み可
能温度への加熱が必要である。いずれの場合も、従来の
タンディッシュでは、一般にタンディッシュの予熱カバ
ーに設けたガスバーナを加熱手段として用いて予熱が行
われる。そのガスバーナーに、例えばコークスガスのよ
うな燃料ガスに理論必要量の１１０〜１２０％の空気を
混入したものを送ってタンディッシュ内で燃焼させ、タ
ンディッシュ内面を１２００〜１３００℃に予め加熱し
ている。ところがこの場合、燃焼ガス中には過剰の酸素
が混入するから、予熱されたタンディッシュを連続再使
用する場合には、先の使用（前チャージ）時の残鋼・残
滓が次チャージ時の予熱の際に酸化され、ＦｅＯが生成
する。この生成ＦｅＯが鋼中成分のＡｌと反応してＡｌ
2 Ｏ3 が生成し、鋼中に介在物として存在することにな
り、その結果、下工程においてそのＡｌ2 Ｏ3 に起因し
たヘゲ・フクレ等の品質欠陥を生じるに至る。
型へ分配するタンディッシュの場合について説明する
と、タンディッシュそれ自体は発熱体を有しないから、
使用に際しては鋳込み可能温度を確保するために別途に
加熱手段で加熱してやる必要がある。また、複数台のタ
ンディッシュを交換しつつ用いて連続鋳造する場合、例
えば鋼種変更などのとき待機中のタンディッシュと交換
し、現使用していたものは次の再使用まで待機させる
が、その再使用タンディッシュについも同じく鋳込み可
能温度への加熱が必要である。いずれの場合も、従来の
タンディッシュでは、一般にタンディッシュの予熱カバ
ーに設けたガスバーナを加熱手段として用いて予熱が行
われる。そのガスバーナーに、例えばコークスガスのよ
うな燃料ガスに理論必要量の１１０〜１２０％の空気を
混入したものを送ってタンディッシュ内で燃焼させ、タ
ンディッシュ内面を１２００〜１３００℃に予め加熱し
ている。ところがこの場合、燃焼ガス中には過剰の酸素
が混入するから、予熱されたタンディッシュを連続再使
用する場合には、先の使用（前チャージ）時の残鋼・残
滓が次チャージ時の予熱の際に酸化され、ＦｅＯが生成
する。この生成ＦｅＯが鋼中成分のＡｌと反応してＡｌ
2 Ｏ3 が生成し、鋼中に介在物として存在することにな
り、その結果、下工程においてそのＡｌ2 Ｏ3 に起因し
たヘゲ・フクレ等の品質欠陥を生じるに至る。
【０００３】従来から、このようないわゆるＦｅＯピッ
クアップを防止する技術の確率が求められ、種々の提案
がなされている。例えば、特開平４−２２５６７号公報
には、連続鋳造用タンディッシュを再使用するときに、
予熱用ガスバーナーに供給する空気量を、供給ガス量に
対する理論必要量の７０〜１００％とすることにより、
タンディッシュ内の雰囲気酸素濃度を従来より低くして
残鋼の酸化を抑制するというタンディッシュ予熱方法が
開示されている。
クアップを防止する技術の確率が求められ、種々の提案
がなされている。例えば、特開平４−２２５６７号公報
には、連続鋳造用タンディッシュを再使用するときに、
予熱用ガスバーナーに供給する空気量を、供給ガス量に
対する理論必要量の７０〜１００％とすることにより、
タンディッシュ内の雰囲気酸素濃度を従来より低くして
残鋼の酸化を抑制するというタンディッシュ予熱方法が
開示されている。
【０００４】また、特開平２−３７９４９号公報には、
タンディッシュ内の予熱終了に伴い、燃料の送給をスト
ップすると同時に不活性ガスであるＡｒガスでバーナー
内の残燃料を追い出して予熱カバー内で燃焼せしめ、同
時にガス置換専用Ａｒ配管により置換用Ａｒガスを送っ
て置換を行い、タンディッシュ内の燃焼ガスを短時間で
Ａｒガスで置換させて残鋼の酸化を抑制するタンディッ
シュ内のガス置換技術が開示されている。
タンディッシュ内の予熱終了に伴い、燃料の送給をスト
ップすると同時に不活性ガスであるＡｒガスでバーナー
内の残燃料を追い出して予熱カバー内で燃焼せしめ、同
時にガス置換専用Ａｒ配管により置換用Ａｒガスを送っ
て置換を行い、タンディッシュ内の燃焼ガスを短時間で
Ａｒガスで置換させて残鋼の酸化を抑制するタンディッ
シュ内のガス置換技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平２−３７９４９号公報，特開平４−２２５６７号公
報に開示されているものは、いずれも、タンディッシュ
の使用に際して鋳込み可能温度を確保するのに、空気と
混合した燃料ガスをタンディッシュ内部で燃焼させて内
壁を１２００〜１３００℃まで予熱することを前提とし
ている。そのため、特に再使用タンディッシュの場合に
は予熱時の残鋼の酸化という問題が避けられない。これ
を極力抑制するため、特開平２−３７９４９号公報の技
術では、予熱終了後にわざわざ不活性ガスをタンディッ
シュ内に吹き込んで燃焼ガスと残存酸素をパージして非
酸化雰囲気に置換するという方法をとっている。しか
し、たとえ不活性ガスのパージ方法を改善して予熱後の
ガス置換完了までの時間を多少短縮できても、ガスパー
ジによりタンディッシュ内壁温度が低下し熱損失が生じ
るし、また加熱中の過剰酸素による残滓の酸化までも防
止することはできないという問題点がある。
開平２−３７９４９号公報，特開平４−２２５６７号公
報に開示されているものは、いずれも、タンディッシュ
の使用に際して鋳込み可能温度を確保するのに、空気と
混合した燃料ガスをタンディッシュ内部で燃焼させて内
壁を１２００〜１３００℃まで予熱することを前提とし
ている。そのため、特に再使用タンディッシュの場合に
は予熱時の残鋼の酸化という問題が避けられない。これ
を極力抑制するため、特開平２−３７９４９号公報の技
術では、予熱終了後にわざわざ不活性ガスをタンディッ
シュ内に吹き込んで燃焼ガスと残存酸素をパージして非
酸化雰囲気に置換するという方法をとっている。しか
し、たとえ不活性ガスのパージ方法を改善して予熱後の
ガス置換完了までの時間を多少短縮できても、ガスパー
ジによりタンディッシュ内壁温度が低下し熱損失が生じ
るし、また加熱中の過剰酸素による残滓の酸化までも防
止することはできないという問題点がある。
【０００６】これに対して、特開平４−２２５６７号公
報の技術は、予熱ガスバーナーへの空気量を理論必要量
以下にすることにより、不活性ガスパージを行わずに残
鋼の酸化を抑制するものであるから、前者のような問題
は生じないにしても、酸化を完全に防止するためにはバ
ーナーの理論空気量を５０％以下にする必要があるの
で、燃焼時の酸素不足による不完全燃焼という問題が発
生し、加熱コストが非常に高くなるうえ、未燃ガスの処
置に防爆やＣＯ中毒などの安全対策を講じる必要がある
などの問題を生じる。
報の技術は、予熱ガスバーナーへの空気量を理論必要量
以下にすることにより、不活性ガスパージを行わずに残
鋼の酸化を抑制するものであるから、前者のような問題
は生じないにしても、酸化を完全に防止するためにはバ
ーナーの理論空気量を５０％以下にする必要があるの
で、燃焼時の酸素不足による不完全燃焼という問題が発
生し、加熱コストが非常に高くなるうえ、未燃ガスの処
置に防爆やＣＯ中毒などの安全対策を講じる必要がある
などの問題を生じる。
【０００７】そこで本発明は、例えば再使用タンディッ
シュの鋳込み可能温度確保のための加熱とか焼鈍炉加熱
のような無酸化雰囲気での加熱を必要とする炉の加熱に
関し、このような従来技術の問題点に着目してなされた
ものであり、高温の不活性ガスを送り込んで加熱するこ
とにより、炉内における被加熱物の酸化を完全に防止で
きる炉内の無酸化加熱方法を提供することを目的として
いる。
シュの鋳込み可能温度確保のための加熱とか焼鈍炉加熱
のような無酸化雰囲気での加熱を必要とする炉の加熱に
関し、このような従来技術の問題点に着目してなされた
ものであり、高温の不活性ガスを送り込んで加熱するこ
とにより、炉内における被加熱物の酸化を完全に防止で
きる炉内の無酸化加熱方法を提供することを目的として
いる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、無酸化雰囲気を必要とする
炉内を高温の不活性ガスで加熱するに当たり、蓄熱室及
び燃焼室とバーナとを有する蓄熱式予熱器を複数台用
い、各蓄熱式予熱器に、あるときは前記バーナの燃焼排
気を前記蓄熱室を経由して系外へ排気可能となした排気
経路として機能し又あるときはその燃焼排気で加熱され
た前記蓄熱室に無酸化雰囲気を構成する不活性ガスを供
給し高温不活性ガスにして炉内に供給する供給経路とし
て選択的に機能する排気・供給兼用経路を設け、当該排
気・供給兼用経路を順次切替えつつ前記燃焼排気で加熱
昇温された蓄熱室へ不活性ガスを通して得られた高温の
不活性ガスを連続的に炉内に供給することを特徴とする
炉内の無酸化加熱方法である。また、請求項２に係る発
明は、上記請求項１に係る発明である炉内の無酸化加熱
方法において、前記高温の不活性ガスを得るに際して、
前記燃焼排気経路に炉内の高温不活性ガスの一部を導入
し、その不活性ガスで前記蓄熱式予熱器内に残留してい
るバーナの燃焼排気を予め系外へパージして置換した
後、当該蓄熱式予熱器の不活性ガス供給経路へ不活性ガ
スを供給して高温不活性ガスとすることを特徴とする。
め、請求項１に係る発明は、無酸化雰囲気を必要とする
炉内を高温の不活性ガスで加熱するに当たり、蓄熱室及
び燃焼室とバーナとを有する蓄熱式予熱器を複数台用
い、各蓄熱式予熱器に、あるときは前記バーナの燃焼排
気を前記蓄熱室を経由して系外へ排気可能となした排気
経路として機能し又あるときはその燃焼排気で加熱され
た前記蓄熱室に無酸化雰囲気を構成する不活性ガスを供
給し高温不活性ガスにして炉内に供給する供給経路とし
て選択的に機能する排気・供給兼用経路を設け、当該排
気・供給兼用経路を順次切替えつつ前記燃焼排気で加熱
昇温された蓄熱室へ不活性ガスを通して得られた高温の
不活性ガスを連続的に炉内に供給することを特徴とする
炉内の無酸化加熱方法である。また、請求項２に係る発
明は、上記請求項１に係る発明である炉内の無酸化加熱
方法において、前記高温の不活性ガスを得るに際して、
前記燃焼排気経路に炉内の高温不活性ガスの一部を導入
し、その不活性ガスで前記蓄熱式予熱器内に残留してい
るバーナの燃焼排気を予め系外へパージして置換した
後、当該蓄熱式予熱器の不活性ガス供給経路へ不活性ガ
スを供給して高温不活性ガスとすることを特徴とする。
【０００９】また、請求項３に係る発明は、上記請求項
１または２に係る発明である炉内の無酸化加熱方法にお
いて、前記炉内に供給した高温の不活性ガスの一部を前
記不活性ガス供給経路へ再循環して炉内の加熱に再使用
することを特徴とする。ここに、本発明を適用できる無
酸化雰囲気を必要とする炉としては、タンディッシュま
たは焼鈍炉または鋼材の加熱炉をあげることができる。
タンディッシュに適用する場合の不活性ガスはＮ2 ガス
またはＡｒガスが好ましく、焼鈍炉に適用する場合はＨ
Ｎガスが好ましい。
１または２に係る発明である炉内の無酸化加熱方法にお
いて、前記炉内に供給した高温の不活性ガスの一部を前
記不活性ガス供給経路へ再循環して炉内の加熱に再使用
することを特徴とする。ここに、本発明を適用できる無
酸化雰囲気を必要とする炉としては、タンディッシュま
たは焼鈍炉または鋼材の加熱炉をあげることができる。
タンディッシュに適用する場合の不活性ガスはＮ2 ガス
またはＡｒガスが好ましく、焼鈍炉に適用する場合はＨ
Ｎガスが好ましい。
【００１０】
【作用】本発明者らは、無酸化加熱を必要とする炉の一
種であるタンディッシュの加熱について、従来の問題点
を解決するには、燃焼ガスのタンディッシュ内燃焼を行
わずにタンディッシュを再使用する、すなわち無予熱無
酸化再使用プロセスの実現が必要であると考え、その実
現に向けて種々の実験を重ねつつ検討を続けてきた。
種であるタンディッシュの加熱について、従来の問題点
を解決するには、燃焼ガスのタンディッシュ内燃焼を行
わずにタンディッシュを再使用する、すなわち無予熱無
酸化再使用プロセスの実現が必要であると考え、その実
現に向けて種々の実験を重ねつつ検討を続けてきた。
【００１１】本発明者の実験によると、通常、鋳造中の
タンディッシュ内表面温度は溶鋼温度とほぼ等しい１５
４０〜１５７０℃程度まで上昇するが、鋳造終了と同時
に温度降下が始まり、そのまま待機させると例えば７０
ｔのタンディッシュの場合におよそ６時間経過後は１１
００℃を割り、１４時間経過後は８５０℃以下になって
しまう。
タンディッシュ内表面温度は溶鋼温度とほぼ等しい１５
４０〜１５７０℃程度まで上昇するが、鋳造終了と同時
に温度降下が始まり、そのまま待機させると例えば７０
ｔのタンディッシュの場合におよそ６時間経過後は１１
００℃を割り、１４時間経過後は８５０℃以下になって
しまう。
【００１２】８５０℃未満の温度では、取鍋からタンデ
ィッシュに移した溶鋼をタンディッシュ底部のノズルか
ら鋳型に注入することは、たとえノズル下方から酸素吹
き込みバブリング（いわゆる浣腸）を行っても困難であ
る。また、待機中のタンディッシュの温度が低下する
と、タンディッシュに溶鋼を注入した際の溶鋼温度の降
下量が大きくなるので、鋳造初期の溶鋼温度を確保する
ためには注入時の溶鋼温度を高くする必要がある。しか
し、鋳造後半ではタンディッシュの温度が上昇するため
必要以上に溶鋼温度が高くなりすぎ、鋳造速度を低下さ
せたりブレークアウトの原因になる。このため、実際上
８５０℃が待機中のタンディッシュの再使用時の温度の
下限といえることも同時に実験で確認された。
ィッシュに移した溶鋼をタンディッシュ底部のノズルか
ら鋳型に注入することは、たとえノズル下方から酸素吹
き込みバブリング（いわゆる浣腸）を行っても困難であ
る。また、待機中のタンディッシュの温度が低下する
と、タンディッシュに溶鋼を注入した際の溶鋼温度の降
下量が大きくなるので、鋳造初期の溶鋼温度を確保する
ためには注入時の溶鋼温度を高くする必要がある。しか
し、鋳造後半ではタンディッシュの温度が上昇するため
必要以上に溶鋼温度が高くなりすぎ、鋳造速度を低下さ
せたりブレークアウトの原因になる。このため、実際上
８５０℃が待機中のタンディッシュの再使用時の温度の
下限といえることも同時に実験で確認された。
【００１３】しかも、温度低下に伴ってタンディッシュ
内圧が減少し外部の空気（酸素）が侵入するとタンディ
ッシュ内酸素濃度が増大することになる。タンディッシ
ュの再使用にあたって残鋼の酸化を防止するには、待機
中のタンディッシュ内酸素濃度を１％以下にする必要が
あることがわかっている。そのため、不活性ガスによる
タンディッシュ内ガスのパージをしないで待機中のタン
ディッシュ温度低下に伴う酸素侵入を防止するには、タ
ンディッシュをほぼ完全密閉にしておかねばならない。
前記の待機中のタンディッシュの温度降下のデータはこ
の密閉状態での値である。
内圧が減少し外部の空気（酸素）が侵入するとタンディ
ッシュ内酸素濃度が増大することになる。タンディッシ
ュの再使用にあたって残鋼の酸化を防止するには、待機
中のタンディッシュ内酸素濃度を１％以下にする必要が
あることがわかっている。そのため、不活性ガスによる
タンディッシュ内ガスのパージをしないで待機中のタン
ディッシュ温度低下に伴う酸素侵入を防止するには、タ
ンディッシュをほぼ完全密閉にしておかねばならない。
前記の待機中のタンディッシュの温度降下のデータはこ
の密閉状態での値である。
【００１４】しかし、完全密閉といっても、温度降下に
伴って収縮を続けるタンディッシュ内への外部からの空
気の侵入を零にすることは実際問題として不可能である
から、密閉のみでの完全無酸化の達成は困難である。そ
の対応策としては、不活性ガス（例えばＮ2 ガス）の連
続パージでタンディッシュ外部からの酸素侵入を防止す
ることが考えられる。その可能性を検討するべく同じく
７０ｔタンディッシュについて行った本発明者らの実験
によると、１２０Ｎｍ3 ／Ｈの割合で連続的にＮ2 ガス
をタンディッシュ内に供給しながら待機させた場合の温
度降下は、先のパージ無しの場合よりも急激であり、お
よそ３時間で１１００℃、８〜９時間後には８５０℃に
低下してしまうことが判明した。
伴って収縮を続けるタンディッシュ内への外部からの空
気の侵入を零にすることは実際問題として不可能である
から、密閉のみでの完全無酸化の達成は困難である。そ
の対応策としては、不活性ガス（例えばＮ2 ガス）の連
続パージでタンディッシュ外部からの酸素侵入を防止す
ることが考えられる。その可能性を検討するべく同じく
７０ｔタンディッシュについて行った本発明者らの実験
によると、１２０Ｎｍ3 ／Ｈの割合で連続的にＮ2 ガス
をタンディッシュ内に供給しながら待機させた場合の温
度降下は、先のパージ無しの場合よりも急激であり、お
よそ３時間で１１００℃、８〜９時間後には８５０℃に
低下してしまうことが判明した。
【００１５】こうした結果を踏まえて、本発明者らは、
タンディッシュを再使用するに当たり、タンディッシュ
外で加熱した不活性ガスでタンディッシュ内表面温度を
バブリングを併用した場合の鋳込み可能温度の下限であ
る８５０℃以上に保てば、従来のタンディッシュ内燃焼
ガスによる予熱を省いて、無予熱で酸化を防止しつつタ
ンディッシュを再使用に供することが可能なことを見い
出し、本発明を完成するに至った。
タンディッシュを再使用するに当たり、タンディッシュ
外で加熱した不活性ガスでタンディッシュ内表面温度を
バブリングを併用した場合の鋳込み可能温度の下限であ
る８５０℃以上に保てば、従来のタンディッシュ内燃焼
ガスによる予熱を省いて、無予熱で酸化を防止しつつタ
ンディッシュを再使用に供することが可能なことを見い
出し、本発明を完成するに至った。
【００１６】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１は、この発明をタンディッシュの無酸化保
熱に用いた一実施例の概念図である。図１において、１
は容量７０ｔの４連鋳タンディッシュ（Ｔ／Ｄ）であ
る。なお、タンディッシュ底部のスライディングノズ
ル，浸漬ノズルは図示を省略している。そのタンディッ
シュ１の蓋１ａの開口１ｂ，１ｃにそれぞれ蓄熱式予熱
器２，２が接続されている。これら二台の蓄熱式予熱器
２，２は切替弁３を介して直列に連通している。
明する。図１は、この発明をタンディッシュの無酸化保
熱に用いた一実施例の概念図である。図１において、１
は容量７０ｔの４連鋳タンディッシュ（Ｔ／Ｄ）であ
る。なお、タンディッシュ底部のスライディングノズ
ル，浸漬ノズルは図示を省略している。そのタンディッ
シュ１の蓋１ａの開口１ｂ，１ｃにそれぞれ蓄熱式予熱
器２，２が接続されている。これら二台の蓄熱式予熱器
２，２は切替弁３を介して直列に連通している。
【００１７】各蓄熱式予熱器２は、例えば伝熱面積を大
きくするためボールやパイプ状にしたセラミックスや金
属などからなる蓄熱体を充填した蓄熱室５及びその蓄熱
体を加熱するための燃料ガスの燃焼室６と、この燃焼室
６に配したバーナー７と、このバーナー７への燃料供給
ライン８及び空気供給ライン９とを備えている。切替弁
３は、外部から供給される不活性ガス（例えばＮ2 ガ
ス）を一方の蓄熱式予熱器２又は他方の蓄熱式予熱器２
へと切り替えてタンディッシュ内へ送り込む経路、タン
ディッシュ内からいずれかの蓄熱式予熱器２を経て取り
出されたガスを排気ファン１１を経て外部に排気する経
路、タンディッシュ内から取り出されたガスを一方の蓄
熱式予熱器２と他方の蓄熱式予熱器２とを経てタンディ
ッシュ内へリサイクルする経路を自在に切り替える機能
を有している。
きくするためボールやパイプ状にしたセラミックスや金
属などからなる蓄熱体を充填した蓄熱室５及びその蓄熱
体を加熱するための燃料ガスの燃焼室６と、この燃焼室
６に配したバーナー７と、このバーナー７への燃料供給
ライン８及び空気供給ライン９とを備えている。切替弁
３は、外部から供給される不活性ガス（例えばＮ2 ガ
ス）を一方の蓄熱式予熱器２又は他方の蓄熱式予熱器２
へと切り替えてタンディッシュ内へ送り込む経路、タン
ディッシュ内からいずれかの蓄熱式予熱器２を経て取り
出されたガスを排気ファン１１を経て外部に排気する経
路、タンディッシュ内から取り出されたガスを一方の蓄
熱式予熱器２と他方の蓄熱式予熱器２とを経てタンディ
ッシュ内へリサイクルする経路を自在に切り替える機能
を有している。
【００１８】図１に示した装置を用いてタンディッシュ
１の無酸化加熱実験を次のように実施した。初回の使用
に供した後のタンディッシュ１に蓋１ａを取り付け、二
台の蓄熱式予熱器２，２を交互に切り替え使用して加熱
した高温加熱Ｎ2 ガスをタンディッシュ１内に連続的に
供給して、タンディッシュ内表面温度を１３００℃以上
に加熱する。
１の無酸化加熱実験を次のように実施した。初回の使用
に供した後のタンディッシュ１に蓋１ａを取り付け、二
台の蓄熱式予熱器２，２を交互に切り替え使用して加熱
した高温加熱Ｎ2 ガスをタンディッシュ１内に連続的に
供給して、タンディッシュ内表面温度を１３００℃以上
に加熱する。
【００１９】このとき、蓄熱式予熱器２のバーナー７に
燃料供給ライン８から燃料ガスを、空気供給ライン９か
ら空気を供給しつつ燃焼室６で燃焼させることにより７
０×１０4 Ｋｃａｌ／Ｈｒの熱を発生させて先ず蓄熱室
５の蓄熱体を加熱する。その後、バーナー７を止め、外
部から切替弁３を介して１８００Ｎｍ3 ／Ｈｒの流量で
Ｎ2 ガスを送り、加熱された蓄熱体に通して１３００℃
以上の温度に加熱し、この高温加熱Ｎ2 ガスをタンディ
ッシュ１内に送り込んだ。一方の蓄熱式予熱器２をＮ2
ガスの加熱に使用中、他方の蓄熱式予熱器２は蓄熱体の
加熱を行う。
燃料供給ライン８から燃料ガスを、空気供給ライン９か
ら空気を供給しつつ燃焼室６で燃焼させることにより７
０×１０4 Ｋｃａｌ／Ｈｒの熱を発生させて先ず蓄熱室
５の蓄熱体を加熱する。その後、バーナー７を止め、外
部から切替弁３を介して１８００Ｎｍ3 ／Ｈｒの流量で
Ｎ2 ガスを送り、加熱された蓄熱体に通して１３００℃
以上の温度に加熱し、この高温加熱Ｎ2 ガスをタンディ
ッシュ１内に送り込んだ。一方の蓄熱式予熱器２をＮ2
ガスの加熱に使用中、他方の蓄熱式予熱器２は蓄熱体の
加熱を行う。
【００２０】この蓄熱体加熱工程では、燃焼室６の燃焼
済ガスを蓄熱室５，切替弁３を通して排気ファン１１に
より吸引排気する。この実験では、温度が２００〜３０
０℃に低下した燃焼済ガスとタンディッシュ１内よりリ
サイクルされるＮ2 ガスとの合計１６００〜２０００Ｎ
ｍ3 ／Ｈｒづつ強制排気しながら蓄熱体の加熱を行っ
た。
済ガスを蓄熱室５，切替弁３を通して排気ファン１１に
より吸引排気する。この実験では、温度が２００〜３０
０℃に低下した燃焼済ガスとタンディッシュ１内よりリ
サイクルされるＮ2 ガスとの合計１６００〜２０００Ｎ
ｍ3 ／Ｈｒづつ強制排気しながら蓄熱体の加熱を行っ
た。
【００２１】タンディッシュ１内に送り込んだ高温加熱
Ｎ2 ガスは、タンディッシュの蓋１ａのすきまや開口部
１ｂ，１ｃ等から外部に吹き出して漏出するが、タンデ
ィッシュ１内の内圧は外気圧より若干高く保持されてタ
ンディッシュ内への外気侵入が防止される。また、前述
の外部からタンディッシュ内へ供給する１８００Ｎｍ3
／ＨｒのＮ 2 ガス量の２０〜６０％をリサイクルして、
バーナー７の火焔温度（通常１９００℃位ある）を低減
させて燃焼室５内の異状昇温を防止する温度制御に使用
すると共に、Ｎ2 ガスの廃熱を回収した。
Ｎ2 ガスは、タンディッシュの蓋１ａのすきまや開口部
１ｂ，１ｃ等から外部に吹き出して漏出するが、タンデ
ィッシュ１内の内圧は外気圧より若干高く保持されてタ
ンディッシュ内への外気侵入が防止される。また、前述
の外部からタンディッシュ内へ供給する１８００Ｎｍ3
／ＨｒのＮ 2 ガス量の２０〜６０％をリサイクルして、
バーナー７の火焔温度（通常１９００℃位ある）を低減
させて燃焼室５内の異状昇温を防止する温度制御に使用
すると共に、Ｎ2 ガスの廃熱を回収した。
【００２２】このＮ2 ガス加熱を二台の蓄熱式予熱器
２，２を用いて６０秒毎に交互に繰り返すことで、１３
００℃以上の高温Ｎ2 ガスをタンディッシュ１内に連続
的に供給して、タンディッシュ１の内表面を８５０℃以
上の温度に保熱しながらタンディッシュ内を無酸化雰囲
気に保持して再使用開始まで長時間にわたりタンディッ
シュ１を待機させることができた。
２，２を用いて６０秒毎に交互に繰り返すことで、１３
００℃以上の高温Ｎ2 ガスをタンディッシュ１内に連続
的に供給して、タンディッシュ１の内表面を８５０℃以
上の温度に保熱しながらタンディッシュ内を無酸化雰囲
気に保持して再使用開始まで長時間にわたりタンディッ
シュ１を待機させることができた。
【００２３】なお、蓄熱式予熱器２を切り替える際に、
一方の蓄熱式予熱器２のバーナー７を消火した後も、一
定時間の間排気ファン１１により当該燃焼室６内の強制
排気を続行することにより、タンディッシュ１内部にあ
るＮ2 ガスの一部が蓄熱式予熱器２の高温Ｎ2 ガス挿入
管２ａから燃焼室６，蓄熱室５，切替弁３を通り排出さ
れるから、蓄熱式予熱器２の燃焼室６，蓄熱室５，切替
弁３内に残留している燃焼ガスを不活性ガスでパージし
て置換することができる。こうして、切り替え使用時の
初期に発生する残留燃焼ガスのタンディッシュ内混入を
防止すれば、タンディッシュ１内を完全に無酸化雰囲気
に保持することも可能になる。
一方の蓄熱式予熱器２のバーナー７を消火した後も、一
定時間の間排気ファン１１により当該燃焼室６内の強制
排気を続行することにより、タンディッシュ１内部にあ
るＮ2 ガスの一部が蓄熱式予熱器２の高温Ｎ2 ガス挿入
管２ａから燃焼室６，蓄熱室５，切替弁３を通り排出さ
れるから、蓄熱式予熱器２の燃焼室６，蓄熱室５，切替
弁３内に残留している燃焼ガスを不活性ガスでパージし
て置換することができる。こうして、切り替え使用時の
初期に発生する残留燃焼ガスのタンディッシュ内混入を
防止すれば、タンディッシュ１内を完全に無酸化雰囲気
に保持することも可能になる。
【００２４】図２に他の実施例を示す。この実施例は、
加熱ガスの一部再循環使用によるタンディッシュの無酸
化加熱の例である。図１と同様の設備に、図２に示すよ
うに、タンディッシュ１内の高温Ｎ2 ガスを循環させる
循環用ファン１２を配設した。そして、その吸引側配管
１３をタンディッシュの蓋１ａに差し込むとともに、吐
出側配管１４をＮ2 ガス供給ライン１０に接続した。
加熱ガスの一部再循環使用によるタンディッシュの無酸
化加熱の例である。図１と同様の設備に、図２に示すよ
うに、タンディッシュ１内の高温Ｎ2 ガスを循環させる
循環用ファン１２を配設した。そして、その吸引側配管
１３をタンディッシュの蓋１ａに差し込むとともに、吐
出側配管１４をＮ2 ガス供給ライン１０に接続した。
【００２５】こうしてタンディッシュ１内の高温Ｎ2 ガ
スの一部を循環用ファン１２で取り出してＮ2 ガス供給
ライン１０に送り込みリサイクルさせる。これにより廃
熱の一部を回収することができ、系の熱効率を向上させ
ることができた。なお、循環用ファン１２の吸引側配管
１３をタンディッシュ１の底部の図示しないノズルに接
続してもよい。その場合には高温Ｎ2 ガスの一部がノズ
ルを通過することにより、ノズル保熱も同時に行えると
いう利点がある。
スの一部を循環用ファン１２で取り出してＮ2 ガス供給
ライン１０に送り込みリサイクルさせる。これにより廃
熱の一部を回収することができ、系の熱効率を向上させ
ることができた。なお、循環用ファン１２の吸引側配管
１３をタンディッシュ１の底部の図示しないノズルに接
続してもよい。その場合には高温Ｎ2 ガスの一部がノズ
ルを通過することにより、ノズル保熱も同時に行えると
いう利点がある。
【００２６】図３に更に他の実施例を示す。この実施例
は、ストリップ焼鈍炉の無酸化加熱源に蓄熱式予熱器２
を適用した例である。従来の焼鈍炉の加熱は、ラジアン
トチューブバーナによる間接加熱であったが、本発明の
複数台の蓄熱式予熱器２を交互に切り替えて使用する方
法を適用し高温のＨＮガスで加熱することにより、高温
ガスジェットによる対流伝熱加熱が可能になった。その
結果、板温制御性が飛躍的に向上した。今回は、チャン
スフリー帯で使用したが、加熱帯の一部で使用しても良
い。
は、ストリップ焼鈍炉の無酸化加熱源に蓄熱式予熱器２
を適用した例である。従来の焼鈍炉の加熱は、ラジアン
トチューブバーナによる間接加熱であったが、本発明の
複数台の蓄熱式予熱器２を交互に切り替えて使用する方
法を適用し高温のＨＮガスで加熱することにより、高温
ガスジェットによる対流伝熱加熱が可能になった。その
結果、板温制御性が飛躍的に向上した。今回は、チャン
スフリー帯で使用したが、加熱帯の一部で使用しても良
い。
【００２７】なお、上記各実施例では、無酸化加熱の被
加熱体がタンディッシュ及び焼鈍炉の場合を述べたが、
上記実施例におけるＮ2 ガスにかえてＨＮガスを用いる
ことにより、被加熱体が鋼材の加熱炉の場合にも同様に
適用可能である。
加熱体がタンディッシュ及び焼鈍炉の場合を述べたが、
上記実施例におけるＮ2 ガスにかえてＨＮガスを用いる
ことにより、被加熱体が鋼材の加熱炉の場合にも同様に
適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の発明によれば、無酸化雰囲気を必要とする炉内を高温
の不活性ガスで加熱するのに、バーナ加熱の蓄熱式予熱
器を炉外に複数台用意し、バーナの燃焼排気を蓄熱室を
経由して排気可能となした排気経路とその燃焼排気で加
熱された蓄熱室に無酸化雰囲気を構成する不活性ガスを
供給して高温不活性ガスとして炉内に供給する供給経路
とを兼ねた排気・供給兼用経路を設けて、当該排気・供
給兼用経路を順次切替えつつバーナの燃焼排気で加熱昇
温された蓄熱室へ不活性ガスを通して得られた高温の不
活性ガスを連続的に炉内に供給する。すなわち燃料ガス
を炉外で燃焼させてその排気は外部へ排出するものとし
たため、従来の燃料ガス炉内燃焼による加熱方法で問題
となっている炉内における被加熱物の酸化を完全に防止
できるという効果が得られる。しかも、炉内燃焼加熱で
は、酸化防止のために不活性ガスパージを行うと、温度
低下に伴う熱損失が避けられず、また酸化防止のためバ
ーナへの空気量を削減した場合には不完全燃焼の問題や
未燃焼ガスによる爆発，ＣＯ中毒などの対策が避けがた
いが、外部燃焼加熱の本発明の場合はそうしたことも全
く不要である。 また、請求項２に係る発明は、前記高温
の不活性ガスを得るに際して、燃焼排気経路に炉内の高
温不活性ガスの一部を導入し、その高温の不活性ガスで
蓄熱式予熱器内に残留しているバーナの燃焼排気を予め
系外へパージするものとしたため、炉内へのバーナの燃
焼排気ガスの混入及び温度低下に伴う酸素の侵入をも共
に防止できるという効果が得られる。
の発明によれば、無酸化雰囲気を必要とする炉内を高温
の不活性ガスで加熱するのに、バーナ加熱の蓄熱式予熱
器を炉外に複数台用意し、バーナの燃焼排気を蓄熱室を
経由して排気可能となした排気経路とその燃焼排気で加
熱された蓄熱室に無酸化雰囲気を構成する不活性ガスを
供給して高温不活性ガスとして炉内に供給する供給経路
とを兼ねた排気・供給兼用経路を設けて、当該排気・供
給兼用経路を順次切替えつつバーナの燃焼排気で加熱昇
温された蓄熱室へ不活性ガスを通して得られた高温の不
活性ガスを連続的に炉内に供給する。すなわち燃料ガス
を炉外で燃焼させてその排気は外部へ排出するものとし
たため、従来の燃料ガス炉内燃焼による加熱方法で問題
となっている炉内における被加熱物の酸化を完全に防止
できるという効果が得られる。しかも、炉内燃焼加熱で
は、酸化防止のために不活性ガスパージを行うと、温度
低下に伴う熱損失が避けられず、また酸化防止のためバ
ーナへの空気量を削減した場合には不完全燃焼の問題や
未燃焼ガスによる爆発，ＣＯ中毒などの対策が避けがた
いが、外部燃焼加熱の本発明の場合はそうしたことも全
く不要である。 また、請求項２に係る発明は、前記高温
の不活性ガスを得るに際して、燃焼排気経路に炉内の高
温不活性ガスの一部を導入し、その高温の不活性ガスで
蓄熱式予熱器内に残留しているバーナの燃焼排気を予め
系外へパージするものとしたため、炉内へのバーナの燃
焼排気ガスの混入及び温度低下に伴う酸素の侵入をも共
に防止できるという効果が得られる。
【００２９】また、請求項３の発明によれば、炉内に供
給した高温の不活性ガスの一部を不活性ガス供給炉へ再
循環して炉内の加熱に再使用することで、熱効率を向上
させることができるという効果を奏する。また、本発明
の炉内の無酸化加熱方法をタンディッシュの加熱に用い
ると、従来のガス加熱設備を活用してしかも残鋼酸化の
ないタンディッシュの無酸化加熱が実現すると共に、一
方のタンディッシュの待機時間が大幅に延長できてその
間の他方のタンディッシュのチャージ回数を大幅に増大
できるという効果を奏する。
給した高温の不活性ガスの一部を不活性ガス供給炉へ再
循環して炉内の加熱に再使用することで、熱効率を向上
させることができるという効果を奏する。また、本発明
の炉内の無酸化加熱方法をタンディッシュの加熱に用い
ると、従来のガス加熱設備を活用してしかも残鋼酸化の
ないタンディッシュの無酸化加熱が実現すると共に、一
方のタンディッシュの待機時間が大幅に延長できてその
間の他方のタンディッシュのチャージ回数を大幅に増大
できるという効果を奏する。
【００３０】また、本発明の炉内の無酸化加熱方法を焼
鈍炉や鋼材の加熱炉に用いると、従来のラジアントチュ
ーブバーナによる間接加熱に変えて高温ガスジェットに
よる対流伝熱加熱が可能になり、その結果、板温制御が
飛躍的に向上するという効果を奏する。
鈍炉や鋼材の加熱炉に用いると、従来のラジアントチュ
ーブバーナによる間接加熱に変えて高温ガスジェットに
よる対流伝熱加熱が可能になり、その結果、板温制御が
飛躍的に向上するという効果を奏する。
【図１】本発明の無酸化加熱方法をタンディッシュに適
用した一実施例を示す概念図である。
用した一実施例を示す概念図である。
【図２】図１の場合の変形例で、タンディッシュ内の高
温不活性ガスをリサイクル使用するよう場合の概念図で
ある。
温不活性ガスをリサイクル使用するよう場合の概念図で
ある。
【図３】本発明の無酸化加熱方法を焼鈍炉に適用した他
の実施例を示す概念図である。
の実施例を示す概念図である。
１ タンディッシュ ２ 蓄熱式予熱器 １２ 循環用ファン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２１Ｄ 1/74 Ｃ２１Ｄ 1/74 Ｒ Ｆ２７Ｄ 7/06 Ｆ２７Ｄ 7/06 Ｚ (56)参考文献 特開 平６−281350（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F27B 9/10 F27D 7/06
Claims (3)
- 【請求項１】 無酸化雰囲気を必要とする炉内を高温の
不活性ガスで加熱するに当たり、蓄熱室及び燃焼室とバ
ーナとを有する蓄熱式予熱器を複数台用い、各蓄熱式予
熱器に、あるときは前記バーナの燃焼排気を前記蓄熱室
を経由して系外へ排気可能となした排気経路として機能
し又あるときはその燃焼排気で加熱された前記蓄熱室に
無酸化雰囲気を構成する不活性ガスを供給し高温不活性
ガスにして炉内に供給する供給経路として選択的に機能
する排気・供給兼用経路を設け、当該排気・供給兼用経
路を順次切替えつつ前記燃焼排気で加熱昇温された蓄熱
室へ不活性ガスを通して得られた高温の不活性ガスを連
続的に炉内に供給することを特徴とする炉内の無酸化加
熱方法。 - 【請求項２】 前記高温の不活性ガスを得るに際して、
バーナによる予熱の終了直後に燃焼ガスの排気経路に炉
内の高温不活性ガスの一部を導入し、その不活性ガスで
蓄熱式予熱器内に残留しているバーナの燃焼排気を予め
系外へパージして置換した後、当該蓄熱式予熱器の不活
性ガスの供給経路へ不活性ガスを供給して高温不活性ガ
スとすることを特徴とする請求項１記載の炉内の無酸化
加熱方法。 - 【請求項３】 前記炉内に供給した高温の不活性ガスの
一部を前記不活性ガスの供給経路へ再循環して炉内の加
熱に再使用することを特徴とする請求項１または２記載
の炉内の無酸化加熱方法。
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6300044A JP2991941B2 (ja) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 炉内の無酸化加熱方法 |
| AU39944/95A AU692954B2 (en) | 1994-12-02 | 1995-12-04 | Non-oxidizing heating method and apparatus therefor |
| DE69529459T DE69529459T2 (de) | 1994-12-02 | 1995-12-04 | Nichtoxidierendes heizverfahren und vorrichtung |
| EP95938637A EP0750170B1 (en) | 1994-12-02 | 1995-12-04 | Non-oxidizing heating method and apparatus therefor |
| BR9506724-8A BR9506724A (pt) | 1994-12-02 | 1995-12-04 | Método e aparelho de aquecimento não-oxidante |
| US08/624,642 US5700420A (en) | 1994-12-02 | 1995-12-04 | Non-oxidizing heating method and apparatus |
| CN95191480A CN1091870C (zh) | 1994-12-02 | 1995-12-04 | 无氧化加热方法及装置 |
| PCT/JP1995/002470 WO1996017215A1 (fr) | 1994-12-02 | 1995-12-04 | Procede de chauffage non oxidant et appareil afferent |
| CA002173587A CA2173587C (en) | 1994-12-02 | 1995-12-04 | Non-oxidizing heating method and apparatus therefor |
| KR1019960704188A KR100193160B1 (ko) | 1994-12-02 | 1995-12-04 | 무산화가열방법 및 장치 |
| TW084113251A TW304983B (ja) | 1994-12-02 | 1995-12-12 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6300044A JP2991941B2 (ja) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 炉内の無酸化加熱方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08159664A JPH08159664A (ja) | 1996-06-21 |
| JP2991941B2 true JP2991941B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=17880029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6300044A Expired - Fee Related JP2991941B2 (ja) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 炉内の無酸化加熱方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2991941B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3491444B2 (ja) | 1996-04-30 | 2004-01-26 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 蓄熱式予熱器の使用方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100370577B1 (ko) * | 1998-12-26 | 2003-03-17 | 주식회사 포스코 | 래들 가열 축열식 연소장치 |
| CN114746195B (zh) * | 2019-11-29 | 2024-07-12 | 杰富意钢铁株式会社 | 钢水的铸造方法、连续铸造铸片的制造方法以及轴承用钢材的制造方法 |
-
1994
- 1994-12-02 JP JP6300044A patent/JP2991941B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3491444B2 (ja) | 1996-04-30 | 2004-01-26 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 蓄熱式予熱器の使用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08159664A (ja) | 1996-06-21 |
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