JP3106283B2 - ラジアントチューブの炉内支持構造 - Google Patents
ラジアントチューブの炉内支持構造Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、連続焼鈍炉，連続亜鉛
メッキなどの加熱炉に用いられるＷ型のラジアントチュ
ーブの炉内支持構造に関するものである。
メッキなどの加熱炉に用いられるＷ型のラジアントチュ
ーブの炉内支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の典型的なＷ型ラジアントチューブ
の構造を図６に示す。ラジアントチューブ１は、炉内に
酸素が侵入するのを防止するため、バーナー１７側の端
部２，およびレキュペレータ１８側の端部１０はともに
バンク１４に溶接され、さらにバンク１４は、炉壁１５
に溶接されそれぞれ固定されている。
の構造を図６に示す。ラジアントチューブ１は、炉内に
酸素が侵入するのを防止するため、バーナー１７側の端
部２，およびレキュペレータ１８側の端部１０はともに
バンク１４に溶接され、さらにバンク１４は、炉壁１５
に溶接されそれぞれ固定されている。
【０００３】また炉内においては、第３ベンド８の先端
の支持受け部１３は、バーナーとは反対側の炉壁からの
支持治具１６によって支えられており、さらに第１ベン
ド４あるいは第２直管５の下部と、第３ベンド８あるい
は第３直管７の上部との間にサドル１１が、また第２ベ
ンド６あるいは第３直管７と第４直管９の間にサドル１
２が設けられている。
の支持受け部１３は、バーナーとは反対側の炉壁からの
支持治具１６によって支えられており、さらに第１ベン
ド４あるいは第２直管５の下部と、第３ベンド８あるい
は第３直管７の上部との間にサドル１１が、また第２ベ
ンド６あるいは第３直管７と第４直管９の間にサドル１
２が設けられている。
【０００４】ところで、ラジアントチューブは高温加熱
により、熱膨張に対して上述した支持及び取り付け構造
による拘束を受け、熱応力と変形が発生し、長期間の使
用によるチューブ材質の強度劣化に伴い、亀裂や板に接
触するような変形が発生して使用不能となるので、その
都度取り替える必要がある。
により、熱膨張に対して上述した支持及び取り付け構造
による拘束を受け、熱応力と変形が発生し、長期間の使
用によるチューブ材質の強度劣化に伴い、亀裂や板に接
触するような変形が発生して使用不能となるので、その
都度取り替える必要がある。
【０００５】この熱応力と変形について図７及び図８に
より詳しく説明する。ラジアントチューブへの熱負荷状
態として、炉昇温時と通常操業時の２つを考える。
より詳しく説明する。ラジアントチューブへの熱負荷状
態として、炉昇温時と通常操業時の２つを考える。
【０００６】図７は常温から通常操業状態までの炉昇温
時の状態を示す。バーナー１７の燃焼により、第１直管
３の温度は急激に上昇し、第１ベンド４以降の部分との
温度差が大きく開く。この温度差は、第１直管３と第４
直管９では瞬時的には数１００℃に達することがある。
時の状態を示す。バーナー１７の燃焼により、第１直管
３の温度は急激に上昇し、第１ベンド４以降の部分との
温度差が大きく開く。この温度差は、第１直管３と第４
直管９では瞬時的には数１００℃に達することがある。
【０００７】この場合、第１直管３は急激に軸方向１９
に熱膨張を始める。例えば、ラジアントチューブの第１
直管から第４直管に到る各直管の代表温度を６００℃，
４００℃，３００℃，２００℃，長さを２０００ｍｍ，
１６００ｍｍ，１６００ｍｍ，２０００ｍｍとし、チュ
ーブの線膨張率を１７×１０-6と仮定すると、レキュペ
レータ側端部１０が固定されている場合のバーナー側端
部２は、炉外側へ約１１ｍｍ移動しようとする。
に熱膨張を始める。例えば、ラジアントチューブの第１
直管から第４直管に到る各直管の代表温度を６００℃，
４００℃，３００℃，２００℃，長さを２０００ｍｍ，
１６００ｍｍ，１６００ｍｍ，２０００ｍｍとし、チュ
ーブの線膨張率を１７×１０-6と仮定すると、レキュペ
レータ側端部１０が固定されている場合のバーナー側端
部２は、炉外側へ約１１ｍｍ移動しようとする。
【０００８】この熱膨張に対して、バーナー側端部２が
バンク１４に固定されている場合、バンクと第１ベンド
４以降との間で熱膨張の拘束を受けるため、第１直管３
には大きな圧縮力２１が発生し、ベンド部によって曲げ
モーメント２２が発生する。この結果、第１直管に大き
な応力が発生する。
バンク１４に固定されている場合、バンクと第１ベンド
４以降との間で熱膨張の拘束を受けるため、第１直管３
には大きな圧縮力２１が発生し、ベンド部によって曲げ
モーメント２２が発生する。この結果、第１直管に大き
な応力が発生する。
【０００９】またサドル１１による変形拘束により、第
１ベンド４には大きな曲げモーメント２３が発生する。
これによってベンド部側面に応力集中が発生し、またサ
ドルの上部は大きな力を受ける。
１ベンド４には大きな曲げモーメント２３が発生する。
これによってベンド部側面に応力集中が発生し、またサ
ドルの上部は大きな力を受ける。
【００１０】通常炉修のため、定期的に炉の昇降温を繰
り返すが、材質の経年劣化や酸化減肉，さらに熱疲労の
蓄積や、スケールの発生等による温度偏差が加わり、前
述の大きな応力発生時に第１直管バーナー側に亀裂２４
が、あるいは第１ベンド側面に亀裂２５が発生する。
り返すが、材質の経年劣化や酸化減肉，さらに熱疲労の
蓄積や、スケールの発生等による温度偏差が加わり、前
述の大きな応力発生時に第１直管バーナー側に亀裂２４
が、あるいは第１ベンド側面に亀裂２５が発生する。
【００１１】図８は通常の操業時の状態を示す。炉内の
温度は９００℃付近に達し、またラジアントチューブ１
の温度は、それより数１０℃以上高くなる。この時バン
ク１４の温度は、通常１００℃から２００℃であるのに
対し、炉内のラジアントチューブ１は９５０℃を越える
高温であるため、第３ベンド８の先端の炉壁の支持治具
１６を起点とし、第３ベンド８，サドル１１，第１ベン
ド４に到る高さ方向２０の熱膨張により、第１直管３の
先端部はかなり上向きの変形を余儀無くされる。
温度は９００℃付近に達し、またラジアントチューブ１
の温度は、それより数１０℃以上高くなる。この時バン
ク１４の温度は、通常１００℃から２００℃であるのに
対し、炉内のラジアントチューブ１は９５０℃を越える
高温であるため、第３ベンド８の先端の炉壁の支持治具
１６を起点とし、第３ベンド８，サドル１１，第１ベン
ド４に到る高さ方向２０の熱膨張により、第１直管３の
先端部はかなり上向きの変形を余儀無くされる。
【００１２】例えば、第１直管と第４直管の軸芯間距離
が９００ｍｍのラジアントチューブの場合、バンクの温
度を１５０℃，炉内のラジアントチューブの温度を９５
０℃，ラジアントチューブの熱膨張率を１７×１０-6と
仮定すると、バンク部分の垂直方向伸びは約２．３ｍ
ｍ，先端部分の垂直方向伸びは約１４．５ｍｍであり、
１０ｍｍ以上の差がある。
が９００ｍｍのラジアントチューブの場合、バンクの温
度を１５０℃，炉内のラジアントチューブの温度を９５
０℃，ラジアントチューブの熱膨張率を１７×１０-6と
仮定すると、バンク部分の垂直方向伸びは約２．３ｍ
ｍ，先端部分の垂直方向伸びは約１４．５ｍｍであり、
１０ｍｍ以上の差がある。
【００１３】以上の結果及びサドル１１による変形拘束
のため、第１直管にきわめて大きな曲げモーメント２６
が発生するとともに、第１ベンド３にも大きな曲げモー
メント２７が発生する。これによりベンド部側面に応力
集中が発生し、またサドル上部は大きな力を受ける。
のため、第１直管にきわめて大きな曲げモーメント２６
が発生するとともに、第１ベンド３にも大きな曲げモー
メント２７が発生する。これによりベンド部側面に応力
集中が発生し、またサドル上部は大きな力を受ける。
【００１４】この時、各直管の軸方向１９の熱膨張差は
小さく昇温時ほど問題にならない。ラジアントチューブ
は高温にさらされている時間が長く、前述の応力，さら
には自重の影響によりクリープ変形し、また材質の経年
劣化や酸化減肉、さらにはスケールの発生等による温度
偏差が加わり、図７の２４と同様の第１直管の亀裂２
８，あるいは第１ベンド下の座屈２９と、これによるチ
ューブの断面剛性の極端な低下が第２直管の座屈３０に
つながり、ラジアントチューブの使用寿命末期に到る。
小さく昇温時ほど問題にならない。ラジアントチューブ
は高温にさらされている時間が長く、前述の応力，さら
には自重の影響によりクリープ変形し、また材質の経年
劣化や酸化減肉、さらにはスケールの発生等による温度
偏差が加わり、図７の２４と同様の第１直管の亀裂２
８，あるいは第１ベンド下の座屈２９と、これによるチ
ューブの断面剛性の極端な低下が第２直管の座屈３０に
つながり、ラジアントチューブの使用寿命末期に到る。
【００１５】以上のように、ラジアントチューブ，特に
第１直管及び第１ベンドは、炉壁からの支持部，チュー
ブ間のサドル，チューブ自身の剛性によって拘束を受
け、昇温時には軸力と曲げモーメントの、また通常操業
時には曲げモーメントの作用を大きく受ける。従って拘
束力を緩和することが、ラジアントチューブの寿命を延
ばすことになる。
第１直管及び第１ベンドは、炉壁からの支持部，チュー
ブ間のサドル，チューブ自身の剛性によって拘束を受
け、昇温時には軸力と曲げモーメントの、また通常操業
時には曲げモーメントの作用を大きく受ける。従って拘
束力を緩和することが、ラジアントチューブの寿命を延
ばすことになる。
【００１６】この変形や亀裂の発生を防止する手段とし
て、特開平０５−２７２７０８号公報では、バーナー側
端部にバーナー側直管の軸方向伸びを吸収するベローズ
を取り付けた構造が開示され、また実開平０１−３８４
１５号公報では、バーナー側端部にチューブの軸方向に
ベローズを、さらに高さ方向にはバーナー及びチューブ
自重の一部を支持するバネを併設したベローズを有し、
熱膨張を自由にする構造が開示されている。また第１直
管あるいは第１及び第２直管の直径を他の部分より大き
くし、第１ベンド先端を炉壁から支持する方法が特開平
３−２２６５１９号公報に開示されている。
て、特開平０５−２７２７０８号公報では、バーナー側
端部にバーナー側直管の軸方向伸びを吸収するベローズ
を取り付けた構造が開示され、また実開平０１−３８４
１５号公報では、バーナー側端部にチューブの軸方向に
ベローズを、さらに高さ方向にはバーナー及びチューブ
自重の一部を支持するバネを併設したベローズを有し、
熱膨張を自由にする構造が開示されている。また第１直
管あるいは第１及び第２直管の直径を他の部分より大き
くし、第１ベンド先端を炉壁から支持する方法が特開平
３−２２６５１９号公報に開示されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
０５−２７２７０８号公報及び実開平０１−３８４１５
号公報に開示の構造では、ベローズが応力緩和に効果が
あるものの、ベローズの設置はコストを上げ、またベロ
ーズの耐久性にも問題があった。
０５−２７２７０８号公報及び実開平０１−３８４１５
号公報に開示の構造では、ベローズが応力緩和に効果が
あるものの、ベローズの設置はコストを上げ、またベロ
ーズの耐久性にも問題があった。
【００１８】さらに特開平３−２２６５１９号公報にお
いて、第１ベンド先端を炉壁から支持する方法は、既設
の炉に新たに設置する場合、炉壁の改造を伴うため、長
期間の炉休止や相当額の改造費を必要とするため現実的
ではない。
いて、第１ベンド先端を炉壁から支持する方法は、既設
の炉に新たに設置する場合、炉壁の改造を伴うため、長
期間の炉休止や相当額の改造費を必要とするため現実的
ではない。
【００１９】本発明は上記の課題を解決するために提案
されたものであり、昇温時ならびに通常操業時における
ラジアントチューブの熱応力と変形を大幅に緩和し、第
１ベンド下の座屈を阻止することによりチューブ全体の
座屈を防止して、ラジアントチューブの長寿命化に優れ
た効果を奏するとともに、低コストなラジアントチュー
ブの炉内支持構造を提供するものである。
されたものであり、昇温時ならびに通常操業時における
ラジアントチューブの熱応力と変形を大幅に緩和し、第
１ベンド下の座屈を阻止することによりチューブ全体の
座屈を防止して、ラジアントチューブの長寿命化に優れ
た効果を奏するとともに、低コストなラジアントチュー
ブの炉内支持構造を提供するものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、チューブのバ
ーナー側端部及び排ガス側端部が上下位置になるように
炉壁に取り付けられたラジアントチューブの、第１ベン
ドの先端中央部に支持受け部を有し、第１直管の長さを
第４直管の長さより短くすることにより前記支持受け部
を第３ベンド上部に位置させ、該支持受け部を第３ベン
ド上部に突設した支持部により支持する構造としたこと
を特徴とするラジアントチューブの炉内支持構造であ
る。
ーナー側端部及び排ガス側端部が上下位置になるように
炉壁に取り付けられたラジアントチューブの、第１ベン
ドの先端中央部に支持受け部を有し、第１直管の長さを
第４直管の長さより短くすることにより前記支持受け部
を第３ベンド上部に位置させ、該支持受け部を第３ベン
ド上部に突設した支持部により支持する構造としたこと
を特徴とするラジアントチューブの炉内支持構造であ
る。
【００２１】また上記ラジアントチューブの炉内支持構
造において、第１直管を第４直管に対して短くする長さ
をＳ，第１ベンド先端と第３ベンドから突設する支持部
との水平方向の初期隙間ｈ，第１ベンド先端中央部の支
持受け部と第３ベンドから突設する支持治具との垂直方
向の初期隙間ｖが、それぞれ下記（１），（２），
（３）式を満足することを特徴とするものである。
造において、第１直管を第４直管に対して短くする長さ
をＳ，第１ベンド先端と第３ベンドから突設する支持部
との水平方向の初期隙間ｈ，第１ベンド先端中央部の支
持受け部と第３ベンドから突設する支持治具との垂直方
向の初期隙間ｖが、それぞれ下記（１），（２），
（３）式を満足することを特徴とするものである。
【００２２】
【数４】 ０≦Ｓ≦Ｒ＋ｈ …………（１）
【００２３】
【数５】 ｈ≧δh-max …………（２）
【００２４】
【数６】 ｖ＝δv-max …………（３）
【００２５】ただし、Ｒ：第１ベンド外半径，
δh-max ：第１ベンド先端の水平方向の最大熱膨張量，
δv-max ：第３ベンドから突設する支持治具の垂直方向
の最大熱膨張量である。
δh-max ：第１ベンド先端の水平方向の最大熱膨張量，
δv-max ：第３ベンドから突設する支持治具の垂直方向
の最大熱膨張量である。
【００２６】
【作用】本発明の作用について、以下に説明する。
【００２７】図１は、本発明の構造例とその作用を説明
する図面である。まずラジアントチューブ１の第１ベン
ド４の先端中央部に支持受け部３１を有し、この支持受
け部が第３ベンド８上部に位置するように、第１直管の
長さを第４直管の長さよりＳだけ短くし、この支持受け
部３１を第３ベンド上部に突設した支持部３２により支
持する構造とする。
する図面である。まずラジアントチューブ１の第１ベン
ド４の先端中央部に支持受け部３１を有し、この支持受
け部が第３ベンド８上部に位置するように、第１直管の
長さを第４直管の長さよりＳだけ短くし、この支持受け
部３１を第３ベンド上部に突設した支持部３２により支
持する構造とする。
【００２８】この支持部３２には大きな反力を発生する
可能性があり、第３ベンド８にこの支持部を設けたこと
により、充分な剛性を確保できる。また熱膨張を考慮し
て、支持受け部３１と支持部３２の間には垂直方向の間
隙ｖを、また支持部３２と第１ベンド先端との水平方向
の間隙ｈを設ける。
可能性があり、第３ベンド８にこの支持部を設けたこと
により、充分な剛性を確保できる。また熱膨張を考慮し
て、支持受け部３１と支持部３２の間には垂直方向の間
隙ｖを、また支持部３２と第１ベンド先端との水平方向
の間隙ｈを設ける。
【００２９】本構造によれば、第１直管３の押し上げ量
が減少するため、第１直管３ならびに第１ベンド４に発
生する曲げモーメントも小さくなり、従って熱応力も低
くなる。また第１ベンド下を拘束する要因がなく、ラジ
アントチューブの昇温時、ならびに通常操業時において
も座屈を発生させることはない。さらに第１直管３及び
第２直管５が短い分自重によるクリープ垂れが少なくな
るとともに、材料コストを低減する利点もある。
が減少するため、第１直管３ならびに第１ベンド４に発
生する曲げモーメントも小さくなり、従って熱応力も低
くなる。また第１ベンド下を拘束する要因がなく、ラジ
アントチューブの昇温時、ならびに通常操業時において
も座屈を発生させることはない。さらに第１直管３及び
第２直管５が短い分自重によるクリープ垂れが少なくな
るとともに、材料コストを低減する利点もある。
【００３０】第１直管３長さを、第４直管９の長さに対
して短くする長さＳは、Ｓが短くなるに従って自重の減
少によるクリープ垂れが減少するが、変形に対する剛性
の上昇，通板材による第１ベンドの温度降下が大きくな
る傾向にあり、極力短い方がよい。そこで、本発明にお
ける支持構造が満足される以下の（４），（５）式の範
囲に止めるのが望ましい。
して短くする長さＳは、Ｓが短くなるに従って自重の減
少によるクリープ垂れが減少するが、変形に対する剛性
の上昇，通板材による第１ベンドの温度降下が大きくな
る傾向にあり、極力短い方がよい。そこで、本発明にお
ける支持構造が満足される以下の（４），（５）式の範
囲に止めるのが望ましい。
【００３１】
【数７】 ０≦Ｓ≦Ｒ＋ｈ …………（４）
【００３２】
【数８】 ｈ≧δh-max …………（５）
【００３３】ただし、Ｒ：第１ベンド外半径，
δh-max ：第１ベンド先端の水平方向の最大熱膨張量で
ある。
δh-max ：第１ベンド先端の水平方向の最大熱膨張量で
ある。
【００３４】また第１ベンド先端と第３ベンドから突設
する支持部との水平方向の初期隙間ｈは、第１ベンド先
端の水平方向の最大熱膨張量δh-max 以上とし、第３ベ
ンド先端の伸びが何らかの原因で拘束された場合にも、
（６）式のように接触しない範囲とする。
する支持部との水平方向の初期隙間ｈは、第１ベンド先
端の水平方向の最大熱膨張量δh-max 以上とし、第３ベ
ンド先端の伸びが何らかの原因で拘束された場合にも、
（６）式のように接触しない範囲とする。
【００３５】
【数９】 ｈ≧δh-max ＝（Ｌ−Ｓ＋Ｒ）×αT ×ＴT-max ………（６）
【００３６】ただし、αT ：第１直管及び第１ベンドの
線膨張率，ＴT-max ：第１直管及び第１ベンドの最高平
均温度である。
線膨張率，ＴT-max ：第１直管及び第１ベンドの最高平
均温度である。
【００３７】第１ベンド先端中央部の支持受け部３１
と、第３ベンドから突設する支持部３２との垂直方向の
初期隙間ｖは、通常操業の最大熱負荷時に、第１ベンド
先端の高さが昇温前の高さになるようにし、この支持部
自身の膨張により、第１ベンドを（７），（８）式に示
すように押し上げることのないようにする。
と、第３ベンドから突設する支持部３２との垂直方向の
初期隙間ｖは、通常操業の最大熱負荷時に、第１ベンド
先端の高さが昇温前の高さになるようにし、この支持部
自身の膨張により、第１ベンドを（７），（８）式に示
すように押し上げることのないようにする。
【００３８】
【数１０】 Ｖ0 ＋ｖ＝Ｖ …………（７）
【００３９】
【数１１】 ｖ＝δv-max ＝Ｖ0 ×αs ×Ｔs-max …………（８）
【００４０】ただし、Ｖ0 ：第３ベンドから突設する支
持治具上面の第４直管軸芯からの高さ，Ｖ：昇温前の第
１ベンド先端と第３ベンド先端間の垂直距離，αs ：支
持部の線膨張率，Ｔs-max ：炉内雰囲気の最高温度（ラ
ジアントチューブの炉内の支持部の温度はほぼ炉温に近
くなる）である。
持治具上面の第４直管軸芯からの高さ，Ｖ：昇温前の第
１ベンド先端と第３ベンド先端間の垂直距離，αs ：支
持部の線膨張率，Ｔs-max ：炉内雰囲気の最高温度（ラ
ジアントチューブの炉内の支持部の温度はほぼ炉温に近
くなる）である。
【００４１】
【実施例】図１に、本発明の実施例としての構造例を示
す。ラジアントチューブは連続焼鈍炉に使用するもの
で、第４直管の長さは２５００ｍｍ，第１直管は２００
ｍｍ短い２３００ｍｍとし，第２直管及び第３直管はそ
れぞれ１４５０ｍｍ、１６５０ｍｍである。各直管の軸
芯間距離はそれぞれ３００ｍｍである。外径，内径はそ
れぞれ１９４ｍｍと１７７ｍｍ，材質はＪＩＳ Ｇ５１
２２・ＳＣＨ２２である。
す。ラジアントチューブは連続焼鈍炉に使用するもの
で、第４直管の長さは２５００ｍｍ，第１直管は２００
ｍｍ短い２３００ｍｍとし，第２直管及び第３直管はそ
れぞれ１４５０ｍｍ、１６５０ｍｍである。各直管の軸
芯間距離はそれぞれ３００ｍｍである。外径，内径はそ
れぞれ１９４ｍｍと１７７ｍｍ，材質はＪＩＳ Ｇ５１
２２・ＳＣＨ２２である。
【００４２】第１ベンド先端と第３ベンド先端との高さ
の差は６００ｍｍである。ここで炉温を９００℃，線膨
張率を１７×１０-6／℃とすると、膨張後に６００ｍｍ
となる第３ベンドから突設した支持部３２の初期高さ、
即ち第４直管軸芯から該支持部上面までの高さは５９１
ｍｍとなり、従って第１ベンド先端の支持受け部３２と
の間隙ｖは９ｍｍとした。また水平方向の伸びは、第１
直管の平均温度を９５０℃として３５．５ｍｍであるた
め、ｈは４０ｍｍとした。
の差は６００ｍｍである。ここで炉温を９００℃，線膨
張率を１７×１０-6／℃とすると、膨張後に６００ｍｍ
となる第３ベンドから突設した支持部３２の初期高さ、
即ち第４直管軸芯から該支持部上面までの高さは５９１
ｍｍとなり、従って第１ベンド先端の支持受け部３２と
の間隙ｖは９ｍｍとした。また水平方向の伸びは、第１
直管の平均温度を９５０℃として３５．５ｍｍであるた
め、ｈは４０ｍｍとした。
【００４３】本構造によるラジアントチューブを、図６
に示す従来構造のラジアントチューブとともに製作し、
燃焼テストを行った。その結果、図２に示すように両者
の温度分布には大差はなかった。しかし図３に示すよう
に、第１直管の垂直方向の変位は、本発明によるチュー
ブでは従来構造の１／２以下であり、曲げ変形が小さい
ことが判る。
に示す従来構造のラジアントチューブとともに製作し、
燃焼テストを行った。その結果、図２に示すように両者
の温度分布には大差はなかった。しかし図３に示すよう
に、第１直管の垂直方向の変位は、本発明によるチュー
ブでは従来構造の１／２以下であり、曲げ変形が小さい
ことが判る。
【００４４】また図４は、図２に示す温度分布に基づき
通常操業時の応力分布を試算したものである。これよ
り、本発明におけるラジアントチューブでは、最も熱的
に厳しい第１直管の応力が従来構造の約１／３に、また
ベンド部の応力も約１／２になっている。
通常操業時の応力分布を試算したものである。これよ
り、本発明におけるラジアントチューブでは、最も熱的
に厳しい第１直管の応力が従来構造の約１／３に、また
ベンド部の応力も約１／２になっている。
【００４５】図５は本発明の他の実施例を示す図面であ
る。本実施例の場合、第１直管の長さの第４直管に対す
る短縮量Ｓ′は、図１に示すＳより小さい。この場合支
持部の剛性を上げるために、第３ベンド先端の炉壁から
の支持受け部１３と一体化している。
る。本実施例の場合、第１直管の長さの第４直管に対す
る短縮量Ｓ′は、図１に示すＳより小さい。この場合支
持部の剛性を上げるために、第３ベンド先端の炉壁から
の支持受け部１３と一体化している。
【００４６】また一般的に、第２ベンド下部のサドルで
の変形はあまり大きくないが、ベンド部の中央を支える
ことにより座屈を阻止することの意義を考慮すれば、図
５のように第２ベンド先端にも第１ベンド先端と同様の
支持受け部３３を設け、第４直管から突設した支持治具
３４で支えることが望ましい。また支持治具３４は、バ
ンク１４から突設させてもよい。
の変形はあまり大きくないが、ベンド部の中央を支える
ことにより座屈を阻止することの意義を考慮すれば、図
５のように第２ベンド先端にも第１ベンド先端と同様の
支持受け部３３を設け、第４直管から突設した支持治具
３４で支えることが望ましい。また支持治具３４は、バ
ンク１４から突設させてもよい。
【００４７】本発明によるラジアントチューブを実炉に
入れて６年を経過するが、異常なく稼働している。従来
構造は平均的に３〜４年であり、長寿命化が実現でき
た。
入れて６年を経過するが、異常なく稼働している。従来
構造は平均的に３〜４年であり、長寿命化が実現でき
た。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ラジアン
トチューブの第１ベンドの先端中央部に支持受け部を設
け、第１直管の長さを第４直管の長さより短くして、こ
の支持受け部を第３ベンド上部に設けた支持部により支
持する構造とすることにより、昇温時ならびに通常操業
時におけるラジアントチューブの熱応力と変形を大幅に
緩和し、さらに第１ベンド下の座屈を阻止することでチ
ューブ全体の座屈が防止され、ラジアントチューブ支持
の安定化と長寿命化を図ることができ、コストの上昇を
抑えて安定した操業が維持される等、優れた効果を奏す
る。
トチューブの第１ベンドの先端中央部に支持受け部を設
け、第１直管の長さを第４直管の長さより短くして、こ
の支持受け部を第３ベンド上部に設けた支持部により支
持する構造とすることにより、昇温時ならびに通常操業
時におけるラジアントチューブの熱応力と変形を大幅に
緩和し、さらに第１ベンド下の座屈を阻止することでチ
ューブ全体の座屈が防止され、ラジアントチューブ支持
の安定化と長寿命化を図ることができ、コストの上昇を
抑えて安定した操業が維持される等、優れた効果を奏す
る。
【図１】本発明の構造例とその作用を説明する図面であ
る。
る。
【図２】燃焼テストにおけるバーナー側端部からの温度
測定結果を示した図である。
測定結果を示した図である。
【図３】燃焼テストにおける第１直管の変位測定結果を
示した図面である。
示した図面である。
【図４】ラジアントチューブの応力分布の試算結果を示
す図面である。
す図面である。
【図５】本発明の他の実施例のラジアントチューブを示
す図面である。
す図面である。
【図６】従来の一般的なＷ型ラジアントチューブの構造
を示す側断面図である。
を示す側断面図である。
【図７】従来のラジアントチューブの通常操業時におけ
る変形及び損傷形態を説明する図面である。
る変形及び損傷形態を説明する図面である。
【図８】従来のラジアントチューブの通常操業時におけ
る変形及び損傷形態を説明する図面である。
る変形及び損傷形態を説明する図面である。
１ ラジアントチューブ ２ ラジアントチューブのバーナー側端部 ３ 第１直管 ４ 第１ベンド ５ 第２直管 ６ 第２ベンド ７ 第３直管 ８ 第３ベンド ９ 第４直管 １０ ラジアントチューブのレキュペレータ側端部 １１ ラジアントチューブ間サドル １２ ラジアントチューブ間サドル １３ 第３ベンド先端支持受け部 １４ バンク １５ 加熱炉炉壁 １６ 炉壁支持治具 １７ バーナー １８ レキュペレータ １９ 軸方向（水平方向） ２０ 高さ方向（垂直方向） ２１ 第１直管軸方向力 ２２ 第１直管曲げモーメント（昇温時） ２３ 第１ベンド曲げモーメント（昇温時） ２４ 第１ベンド亀裂（例） ２５ 第１ベンド下部座屈（昇温時） ２６ 第１直管曲げモーメント（通常操業時） ２７ 第１ベンド曲げモーメント（通常操業時） ２８ 第１直管亀裂（通常操業時） ２９ 第１ベンド下部座屈（通常操業時） ３０ 第２直管座屈 ３１ 第１ベンド先端支持受け部 ３２ 第３ベンド上突設支持治具 ３３ 第２ベンド先端支持受け部 ３４ 第４直管上突設支持治具 ３５ バンク部の耐火物
Claims (2)
- 【請求項１】 チューブのバーナー側端部及び排ガス側
端部が上下位置になるように炉壁に取り付けられたラジ
アントチューブの、第１ベンドの先端中央部に支持受け
部を有し、第１直管の長さを第４直管の長さより短くす
ることにより前記支持受け部を第３ベンド上部に位置さ
せ、該支持受け部を第３ベンド上部に突設した支持部に
より支持する構造としたことを特徴とするラジアントチ
ューブの炉内支持構造。 - 【請求項２】 第１直管を第４直管に対して短くする長
さをＳ，第１ベンド先端と第３ベンドから突設する支持
部との水平方向の初期隙間ｈ，第１ベンド先端中央部の
支持受け部と第３ベンドから突設する支持治具との垂直
方向の初期隙間ｖが、それぞれ下記数１，数２，数３を
満足することを特徴とする請求項１記載のラジアントチ
ューブの炉内支持構造。 【数１】０≦Ｓ≦Ｒ＋ｈ 【数２】ｈ≧δh-max 【数３】ｖ＝δv-max ただし、Ｒ：第１ベンド外半径，δh-max ：第１ベンド
先端の水平方向の最大熱膨張量，δv-max ：第３ベンド
から突設する支持治具の垂直方向の最大熱膨張量であ
る。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07101597A JP3106283B2 (ja) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | ラジアントチューブの炉内支持構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07101597A JP3106283B2 (ja) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | ラジアントチューブの炉内支持構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08278003A JPH08278003A (ja) | 1996-10-22 |
| JP3106283B2 true JP3106283B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=14304802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07101597A Expired - Fee Related JP3106283B2 (ja) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | ラジアントチューブの炉内支持構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3106283B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101867710B1 (ko) * | 2016-12-07 | 2018-06-14 | 주식회사 포스코 | 소둔로 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3855369B2 (ja) * | 1997-05-26 | 2006-12-06 | Ｊｆｅスチール株式会社 | ラジアントチューブの支持装置 |
| AT508368B1 (de) | 2009-10-13 | 2011-01-15 | Ebner Ind Ofenbau | Vorrichtung zur wärmebehandlung von blechbändern |
| JP6028595B2 (ja) * | 2013-01-29 | 2016-11-16 | 新日鐵住金株式会社 | ラジアントチューブを用いた加熱炉 |
-
1995
- 1995-04-04 JP JP07101597A patent/JP3106283B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101867710B1 (ko) * | 2016-12-07 | 2018-06-14 | 주식회사 포스코 | 소둔로 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08278003A (ja) | 1996-10-22 |
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Legal Events
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