JP3814007B2

JP3814007B2 - 連続加熱方法および装置

Info

Publication number: JP3814007B2
Application number: JP06842696A
Authority: JP
Inventors: 英樹村上; 俊明齋藤; 順一林
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2016-03-25
Also published as: JPH09256055A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼材などの金属材料を加熱炉内のスキッドビームで支持して移送しつつ加熱する際、該材料のスキッドマークを生じさせないか、あるいは軽減するための方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スラブやビレット等の鋼片など金属材料を熱間圧延する際、あるいは熱処理する際の加熱炉として、被加熱材料をつぎつぎに通過させて所定温度に加熱する連続加熱炉が使用される。この炉内では、被加熱材はスキッドビームで支持され移送されるので、該レールに接した部分、あるいは該レールにより加熱源から遮蔽された部分に、スキッドマークと呼ばれる低温部が生じる。従来、その改善対策が種々行われているが、近年、加熱炉内にてスキッドマーク部を局部的に加熱する方法や装置が提案されている。
【０００３】
特開平５−１７９３３９号公報には、加熱炉抽出側にスキッドマークを加熱する燃焼装置を設け、被加熱材の温度を測定して、高温部とスキッドマーク部である低温部との温度差を最小にする燃料流量および空気流量で燃焼制御する装置および方法が提案されている。しかし、炉の抽出側のみで加熱しても、スキッドマーク低減には限界があり、また、このような燃焼装置は、炉内の高温部には設置できないという問題がある。
【０００４】
また、特開昭６０−２００９０８号公報には、スキッドビームの外周両側に、多数の燃焼ガス噴出孔を穿設した燃焼放射管を添設し、該燃焼放射管の一端に燃焼器を設け、被加熱材のスキッドマーク部に燃焼ガス噴出孔を相対向させるように配設した加熱炉が提案されている。しかし、スキッドビームの両側に燃焼放射管を添設するには、設備が大規模となり、設置や保守のためのコストや作業負荷が上昇するという問題がある。このため、該公報の実施例には、予熱帯、加熱帯、均熱帯からなる連続加熱装置の加熱帯出口付近のスキッドビームにのみ、燃焼放射管を設置しており、スキッドマーク低減には限界がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、鋼材などの金属材料を連続加熱炉で加熱する際、小規模の装置で燃料原単位を悪化させずに、スキッドマークを発生させないか、あるいは軽減するための方法および装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第１発明法は、被加熱材料を加熱炉内のスキッドビームで支持して移送しつつバーナ燃焼炎で加熱する連続加熱方法において、該スキッドビームの内部から冷却されているライダーの両側に、該ライダーと非接触になるように抵抗発熱体を設けて通電加熱し、放射伝熱によりスキッドマーク近傍を加熱することを特徴とする連続加熱方法である。
【０００８】
第２発明法は、被加熱材料を加熱炉内のスキッドビームで支持して移送しつつバーナ燃焼炎で加熱する連続加熱方法において、該スキッドビームに二重管を内設し、該二重管の内管に燃料を外管に空気を導入し、該内管に設けた開孔から燃料を噴出させ、該二重管内で燃焼させ、高温化された二重管表面からの放射伝熱によりスキッドマーク近傍を加熱することを特徴とする連続加熱方法である。
【０００９】
また、上記目的を達成するための本発明の第１発明装置は、被加熱材料を加熱炉内のスキッドビームで支持して移送しつつバーナ燃焼炎で加熱する連続加熱装置において、炉壁にバーナを設けるとともに、前記スキッドビームの内部から冷却されているライダーの両側に、該ライダーと非接触にして板状の抵抗発熱体を設けたことを特徴とする連続加熱装置である。
【００１１】
第２発明装置は、被加熱材料を加熱炉内のスキッドビームで支持して移送しつつバーナ燃焼炎で加熱する連続加熱装置において、炉壁にバーナを設けるとともに、前記スキッドビームに二重管を内設し、該二重管の内管には燃料導入管を連接するとともに開孔を設け、該二重管の外管には空気導入管を連接したことを特徴とする連続加熱装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明法は、図１に示すような連続加熱炉に適用されるものである。図１において、被加熱材料１はウォーキングビーム方式のスキッドビーム２で支持され、図の左から右に、仕切壁５で仕切られたＮｏ．１加熱帯、Ｎｏ．２加熱帯、・・・Ｎｏ．８加熱帯を順次移送されつつ、バーナ６からの燃焼炎で加熱される。スキッドビーム２は、固定ビームおよび可動ビームからなり、可動ビームにより、被加熱材料１は上昇前進降下されて移送される。３は固定ビーム支柱、４は可動ビーム支柱である。
【００１３】
本発明法はこの例に限らず、被加熱材料を、スキッドビーム上を摺動させて移送するプッシャー方式に適用することもできる。また、図２に示すような、炉の長さ方向に向けてバーナ６を設けた加熱炉に適用することもできる。さらにまた、本発明法において、バーナ６としては、対向させた１対を交互に燃焼と蓄熱に切換える方式のものを採用することもできる。
【００１４】
第１発明法は、このような連続加熱炉において、図３の例に示すように、スキッドビーム２の上面に抵抗発熱体９，１０を設けて通電加熱する。スキッドビーム２の上部には、通常、被加熱材料に接するライダー８があり、本例では、ライダー８を挟んで両側に抵抗発熱体９を、分割されたライダー８の間に抵抗発熱体１０を、それぞれライダー８と接触しないように間隔を開けて設けている。そして、各抵抗発熱体９および１０の端部には電極１１が付設され、スキッドビーム２内に埋め込まれていて、通電加熱される。
【００１５】
なお、各ライダー８の間の抵抗発熱体１０は、必要に応じて設け、被加熱材料の加熱温度等の条件によりスキッドマークが軽度である場合には設けなくてもよい。各ライダー８は、冷却水管７内を通る水により直接冷却されるようになっている。冷却水は、固定ビーム支柱３および可動ビーム支柱４内を通して供給され排水される。
【００１６】
抵抗発熱体９および１０としては、通常の抵抗加熱炉等に使用される板状の発熱体を採用することができる。金属系、非金属系それぞれ各種発熱体の中から、被加熱材料の種類、加熱条件等に応じて選択することができるが、鋼材圧延前のスラブ加熱用には、炉内雰囲気での不活性度と比抵抗値から考えて、アルミナカーバイド系あるいは窒化物系の抵抗発熱体を採用するのが好ましい。また、抵抗発熱体の全長は必要加熱量に応じて決定し、個々の発熱体の長さと厚みはそれぞれの抵抗値が１Ω前後になるようにするのが好ましい。抵抗値が大きすぎると通電のための大電源を必要とし、小さすぎると必要発熱量が得られない。
【００１７】
第１発明法によれば、被加熱材料１のスキッドマーク発生部位が抵抗発熱体により加熱され、あるいはスキッドビーム２への放射冷却が防止される。そして、比較的簡単な構造であるため、加熱帯や均熱帯の任意の固定および可動スキッドビームに適用でき、必要なら全長にわたって適用することもできる。したがって、スキッドマークが消滅し、あるいは著しく軽減される。
【００２１】
第２発明法は、図４（ａ）の例に示すように、スキッドビーム２に二重管１８を内設し、二重管１８の内管２０に燃料を外管１９に空気を導入し、内管１８に設けた噴出孔２２から燃料を噴出させて、二重管１８内で燃焼させる。そして、二重管１８内の火炎２１によりスキッドビーム２の上面が加熱される。本例では、ライダー８を挟んで二重管１８を設けている。二重管１８の詳細を示すと、図４（ｂ）の透視図のように、内管２０に噴出孔２２が適宜間隔で孔設され、各噴出孔２２から噴出する燃料ガスを外管１９内で燃焼させる。
【００２２】
第２発明法によれば、被加熱材料１のスキッドマーク発生部位が、二重管１８内の火炎２１により加熱されたスキッドビーム２上面により、輻射加熱され、あるいはスキッドビーム２への放射冷却が防止される。そして、比較的簡単な構造であるため、加熱帯や均熱帯の任意の固定および可動スキッドビームに適用でき、必要なら全長にわたって適用することもできる。したがって、スキッドマークが消滅し、あるいは著しく軽減される。
【００２３】
つぎに、本発明装置は、上記図１および図２に例示するような連続加熱装置に適用するものであり、上記本発明法において説明したとおり、バーナ５としては、対向させた１対を交互に燃焼と蓄熱に切換える方式のものを採用したものに適用することもできる。そして、第１発明装置は図３、第２発明装置は図４に、それぞれ例示するような前記構成とすることができ、その作用は前記のとおりである。
【００２４】
【実施例】
（本発明例１）図１に示すようなサイドバーナ型加熱炉において、幅１０００mm、厚み２４０mm、長さ９０００mmの鋼スラブを、２０℃で装入し１１９０℃に加熱した。加熱帯と均熱帯のスキッドビーム２には、図３に示すように、厚み５mmのアルミナカーバイド系耐火物による抵抗発熱体９、１０を、３本のスキッドビームのほぼ全長にわたって配設し、通電加熱により表面温度を平均炉温よりやや高めに維持した。
【００２５】
加熱炉抽出後、デスケーリングを行い、粗圧延後の鋼板表面温度を放射温度計にて測定した。結果を従来例と比較して図５に示す。従来例は、図３において抵抗発熱体９、１０をスキッドビームに設置しないほかは、本発明例と同様の条件で加熱し粗圧延したものである。図５の矢印３箇所が、加熱帯および均熱帯のスキッドビーム位置であるが、本発明例１では、従来例に対し、スキッドマーク改善代ΔＴが１９℃あり、顕著な効果が認められた。
【００２８】
（本発明例２）図１に示すようなサイドバーナ型加熱炉において、本発明例１と同様のスラブを、同様の条件で加熱した。加熱帯と均熱帯のスキッドビーム２には、図４に示すような、ステンレス鋼製の偏心二重管１８を３本のスキッドビームの上面ほぼ全長にわたって配設した。二重管１８の外管１９の内径は７０mm、内管２０の内径は４０mmとし、内管２０の上部には、図４（ｂ）のように、３mmφの噴出孔２２を１０mmピッチで設けた。そして、外管１９に燃焼用空気を、内管２０にＣＯＧガスを供給し、噴出孔２２から噴出するＣＯＧを燃焼させて二重管１８内に火炎を生成させ、外管１９の表面上半分の温度を平均炉温よりやや高めに維持した。
【００２９】
加熱炉抽出後、デスケーリングを行い、粗圧延後の鋼板表面温度を放射温度計にて測定した。結果を従来例と比較して図６に示す。従来例は、本発明例１におけるものと同じである。図６の矢印３箇所が、加熱帯および均熱帯のスキッドビーム位置であるが、本発明例２では、従来例に対し、スキッドマーク改善代ΔＴが１７℃あり、顕著な効果が認められた。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、鋼材などの金属材料を加熱炉内のスキッドビームで支持し、ウォーキングビーム方式あるいはプッシャー方式により、炉内を移送しつつ加熱する際、比較的簡単な構造でスキッドビームの上面を加熱するので、炉入口から出口まで全長にわたり、スキッドビームの任意の所要箇所に適用でき、スキッドマーク発生の防止あるいは著しい軽減が可能である。そして、設備費用や保守費用も比較的軽微であり、また、燃料原単位を悪化させるおそれもない。
したがって、鋼材等の金属材料の圧延や熱処理に際して、操業が安定化し、製品品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明法および装置の対象とする連続加熱炉の例を示す断面図である。
【図２】本発明法および装置の対象とする連続加熱炉の別の例を示す断面図である。
【図３】本発明の第１発明法および装置の例を示す一部断面斜視図である。
【図４】本発明の第２発明法および装置の例を示す断面図である。
【図５】実施例における鋼板長手方向の温度分布を示すグラフである。
【図６】別の実施例における鋼板長手方向の温度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１…被加熱材料２…スキッドビーム
３…固定ビーム支柱４…可動ビーム支柱
５…仕切壁６…バーナ
７…冷却水管８…ライダー
９，１０…抵抗発熱体
１１…電極１２…混合室
１３…多孔質パネル１４…保護板
１５…燃料管１６…空気供給管
１７…短火炎１８…二重管
１９…外管２０…内管
２１…火炎２２…噴出孔

Claims

被加熱材料を加熱炉内のスキッドビームで支持して移送しつつバーナ燃焼炎で加熱する連続加熱方法において、該スキッドビームの内部から冷却されているライダーの両側に、該ライダーと非接触になるように抵抗発熱体を設けて通電加熱し、放射伝熱によりスキッドマーク近傍を加熱することを特徴とする連続加熱方法。
被加熱材料を加熱炉内のスキッドビームで支持して移送しつつバーナ燃焼炎で加熱する連続加熱方法において、該スキッドビームに二重管を内設し、該二重管の内管に燃料を外管に空気を導入し、該内管に設けた開孔から燃料を噴出させ、該二重管内で燃焼させることを特徴とする連続加熱方法。
被加熱材料を加熱炉内のスキッドビームで支持して移送しつつバーナ燃焼炎で加熱する連続加熱装置において、炉壁にバーナを設けるとともに、前記スキッドビームの内部から冷却されているライダーの両側に、該ライダーと非接触にして板状の抵抗発熱体を設けたことを特徴とする連続加熱装置。
被加熱材料を加熱炉内のスキッドビームで支持して移送しつつバーナ燃焼炎で加熱する連続加熱装置において、炉壁にバーナを設けるとともに、前記スキッドビームに二重管を内設し、該二重管の内管には燃料導入管を連接するとともに開孔を設け、該二重管の外管には空気導入管を連接したことを特徴とする連続加熱装置。