JP4499870B2

JP4499870B2 - ウォーキングハース式加熱炉

Info

Publication number: JP4499870B2
Application number: JP2000133273A
Authority: JP
Inventors: 鋼治安達; 孝治田邉; 幸男横山; 学幸小岡; 浩坂本; 登泉; 田中　　勉; 英樹笹沼
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2020-05-02
Also published as: JP2001316721A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、棒線材熱間圧延ラインなどの加熱炉として採用されるウォーキングハース式加熱炉において、鋼片ビレットなど特に長尺の圧延素材を、搬送しつつ加熱するに際し、被加熱材の転がりによるトラブルを抑制するとともに、炉床との接触に起因する疵発生も防止する炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
棒鋼や鋼線材などの熱間圧延ラインにおいて、鋼片ビレットなど長尺の圧延素材は、長さ方向に直角な方向に搬送されて加熱炉内に連続的に装入され、炉内を移動しつつ加熱され、抽出されて圧延に供される。炉内での被加熱材の移動手段としてはウォーキングビーム式が主流となっているが、ウォーキングハース式も、燃料原単位がウォーキングビーム式より低い等の長所があり使用されている。
【０００３】
従来のウォーキングハース式加熱炉において、鋼片ビレットなどの被加熱材は炉床に接して炉内を移動するので、被加熱材の下面側の昇温が遅れるため急速加熱ができず、鋼片が脱炭したり、スケールロスが大きくなるという問題があった。また炉床にスケールがビルドアップして被加熱材に圧痕状の窪みが生じ、圧延材の表面疵の原因となっていた。
【０００４】
ウォーキングハース式加熱炉におけるこれら問題の解決手段として、実公昭５９−８９９９号公報には、炉床によるすり疵防止のため、抽出部の炉床に、上方に突出させた金物を設けて被加熱材を支持し、炉床に埋設した金物の下端を水冷スキッドで冷却する構造としたものが開示されている。
また実開昭６２−１５５６１号公報には、炉床によるすり疵防止のため、均熱帯の炉床に、被加熱材を炉床から隔てて支持するビレット支持材を配設したものが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ウォーキングハース式加熱炉により特に長尺の鋼片ビレットなどを加熱する場合、予熱帯など炉内の入側部において、被加熱材の上面と炉床に接する下面との間の温度差により、被加熱材がアーチ状に反り、ウォーキングハース昇降時などの衝撃で被加熱材が転がってしまい、隣接の被加熱材と重なって搬送上のトラブルや昇温遅れになるといった問題が生じた。
【０００６】
上記各公報の技術は、いずれも抽出部や均熱帯といった加熱炉内の出側部におけるすり疵対策である。これらを入側部に適用して、各公報のように単に炉床をレール状に嵩上げしただけでは、被加熱材の転がり対策にはなり得ない。
そればかりか、転がりのような搬送上の問題点を抱えたままでは、レール状に嵩上げして下面の伝熱をはかろうとしても十分な効果が得られない。
【０００７】
そこで本発明が解決しようとする課題は、棒線材熱間圧延ラインなどの加熱炉として採用されるウォーキングハース式加熱炉において、鋼片ビレットなど特に長尺の圧延素材を搬送しつつ加熱するに際し、被加熱材の転がりによるトラブルを抑制するとともに、炉床との接触に起因する疵発生も防止することであり、さらには、加熱効率を向上することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、長尺の圧延素材を被加熱材として連続加熱する、全長がウォーキングハース式加熱炉であって、炉内を被加熱材の搬送方向に２分割し、該２分割した入側部の炉床は、搬送方向出側の一部であって、該入側部の炉床の終端までの炉幅方向中央部をスキッドにより嵩上げし、該入側部の炉床に続く前記２分割した出側部の炉床は、搬送方向全長、炉幅方向全体にわたってレール状スキッドにより嵩上げし、前記入側部の炉床のスキッドの嵩上げ高さが被加熱材厚さの０．２〜３倍であり、前記出側部の炉床のレール状スキッドの嵩上げ高さが被加熱材厚さの０．２〜２倍であることを特徴とするウォーキングハース式加熱炉である。
そして上記本発明の加熱炉において、前記入側部の炉床のスキッドの幅が炉幅の５〜６０％であることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明炉の例を図１〜図３に示す。図１は長尺の圧延素材を被加熱材として連続加熱する、全長がウォーキングハース式加熱炉１の平面図である。図示しない長尺の被加熱材は、長さ方向に直角な方向に搬送されて、図の左方からつぎつぎ連続的に炉内に装入され、炉内を移動しつつ加熱され、図の右方へ抽出される。
【００１０】
炉床は固定床４と移動床５からなり、図１のＡ−Ａ矢視断面を示す図２およびＢ−Ｂ矢視断面を示す図３のように、移動床５が上昇、前進、下降、後退を順次繰り返すことで被加熱材８が移動する。図２および図３は移動床５が下降した状態を示している。
本例では、炉内が予熱帯、加熱帯および均熱帯からなり、被加熱材８は予熱および加熱を経たのち所定温度に均熱されて抽出される。
【００１１】
本発明炉は、このような全長がウォーキングハース式加熱炉１において、炉内を被加熱材８の搬送方向に、入側部２と出側部３に２分割し、入側部２の炉床は、搬送方向出側の一部であって、該入側部２の炉床の終端までの炉幅方向中央部をスキッドにより嵩上げし、該入側部２の炉床に続く出側部３の炉床は、搬送方向全長、炉幅方向全体にわたってレール状スキッド７により嵩上げし、前記入側部２の炉床のスキッドの嵩上げ高さを被加熱材厚さの０．２〜３倍とし、前記出側部３の炉床のレール状スキッド７の嵩上げ高さを被加熱材厚さの０．２〜２倍としたものである。
【００１２】
本例では、予熱帯を入側部２とし、加熱帯および均熱帯を出側部３としている。また入側部２の炉床は、中央の移動床５およびその両側の固定床４をブロック状スキッド６により嵩上げし、嵩上げは搬送方向出側の一部、約５０％の領域としている。出側部３の炉床は、全固定床４および全移動床５をレール状スキッド７により、搬送方向全長、炉幅方向全体にわたって嵩上げしている。
【００１３】
前述のように、予熱帯など炉内の入側部２においては、被加熱材８は上面と下面の温度差によりアーチ状に反って、移動床５の昇降時などの衝撃で転がり、被加熱材同士が重なり合って搬送上のトラブルや昇温遅れになるといった問題が生じた。
しかし本発明炉では、図２に示すように、入側部２においてアーチ状に反った被加熱材８は、炉幅方向中央部の固定床４および移動床５がブロック状スキッド６により嵩上げされているので、スキッド６により支持されて転がりが防止される。
【００１４】
本発明炉は入側部２の搬送方向出側の一部について嵩上げしている。これは加熱炉１に装入された被加熱材８は、加熱初期では未だ上下面の温度差がないか、あっても小さいため、反りも小さいので、嵩上げすることによりむしろ搬送上の悪影響をもたらすからである。搬送方向の嵩上げ開始位置は、被加熱材８の反り状況に応じて適正に決めることができる。
【００１５】
入側部２における嵩上げは、本例ではブロック状スキッド６により行っているが、このほかレール状スキッド７、あるいはその他の形状からなるスキッドにより行うこともできる。また、本例では嵩上げ高さを炉幅方向で一定としているが、このほか中央位置を頂点とし、炉幅方向に漸減するアーチ状とすることもできる。
【００１６】
出側部３においては、被加熱材８は上面と下面との温度差が小さくなって、図３のように反りが解消されるので、全固定床４および全移動床５をレール状スキッド７により嵩上げして支持する。この場合は、被加熱材８下面の接触面積を狭めて、炉床との接触に起因する疵を防止するとともに加熱効率を上げるため、レール状スキッド７に限定する。
【００１７】
つぎに本発明炉の入側部２において、スキッドにより嵩上げする炉幅方向中央部の幅は、被加熱材８の長さに関係して適正に定めるのが好ましい。スキッド部の幅が炉幅の５％未満では、被加熱材８の荷重がスキッドに集中してしまい、炉床保護の点で好ましくなく、偏荷重を起こして斜行の原因となり易い。また６０％を超えると、アーチ状に反った被加熱材８を支持するには、６０％を超えた部分のスキッドを低くする必要が生じ、該部分ではむしろスキッドを設けない方がよい。
【００１８】
また、入側部２および出側部３におけるスキッドの嵩上げ高さは、被加熱材８の厚さに応じて適正に定めるのが好ましい。ここで厚さとは、断面が正方形の場合は１辺の長さ、長方形の場合は短辺の長さ、円の場合は直径、楕円などの場合は円相当直径（同面積の円直径）とする。
また本発明において、入側部２と出側部３の境界は、被加熱材８がアーチ状の反りによって転がるおそれがなくなる位置とすることができる。
【００１９】
入側部２における被加熱材８の転がり発生率は、嵩上げ比（＝嵩上げ高さ／被加熱材厚さ）に関係し、図４に示すように、嵩上げ比が０．２未満だと転がり発生率が急増する。また嵩上げ比が３を超えても転がり発生率は低減せず、炉内での斜行などの原因となるおそれが生じる。したがって、入側部２の炉床のスキッドによる嵩上げ高さを、被加熱材厚さの０．２〜３倍とする。
【００２０】
出側部３においては、嵩上げにより被加熱材８が固定床４および移動床５と接触しなければ、炉床との接触に起因する疵の発生が防止される。しかし、嵩上げ比を適正範囲とすることにより、急速加熱によって加熱効率を上げることができる。図５に示すように、嵩上げ比が０．２未満だと、加熱効率向上による生産性比の向上効果が小さい。また嵩上げ比が２を超えても、生産性比のそれ以上の向上が期待できない。したがって、出側部の炉床のレール状スキッドによる嵩上げ高さを、被加熱材厚さの０．２〜２倍とする。
【００２１】
本発明において嵩上げに使用するスキッドとしては、入側部２にはＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂などを主成分とするレンガ、不定形耐火物などを採用することができる。
また出側部３のレール状スキッド７には、炉内の高温で十分な強度が得られる耐熱鋼や、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ・ＳｉＯ₂、ＳｉＣ、Ｃ、Ｃｒ₂Ｏ₃などの混合物を焼成したいわゆる高強度レンガ、さらにはＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂を主成分とした材料を鋳造により成形した電鋳レンガ、耐熱合金鋼などを採用することができる。
【００２２】
【実施例】
図１に示すような本発明炉により、機械構造用炭素鋼のビレットを１１００℃に加熱した。ビレット寸法は、断面が正方形で１辺の長さが１６２mm、長さは最多ビレットで１２ｍ、平均約１０ｍである。予熱帯を入側部２とし、入側部２の搬送方向出側約５０％の領域について、炉幅方向中央部を幅方向９ｍにわたってブロック状スキッド６により１５０mm嵩上げした。嵩上げ比は約０．９である。そして、加熱帯および均熱帯を出側部３とし、搬送方向全長、炉幅方向全体にわたってレール状スキッド７により１００mm嵩上げした。嵩上げ比は約０．６である。
【００２３】
ブロック状スキッド６には、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂不定形耐火物を幅８００mmで成形加工したものを採用し、中央の移動床５とその両隣の固定床４に配設した。レール状スキッド７にはＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂電鋳レンガを幅１００mmに切出し加工したものを採用した。
【００２４】
その結果、入側部２におけるビレットの転がり発生率は、嵩上げしない従来例が約５０％だったのが約７％に抑制された。また出側部３における加熱効率が向上したため、炉全体の加熱所要時間が、出側部でも嵩上げしない従来例が９０分であったのに対し、８０分に短縮され、生産性が約１１％向上した。
そのうえ炉床との接触に起因する疵発生は皆無となり、さらに加熱時間短縮によりビレットの脱炭が低減し、炉内でのスケールロスが約３０％減少した。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のウォーキングハース式加熱炉を採用することにより、棒線材熱間圧延ラインなどにおいて、鋼片ビレットなど特に長尺の圧延素材を被加熱材として搬送しつつ加熱するに際し、炉の入側部での被加熱材の転がり発生率が従来の１／５以下に抑制でき、被加熱材同士の重なりによるトラブルが激減するとともに、炉床との接触に起因する疵発生を防止でき、さらに加熱効率が向上して炉の生産性が従来に対して５〜１５％と著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明炉の例を示す平面図である。
【図２】本発明炉の例を示す図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】本発明炉の例を示す図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】本発明の好ましい態様における数値限定の根拠を示すグラフである。
【図５】本発明の好ましい態様における別の数値限定の根拠を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ウォーキングハース式加熱炉２…入側部
３…出側部４…固定床
５…移動床６…ブロック状スキッド
７…レール状スキッド８…被加熱材

Claims

長尺の圧延素材を被加熱材として連続加熱する、全長がウォーキングハース式加熱炉であって、炉内を被加熱材の搬送方向に２分割し、該２分割した入側部の炉床は、搬送方向出側の一部であって、該入側部の炉床の終端までの炉幅方向中央部をスキッドにより嵩上げし、該入側部の炉床に続く前記２分割した出側部の炉床は、搬送方向全長、炉幅方向全体にわたってレール状スキッドにより嵩上げし、前記入側部の炉床のスキッドの嵩上げ高さが被加熱材厚さの０．２〜３倍であり、前記出側部の炉床のレール状スキッドの嵩上げ高さが被加熱材厚さの０．２〜２倍であることを特徴とするウォーキングハース式加熱炉。
前記入側部の炉床のスキッドの幅が炉幅の５〜６０％であることを特徴とする請求項１記載のウォーキングハース式加熱炉。