JP4662840B2 - 蓄熱式バーナの先端部構造 - Google Patents

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Description

本発明は、鋼帯や鋼材等の被加熱体の加熱に使用する蓄熱式バーナに関し、特にその先端部構造に関する。
従来より、鋼帯や鋼材等を圧延するにあたり、この鋼帯や鋼材等を加熱炉において加熱することが行われており、近年においては、その加熱用に蓄熱式燃焼装置が実用化されてきている（例えば特許文献１参照）。
図３は、この蓄熱式燃焼装置における従来の蓄熱式バーナの構造例を示し、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。同図に示すように、蓄熱式バーナは、燃料ノズル１ａを備えたノズル部１と蓄熱体２ａを収容した蓄熱室２とを有し、蓄熱式燃焼装置は通常一対の蓄熱式バーナを備える。そして、操業時には、一方の蓄熱式バーナにおいて蓄熱室２を通して加熱された燃焼用空気をノズル部１の周囲から供給して燃料ノズル１ａから噴射された燃料ガスを燃焼させ加熱炉３を加熱する一方、他方の蓄熱式バーナにおいて燃焼排ガスを加熱炉３から蓄熱室２を通して吸引して蓄熱し排出させる操作を交互に行う。
この蓄熱式バーナでは燃焼空気温度が１０００℃以上と高く、また蓄熱中は高温の燃焼排ガスを吸引するため、燃料ノズル１ａを冷却する必要があり、燃料ノズル１ａの周囲に冷却用のエアーノズル１ｂを配置し、その周囲に外周耐火物１ｃを施工して燃料ノズル１ａおよびエアーノズル１ｂの温度を下げている。
図４は、図３に示す従来の蓄熱式バーナの先端部構造を示す断面図である。同図に示すように、ノズル部１の加熱炉側は、蓄熱式バーナ先端部のバッフル４に差し込まれ、もう一方がバーナ外壁７に固定されて装着されるが、バッフル４が耐火物製であり寸法精度の面からノズル先端外周面との隙間をゼロにすることはできない。また、ノズル自体が温度の上昇により伸びるためある程度の隙間が必要になる。そこで、高温の燃焼用空気あるいは燃焼排ガスがノズル先端部分を通過するのを防止するため、シール構造としてノズルの伸びを吸収しながらシールできるように、ノズル部１の外周耐火物１ｃ先端とバッフル４との間にセラミックファイバー等からなるシールリング５を配置している。すなわち、従来の蓄熱式バーナの先端部構造では、シールリング５を耐火物同士で挟み込む構造としている。
しかし、蓄熱式バーナにおいては操業時の熱により、金属製のノズル部１が膨張・収縮し、その周囲の外周耐火物１ｃが破損することがある。また、ノズル部の取り付け、取り外し時に、バッフル４などへの衝突により、同様に外周耐火物１ｃが破損することがある。また、高温の燃焼用空気および燃焼排ガスがシールリング５表面を高速で通過するため、シールリング５が削られて破損することがある。
このようにノズル部１の外周耐火物１ｃが破損した場合、従来のようにシールリング５を耐火物同士で挟み込む構造では、シールリング５の押さえが効かなくなりシール性がなくなるため、図５に示すように高温の燃焼用空気あるいは燃焼排ガスがノズル先端部を流れ、燃料ノズル１ａおよびエアーノズル１ｂ等の変形や溶損が発生する。また、シールリング５が破損した場合もシール性がなくなり、燃料ノズル１ａおよびエアーノズル１ｂ等の変形や溶損が発生する。
特開２００４−４４８２７号公報
本発明が解決しようとする課題は、ノズル部の外周耐火物が破損してもシールリングによるシール性を維持することができる蓄熱式バーナの先端部構造を提供することにある。
本発明は、シールリングと接するノズル部の外周耐火物の先端に金属製リングを取り付けることによって上記課題を解決した。
すなわち、本発明は、燃料ノズルの周囲に冷却用のエアーノズルが配置され且つ前記エアーノズルの周囲に外周耐火物が設けられ、前記外周耐火物の先端と耐火物製のバッフルとの間にシールリングを配置してバッフルに装着されるノズル部と、蓄熱体を収容した蓄熱室とを有する蓄熱式バーナの先端部構造において、前記外周耐火物の先端に前記エアーノズルの外周に接する前記外周耐火物の厚さの略２／３の幅を有する金属製リングが前記外周耐火物の外周から露出しないように取り付けられ、前記金属製リングを設けた前記外周耐火物先端とバッフルに設けられた段部との間にセラミックファイバーからなるシールリングがバッフル内へ嵌り込んで配置されていることを特徴とするものである。
このようにノズル部の外周耐火物の先端に金属製リングを取り付けたことで、外周耐火物が破損したとしても、金属製リングによる押さえが効くためシールリングによるシール性が低下することはない。
また、本発明では、ノズル部を装着する耐火物製のバッフルに段部を設け、この段部にシールリングを配置することが好ましい。このようにすることで、ノズル部を装着するバッフルの端部（角部）が破損した場合でも、バッフル内へシールリングが嵌り込んでいるためシール性が低下することはない。加えて、シールリングの周囲を高温の燃焼用空気や燃焼排ガスが高速で流れることがないため、シールリングの破損を防ぐことができる。
さらに、本発明では、金属製リングは、ノズル部の外周耐火物の厚さの略２／３の幅とし、前記外周耐火物の外周から露出しないように取り付けることが好ましい。金属製リングの幅を、ノズル部の外周耐火物の厚さの略２／３程度とすることで、確実にシールリングを押さえることができると共に、ノズル部の外周耐火物の外周から露出しないように取り付けることで、金属製リングが高温にさらされることがないので、長寿命化を図れる。
本発明によれば、ノズル部の外周耐火物が破損したとしてもシールリングによるシール性を維持することができ、高温の燃焼用空気や燃焼排ガスがノズル先端部を流れることがないため、燃料ノズル等の変形や溶損の発生を防止することができる。
以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。
参考例
図１は、蓄熱式バーナの先端部構造を示す断面図である。同図に示す先端部構造以外の構造は、図３に示した従来のものと同一である。すなわち、蓄熱式バーナは、燃料ノズル１ａを備えたノズル部１と蓄熱体２ａを収容した蓄熱室２とを有する。そして、操業時には、一方の蓄熱式バーナにおいて蓄熱室２を通して加熱された燃焼用空気をノズル部１の周囲から供給して燃料ノズル１ａから噴射された燃料ガスを燃焼させ加熱炉３を加熱する一方、他方の蓄熱式バーナにおいて燃焼排ガスを加熱炉３から蓄熱室２を通して吸引して蓄熱し排出させる操作を交互に行う。
また、ノズル部１では、燃料ノズル１ａを冷却するために、燃料ノズル１ａの周囲に冷却用のエアーノズル１ｂを配置し、その周囲に外周耐火物１ｃを施工して燃料ノズル１ａおよびエアーノズル１ｂの温度を下げるようにしている。
ノズル部１の加熱炉側は、蓄熱式バーナ先端部のバッフル４に差し込まれ、もう一方がバーナ外壁７（図３参照）に固定されて装着されるが、本参考例では、図１に示すようにノズル部１の外周耐火物１ｃの先端に金属製リング６を取り付け、この金属製リング６を設けた外周耐火物１ｃ先端とバッフル４との間にセラミックファイバー等からなるシールリング５を配置している。
金属製リング６は、燃料ノズル１ａの周囲に配置したエアーノズル１ｂの外周に接するように取り付けられ、その幅ｔは外周耐火物の厚さＴの２／３程度とし、金属製リング６が外周耐火物１ｃの外周から露出しないようにしている。金属製リング６の材質としては、耐熱性の点から例えばＳＵＳ３０９、ＳＵＳ３１０等のステンレスが好ましく、厚みとしては、４〜６ｍｍが好ましい。
以上のように、本参考例では、ノズル部１の外周耐火物１ｃの先端に金属製リング６を取り付けたので、外周耐火物１ｃが破損したとしても、金属製リング６による押さえが効くためシールリング５によるシール性が低下することはない。
図２は、本発明の蓄熱式バーナの先端部構造を示す断面図である。
この実施例では、図２に示すように、蓄熱式バーナ先端のバッフル４の端部に段部４ａを設け、この段部４ａにシールリング５を配置したものである。これにより、バッフル４の端部が破損した場合でも、バッフル４内へシールリング５が嵌り込んでいるためシール性が低下することはない。
蓄熱式バーナの先端部構造を示す断面図である。 本発明の蓄熱式バーナの先端部構造を示す断面図である。 従来の蓄熱式バーナの構造例を示し、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。 従来の蓄熱式バーナの先端部構造を示す断面図である。 従来の蓄熱式バーナの先端部構造においてノズル部の外周耐火物が破損した場合を示す断面図である。
１ ノズル部
１ａ 燃料ノズル
１ｂ エアーノズル
１ｃ 外周耐火物
２ 蓄熱室
２ａ 蓄熱体
３ 加熱炉
４ バッフル
４ａ 段部
５ シールリング
６ 金属製リング

Claims (1)

  1. 燃料ノズルの周囲に冷却用のエアーノズルが配置され且つ前記エアーノズルの周囲に外周耐火物が設けられ、前記外周耐火物の先端と耐火物製のバッフルとの間にシールリングを配置してバッフルに装着されるノズル部と、蓄熱体を収容した蓄熱室とを有する蓄熱式バーナの先端部構造において、
    前記外周耐火物の先端に前記エアーノズルの外周に接する前記外周耐火物の厚さの略２／３の幅を有する金属製リングが前記外周耐火物の外周から露出しないように取り付けられ、前記金属製リングを設けた前記外周耐火物先端とバッフルに設けられた段部との間にセラミックファイバーからなるシールリングがバッフル内へ嵌り込んで配置されていることを特徴とする蓄熱式バーナの先端部構造。
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