JP5678581B2 - Walking beam furnace - Google Patents
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Description
本発明は、ウォーキングビーム式加熱炉における、炉内を搬送されるスラブ等の被加熱材のスキッドマーク(被加熱材における、板厚平均温度の炉幅方向偏差)の低減技術に関する。 The present invention relates to a technique for reducing a skid mark (deviation in the plate width average temperature of a plate thickness average temperature in a heated material) of a heated material such as a slab transported in the furnace in a walking beam type heating furnace.
スラブ等の長尺な被加熱材を熱間圧延するときには、被加熱材を連続式加熱炉に装入し、所定温度まで再加熱した後、抽出して圧延する。この種の連続式加熱炉として、ウォーキングビーム式加熱炉がある。従来のウォーキングビーム式加熱炉は、スキッドボタンを有するとともに炉長方向に沿って延びるように設けられた固定ビームと可動ビーム(ウォーキングビーム)が、炉幅方向に交互に設けられている。そして、カムを利用して可動ビームを支持する支持体ごと可動ビームを昇降させるとともに、油圧シリンダーで支持体を炉長方向に引っ張ってビーム上に載置された被加熱材を搬送するようになっている。 When a long material to be heated such as a slab is hot-rolled, the material to be heated is placed in a continuous heating furnace, reheated to a predetermined temperature, extracted, and rolled. As this type of continuous heating furnace, there is a walking beam type heating furnace. A conventional walking beam type heating furnace has a skid button and a fixed beam and a movable beam (walking beam) provided so as to extend along the furnace length direction are alternately provided in the furnace width direction. Then, the movable beam is moved up and down together with the support that supports the movable beam using a cam, and the heated material placed on the beam is conveyed by pulling the support in the furnace length direction with a hydraulic cylinder. ing.
ここで、被加熱材を圧延温度に加熱するウォーキングビーム式加熱炉は、炉内温度が1000℃を超える。そのため、被加熱材を炉内にて支持する固定ビームおよび可動ビームは、その周囲を断熱材で包囲して、その内部を冷却するとともに、各ビーム上に、概ね100〜150mmの高さ(面圧:15〜25kg/cm2)のスキッドボタンを装着し、このスキッドボタンで被加熱材を直接支持するようにしている。 Here, the walking beam heating furnace for heating the material to be heated to the rolling temperature has a furnace temperature exceeding 1000 ° C. For this reason, the fixed beam and the movable beam that support the material to be heated in the furnace are surrounded by a heat insulating material to cool the inside, and on each beam, the height (surface) is approximately 100 to 150 mm. A skid button having a pressure of 15 to 25 kg / cm 2 is mounted, and the material to be heated is directly supported by the skid button.
しかし、スキッドボタンの温度は、ビームの水冷の影響を受けるため、炉内温度よりもかなり低い温度である。したがって、被加熱材のスキッドボタンとの接触部分はその他の部分よりも低温となり、いわゆるスキッドマーク(被加熱材における、板厚平均温度の炉幅方向偏差)が生じる。そして、固定ビームとの接触部に発生するスキッドマークは、熱間圧延時の変形抵抗が異なることにより、製品の厚みや品質のバラツキの原因となる。 However, since the temperature of the skid button is affected by the water cooling of the beam, it is much lower than the temperature in the furnace. Therefore, the contact portion of the material to be heated with the skid button is lower in temperature than the other portions, and a so-called skid mark (deviation in the furnace width direction of the plate thickness average temperature in the material to be heated) occurs. And the skid mark generated at the contact portion with the fixed beam causes variations in product thickness and quality due to different deformation resistance during hot rolling.
そこで、ビーム間におけるスキッドマークによる温度偏差を解消することに関して、特許文献1には、ビーム(スキッド)を炉長方向で蛇行させた形状のものが開示されている。また、特許文献2には、可動ビームをその原位置から直上させた後に斜め前方に平行移動させる方式とし、炉の側壁も可動ビームの斜行方向に沿わせて斜めに形成してスラブを斜行させて移送する方法が提案されている。また、特許文献3には、可動ビームおよび固定ビームを、炉幅方向に蛇行した複数のビームで構成したウォーキングビーム式加熱炉が開示されている。
Therefore, regarding the elimination of the temperature deviation due to the skid mark between the beams, Patent Document 1 discloses a shape in which the beam (skid) is meandered in the furnace length direction. Further, in
しかしながら、ビーム間におけるスキッドマークの温度偏差を解消することに関し、特許文献1では、ビームを炉長方向で蛇行させるが、このように直線部と蛇行部のビームを組み合わせたのみでは、炉長に比べて可動ビームによる一回当たりのスラブの移動距離が小さい。そのため、作動時にスラブの同じ部分が再び同じスキッドボタンに載置されることがあり、スキッドマークを完全に無くすことができないという問題がある。 However, regarding the elimination of the temperature deviation of the skid mark between the beams, Patent Document 1 meanders the beam in the furnace length direction. In comparison, the moving distance of the slab per movement by the movable beam is small. Therefore, the same part of the slab may be placed again on the same skid button during operation, and there is a problem that the skid mark cannot be completely eliminated.
これに対し、特許文献2には、可動ビームをその原位置から直上させた後に斜め前方に平行移動させる方式が提案されているものの、このように可動ビームを斜行させるとともに炉本体を斜めにして、被加熱材を斜め方向に移送する方式では、炉核がいびつな形となり、現有の既存設備との空間に設置することが困難となり、非現実的であるという問題がある。
On the other hand,
また、特許文献3では、可動ビームおよび固定ビームを、炉幅方向に蛇行した複数のビームで構成しているが、この場合、ビームを支持する支柱が、炉内下部空間の至るところに存在してしまうので、鋼片加熱用のバーナーの火炎が下部の支柱と干渉する。そのため、適切な炉内温度分布が確保できず、且つ支柱がバーナーの火炎によって炙られて極端に寿命が短くなるという問題がある。
Further, in
さらに、本発明者が新たに着目した課題として、スキッドマークの発生は、スキッドボタンによる抜熱のみならず、バーナーの火炎からの輻射熱がビームの影によって遮られる影響(以下、「影」の影響と呼ぶ)を強く受ける。特に、ウォーキングビーム式加熱炉で被加熱材を加熱する場合、被加熱材が「影」になる部分は、炉幅方向でのビーム間距離が長い程、且つ各ビームが均一な配置である程小さくなり、スキッドマークも低減される。そのため、加熱炉の設計時には、ビーム間距離をできる限り大きく取ることがポイントとなる。 Furthermore, as a problem newly noticed by the inventor, the generation of a skid mark is not only the heat removal by the skid button, but also the influence that the radiant heat from the flame of the burner is blocked by the shadow of the beam (hereinafter referred to as the influence of “shadow”). Strongly called). In particular, when heating a material to be heated in a walking beam heating furnace, the portion where the material to be heated becomes a “shadow” is such that the longer the distance between the beams in the furnace width direction and the more uniform the beams are arranged. It becomes smaller and the skid mark is also reduced. For this reason, when designing the heating furnace, it is important to make the distance between the beams as large as possible.
すなわち、スキッドマークは、(1)「影」の影響としては、水冷されるビームの断面積、および固定ビームと可動ビーム間距離に左右されるとともに、(2)スキッドボタンによる抜熱としては、その温度、被加熱材とスキッドボタンとの接触幅、および接触時間にも影響される。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、従来に比べて特に「影」の影響を軽減可能とし、これにより、スキッドマークを低減させることができるウォーキングビーム式加熱炉を提供することを目的としている。
That is, the skid mark depends on (1) the influence of “shadow” depending on the cross-sectional area of the beam to be water-cooled and the distance between the fixed beam and the movable beam, and (2) heat removal by the skid button, The temperature, the contact width between the heated material and the skid button, and the contact time are also affected.
Therefore, the present invention has been made paying attention to such problems, and can reduce the influence of “shadow” in particular compared with the conventional walking beam, thereby reducing the skid mark. It aims at providing a type heating furnace.
上記課題を解決するために、本発明は、炉内に装入された被加熱材を、これを支持する固定ビームと可動ビームとに交互に乗せるとともに、バーナーによって加熱しながら抽出口に向けて搬送するウォーキングビーム式加熱炉において、前記固定ビームが、被加熱材の搬送方向(炉長方向)に沿って延びるように配置されており、前記可動ビームが、前記固定ビームとは直交方向(炉幅方向)に沿って延びるように配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention alternately places a material to be heated charged in a furnace on a stationary beam and a movable beam that support the material, and toward the extraction port while being heated by a burner. In the walking beam type heating furnace to be transported, the fixed beam is arranged so as to extend along the transport direction (furnace length direction) of the material to be heated, and the movable beam is in a direction orthogonal to the fixed beam (furnace It is arrange | positioned so that it may extend along a width direction).
本発明に係るウォーキングビーム式加熱炉によれば、ウォーキングビーム式加熱炉における固定ビームを、搬送方向(炉長方向)に沿って延びるように配置し、可動ビームを、固定ビームとは直交方向(炉幅方向)に沿って延びるように配置したことにより、バーナーの火炎からの輻射熱が可動ビームによって遮られ難く、また、バーナーの火炎からの輻射熱が可動ビームによって遮られる場合であっても、可動ビームを固定ビームと直交方向(炉幅方向)に配置しているので、バーナーの火炎からの輻射熱が均一に遮られる。結果として、板厚平均温度の炉幅方向偏差が一様となるため、従来に比べて特に「影」の影響を軽減可能とし、これにより、スキッドマークを低減させることができる。なお、前記バーナーは、炉幅方向両側に且つ炉長方向で隣接する可動ビーム同士の間の位置にバーナーが付設されていれば、「影」の影響を軽減する上でより好ましい。 According to the walking beam type heating furnace according to the present invention, the fixed beam in the walking beam type heating furnace is arranged so as to extend along the conveying direction (furnace length direction), and the movable beam is arranged in a direction orthogonal to the fixed beam ( By arranging to extend along the furnace width direction, the radiant heat from the burner flame is not easily blocked by the movable beam, and even if the radiant heat from the burner flame is blocked by the movable beam, it is movable. Since the beam is arranged in a direction orthogonal to the fixed beam (furnace width direction), radiant heat from the burner flame is uniformly blocked. As a result, since the deviation in the furnace width direction of the plate thickness average temperature becomes uniform, the influence of “shadow” can be particularly reduced as compared with the conventional case, and thereby the skid mark can be reduced. In addition, it is more preferable to reduce the influence of the “shadow” if the burner is attached to a position between the movable beams adjacent to each other in the furnace length direction on both sides in the furnace width direction.
ここで、本発明に係るウォーキングビーム式加熱炉において、被加熱材の搬送方向の途中で、固定ビーム位置を炉幅方向に一定量ずらした構成とすれば、バーナーの火炎からの輻射熱がビームによって遮られる「影」の影響を一層軽減することができる。そのため、更にスキッドマークを低減させることが可能であり、実用上極めて有効である。
そして、上記本発明の構成によれば、加熱炉の長手方向には固定ビームのみを配置することができるので、被加熱材の炉内移送のストローク毎に被加熱材に接触するスキッド間の距離を、例えば従来の倍程度に広げることができる。そのため、従来に比べて著しくスキッドマークを低減させることができる。
Here, in the walking beam type heating furnace according to the present invention, if the fixed beam position is shifted by a certain amount in the furnace width direction in the middle of the conveying direction of the material to be heated, the radiant heat from the flame of the burner is caused by the beam. The influence of the “shadow” to be blocked can be further reduced. Therefore, it is possible to further reduce the skid mark, which is extremely effective in practical use.
Further, according to the configuration of the present invention, since only a fixed beam can be arranged in the longitudinal direction of the heating furnace, the distance between the skids contacting the heated material for every stroke of the heated material in the furnace Can be increased to, for example, about twice the conventional value. Therefore, the skid mark can be remarkably reduced as compared with the conventional case.
上述のように、本発明によれば、従来に比べて特に「影」の影響を軽減可能とし、これにより、スキッドマークを低減させることができるウォーキングビーム式加熱炉を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a walking beam heating furnace that can reduce the influence of “shadows” as compared with the prior art, and thereby can reduce skid marks.
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図1に示すように、このウォーキングビーム式加熱炉1(以下、単に「加熱炉」ともいう)は、炉上部にスキッドボタン3a,2aをそれぞれに備えた複数の固定ビーム3と複数の可動ビーム(ウォーキングビーム)2を有する。複数の固定ビーム3は、スラブ(被加熱材)Sの搬送方向(炉長方向)に沿って延びるように配置されており、一方、複数の可動ビーム2は、固定ビーム3と直交方向(炉幅方向)に配置されている。なお、本実施形態においては、図1(a)に示すように、スラブSの搬送方向の途中(同図上部側部分)で、固定ビーム3および可動ビーム2の位置を炉幅方向に一定量ずらした構成を組み合わせている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.
As shown in FIG. 1, this walking beam heating furnace 1 (hereinafter also simply referred to as “heating furnace”) includes a plurality of
加熱炉1の周囲には、炉幅方向両側の所定の位置に複数のバーナーBが付設され、これにより、搬送するスラブSを所定温度まで再加熱するものである。ここで、前記所定の位置としては、炉長方向で隣接する可動ビーム2同士の間の位置にバーナーBが付設されることが好ましい。そして、可動ビーム2を昇降させるとともに、可動ビーム2の支持体を搬送方向前方に移動させ、固定ビーム3上に載置されたスラブSを前方に搬送するようになっている。
Around the heating furnace 1, a plurality of burners B are attached at predetermined positions on both sides in the furnace width direction, whereby the slab S to be conveyed is reheated to a predetermined temperature. Here, as the predetermined position, it is preferable that a burner B is attached at a position between the
詳しくは、図2に示すように、この加熱炉1の固定ビーム3は、加熱炉1の炉底4上に立設された固定ビーム支柱6により支持されている。また、可動ビーム2は、加熱炉1の炉底4下方に配置された板状の支持体5上に立設された可動ビーム支柱11により支えられている。可動ビーム2および可動ビーム支柱11とも、炉内の高温(1200〜1300℃)に耐えられるように、外面が耐火物で保護され、隣接する可動ビーム2同士は冷却水路14が配管されるとともに、パイプ状になった内面に冷却水を通すようになっている。
Specifically, as shown in FIG. 2, the fixed
そして、これらの可動ビーム2、可動ビーム支柱11および支持体5は、駆動部7のモータ12が駆動されて減速機8を介して駆動軸9が回転すると、この駆動軸9に固着されたカム10により昇降し、固定ビーム30上のスラブSを昇降させる。そして、可動ビーム2がスラブSを持ち上げているタイミングに合わせて、支持体5を油圧シリンダ(図示せず)で前記搬送方向の前方に向けて引っ張ることで、スラブSを前方に移動させるようになっている。次いで、その状態からさらにカム10が回転すると、可動ビーム2は可動ビーム支柱11および支持体5とともに下降し、可動ビーム2上の被加熱材31は再び固定ビーム3上に降ろされる。炉内のスラブSはこのような動作を繰り返しながら、バーナーBの火炎Fからの輻射熱により加熱されつつ前進する。
The
次に、このウォーキングビーム式加熱炉の作用・効果について説明する。
従来のウォーキングビーム式加熱炉においては、図3に示すように、複数の固定ビーム3と可動ビーム102は、自身長手方向が炉長方向に沿って延びるように配置されるとともに、相互が炉の幅方向に交互に設けられていたので、図4(a)に示すように、可動ビーム102および固定ビーム3のスキッドボタン102a,3aに当たる部分と当たらない部分とでは温度差が生じていた。
Next, the operation and effect of this walking beam type heating furnace will be described.
In a conventional walking beam heating furnace, as shown in FIG. 3, a plurality of fixed
ここで、図5に示すように、この温度差は、図4と比較して判るように、炉幅方向で隣接するビーム間距離が長い程、且つ均一な配置である程小さくなり、スキッドマーク(被加熱材における、板厚平均温度の炉幅方向偏差)も低減される。そのため、加熱炉設計時には、炉幅方向でのビーム間距離をできる限り大きく取ることがポイントとなるが、それにも限界がある。 Here, as shown in FIG. 5, this temperature difference becomes smaller as the distance between adjacent beams in the furnace width direction is longer and in a uniform arrangement, as can be seen in comparison with FIG. (The furnace width direction deviation of the plate thickness average temperature in the material to be heated) is also reduced. Therefore, when designing a heating furnace, it is important to make the distance between beams in the furnace width direction as large as possible, but there is also a limit.
また、従来のウォーキングビーム式加熱炉においては、炉長方向に沿って設けられた固定ビーム3と可動ビーム102が、炉幅方向に交互に設けられている構成なので、バーナーBの火炎Fからの輻射熱が、従来型の可動ビーム102によって遮られる。例えば、図7(a)において、可動ビーム102よりも左側に位置する火炎(F1やF2)は、可動ビーム102の影になるスラブSの可動ビーム102よりも右側の位置の加熱には寄与しない。さらに、火炎の位置(F1やF2)の違いによって、影の範囲も異なる。このように、バーナーBの火炎Fからの輻射熱が、従来型の可動ビーム102によって遮られると、その影響を強く受けてスラブSに偏熱を生じ易く、この温度差は熱間圧延する際の変形抵抗の差として表れ、圧延して得られる熱間鋼帯等の厚さや幅の変動原因となっていた。
Moreover, in the conventional walking beam type heating furnace, the fixed
これら問題点に対し、上述した図1および図2に示すウォーキングビーム式加熱炉1は、固定ビーム3はスラブSの搬送方向(炉長方向)に延びるように配置しており、一方、可動ビーム2は固定ビーム3と直交方向(炉幅方向)に延びるように配置した。これにより、可動ビーム2とバーナーBとの位置関係によっては、図7(b)に示すように、バーナーBの火炎Fからの輻射熱が本発明に係る可動ビーム2によって遮られず、偏熱を起こしにくい。
With respect to these problems, in the walking beam type heating furnace 1 shown in FIGS. 1 and 2 described above, the fixed
また、図7(c)に示すように、バーナーBの火炎Fからの輻射熱が本発明に係る可動ビーム2によって遮られる位置に可動ビーム2が位置してその「影」の影響を受ける場合であっても、この可動ビーム2は固定ビーム3と直交方向(炉幅方向)に配置されているので、バーナーBの火炎Fからの輻射熱が可動ビーム2によって均一に遮られることになる。そのため、結果として、板厚平均温度の炉幅方向偏差が一様に軽減されることになるため、従来に比べて特に可動ビーム2の「影」の影響を軽減可能とし、これにより、可動ビーム2の「影」の影響を受けることによるスキッドマークを低減させることができる。
In addition, as shown in FIG. 7C, when the
さらに、加熱炉1における固定ビーム3を、炉長方向に対して平行に延びるように配置することにより、図7(b)に示すように、搬送方向(長手方向)には固定ビーム3のみを配置することができるので、スラブSの炉内移送のストローク毎にスラブSに接触するスキッドボタン3a間の距離を従来の倍程度に広げることができる。そのため、従来に比べて著しくスキッドマークを低減させることができる。
Furthermore, by arranging the fixed
このウォーキングビーム式加熱炉1での伝熱シミュレーションの結果を、従来のウォーキングビーム式加熱炉(図5の例)と比較して図6および表1に示す。同表は、伝熱シミュレーションによる、定量的なスキッドマーク低減の程度について示している。
ここで、図6に示すように、スキッドマークとは、隣接する固定ビーム3同士のスキッドボタン3a間でのスラブSの厚さ方向の平均温度分布の最大値と最小値の差をいう。つまり、同図において、従来においては最大値Cと最小値Aの差、本発明においては最大値C’と最小値A’の差である。表1に示す結果から判るように、本発明の適用により、従来技術に比べて約20%のスキッドマークの低減が可能である。
The results of the heat transfer simulation in the walking beam type heating furnace 1 are shown in FIG. 6 and Table 1 in comparison with a conventional walking beam type heating furnace (example of FIG. 5). The table shows the degree of quantitative skid mark reduction by heat transfer simulation.
Here, as shown in FIG. 6, the skid mark refers to the difference between the maximum value and the minimum value of the average temperature distribution in the thickness direction of the slab S between the
また、本実施形態においては、スラブSの搬送方向の途中で、固定ビーム3および可動ビーム2の位置を炉幅方向に一定量ずらした構成を組み合わせているので、固定ビーム3のスキッドボタン3aとスラブSとの接触により低温となる位置がずれる。そのため、更にスキッドマークを低減させることが可能である。
以上説明したように、このウォーキングビーム式加熱炉1によれば、従来に比べて著しくスキッドマークを低減させることができる。なお、本発明に係るウォーキングビーム式加熱炉は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。
Further, in the present embodiment, a configuration in which the positions of the fixed
As described above, according to the walking beam heating furnace 1, skid marks can be significantly reduced as compared with the conventional case. The walking beam heating furnace according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施形態では、図3に示す従来例同様に、スラブ(被加熱材)Sの搬送方向の途中で、固定ビーム3および可動ビーム2の位置を炉幅方向に一定量ずらした例で説明したが、これに限らず、一定量ずらした構成を採用しなくてもよい。しかし、固定ビーム3との接触の影響をより軽減する上では、このような構成を採用することが、実用上極めて有効である。
For example, in the above embodiment, as in the conventional example shown in FIG. 3, the positions of the fixed
1 加熱炉
2 可動ビーム(ウォーキングビーム)
3 固定ビーム
4 炉底
5 支持体
6 固定ビーム支柱
7 駆動部
8 減速機
9 駆動軸
10 カム
11 可動ビーム支柱
12 モータ
14 冷却水路
B バーナー
F 火炎
S スラブ(被加熱材)
1
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記固定ビームが、被加熱材の搬送方向に沿って延びるように配置されており、前記可動ビームが、前記固定ビームとは直交方向に沿って延びるように配置されていることを特徴とするウォーキングビーム式加熱炉。 In the walking beam type heating furnace in which the material to be heated placed in the furnace is alternately placed on the fixed beam and the movable beam that support this, and is conveyed toward the extraction port while being heated by the burner,
The fixed beam is arranged so as to extend along a conveying direction of the material to be heated, and the movable beam is arranged so as to extend along a direction orthogonal to the fixed beam. Beam type furnace.
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