JP6554305B2 - ウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法 - Google Patents

Description

本発明はウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法に関する。銅や黄銅等の円柱状の被加熱材（ビレット）をウォーキングハース式加熱炉を用いて加熱し、加熱したものを圧延して線材等に加工することが行なわれる。この場合、圧延して高品質の線材等を得るためには、ウォーキングハース式加熱炉において、被加熱材を軸方向だけではなく径方向にまで全体に渡って均一加熱することが求められる。本発明はかかる要求に応えるウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法に関する。

従来、前記したようなウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法として各種が知られている（例えば特許文献１〜３参照）。しかし、これら従来の加熱方法には、被加熱材を軸方向だけではなく径方向にまで全体に渡って均一加熱する上において不充分という問題がある。

特開平５−１２６４７２号公報 特開平１１−３０２７２２号公報 特開２００３−１６１５８０号公報

本発明が解決しようとする課題は、被加熱材を軸方向だけではなく径方向にまで全体に渡って均一加熱することができるウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法を提供する処にある。

前記の課題を解決する本発明は、ウォーキングハース式加熱炉を用いて、円柱状の被加熱材を炉内搬送しつつ加熱する方法において、被加熱材をその軸方向が炉幅方向となる第１列とこれに並列して同様にその軸方向が炉幅方向となる第２列の合計２列で且つ第２列の被加熱材は第１列の被加熱材から見て１／２ピッチづつずらした状態で炉内搬送すると共に、被加熱材を可動炉床に所定間隔で設けた溝部から固定炉床に所定間隔で設けた溝部へと移載する際に固定炉床の溝部の側壁面に当接させて自重で固定炉床の溝部へと転動させることを特徴とするウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法に係る。

本発明に係るウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法（以下、単に本発明の加熱方法という）では、ウォーキングハース式加熱炉を用いて、被加熱材を炉内搬送しつつ加熱する。ウォーキングハース式加熱炉は、炉内に固定炉床と可動炉床を備え、固定炉床に対して可動炉床が、上昇、前進、下降及び後退の順序で矩形運動を繰り返すことにより、炉内に装入した被加熱材を可動炉床と固定炉床との間で順序移載しつつ炉内搬送し、かかる炉内搬送の間に、通常は炉幅方向の両側壁に取付けられているバーナの燃焼によって加熱するようになっている。

本発明の加熱方法では、ウォーキングハース式加熱炉を用いて、円柱状の被加熱材を炉内搬送しつつ加熱する。また本発明の加熱方法では、被加熱材を第１列とこれに並列する第２列の合計２列で炉内搬送しつつ加熱する。第１列では被加熱材をその軸方向が炉幅方向となるようにして炉内搬送し、同様に第２列でも被加熱材をその軸方向が炉幅方向となるようにして炉内搬送する。かかる炉内搬送の際に、本発明の加熱方法では、第２列の被加熱材を第１列の被加熱材から見て１／２ピッチづつずらした状態とする。炉幅方向から水平に見て、第１列の隣接する被加熱材相互の中間に第２列の被加熱材の相互が位置するようにするのである。

前記のように第２列の被加熱材を第１列の被加熱材から見て１／２ピッチづつずらした状態で炉内搬送すると、炉幅方向の両側壁に取付けられたバーナを燃焼させることにより、第１列の被加熱材の軸方向両端部及び第２列の被加熱材の軸方向両端部を含めて被加熱材を軸方向に均一加熱することができる。

被加熱材の軸方向におけるより完全な均一加熱を期するためには、第１列の被加熱材と第２列の被加熱材とを、炉幅方向から水平に見て双方が重ならない状態にすることが最も好ましいが、このようにしようとすると、それだけ大型のウォーキングハース式加熱炉が必要になり、投入する熱エネルギも大きくなって、設置場所やコスト等の面で支障が生じる。本発明者の試行錯誤に基づく知見によれば、第１列の被加熱材と第２列の被加熱材とを、炉幅方向から水平に見て双方の重なる部分の表面積が３５％以下となる状態にすれば、双方が重ならないようにした場合と実質的には同程度に、軸方向に均一加熱することができる。

また本発明の加熱方法では、被加熱材を炉内搬送するとき、可動炉床を下降させて被加熱材を可動炉床に所定間隔で設けた溝部から固定炉床に所定間隔で設けた溝部へと移載する際に、固定炉床の溝部の側壁面に当接させて自重で固定炉床の溝部へと転動させる。被加熱材の可動炉床や固定炉床と接触する部分からは相応の抜熱があるため、その部分が他の部分と比べて低温になるが、前記のように被加熱材を可動炉床から固定炉床へと移載する際に転動させると、そのような接触部分が少しづつずれ動くため、結果として、被加熱材を径方向にも全体に渡って均一加熱することができる。

本発明の加熱方法では、被加熱材の放射率との関係で、炉内に形成されている複数の加熱室のうちで最上流側に位置する第１室は、加熱源のバーナを燃焼させることなく、被加熱材を第１室から排気する排ガスで予熱するのが好ましい。放射率が高い被加熱材は放射率が低い被加熱材よりも速く加熱されるため、放射率が低い被加熱材に合わせて放射率が高い被加熱材を加熱すると、放射率が高い被加熱材は温度が高くなり過ぎてしまい、結果として品質の高い線材等を得ることができなくなってしまうが、前記のように第１室では放射率の高い被加熱材を排ガスで予熱するだけにすると、温度が高くなり過ぎてしまうことを防止できる。また、排ガス顕熱の一部を被加熱材の予熱として回収できるため、省エネ効果も同時に得ることができる。本発明者の試行錯誤に基づく知見によれば、被加熱材の放射率が０．６以上の場合に、第１室では被加熱材を前記のように排ガスで予熱することが好ましい。事前に測定された被加熱物の放射率に基づき、本加熱方法を自動的に切り替えることも可能である。

以上説明した本発明には、円柱状の被加熱材をウォーキングハース式加熱炉を用いて炉内搬送しつつ加熱する際に、被加熱材を軸方向だけではなく径方向にまで全体に渡って均一加熱することができるという効果がある。

本発明の実施状態を略示する炉長方向の横断面図。 図１と同じ実施状態を略示する炉長方向の縦断面図。 図２と同じ実施状態を示す炉長方向の部分拡大縦断面図。 本発明の実施状態において被加熱材を載置した可動炉床を下降されている状態を示す炉長方向の部分拡大縦断面図。 図４に続く実施状態において被加熱材を可動炉床から固定炉床へと移載する直前の状態を示す炉長方向の部分拡大縦断面図。 図５に続く実施状態において被加熱材を固定炉床に移載した状態を示す炉長方向の部分拡大縦断面図。 本発明の実施状態において放射率の異なる２種類の被加熱材を同じ炉温で加熱したときの被加熱材の温度を例示するグラフ。 本発明の実施状態において放射率の高い被加熱材を加熱する際に第１加熱室では予熱したときの被加熱材の温度を例示するグラフ。

以下、本発明の実施状態を図１〜図８に基づいて説明するが、本発明がこの実施状態に限定されるというものではない。

図１及び図２において、ウォーキングハース式加熱炉１１を用い、円柱状の被処理材２１，２２を炉内搬送しつつ加熱している。ウォーキングハース式加熱炉１１は、炉内に固定炉床３１，３２と可動炉床４１，４２を備え、固定炉床３１，３２に対して可動炉床４１，４２が、昇降用のシリンダ５１（可動炉床４２の昇降用のシリンダは図示しない、以下同じ）及び進退用のシリンダ５２（可動炉床４２の進退用のシリンダは図示しない、以下同じ）の作動により上昇、前進、下降及び後退の順序で矩形運動を繰り返すことにより、炉内に装入した被加熱材２１，２２を可動炉床４１，４２と固定炉床３１，３２との間で順序移載しつつ炉内搬送し、かかる炉内搬送の間に、炉幅方向の両側壁に取付けられているバーナ（図示しない、以下同じ）の燃焼によって加熱するようになっている。

図１において、本発明の加熱方法では、被加熱材２１，２２を第１列（被加熱材２１の列、以下同じ）とこれに並列する第２列（被加熱材２２の列、以下同じ）の合計２列で炉内搬送しつつ加熱している。第１列では被加熱材２１をその軸方向が炉幅方向となるようにして炉内搬送し、同様に第２列でも被加熱材２２をその軸方向が炉幅方向となるようにして炉内搬送している。かかる炉内搬送の際に、本発明の加熱方法では、第２列の被加熱材２２を第１列の被加熱材２１から見て１／２ピッチづつずらした状態としている。炉幅方向から水平に見て、第１列の隣接する被加熱材２１の相互の中間に第２列の被加熱材２２の相互が位置するようになっているのである。

第２列の被加熱材２２を第１列の被加熱材２１から見て１／２ピッチづつずらした状態で炉内搬送すると、炉幅方向の両側壁に取付けられているバーナを燃焼させることにより、第１列の被加熱材２１の軸方向両端部及び第２列の被加熱材２２の軸方向両端部を含めて被加熱材２１，２２を軸方向に均一加熱することができる。

被加熱材２１，２２の軸方向におけるより完全な均一加熱を期するためには、第１列の被加熱材２１と第２列の被加熱材２２とを、炉幅方向から水平に見て双方が重ならない状態にすることが最も好ましいが、このようにしようとすると、それだけ大型のウォーキングハース式加熱炉が必要になり、投入する熱エネルギも大きくなって、設置場所やコスト等の面で支障が生じる。本発明者の試行錯誤に基づく知見によれば、図３において、第１列の被加熱材２１と第２列の被加熱材２２とを、炉幅方向から水平に見て双方の重なる部分の表面積（図３中の点付け部分の表面積）が３５％以下となる状態にすれば、双方が重ならないようにした場合と実質的には同程度に、軸方向に均一加熱することができる。

図４〜図６において、本発明の加熱方法では、第１列の被加熱材２１を炉内搬送するとき、可動炉床４１を下降させて被加熱材２１を可動炉床４１に所定間隔で設けた溝部４１ａから固定炉床３１に所定間隔で設けた溝部３１ａへと移載する際に（図４の状態）、固定炉床３１の溝部３１ａの側壁面に当接させて（図５の状態）、自重で固定炉床３１の溝部３１ａへと転動させている（図６の状態）。被加熱材の可動炉床４１や固定炉床３１と接触する部分からは相応の抜熱があるため、その部分が他の部分と比べて低温になるが、前記のように被加熱材２１を可動炉床４１から固定炉床３１へと移載する際に転動させると、そのような接触部分が少しづつずれ動くため、結果として、被加熱材２１を径方向にも均一加熱することができる。説明を省略するが、第２列の被加熱材２２を炉内搬送するときも、以上説明した第１列の被処理材を炉内搬送するときと同様になっている。

本発明の加熱方法では、被加熱材の放射率との関係で、炉内に形成されている複数の加熱室１２〜１５のうちで最上流側に位置する第１室１２は、加熱源のバーナを燃焼させることなく、被加熱材を第１室１２から排気口１２ａを介して排気する排ガスで予熱する。図７において、放射率が高い被加熱材Ａは放射率が低い被加熱材Ｂよりも速く加熱されるため、炉温Ｃを放射率が低い被加熱材Ｂに合わせて放射率が高い被加熱材Ａをも加熱すると、放射率が高い被加熱材Ａは温度が高くなり過ぎてしまい、結果として品質の高い線材等を得ることができなくなってしまうが、図８において、第１室では放射率の高い被加熱材Ａを排ガスで予熱するだけにすると、温度が高くなり過ぎてしまうことを防止できる。本発明者の試行錯誤に基づく知見によれば、被加熱材Ａの放射率が０．６以上の場合に、第１室では被加熱材を前記のように排ガスで予熱し、更に必要があれば加熱室１２〜１５のうちで最下流側に位置する第４室１５におけるバーナの燃焼を抑える。

１１ ウォーキングハース式加熱炉
１２〜１５ 加熱室
１２ａ 排気口
２１，２２ 被加熱材
３１，３２ 固定炉床
３１ａ 溝部
４１，４２ 可動炉床
４１ａ 溝部
５１ 昇降用シリンダ
５２ 進退用シリンダ

Claims (4)

1. ウォーキングハース式加熱炉を用いて、円柱状の被加熱材を炉内搬送しつつ加熱する方法において、被加熱材をその軸方向が炉幅方向となる第１列とこれに並列して同様にその軸方向が炉幅方向となる第２列の合計２列で且つ第２列の被加熱材は第１列の被加熱材から見て１／２ピッチづつずらした状態で炉内搬送すると共に、被加熱材を可動炉床に所定間隔で設けた溝部から固定炉床に所定間隔で設けた溝部へと移載する際に固定炉床の溝部の側壁面に当接させて自重で固定炉床の溝部へと転動させるウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法であって、
   第１列の被加熱材と第２列の被加熱材とを、炉幅方向から水平に見て双方の重なる面積が３５％以下となる状態で炉内搬送するとともに、
   前記炉内搬送の間に、炉幅方向の両側壁に取付けられているバーナを燃焼させることにより、第１列の被加熱材及び第２列の被加熱材を軸方向に加熱することを特徴とするウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法。
2. 事前に測定された被加熱材の放射率に基づき、
   被加熱材の放射率が所定値に満たない場合、炉内に形成されている複数の加熱室のうちで最上流側に位置する第１室では、加熱源のバーナを燃焼させて被加熱材を加熱する加熱方法と、
   被加熱材の放射率が所定値以上の場合、炉内に形成されている複数の加熱室のうちで最上流側に位置する第１室では、加熱源のバーナを燃焼させることなく、被加熱材を第１室から排気する排ガスで予熱する加熱方法と、を切り替える請求項１に記載のウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法。
3. 前記被加熱材の放射率の所定値は、０．６である請求項２に記載のウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法。
4. 被加熱材を、その軸方向が炉幅方向となる第１列と、これに並列して同様にその軸方向が炉幅方向となる第２列と、の合計２列で、且つ第２列の被加熱材は第１列の被加熱材から見て１／２ピッチずつずらした状態で、炉内搬送すると共に、被加熱材を、可動炉床に所定間隔で設けた溝部から、固定炉床に所定間隔で設けた溝部へと移載する際に、固定炉床の溝部の側壁面に当接させて自重で固定炉床の溝部へと転動させるウォーキングハース式加熱炉を用いて、円柱状の被加熱材を炉内搬送しつつ加熱する方法であって、
   第１列の被加熱材と第２列の被加熱材とを、炉幅方向から水平に見て双方の重なる面積が３５％以下となる状態で炉内搬送するとともに、炉内搬送の間に、炉幅方向の両側壁に取付けられているバーナを燃焼させることにより、第１列の被加熱材及び第２列の被加熱材を軸方向に加熱する方法であり、
   事前に測定された被加熱材の放射率に基づき、被加熱材の放射率が０．６に満たない場合には、炉内に形成されている複数の加熱室のうちで最上流側に位置する第１室で、加熱源のバーナを燃焼させて被加熱材を加熱する方法と、被加熱材の放射率が０．６以上の場合には、前記第１室で、加熱源のバーナを燃焼させることなく、被加熱材を前記第１室から排気する排ガスで予熱する方法と、を切り替えることを特徴とするウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法。

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