JPH02118030A - 鋼帯の直火還元加熱用バーナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は鋼帯の直火還元加熱用バーナーに関するもので
ある。

（従来の技術） 鋼帯の加熱法としてバーナーから高温の燃焼ガスを鋼帯
に噴射して、鋼帯を加熱する直火加熱方法が知られてい
る。直火加熱方法の特長は、ラジアントチューブなどに
よる間接加熱方法に比べて加熱速度が著しく大きい点に
ある。

ところで、鋼帯の連続焼鈍設備や連続溶融亜鉛メツキ設
備（以下ＣＧＬという）等の焼鈍設備において、鋼帯を
直火加熱によって完全無酸化状態で加熱することが可能
になれば、加熱に続く後工程の処理が簡略化され、多く
の利点がもたらされる。

つまり、ラジアントチューブを用いた加熱、均熱炉での
還元性雰囲気ガスが不要となり、また炉内ロールのピッ
クアップも生じなくなる。更に、ゼンジミャ方式のＣＧ
Ｌラインでは、還元炉が不要となり、連続焼かむ設備で
は酸洗処理が不要になる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来一般に行われている直火加熱方法で
は、完全無酸化で鋼帯を加熱することができるまでに至
っていない。

つまり、平衡状態における鋼と燃焼生成ガスとの間の酸
化還元理論によれば、第７図に示すように例えば鋼を７
００℃まで還元状態で加熱するには、Ｃｏ／ＣＯ２＞１
．５．Ｈ２／Ｈ２０＞４．０のガス組成でなければなら
ず、このような組成の燃焼生成ガスを得るには、空気比
０．５以下で燃焼させなければならない。

したがって未燃ガスが大量に発生し、加熱効率が著しく
悪化する等の問題があり、従来、無酸化炉（ＮＯＦ）と
称する炉では、若干の酸化を伴うのが実情であった。

一方、米国５ｅｌａｓ社はラジアントカップバーナーと
称する予混合方式のバーナーを用いて、空気比０．９程
度で鋼帯を直火還元加熱する方法を提唱している（米国
特許第３．３２０．０８５号公報）。

この方法は特開昭８０−１２１２３０号公報で述べてい
るように、燃焼過程の非平衡状態下での還元反応を利用
したものと考えられる。

ところが予混合方式のバーナーでは逆火の危険が伴い、
逆火防止装置が必要な他、空気予熱による排ガスの顕熱
回収ができない等の問題がある。

これに対して特公昭ｆｉ２−２１０５１号公報に見られ
るように、旋回する空気流により、燃料と空気とを急速
に混合することで拡散型バーナーでの直火還元加熱を行
う方法も提唱されている。

この方法では逆火のおそれもなく、また空気予熱による
排ガスの顕熱回収も可能である。しかしながら旋回流に
よる拡散燃焼では火炎が極端に短くなり、還元加熱に適
する範囲は、バーナー直近の非常に狭い部分にしか存在
せず、鋼帯の振動により還元範囲から外れ、鋼帯が酸化
したり、極端な場合にはバーナーと鋼帯とが接触するお
それがある。

以上のことを要約すると、鋼帯を直火還元状態で効率良
く加熱するには、空気が若干不足する状態で燃料ガスと
空気とを充分混合させ、燃焼過程での火炎の還元反応を
利用することが必要である。

このような条件を満たすバーナーとして、前記米国特許
第３．３２０．０８５号公報および特公昭６２−２１０
５１号公報が提唱されているが、逆火のおそれあるいは
還元加熱に適する範囲が狭い等の問題が残されている。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり
、燃料ガス（又は空気）噴射用内管と空気（又は燃料ガ
ス）噴射用外管とからなる２重管式吐出孔を、バーナー
タイル底部裏側から該バーナータイル底部へ開口させる
ようにバーナー中心軸に対し平行でかつバーナータイル
底部面積１００Ｃ−あたり５個以上設置したことを特徴
とする鋼帯の直火還元加熱用バーナーを要旨とする。

本発明の技術的ポイントは以下の点にある。すなわち還
元能力を何する火炎を広範囲に発生させることおよび、
燃料ガスと空気とを充分混合させ火炎内に未燃酸素を残
留させないことである。

以上のような条件を拡散型バーナーで実現させる手段と
して種々実験を試みた結果、無数の拡散火炎を集合させ
、−本の火炎として利用することを見出した。

上述のような考えに基いて設計されたバーナーを第１図
および第２図に示す。

第１図においてバーナータイル底部１には、該底部面積
１００ｃＪあたり５孔以上の２重管式吐出孔２が設けら
れている。

２重管式吐出孔２は外管３と内管４により構成され、外
管３には空気が、また、内管４には燃料ガスが、バーナ
ー中心軸に対して平行に流れる。

あるいは外管３に燃料ガスが、また内管４に空気がバー
ナー中心軸に対して平行に流れる場合も同様な効果が得
られる。図中５はバーナータイルである。

（作　　用） 次に本発明の作用について、基礎実験結果をもとに述べ
る。

すなわち、予め大気酸化させた実験片を２重管式吐出孔
の数を変化させて加熱することにより還元領域を調査し
た。

表−１は、吐出孔数を変化させた結果で、吐出孔数がバ
ーナータイル底部面積１００ｃｍあたり４孔にすると、
各吐出孔の孔径が大きくなり、また吐出孔同士の間隔も
大きくなるため、還元領域の一部に酸化性の部分が生じ
、結果として鋼帯上には酸化部分と還元部分のムラが発
生し好ましくない。

吐出孔数は、バーナータイル面ｕｌｏＯｃ−あたり５孔
以上が良好である。

次に、本発明の望ましい使用例について述べる。

まず、空気比を変化させた結果を表−２に示す。

空気比が０．７未満ではススが析出し、試験片表面は黒
変する。また火炎温度自体も低下し、加熱速度が低下す
る。

一方、空気比１．０では、燃焼ガス幅にＣ０１Ｈ２等の
未燃成分がほとんど存在しないため、例えば局部的に混
合が不十分であった場合、残留酸素は直接ｆｖ４材を酸
化させることになる。実験の結果では、空気比０．７〜
０．９の範囲が好適である。

また、バーナータイル底部からの距離を変化させた結果
を表−３に示す。

バーナータイル底部からの距離が１００ｍｍ未満では、
燃料ガスと空気とが完全に拡散および燃焼しない領域に
相当し、残留酸素による急激な酸化が認められる。

一方、バーナータイル底部から４００＋ｕ超では、還元
反応は起こらず、従来から言われている酸化−還元の平
衡反応に従い、ＣＯ２、Ｈ２０により酸化する。

実験の結果ではバーナータイル底部から１００〜４００
　ｍｍの範囲が好適である。

（実　施　例） 次に本発明のバーナーにて鋼板を加熱した結果について
説明する。

燃焼条件：燃　　料；コークス炉ガス 空気比；０．８ 燃焼量；　５Ｑ、ＱＯＱｋｃａＲ／　ｆｉｒ供試バーナ
ー＝（１）本発明のバーナー（２）従来の空気旋回形バ
ーナー （第３図参照） 定格燃焼量、バーナー径 共に同じ 試験結果：第５図は本発明のバーナーにて予め大気酸化
させた試験片を８００℃まで 加熱し、窒素ガスにて冷却した結果 である。

また、第６図は従来の旋回形バー ナーにて同様のテストを行った結果 である。

第５図および第６図において横軸はバーナータイル底部
からの距離で、縦軸は空気比である。予め大気酸化させ
た試験片は、加熱後、還元領域では、酸化膜が還元され
、金属光沢を呈する。また同様に酸化領域では、酸化膜
が成長し、黒色を呈する。

従来の旋回形バーナーでは第６図に示す如く、火炎が短
く、シたがって還元領域はバーナータイル底部から、ｌ
ｏｏｍｍ前後に存在し狭い。

これに対して本発明のバーナーでは第５図に示す如く、
火炎が長く、還元領域はバーナータイル底部から１５０
〜４００　ｍｍの範囲に存在している。

（発明の効果） 以上説明したように本発明により広い範囲にわたって還
元領域が得られ、したがって、鋼帯の振動等によりバー
ナーと鋼帯との間隔が変化しても、鋼帯が酸化すること
なく急速加熱することができる。

また逆火の危険もなく、空気予熱による排ガスの顕然回
収も可能である。

尚、実施例においては円筒形のバーナーで実施した結果
を述べているが、楕円あるいは角筒形のバーナーにおい
ても同様な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のバーナーの断面図、第２図は第１図の
ｖ−ｖ線矢現断面図、第３図は従来の旋回形バーナーの
断面図、第４図は第３図のｖ−ｖ線矢視断面図、第５図
は本発明のバーナーによる加熱実験例図表、第６図は従
来のバーナーによる加熱実験例図表、第７図は鋼の酸化
−還元平衡図表である。 １；バーナータイル底部　２：２重管式吐出孔３：外管
　　　　　４：内管 代　理　人　　弁理士　　茶野木　立　火弟３図　　　
　第４図 １Ｖ −じ・　　　　　。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料ガス又は空気噴射用内管と空気又は燃料ガス噴射用
   外管とからなる２重管式吐出孔を、バーナータイル底部
   裏側から該バーナータイル底部へ開口させるようにバー
   ナー中心軸に対し平行でかつバーナータイル底部面積１
   ００ｃｍ＾２あたり５個以上設置したことを特徴とする
   鋼帯の直火還元加熱用バーナー。