JPH02259009A - 直火式加熱炉の空気比制御方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、連続式溶融亜鉛鍍金設備及び連続焼鈍設備に
用いられる直火式加熱炉の空気比制御方法、特に加熱さ
れる鋼板の表面酸化を防止するための燃焼制御方法に関
するものである。

［従来の技術］ 連続式溶融亜鉛鍍金設備は、薄鋼板のコイルを連続的に
巻き戻して、前処理、焼鈍、鍍金、後処理を行う設備で
、その焼鈍過程においては各種の方式が知られている。

これら従来の設備では、ライン内でガスクリーニングを
行う酸化炉と、還元炉、焼鈍炉を横形炉に組合わせたゼ
ンジマータイプが使われていた。

このタイプの炉において、原板は通常冷間圧延のまま、
または酸洗後の熱間圧延コイルを用いているが、鋼板表
面に付着した油脂類は直火式加熱炉の酸化炉の直火フレ
ームにより焼却除去されると同時に薄い酸化膜が形成さ
れる。

次いでストリップは、還元炉に入り、Ｈ２Ｎ２雰囲気ガ
ス中で鋼板表面の還元、活性化及び焼なましが行われ、
冷却帯で鍍金に適した温度まで冷却した後、大気に触れ
ること無く直接亜鉛浴槽に導かれ鍍金される。

また連続焼鈍設備は、上記連続式溶融亜鉛鍍金設備にお
ける焼鈍過程と同様の処理を行うものである。

最近は直火式加熱炉の酸化炉のか′わりに、弱酸化性雰
囲気の無酸化炉（Ｎｏｎ　Ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ　Ｆｕｒ
ｎａｃｅ、）を用いた方式が主流となっており、またラ
インの高速化傾向に対処した、還元、冷却工程を縦形炉
としたものが採用されている。

この無酸化炉は、Ｃガス、ＬＰＧ、天然ガス等を、空燃
比０１８５〜０．９０で燃焼させ、炉内をＣ０−Ｃ０２
−Ｈ２−Ｈ２Ｏの雰囲気とし、１０００〜１３００℃の
高温に保つ。

ストリップは急速に加熱されて４５０〜８００℃に昇温
され、付着する油脂骨は揮発２分解して除去される。

炉内は弱酸性なので、ストリップの表面酸化程度は極め
て軽微で、しかも短時間で加熱されるため、炉長が短く
てすむ等の長所がある。

直火式加熱炉は、直火式加熱による高効率の熱伝達の為
、ラジアントチューブ炉等の間接加熱に比べ、加熱炉長
が短く、かつ省エネルギーという長所があり、連続式溶
融亜鉛鍍金設備及び連続焼鈍設備等の加熱炉として用い
られている。

しかし直火式加熱炉は、鋼板をバーナーの火炎若しくは
燃焼ガスにより直接加熱するため、雰囲気中に未燃焼の
酸素（０２）が存在し、鋼板表面が酸化してしまう欠点
があった。

そこで、前記の直火無酸化炉では、雰囲気中の０　を極
力少なくする為、燃焼用０２不足の状態、つまり空気比
を１以下にして操業していた。

この場合、従来の制御方式において空気比は、空気流量
／（理論空気量Ｘ燃料流量） で表わされ、理論空気量を一定として、空気流量と燃料
流量の比率を一定にすることで空気比の制御を行なって
いた。

しかしながら、実際においては、理論空気量の変動（燃
料組成の変動）等により、空気比を正確に制御が出来な
かった。

このための方法として、特開昭５５−９７４８２号公報
には、 直火式無酸化炉における鋼板通路付近の微量酸素量を検
出し、該検出酸素量が該鋼板表面の許容酸化膜上限値に
対応゛する量を越えた時、該炉内の空気比を低下させる
ことを特徴とす゛る直火式無酸化炉における燃焼制御方
法、さらに空気比を下限値に低下させても検出酸素量が
許容値以下に低下しないとき、燃料を調整して炉温を低
下させることを特徴とする燃焼制御方式が提案されてい
る。

しかし、この方法による場合、炉内のガス流れにより、
後続の例えばラジアントチューブ帯の還元ガスｒＨＮ　
　Ｊが流入し、直火炉各ゾーンの正確な空気比を測定す
ることは出来なかった。

［発明が解決しようとする課題］ 連続式溶融亜鉛鍍金設備及び連続焼鈍炉等の加熱炉とし
て用いられる直火式加熱炉においては、加熱される鋼板
の表面に生成する酸化膜を許容値以下に抑えて鋼板を加
熱するに当たって、前述のように空気比を１以下として
も、バーナーフレーム中やその近傍において、遊離０２
が存在し、炉内雰囲気を無酸素状態にすることは出来な
い。

本発明は、上述のような問題点を解決するため、加熱さ
れる鋼板の表面酸化防止を図るため、直火炉各バーナー
の空気比を正確に制御することで、バーナーフレーム中
やその近傍の遊離０２を許容以下とし、鋼板を加熱する
、直火式加熱炉の空気比制御方法を提供することを目的
とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の第１の特徴は、 直火式加熱炉の予混合装置を有するプレミックスバーナ
ーの燃焼系において、 予混合されたガスをサンプリングし燃焼させ、該燃焼排
ガス中の還元率 Ａ−［ＣＯ＋Ｈ’　Ｏ］　／　［ＣＯ＋Ｈ２］を測定し
、該還元率Ａを空気比に換算し、該空気比により燃料ガ
スと空気の混合比を制御することを特徴とする直火式加
熱炉の空気比制御方法であり、 本発明の第２の特徴は、 前記予混合装置のミキシングバルブを目標空気比と前記
空気比測定値との偏差により、フィードバック制御する
直火式加熱炉の空気比制御方法であり、 本発明の第３の特徴は、 前記空気比と燃料ガス及び空気の流量測定値から次式に
より理論空気量を求め、 理論空気量−空気流量／（空気比×燃料流量）該理論空
気量より予混合できないノズルミックスバーナーゾーン
の燃料ガスと空気の流量比を下記の式により求め、 流量比−理論空気量×設定空気比 該流量比をバーナの設定流量比とする直火式加熱炉の空
気比制御方法である。

［作用］ 本発明においては、直火式加熱炉の予混合装置を有する
プレミックスバーナーの燃焼系において、予混合された
ガスをサンプリングし燃焼させ、その燃焼排ガス中の還
元率を測定し、これより空気比を求め、この空気比によ
り燃料ガスと空気の混合比を制御するようにしたことに
より、直火炉内の燃焼ゾーンの空気比を適切に制御し得
ることになったので鋼板の表面酸化を極力防止し効率よ
く鋼板を加熱することが出来、これにより、表面性状の
優れた鋼板を能率良く生産し得て、製造コストを下げる
等の効果を奏するものである。

次に本発明の実施例について述べる。

［実施例］ 第１図は本発明に適用される直火式加熱炉の構成説明図
、第２図は同じく直火式加熱炉のプレミックスゾーンの
空気比制御系の説明図、第３図は直火式加熱炉における
空気比制御系のシステム構成を示す説明図、第４図は本
発明方法における空気比制御結果を示したチャートであ
る。

第１図、第２図及び第３図において、１は連続焼鈍炉と
して用いられる直火式加熱炉、２は直火式加熱炉１内を
通過する鋼板３を加熱するバーナーであり、５は燃料ガ
ス、６は燃料ガス配管、７は空気、８はエアー配管、９
は鋼板温度計、１０は燃焼型空気比分析計、１１はゼロ
バランスドレギュレータ、１２はミキシングバルブ、１
３は空気コントロールバルブ、１４は理論空気量演算器
、１５はオリフィス、１６は空気比設定器、ＴＩＣは鋼
板温度調節器、ＰＩＣは圧力調節器、ｍｌｃは空気比調
節器、Ｐは圧力発信器、Ｍはモータ、ＦＩＣは流量調節
器である。

図示する如く、本発明においては、空気比制御系はプレ
ミックスバーナー系とノズルミックスバーナー系の２種
類が採用されており、直火式加熱炉の縦方向に１〜４ゾ
ーンに４分割し、その空気比を例示すると、１ゾーンは
１．０２．次の２ゾーンは０．９７．続いて３ゾーンは
０．９２．最後の４ゾーンは０．８７である。

１〜３ゾーンはノズルミックスゾーンであり、最後の４
ゾーンはプレミックスゾーンであり、還元性が強く保持
されている。

鋼板３は先ず予熱炉４で予熱後、上記に示すようなプレ
ミックスバーナーゾーン及びノズルミックスバーナーゾ
ーンを有する雰囲気の直火式加熱炉１にて処理される。

バーナー２には各種制御装置を介して、燃料ガス（ＣＯ
Ｇ）５を供給するガス配管６及び空気（ＡＩＲ）７を供
給するエアー配管８が接続されている。

鋼板温度計９で出口鋼板３の温度Ｔを検出する、この測
定温度により鋼板温度調節器ＴＩＣにより各ゾーンにフ
ィードバックされる。

プレミックスゾーン（４ゾーン）においては、予混合さ
れた燃焼前のガスをサンプリングし、そのガスを燃焼型
空気比分析計１０にて燃焼させ、その排ガスの還元率を Ａ−［ＣＯ＋ＨＯＦ　／　［ＣＯ＋Ｈ２］測定し、空気
比に換算する。

一般的に燃料として用いられている燃焼ガスの成分はｃ
ｏとＨ２が主成分であり、上記還元率Ａ測定することに
より、精度良く空気比を求めることが出来る。

次に上述の方法により求めた空気比Ｘを用いて、予混合
装置例えばミキシングバルブ１２を操作するフィードバ
ック制御を行う方法について説明する。

即ち第２図のプレミックスゾーンの空気比制御系におい
て、前記空気比フィードバックが設定値になるように空
気比調節器ｍｌｃでモータを制御し、ミキシングバルブ
の燃料と空気の開口比を変化させることで空気比を一定
に制御する。

その制御結果を第４図に示す。

第４図に明らかなように、制御（ＯＮ）場合、空気比設
定値０．８８に対して精度良く追随し、さらにその空気
比実績値は制御（ＯＦＦ）の場合に比較し格段に精度が
良いことが判る。

また上記のようにして求めた空気比と予混合装置例えば
ミキシングバルブ１２に供給される燃料ガスと燃焼空気
量を測定し、次式で燃焼ガスの理論空気量を求める。

理論空気量−空気流量／（空気比×燃料流量）この理論
空気量を用い、予め混合出来ないノズルミックスバーナ
ーゾーンの燃料ガスと空気の流量比を下式に従って変更
し設定流量比とし、プレミックスバーナーゾーンだけで
なくノズルミックスゾーンの空気比も一定にすることが
出来る。

設定流量比−理論空気量×設定空気比　（２）第３図に
本発明方法の直火式加熱炉（プレミックスゾーン＋ノズ
ルミックスゾーン）における空気比制御系のシステム構
成を示す。

第３図に示す如く、プレミックスバーナー側にて前述の
如く求め、た空気比より、ミキシングバルブ１２に供給
される燃料ガスと燃焼空気量を測定し、上述の（１）式
より理論空気量を求め、この値はガス成分の変動により
変動するので、実際の理論空気量を理論空気量演算器１
４により演算し、理論空気量Ａ　を求め、このＡ。をノ
ズルミックスバーナー側の空気比設定器１６に入力する
。

この理論空気量Ａ。の実績値を使用し、ノズルミックス
ゾーンの流量比を決定する。

［発明の効果］ 本発明の直火式加熱炉の空気比制御力゛法によれば、直
火炉内の燃焼ゾーンの空気比を適切に制御し得ることに
なったので鋼板の表面酸化を極力防止し鋼板を加熱する
ことが出来、こ、れにより、表面性状の優れた鋼板を能
率良く生産し得て、製造コストを下げる等の効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する直火式加熱炉の構成説明図、
第２図はプレミックスゾーンの空気比制御系統図、第３
図は直火式加熱炉における空気比制御系説明図、第４図
は本発明方法における空気比制御結果のグラフである。 図において、に本発明方法にて用いられる直火式加熱炉
、２：直火式加熱炉のバーナー、３：鋼板、４：予熱炉
、５：燃料ガス、６：燃料ガス配管、７：空気、８：エ
アー配管、９：鋼板温度計、１０：燃焼型空気比分析計
、１１：ゼロバランスドレギュレータ、１２：ミキシン
グバルブ、１３：空気コントロールバルブ、１４：理論
空気量演算器、１５ニオリフイス、１６：空気比設定器
、ＴＩｃ：鋼板温度調節器、ＰＩＣ：圧力調節器、ｍｌ
ｃ：空気比調節器、Ｐ：圧力発信器、Ｍモータ、ＦＩＣ
：流量調節器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）直火式加熱炉の予混合装置を有するプレミックス
   バーナーの燃焼系において、 予混合されたガスをサンプリングし、その還元率 Ａ＝［ＣＯ＿２＋Ｈ＿２Ｏ］／［ＣＯ＋Ｈ＿２］を測定
   し、該還元率Ａを空気比に換算し、 該空気比により燃料ガスと空気の混合比を制御すること
   を特徴とする直火式加熱炉の空気比制御方法。
2. （２）前記予混合装置のミキシングバルブを、目標空気
   比と前記空気比測定値との偏差により、フィードバック
   制御することを特徴とする請求項１記載の直火式加熱炉
   の空気比制御方法。
3. （３）前記空気比と燃料ガス及び空気の流量測定値から
   次式により理論空気量を求め、 理論空気量＝空気流量／（空気比×燃料流量）該理論空
   気量より予混合できないノズルミックスバーナーゾーン
   の燃料ガスと空気の流量比を下記の式により求め、 流量比＝理論空気量×設定空気比 該流量比をこのゾーンバーナーの設定流量比とすること
   を特徴とする請求項１記載の直火式加熱炉の空気比制御
   方法。