JPH03207808A - スキッドマーク加熱バーナ及び加熱方法 - 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） 本発明は、加熱炉において鋼片を加熱する際に発生する
スキッドマークを消去するスキッドマーク加熱バーナ、
及びそのハーナを用いるスキッドマークの加熱方法に関
する。

（従来の技術） スラブ、ブルーム、ビレット等の鋼片は圧延の前に所定
温度まで加熱される。従来、鋼片は主にブッシャ一式加
熱炉により加熱されていたが、強度のスキッドマークが
生して圧延材の品質を低下させたり、圧延上のトラブル
を引き起こしたりする．そのため最近では、スキッドマ
ークの発生が少ないウオーキングビーム式加熱炉が使用
されるようになった。ウオーキングビーム式加熱炉は第
３図（ａ）（加熱炉の鋼片抽出側付近の縦断面図）及び
第３図（ｂ）（第３図（司のＢ−Ｂ矢視図）に示すよう
に、炉体２１、固定サポート２２及び２３、可動サポー
ト２４などから構威されている．この炉では鋼片Ｓを固
定サポート２２と可動サポート２４（上昇→前進→下降
→後退のサイクル運動をする）とで交互に支持し、白抜
き矢印方向に送りつつ加熱する。ところが固定サポート
２２は冷却水で冷却されているために、それに接触して
いたａの部分（第３図い）参照）は他の部分より冷却さ
れてスキッドマークが発生する。それを消去するため鋼
片進行方向の固定サポートを横方向に位置を変えた固定
サポート２３で支持する方法もとられるが、そうすると
今度はｂの位置にスキッドマークが発生する。ウオーキ
ングビーム式加熱炉では、スキッドマークの程度はブッ
シャー式加熱炉のそれより少なくなるが、完全に消去し
てしまうことはできない。

最近、省エネルギーと鋼材の高級化のために低温加熱が
指向され−でおり、スキッドマークが存在するとその実
施が困難となるため、それを確実に消去できる装置や方
法の出現が望まれている。

そこで本出願人はスキッドマークを加熱して消去する装
置を先に提案した（実開昭５５　−　５８６５５号公報
）．この装置は水冷ジャケットで保護したバーナを炉床
から鋼片の近くまで延在させ、スキッドマークだけを加
熱するようにしたものである。しかし加熱炉の炉内では
鋼片下面の加熱のためにサイドバーナが焚かれており、
スキッドマーク加熱バーナはその燃焼炎に曝されて損傷
を受け、水漏れ事故を起こすという欠点がある。またそ
のバーナは真上に向けて設置されるためにスケールが落
下して火口を閉塞するという問題がある。

そのため本出願人らは上記実開昭５５　−　５８６５５
号公報の装買の改良装置として第４図に示すようなスキ
ッドマーク加熱装置ｌ１を提案した（実開昭６ｌ１９８
２５９号公報、実開昭６２　−　７５０６０号公報）．
この加熱装置１１は加熱炉の鋼片抽出側に設けられ、ス
キッドマーク加熱用の燃焼ガスを発生させる燃焼装置１
２と燃焼ガスを炉内に導いてスキッドマークに吹きつけ
る導管（金属製またはセラξツクス製）１３から構威さ
れている。この加熱装置を用いればスキンドマークを確
実に消去することができる。しかし導管ｌ３は炉内雰囲
気が１，２００−１．３００゜Ｃにも達する鋼片抽出側
に設置され、しかも管内には１，２００”Ｃ以上の燃焼
ガスが通過するため、導管が金属製の場合には強度が低
下して変形し、導管がセラ兆ツクスの場合には加熱炉か
ら鋼片を抽出するときに侵入する空気により急冷されて
ヒートショックを受けて破損する。そのため導管寿命は
金属製のもので約６か月、セラミックス製のもので２〜
３か月程度と著しく短い。

（発明が解決しようとする課！９ｌ） 前記実開昭６１−１９８２５９号公報及び実開昭６２−
７５０６０号公報の装置は、スキッドマークを効果的に
加熱して確実に消去できるという長所をもつが導管の寿
命が著しく短い．この発明の目的は長期寿命を有するス
キッドマーク加熱バーナ及びスキッドマークを効果的に
消去できる加熱方法を提供することにある． （課題を解決するための手段） 本発明者らはスキッドマーク加熱バーナの耐久性を上げ
、そのバーナにより効果的に加熱する方法について種々
検討を重ねた結果、バーナの構造を燃料ガスを通す内管
と燃焼用空気（冷却を兼ねる）を通す外管から構成され
る２重管とし、それに燃料ガスと燃焼用空気との混合を
促進させる手段を加えれば上記１題は一挙に解決される
との結論に達した。そこで第２図（ａ）に示すような試
験炉３０に以下に詳述するテストバーナ３１を取りつけ
、その変形状態を調査した。

テストバーナ３１は耐熱鋼（２０％Ｎｉ−２５％Ｃｒ鋼
）製であり、その構造は第２図（ａｌおよび第２図（ｂ
）（バーナ先端部の拡大断面図）に示すように、内管３
２（内径：　２２．２ｍｍ，肉厚：　２．５　ｍｍ）と
外管３３（内径＝５３．５ｍｍ、肉厚：　３．５ｍｍ）
が同心円状に配置されている．内管３２は先端部３２ａ
が閉鎖され、先端部の後方（先端部より少し引っ込んだ
ところ）にはバーナ軸に対し直角方向に開口する燃料ガ
ス噴出孔３２ｂが形威され、噴出孔の後方の内管３２に
は燃焼用空気旋回羽根３２ｃが外管３２の内面との間に
空隙率ｌＯ％の隙間３２ｄ（第２図（司のＡ−Ａ矢視図
である第２図（Ｃ）参照）が形威されるように取りつけ
られている．また外管３３には外周に厚さ３０問のセラ
ミックス繊＠３３ａが張り付けられている。なお上記空
隙率とは旋回羽根のバーナ軸と直角方向の投影面積に対
する空隙面積の比率である。

テストに際しては試験炉の炉内雰囲気を１，２００℃に
保ち、内管から２０〜ｍ　’　／　ｈのコークス炉ガス
を供給し、外管から空気比が１．０５になるように燃焼
用空気を吹き込んだ。その結果、内管に形威した燃料ガ
ス噴出孔から吐出するコークス炉ガスと、空気旋回羽根
で旋回流を与えられた燃焼用空気とがハーナ内で十分に
混合されるため、燃焼状態は極めて良好であった．そし
て１２時間後に温度を測定したところ、外管温度は１０
０〜２００゜Ｃと低温であり変形は全くなかった。燃焼
負荷が５０％に下がり燃焼用空気が減少したときでも外
管の温度は４００゜Ｃ程度までしか上昇しなかった。ま
た燃焼負荷を一定にして空隙率を大きくするにつれ冷却
が向上した。

この試験結果から下記のことが明らかになった。

ａ．ハーナを２重管にして外管に空気を通すと伶却効果
が高まりバーナ寿命が大幅に延びる。

ｂ．空気旋回羽根が外管に接触するとその部分の温度が
上昇して熱変形を起こすので、外管内面との間に空隙を
設ける必要がある。

Ｃ．空隙が大きくなると冷却はよくなるが、燃料ガスと
燃焼用空気との混合が悪くなる．ｄ，空隙率は１０〜６
０％程度であることが好ましい。１０％未満では外管の
温度が局部的に上昇し、さらに火炎がバーナに近づきバ
ーナ先端部が損傷することがある。一方、６０％を超え
ると混合性が悪くなり燃焼効率が低下する。

本発明は上記知見によりなされたものであり、その要旨
は下記のとおりである．すなわち、第１発明は、加熱炉
の鋼片抽出側に設置され被加熱材のスキンドマークを加
熱するバーナであって、このバーナは燃料ガスを通す内
管と燃焼用空気を通す外管から構威され、内管は先端部
が閉鎖され、閉鎖部の後方にバーナ軸に対し直角方向に
開口する燃料ガス噴出孔を有し、この噴出孔より後方の
内管外面に空気旋回羽根が外管内面との間に空隙を有す
るように設置されていることを特徴とするスキッドマー
ク加熱バーナである。

第２発明は、第１発明のバーナを用いてスキンドマーク
を加熱する方法であって、前記パーナの先端部を鋼片搬
送方向に向けて配置し、ハーナで発生する燃焼ガスをス
ラブ下面に沿って吹き出して加熱することを特徴とする
スキンドマークの加熱方法である。

（作用） 以下、この発明のスキッドマーク加熱バーナ及び加熱方
法を図面を用いて説明する。

第１図（ａ）は本発明のハーナの１例を設置した加熱炉
の鋼片抽出側付近の縦断面図である。図中、１が本発明
のスキッドマーク加熱バーナであり、２１は炉体、２３
ば固定サポート、２４は可動サポート、２５は開閉扉、
２６はバーナ支持架台、Ｓは鋼片である。バーナ１は耐
熱性金属又はセラミックス等から作られ、その構造は前
述した第２図のテストバーナと基本的に同しであり、内
管２と外管３から構成されている。内管２は先端部２ａ
が閉鎖されその少し後方にバーナ軸に対し直角方向に開
口する燃料ガス噴出孔２ｂが設けられ、噴出孔２ｂの後
方の内管３に燃焼用空気旋回羽根２Ｃが外管３の内面と
の間に空隙２ｄができるように取り付けられている。

外管３の外側にはセラミノクス繊維等の耐火材３ａが張
り付けられている。なお本発明のバーナは内管の先端部
が閉ざされ、その後方に燃料ガス噴出孔と空気旋回羽根
を有するものであればよく、第１図（ａ）のものに限定
されず、第１図（ｂ）に示すような内管先端部が２重管
になっているものであってもよい。本発明のバーナは燃
焼火炎を短くするために、バーナ内で燃料ガスと燃焼用
空気とを混合噴射することから火炎に近い内管先端部は
高屋となる。内管先端部を第１図中）のように２重構造
とすることで、温度上昇が抑えられ内管先端部の耐久性
が向上する．また第１図（ａ）ではバーナが鋼片Ｓの搬
出装置（図示省略）との設備上の制約のために傾斜して
設置されているが、設置方法はこの型式に制限されない
。

次に加熱方法について説明する。本発明の方法では上記
バーナを鋼片の搬送方向に向けて配置する。そして内管
２に燃料ガスを、外管３に燃焼用空気を供給すると、内
管の噴出孔２ｂから吹き出された燃料ガスは、旋回羽１
１２ｃにより旋回流を与えられた空気とバーナ内で十分
に混合されるので燃焼性がきわめてよい．高温の燃焼炎
はスキンドマークの長手方向に吹き出されるので、スキ
ッドマークは効果的に加熱され確実に消去される．（実
施例） 以下、実施例により本発明のスキンドマーク加熱バーナ
及び加熱方法の効果を具体的に説明する。

第１図に示すようなバーナを加熱能力３００｝，／ｈの
ウオーキングビーム式加熱炉に設直して、厚さ：２７０
−園、幅：１．３ｍ、長さ＝９ｍのスラブに生じたスキ
ッドマークを加熱し、バーナの寿命とスキッドマークの
′消去状態を調べた．バーナの内管及び外管の材料はい
ずれも２０％Ｎｔ−２５％Ｃｒの耐熱鋼であり、内管の
内径：　２７．２＋ｕ＋、肉厚：　３．４ｍｍ　、外管
の内径７　６５．９一一、肉厚：　５．２ｍｍ　、外管
の周囲には厚さ５０ａｎのセラ稟ツクス繊維の断熱材が
張られている．燃料ガスにはコークス炉ガスを用い、３
３Ｎ１／ｈで供給して空燃比１．０５で燃料させた．こ
の条件で２４時間の試験操業を行った結果、加熱炉の炉
内温度が１　，　２００℃のとき、バーナの燃焼炎は１
．６００゜Ｃであり、外管の温度は３５０゜Ｃであった
．スラブのスキッドマーク部分の温度を測定したところ
、スラブ本体の温度が１．１５０゜Ｃのときにスキッド
マーク部分は１，１３０゜Ｃであり、スラブより２０゜
Ｃ程度低かった．そこでスキンドマーク部をバーナの火
炎範囲に５分間ほど直いたところ、スキッドマークは完
全に消去した．この試験操業のあと上記バーナを１０か
月連続使用したが、バーナの変形や損傷はほとんどなく
長期使用に耐えることが確認された． （発明の効果） 以上説明したように本発明のスキッドマーク加熱バーナ
及び加熱方法によれば、バーナの寿命が大幅に延長され
るとともに、スキッドマークを確実に消去できるという
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明のスキッドマーク加熱バーナを
設Ｉした加熱炉の鋼片抽出側縦断面図、第１図（ロ）は
、本発明の他の加熱バーナの先端部分の断面図、 第２図（ａ）は、本発明の１＆礎試験に用いたテストバ
ーナ及び試験炉の縦断面図、 第２図中）は、第２図（ａ）に示すテストバーナの先端
部の拡大断面図、 第２図（Ｃ）は、第２図（ａ）のＡ−Ａ矢視の拡大図、
第３図（ａ）は、ウオーキングビーム式加熱炉の鋼片抽
出側付近の構成及び鋼片の移動を説明するための図、 第３図（ロ）は、第３図（ａ）のＢ−８矢視図、第４図
は、本出願人が先に提案したスキッドマーク加熱装直の
概略断面図、 である．

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱炉の鋼片抽出側に設置され被加熱材のスキッ
   ドマークを加熱するバーナであって、このバーナは燃料
   ガスを通す内管と燃焼用空気を通す外管から構成され、
   内管は先端部が閉鎖され、閉鎖部の後方にバーナ軸に対
   し直角方向に開口する燃料ガス噴出孔を有し、この噴出
   孔より後方の内管外面に空気旋回羽根が外管内面との間
   に空隙を有するように設置されていることを特徴とする
   スキッドマーク加熱バーナ。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載のスキッドマーク加熱
   バーナを用いてスキッドマークを加熱する方法であって
   、前記バーナの先端部を鋼片搬送方向に向けて配置し、
   バーナで発生する燃焼ガスをスラブ下面に沿って吹き出
   して加熱することを特徴とするスキッドマークの加熱方
   法。