JPH0348200Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、加熱炉本体内のスキツドパイプ上
にて被加熱材を移動させつつ、スキツドパイプの
下方に備えた輻射管内に高温ガスを通して、その
輻射管からの輻射熱によつて被加熱材を加熱する
加熱炉に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、輻射管を用いた加熱炉としては、製
鉄圧延プロセスにおいて鋼片を圧延可能な温度
（1000〜1250℃）にまで加熱する鋼片加熱炉があ
る。その構成例を第５図に示す。

図示する加熱炉は、炉本体１の側壁１ａに複数
のサイドバーナー２を装備しており、そのサイド
バーナー２からの燃焼ガスを輻射管３内に通し
て、その輻射管３の外表面からの輻射熱によつて
被加熱材である鋼片Ｗの下面を加熱するようにな
つている。輻射管３は均一な外径であつて、鋼片
Ｗの下方にてその幅方向に延在するように輻射管
サポート４に支えられている。本例の場合、輻射
管３は３本の同径管の連結構造であつて、炉内の
中央部分に位置する解放端から燃焼ガスを炉内に
放出するようになつている。

一方、鋼片Ｗは、スキツドパイプと称される支
持体（以下「スキツドパイプ」という）５上にサ
ポートされながら、輻射管３の上方位置にて図中
の表裏方向に搬送される。その搬送方法として
は、通常、ウオーキングビーム方式やプツシヤー
方式が採られている。スキツドパイプ５は、鋼片
Ｗの搬送方向に沿つて複数列配備されている。本
例の場合は、左右２列ずつ計４列配備され、そし
て一般に行なわれているように、左右におけるそ
れぞれ２列のスキツドパイプ５の間隔が小さく設
定されていて、鋼片Ｗの大きさの変化に対応でき
るようになつている。また、炉本体１の側壁１ａ
には、鋼片Ｗの上面を加熱するためのバーナ６が
装備されている。

このように輻射管３を用いた加熱炉の場合、サ
イドバーナー２の火炎は輻射管３によつてガイド
されながら燃焼するため、その燃焼量の大小に拘
わらず、均一外径である輻射管３の表面温度は均
一となる。したがつて、輻射管３を用いない直火
式バーナの場合に比して、鋼片Ｗの下面温度が均
一化すると共に、炎の上昇によつて鋼片Ｗの幅方
向に過大な温度差を生じるという問題をなくすこ
とができる。

［考案が解決しようとする問題点］ ところが、上記のように輻射管３を用いた加熱
炉にあつても次のような問題があつた。

すなわち、均一外径の輻射管３の表面の各部か
らは、鋼片Ｗの下面に向つて均一な輻射熱が発せ
られるものの、鋼片Ｗを支持するスキツドパイプ
５の存在のために、鋼片Ｗの下面には部分的に受
熱効率が低い箇所が生じてしまい、鋼片Ｗの下面
温度が不均一なものとなる。つまり、スキツドパ
イプ５の相互間隔が小さい部分では、鋼片Ｗの受
熱角（VIEW FACTOR）が小さいため、受熱効
率が低く、特に、スキツドパイプ５の直上付近の
スキツドマークと称される部分の下面温度は低
く、最低温度部分となる。したがつて、その最低
温度部分に対する加熱温度を基準として、加熱炉
を操業しなければならず、他の部分に対しては過
加熱となつて、無駄なエネルギーを消費してい
た。

また、左右におけるそれぞれ２列のスキツドパ
イプ５の間隔は、前述してように小さく設定され
ていることが通例であるため、その狭い間隔のス
キツドパイプ５の間に位置する鋼片Ｗの受熱効率
は他の部分に比して低いのが現状である。逆に、
鋼片Ｗの端面や、スキツドパイプ５の相互間隔が
大きい炉内中央部に位置する部分のように、受熱
効率の良い部分では過加熱となる。このような不
均一な加熱は、鋼片Ｗの品質を不均一なものとす
る。

鋼片Ｗの幅方向における輻射管３の表面温度を
第３図中の曲線Ａで表し、鋼片Ｗの幅方向におけ
る下面の温度を同図中の曲線Ｂで表す。同図中Ｏ
は鋼片Ｗの中央線である。図から明らかなよう
に、均一外径の輻射管３の表面温度はほぼ均一で
あるものの、スキツドパイプ５の位置Ｐにおける
鋼片Ｗの下面温度が低く、逆に鋼片Ｗの端面が高
くなる温度分布を示す。

この考案は、このような従来の問題を解決し
て、被加熱材を均一に加熱することのできる加熱
炉を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ この考案の加熱炉は、加熱炉本体内のスキツド
パイプ上にて被加熱材を移動させつつ、スキツド
パイプの下方に備えた輻射管内に高温ガスを通し
て、その輻射管からの輻射熱によつて被加熱材を
加熱する加熱炉において、スキツドパイプのため
に輻射管からの受熱効率が低くなる被加熱材の部
分の直下に位置する輻射管を、他の位置の輻射管
よりも大径にしたことを特徴としている。

［作用］ この考案の加熱炉は、スキツドパイプの存在の
ために輻射管からの受熱効率が低くなる被加熱材
の部分の直下において、他の部分よりも大径の輻
射管から充分な輻射熱を発して、受熱効率が低い
被加熱材の部分の温度を補償し、被加熱材を全体
に渡つて均一に加熱する。

［実施例］ 以下、この考案の実施例を第１図ないし第４図
に基づいて説明する。なお、前述した従来例のも
のと同様の部分には同一符号を付してその説明を
省略する。

第１図ないし第３図はこの考案の第１実施例を
示す。前述した従来例と異なるところは、同一外
径の輻射管３に代えて、部分的に外径が異なる輻
射管７を装備した点にある。この輻射管７は、セ
ラミツクや耐熱金属のような耐熱材料によつて形
成されており、第２図に示すように鋼片Ｗの搬送
方向に沿つて千鳥状に配列されて、サイドバーナ
ー２からの燃焼ガスを導いて炉内の中央部分に位
置する解放端から炉内に放出するようになつてい
る。輻射管７は、左右のそれぞれ２列のスキツド
パイプ５の狭い間隔の直下に位置する部分の外径
が大きく設定されている。つまり、スキツドパイ
プ５の存在のために受熱効率が低くなる鋼片Ｗの
部分の直下に位置する部分の輻射管７が大径とな
つており、他の部分は小径となつている。本例の
場合、輻射管７は大径管７ａの両端に小径管７
ｂ，７ｂを連結した構成となつている。

その他の構成は、前述して従来例と同様であ
る。

次に作用について説明する。

サイドバーナー２からの燃料および空気は、サ
イドバーナー２寄りの小径管７ｂから大径管７ａ
内に入つて体積変化する際に、効率良く混合、攪
はんして活発に燃焼する。したがつて、この大径
管７ｂ内の火炎温度は高く、その表面温度は小径
管７ａの部分よりも高くなる。また、大径管７ａ
はその固体輻射面の面積が小径管７ｂよりも大き
いため、当然、その大径管７ａから鋼片Ｗの下面
に伝達される固体輻射熱は小径管７ｂのそれより
も大きくなる。このことは、下記の関係式からも
明らかである。

Ｑ＝Ａ・Φc_H・〔（Tc／100）⁴−（Tc／100）⁴〕Kcal／
Ｈ Ｑ：固体輻射伝熱量 Ａ：輻射管の輻射面積 Tc：輻射管の表面温度（゜Ｋ） Ts：鋼片の下面温度（゜Ｋ） ΦcH：総括熱吸収率（＝εc×εs×FcH） εc：輻射管の輻射率 εs：鋼片の輻射率 FcH：受熱角 これらの結果、鋼片Ｗの幅方向における輻射管
７の下面温度は、第３図中の曲線Ｃとして表され
るように、左右のそれぞれ２列のスキツドパイプ
５の狭い間隔の直下に位置する部分にて高くな
る。したがつて、鋼片Ｗの幅方向における下面の
温度は、同図中の曲線Ｄに表すような傾向を呈す
る。すなわち、スキツドパイプ５とその周辺の受
熱効率の悪い部分の温度低下が抑えられる。一
方、サイドバーナー２や炉内中央部の受熱効率の
良い部分に対しては、その直下に位置する輻射管
７が小径管７ｂとなつているために、過加熱が回
避されることになる。

このようにして、鋼片Ｗの幅方向における温度
分布が均一化される。したがつて、スキツドパイ
プ５の直上のスキツドマークも小さくなる。

ところで、本例のように、解放端から炉内に燃
焼ガスを放出する形式の輻射管７を用いた場合、
鋼片Ｗへの伝熱は、輻射管７の固体輻射の他に、
その解放端から放出される燃焼ガスの輝炎輻射お
よびガス輻射の和に依存する。しかし、本例にお
ける輻射管７は、第２図に示すように鋼片Ｗの搬
送方向に沿つて千鳥状に配列され、かつ左右の炉
壁１ａに対して対称的に備えられているため、鋼
片Ｗへの伝熱は左右同一となる。よつて、鋼片Ｗ
の下面における受熱は輻射管７の固体輻射熱に影
響されることになる。

輻射管７としては、炉内を貫通して、燃焼ガス
を炉内に放出しない形式のものを採用することも
可能である。

第４図ａ，ｂは、それぞれ輻射管７の異なる他
の構成例を示す。第４図ａのものは、大径管７ａ
と小径管７ｂとの接合部分を曲面形状としてお
り、第４図ｂのものは大径管７ａと小径管７ｂと
の接合部分を段差形状としている。

［考案の効果］ 以上説明したように、この考案の加熱炉は、ス
キツドパイプの存在のために輻射管からの受熱効
率が低くなる被加熱材の部分の直下において、他
の部分よりも大径の輻射管から充分な輻射熱を発
して、受熱効率が低い被加熱材の部分の温度を補
償する構成であるから、被加熱材の温度分布を均
一化して、被加熱材の品質の均一化を実現するこ
とができる。しかも、被加熱材に局所的な低温部
が生じることをなくして、被加熱材の各部分を同
一条件下で加熱することができ、この結果、被加
熱材に局所的な低温部を生じる従来の場合に比し
て、低い加熱温度で操業することができ、省エネ
ルギー化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの考案の一実施例を示
し、第１図は縦断面図、第２図は第１図の−
線に沿う部分断面図、第３図は温度特性を従来例
のものと共に説明するための図である。第４図
ａ，ｂは、この考案の加熱炉に備わる輻射管の異
なる他の構成例を説明するたもの図である。第５
図は従来の加熱炉の縦断面図である。 １……炉本体、１ａ……側壁、２……サイドバ
ーナー、４……輻射管サポート、５……スキツド
パイプ、６……バーナー、７……輻射管、７ａ…
…大径管、７ｂ……小径管、Ｗ……鋼片（被加熱
材）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 加熱炉本体内のスキツドパイプ上にて被加熱材
   を移動させつつ、スキツドパイプの下方に備えた
   輻射管内に高温ガスを通して、その輻射管からの
   輻射熱によつて被加熱材を加熱する加熱炉におい
   て、スキツドパイプのために輻射管からの受熱効
   率が低くなる被加熱材の部分の直下に位置する輻
   射管を、他の位置の輻射管よりも大径にしたこと
   を特徴とする加熱炉。