JPH06322434A - 加熱炉の操業方法及び加熱炉設備 - Google Patents

加熱炉の操業方法及び加熱炉設備

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JPH06322434A
JPH06322434A JP11333993A JP11333993A JPH06322434A JP H06322434 A JPH06322434 A JP H06322434A JP 11333993 A JP11333993 A JP 11333993A JP 11333993 A JP11333993 A JP 11333993A JP H06322434 A JPH06322434 A JP H06322434A
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heating furnace
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政孝 長谷
Yasumasa Yoshibe
靖正 吉部
Masato Fujioka
政人 藤岡
Junichi Hayashi
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱条件の異なる被熱材を同一の加熱炉で効
率よく、低燃料原単位で加熱できる加熱炉の操業方法及
び設備を提供するものである。 【構成】 予熱帯、加熱帯及び均熱帯からなる連続式加
熱炉において、予熱帯の炉温を他のゾーンより高く設定
する操業方法とし、前記予熱帯に蓄熱体を内蔵し、交互
に燃焼させる蓄熱式バーナーを設けるか、あるいは純酸
素もしくは酸素富化空気で燃料を燃焼させるバーナーを
設けるとともに、予熱帯と加熱帯の間に燃焼排ガスの排
出口を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スラブ、ビレット、ブ
ルーム等の被熱材を、所定の目標温度まで加熱する場合
に用いる連続式加熱炉及びその操業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】連続式加熱炉の操業方法において、炉温
設定パターンは、省エネルギーの観点から、社団法人日
本鉄鋼協会発行「連続鋼片加熱炉における伝熱実験と計
算方法」第４頁及び第２９頁に開示されているように、
予熱帯の炉温を他のゾーンより低く設定して操業する方
法が、一般に採用されている。
【０００３】さらに、燃料原単位を低減する方法とし
て、例えば、特公昭５４−７４８８号公報に示すよう
に、装入側に換熱ゾーンと称し、抽出側からの燃焼排ガ
スと被熱材間で熱授受させる非燃焼ゾーンを長くとり、
極力、炉尻での燃焼排ガス温度を低くすることが提案さ
れている。
【０００４】しかし、最近、冶金条件からくる長時間加
熱を要する熟熱度厳格材、すなわち板厚方向の温度の均
一性厳格材や高抽出温度材に対応できる加熱炉の要求が
強くなっている。
【０００５】この要求に対し、装入側に長い非燃焼ゾー
ンを有する加熱炉においては、抽出側の燃焼ゾーンの負
荷を上げ、加熱時間を長くとることで解決を図ってい
る。しかし、加熱時間を長くすることは、生産量を下げ
ることに繋がり、やむをえず、この非燃焼ゾーンにバー
ナーを追加し、燃料原単位を犠牲にして、生産量の確保
と品質の確保を図っている。
【０００６】一方、最近、鉄鋼設備における省エネルギ
一対策として、プロセスの直結化が行われている。連続
式加熱炉におけるホットチャージ（熱片装入）もその例
で、大きな燃料原単位低減効果を上げている。
【０００７】しかし、操業者からみると、従来の冷片、
温片に熱片まで加わり、装入温度の変動幅が大きくなっ
たことを考慮した複雑な炉内温度設定が求められるよう
になった。
【０００８】操業者にとっては、装入温度はできるだけ
同じであることが望ましく、加熱炉装入側に冷片、温片
を急速に予熱する装置の設置が望まれている。
【０００９】この予熱装置として、誘導加熱や特公昭５
２−２７６０７号公報で提案されている噴流加熱があ
る。
【００１０】しかし、いずれも設備費が高く採用されて
いない。さらに、噴流加熱については、排ガス温度の変
動によって伝熱効率が変わること、被熱材表面が露点温
度域になり水分が付着するなどの問題がある。
【００１１】したがって、加熱炉の装入側にバーナーを
設置して、排ガス顕熱の増大による燃料原単位の悪化を
犠牲にして予熱しているのが現状である。
【００１２】このように、加熱炉の設備及び操業に関し
て多くの提案がなされているが、満足できるものはな
く、冷片、温片に熱片までの装入温度の変動幅が大きな
場合でも、また長時間加熱を必要とする場合でも操業の
自由度が大きく、燃料原単位が低く、生産性の高い加熱
炉が待ち望まれていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な事情に着目してなされたものであって、その目的は、
加熱条件の異なる被熱材を同一の加熱炉で効率よく、低
燃料原単位で加熱できる加熱炉の操業方法及び設備を提
供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記の事項を
要旨とするものである。
【００１５】（１）予熱帯、加熱帯及び均熱帯からなる
連続式加熱炉の操業方法において、予熱帯の炉温を他の
ゾーンより高く設定することを特徴とする。
【００１６】（２）予熱帯、加熱帯及び均熱帯からなる
連続式加熱炉において、前記予熱帯に蓄熱体を内蔵し、
交互に燃焼させる一対以上の蓄熱式バーナーを設けたこ
とを特徴とする。
【００１７】（３）予熱帯、加熱帯及び均熱帯からなる
連続式加熱炉において、前記予熱帯に、酸素もしくは酸
素富化空気で燃料を燃焼させるバーナーを設けたことを
特徴とする。
【００１８】（４）予熱帯、加熱帯及び均熱帯からなる
連続式加熱炉において、予熱帯と加熱帯の間に燃焼排ガ
スの排出口を設けたことを特徴とする。
【００１９】
【作用】本発明の加熱炉の操業方法及び設備は、予熱帯
の炉温を他のゾーンより高く設定するため、長時間加熱
を要する熟熱度厳格材、高抽出温度材や冷片、温片がこ
の予熱帯で急速加熱されて、被熱材の加熱帯入口での熱
的条件がほぼ均一化されて、生産性が向上する。
【００２０】また、予熱帯に蓄熱式バーナーを設置する
ため、燃焼排ガス顕熱が高温の予熱空気として回収でき
るため、加熱炉の燃料原単位の低減が図られる。
【００２１】また、予熱帯に酸素バーナーを設置するた
め、燃焼排ガス量が少なく、したがって、燃焼排ガス顕
熱の回収がコンパクトな熱交換器で容易にできる。
【００２２】さらに、予熱帯と加熱帯の間に燃焼排ガス
の排出口を設けてあるため、予熱帯の高温の燃焼排ガス
と他のゾーンの燃焼排ガスが混合することがなく、した
がって、予熱帯の燃焼排ガス顕熱の回収が効率よくでき
ると共に、予熱帯と加熱帯の炉温の干渉がないため、そ
れぞれ独立した温度設定が可能となる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明を詳細に説明する。
【００２４】〔実施例１〕まず、予熱帯に蓄熱式バーナ
ーを設置した場合について図１から図４で説明する。
【００２５】図１は、本発明を実施した連続式加熱炉設
備と炉温及び被熱材昇温曲線を示す。
【００２６】図１に示す如く、予熱帯（Ａ）に蓄熱式バ
ーナー２、加熱帯（Ｂ）に通常バーナー３、均熱帯
（Ｃ）に通常バーナー３を設置した加熱炉１の断面図で
ある。
【００２７】装入口４から加熱炉に装入されたスラブ、
ビレット、プルーム等の被熱材Ｓは、ウォーキングビー
ム（図示しない）等の搬送装置により、抽出口５から炉
外に抽出される。
【００２８】予熱帯（Ａ）に配設されている蓄熱式バー
ナー２は図２及び図３に示す如く燃焼しているバーナー
２と燃焼していないバーナー２’が一対となっており、
燃焼しているバーナー２では蓄熱体端部に位置する給排
口６より燃焼用空気としての冷風が入り、蓄熱体７でこ
の冷風が予熱され、ノズル８から供給された燃料ガスと
混合し、燃焼した後バーナーポート９より燃焼ガスがフ
レームとなって炉内に供給される。
【００２９】燃焼していないバーナー２’では、炉内の
燃焼ガスをバーナーポート９より吸引し、蓄熱体７を通
過し蓄熱体端部より排出され、排気筒（図示しない）を
経て大気中に放散される。
【００３０】他のゾーンの通常のバーナー３は、炉内に
燃焼ガスをフレームとなして供給し、燃焼排ガスは予熱
帯側へ流れ、煙道１０，煙突１１を経て大気中に放散さ
れる。
【００３１】図１において、被熱材Ｓを２０℃から１１
８０℃に加熱するため、炉温Ｔは、予熱帯（Ａ）の炉温
Ｔ−Ａが１３００℃、加熱帯（Ｂ）の炉温Ｔ−Ｂが１２
５０℃、均熱帯（Ｃ）の炉温Ｔ−Ｃが１２００℃に設定
されている。
【００３２】従来の操業方法では、Ｔ−Ａ’は１２００
℃、Ｔ−Ｂ’は１３００℃、Ｔ−Ｃ’は１２３０℃であ
ったが、この実施例では予熱帯の温度を他のゾーンより
高くしている。
【００３３】本発明における被熱材Ｓの温度は、表面Ｓ
−Ｓ，中心Ｓ−Ｃによって示される曲線のように昇温さ
れる。なお、図１に示す如く、予熱帯の炉温を高くして
いるため加熱帯、均熱帯の炉温は低い設定でよい。予熱
帯の蓄熱式バーナーからの燃焼ガスは、燃焼していない
バーナーの蓄熱体を通過して排気されるため、炉尻での
燃焼排ガス温度は、従来の操業方法による場合に比し低
くなっている。
【００３４】予熱帯での投入熱量及び熱損失増加分は、
蓄熱式バーナーでの高い廃熱回収効果、すなわち、耐熱
上の制約がなくしかも高効率のため高空気温度が得られ
ることや加熱帯、均熱帯での投入熱量の減少分で十分補
われ、発明者の試算によると、熱効率は６９％となり、
従来方法（熱効率６３％）に比し低燃料原単位で加熱さ
れたことになる。
【００３５】なお、予熱帯、加熱帯、均熱帯と連続式加
熱炉の炉長方向を区分し名称をつけているが、これらは
便宜上の呼称にすぎず、被熱材の昇温を主として行わせ
る所を予熱帯、加熱帯、被熱材内の熱拡散を主として行
わせるところを均熱帯と区分しているまでである。
【００３６】また、図４は予熱帯（Ａ）と加熱帯（Ｂ）
の間に、加熱帯、均熱帯に配設されている通常のバーナ
ー３からの燃焼ガスを大気中に放散するための排出口１
２を設けた他の実施例である。これは、予熱帯の燃焼排
ガスが抽出側から流れてくる燃焼排ガスと混合すること
を防止するためである。
【００３７】なお、前記排出口１２からの燃焼排ガス顕
熱は、図示しない熱交換器により別途回収する如くなし
ている。
【００３８】〔実施例２〕予熱帯に酸素バーナーを設置
した場合について説明する。
【００３９】発明者は被熱材を急速に予熱する方法とし
て、高温、高輻射能雰囲気ガスを被熱材の回りに供給す
ることを考えた。
【００４０】さらに、高温、高輻射能雰囲気ガスを作り
出す手段として、酸素で燃料を燃焼させるバーナーを考
えた。
【００４１】加熱炉内において被熱材に与えられる熱量
は次の式で表される。
【００４２】Ｑ＝４．８８ΦＣＧ｛〔（ｔｇ＋２７３）
／１００〕4−〔（ｔｓ＋２７３）／１００〕4 ｝ Ｑ ：被熱材に与えられる熱量 ΦＣＧ：総括熱伝達係数 ｔｇ ：雰囲気ガス温度 ｔｓ ：被熱材温度 ここで、ΦＣＧは雰囲気ガス中のＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏの量に
よって変わり、多いほどΦＣＧは大きくなり、被熱材に
与えられる熱量は増加して急速に予熱されることにな
る。
【００４３】発明者は、燃料がＣＯＧ（コークス炉ガ
ス）の場合のΦＣＧを試算した。この試算結果を表１に
示すが、ΦＣＧは従来技術に比し３５％大きくなる。
【００４４】
【表１】 表１に示すように、燃料がＣＯＧ（コークス炉ガス）の
場合の理論排ガス量は、従来技術に比べ３０％に減少す
る。
【００４５】図５に本発明を実施した加熱炉における炉
温及び被熱材昇温曲線を示す。予熱帯に設けた酸素バー
ナー１３には、燃料を供給する配管と酸素もしくは酸素
富化空気を供給する配管が接続されている。
【００４６】図５の予熱帯の炉温Ｔ−Ａは、他のゾーン
の炉温より高くしており、また、炉尻の燃焼排ガス温度
は低くなっている。これは酸素バーナーで燃焼させるた
め、燃焼排ガス量が少ないためである。
【００４７】被熱材Ｓの温度は、表面Ｓ−Ｓ，中心Ｓ−
Ｃによって示される曲線のように予熱帯で急速に昇温さ
れる。
【００４８】なお、本発明は上記実施例にのみ限定され
るものではなく、例えば、図６に示す如く、予熱帯
（Ａ）の前部、いわゆる換熱ゾーンと称する部分にプレ
予熱帯（Ａ’）を設け、蓄熱式バーナー２もしくは酸素
バーナー１３を設けることにより、前記プレ予熱帯
（Ａ’）の炉温を他のゾーンより高く設定することも可
能である。
【００４９】これにより、例えば、燃料原単位の悪化、
ドラフト力の低下を防止することができ、大幅な改造を
必要とすることなく、既設の改造への適用についても容
易に行うことができるのである。
【００５０】その他、本発明の要旨を逸脱しない限り、
種々、変更を加え得ることは勿論である。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
予熱帯の炉温を他のゾーンより高く設定するため、長時
間加熱を要する熟熱度厳格材、高抽出温度材や冷片、温
片がこの予熱帯で急速加熱されて、被熱材の加熱帯入口
での熱的条件がほぼ均一化されて、生産性が向上する。
【００５２】また、予熱帯に蓄熱式バーナーを設置する
ため、燃焼排ガス顕熱が高温の予熱空気として回収でき
るため、加熱炉の燃料原単位の低減が図られる。
【００５３】また、予熱帯に酸素バーナーを設置するた
め、燃焼排ガス量が少なく、したがって、燃焼排ガス顕
熱の回収がコンパクトな熱交換器で容易にできる。
【００５４】さらに、予熱帯と加熱帯の間に燃焼排ガス
の排出口を設けてあるため、予熱帯の高温の燃焼排ガス
と他のゾーンの燃焼排ガスが混合することがなく、した
がって、予熱帯の燃焼排ガス顕熱の回収が効率よくでき
ると共に、予熱帯と加熱帯の炉温の干渉がないため、そ
れぞれ独立した温度設定が可能となる。
【００５５】要するに、同一の加熱炉で操業の自由度が
大きく、燃料原単位を悪化させることなく、生産量の確
保と冶金条件からくる品質要求を満足することができる
という優れた効果を発揮する。
【００５６】また、本発明によれば、大幅な改造を必要
とすることなく、既設炉への適用を容易に行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る第１実施例を示す。
【図２】 同第１実施例の蓄熱式バーナーの断面図を示
す。
【図３】 同第１実施例の蓄熱式バーナーの燃焼システ
ム概念図を示す。
【図４】 本発明に係る第１実施例の他の例を示す。
【図５】 本発明に係る第２実施例の他の例を示す。
【図６】 本発明に係る他の実施例を示す。
【符号の説明】
１ 加熱炉 ２ 蓄熱式バーナー ３ 通常バーナー ４ 装入口 ５ 抽出口 ６ 給排口 ７ 蓄熱体 ８ 燃料ガスノズル ９ バーナーポート １０ 煙道 １１ 煙突 １２ 燃焼排ガスの排出口 １３ 酸素バーナー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 順一 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 予熱帯、加熱帯及び均熱帯からなる連続
    式加熱炉の操業方法において、予熱帯の炉温を他のゾー
    ンより高く設定することを特徴とする連続式加熱炉の操
    業方法。
  2. 【請求項２】 予熱帯、加熱帯及び均熱帯からなる連続
    式加熱炉において、前記予熱帯に、蓄熱体を内蔵し、交
    互に燃焼させる蓄熱式バーナーを一対以上設けたことを
    特徴とする連続式加熱炉。
  3. 【請求項３】 予熱帯、加熱帯及び均熱帯からなる連続
    式加熱炉において、前記予熱帯に、酸素もしくは酸素富
    化空気で燃料を燃焼させるバーナーを設けたことを特徴
    とする連続式加熱炉。
  4. 【請求項４】 予熱帯、加熱帯及び均熱帯からなる連続
    式加熱炉において、予熱帯と加熱帯の間に燃焼排ガスの
    排出口を設けたことを特徴とする連続式加熱炉。
JP5113339A 1993-05-14 1993-05-14 連続式加熱炉 Expired - Lifetime JP3067465B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008170050A (ja) * 2007-01-10 2008-07-24 Chugai Ro Co Ltd 加熱炉
JP2008214676A (ja) * 2007-03-01 2008-09-18 Sumitomo Metal Ind Ltd 連続式加熱炉
JP2008240066A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Jfe Steel Kk 鋼材の連続加熱方法

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