JPH06346140A - 直火還元加熱用バーナ - Google Patents

直火還元加熱用バーナ

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JPH06346140A
JPH06346140A JP13368493A JP13368493A JPH06346140A JP H06346140 A JPH06346140 A JP H06346140A JP 13368493 A JP13368493 A JP 13368493A JP 13368493 A JP13368493 A JP 13368493A JP H06346140 A JPH06346140 A JP H06346140A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
burner
rectangle
burner tile
tile
reduction heating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP13368493A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Shirahama
正幸 白濱
Makoto Wake
誠 和気
Jun Akimoto
純 秋元
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPH06346140A publication Critical patent/JPH06346140A/ja
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  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼帯など金属材料の直火還元加熱において、
バーナ1本あたりの還元領域を広げかつ安定させること
により、燃焼制御の容易化および設備費の低減を図るこ
とを目的とする。 【構成】 バーナタイル底部に、燃料ガスと空気の混合
ガスを吐出させるノズルを有するバーナにおいて、バー
ナタイル吐出口を矩形状とし、かつ該矩形の各辺を、該
矩形の頂点を結ぶ長方形の内側に湾曲した凹状に形成し
たことを特徴とする直火還元加熱用バーナである。バー
ナ1本あたりの還元加熱領域を拡大し、しかもシャープ
な矩形状にすることができるので、炉のバーナ配置の設
計が容易となり、バーナ本数を減らし、各バーナの燃焼
制御が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鋼帯など金属材料の直火
還元加熱用バーナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼帯の熱処理等の材料加熱手段として、
バーナ火炎の還元領域を材料表面に当てる直火還元加熱
方法が知られている。この方法によれば、処理材料を無
酸化状態で加熱することができるので、加熱処理後の還
元炉や酸洗設備が不要になり、また加熱炉内のロール等
へ酸化スケールがピックアップすることがなくなる等、
多くの利点がある。しかしながら、鋼帯等を大きな加熱
速度で安定的に完全無酸化加熱するには、まだ問題が残
されていた。
【0003】本出願人は特公平3−69972号公報に
より、バーナタイル底部面積100cm2 あたり5孔以上
の2重管式吐出孔を設け、空気比を0.7〜0.9に調
整し、鋼帯とバーナタイル底部との距離を100〜40
0mmに調整して、鋼帯を安定かつ広い範囲で還元加熱す
る方法を提案したが、薄鋼板等の通板速度が速い場合に
は、振動等により鋼板が火炎の還元領域から外れるおそ
れが生じた。この問題の解決策として、本出願人はさら
に特願平4−89118号により、2重管吐出孔の外管
から空気をバーナ軸と平行に吐出させ、内管から燃料ガ
スを空気流路に直交しかつ内管の接線方向に吐出させ
て、燃料ガスと空気の混合を均一化し、バーナ火炎の還
元領域を広げることのできるバーナを提案しているが、
まだ改善の余地が残されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】薄鋼板等の材料を均一
に安定して還元加熱する場合、バーナの配置が最適とな
るようにピッチを考慮して多数のバーナを設置すること
が必要なので、各バーナの燃焼制御が複雑となり、さら
に設備費が高額となる。したがって、燃焼制御の容易化
および設備費の低減を図るためには、還元火炎の径を拡
大してバーナ1本あたりの還元加熱範囲を広げ、バーナ
本数を減らすことが必要となる。
【0005】そのためには、まずバーナタイル吐出口を
拡張することが考えられるが、拡張に伴って吐出速度が
小さくなり、腰の弱い燃焼ガスが材料に衝突するので、
炉内の排ガス流により火炎が曲げられ、還元火炎が材料
に届かず材料が酸化するおそれがある。つぎに燃焼容量
を増大することが考えられるが、増大に伴って燃焼排ガ
スも増大するので、各バーナの間を流れる排ガスの増加
および衝突後の燃焼ガスの循環により材料が酸化した
り、あるいは還元能力が低下するおそれがある。
【0006】本発明は、鋼帯など金属材料の直火還元加
熱において、燃焼ガスの吐出速度を低下させることな
く、かつ燃焼排ガスを増加させずに、バーナ1本あたり
の還元領域を広げかつ安定させることにより、燃焼制御
の容易化および設備費の低減を図ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、バーナタイル
底部から燃料ガスと空気の混合ガスを吐出させるバーナ
において、バーナタイル吐出口を矩形状とし、かつ該矩
形の各辺を、該矩形の頂点を結ぶ長方形の内側に湾曲し
た凹状に形成したことを特徴とする直火還元加熱用バー
ナである。そして、凹状の矩形状に形成したバーナタイ
ル吐出口の長辺の最深部と、該矩形の頂点を結ぶ長方形
の長辺との距離h、該バーナタイル吐出口の短辺の最深
部と、該矩形の頂点を結ぶ長方形の短辺との距離k、該
長方形の長辺の長さa、および該長方形の短辺の長さb
について、h/aが1/8以下であり、かつk/bが1
/8であるのが好ましく、またバーナタイル長をバーナ
タイル底部直径の0.5倍以上5倍以下とするのが好ま
しい。
【0008】以下、図1および図2の例により本発明の
直火還元加熱用バーナを説明する。図1は正面図、図2
(a) は図1のA−A矢視図、図2(b) は図2(a) のB−
B矢視図である。バーナタイル8の底部1に、この例で
は、図1のように5個のノズル2があって、各ノズル2
は内管3および外管4からなり、内管3には内管吐出孔
5が、外管4には外管吐出孔6がそれぞれ設けられてお
り、内管3には燃料ガスが、外管4には空気がそれぞれ
供給され、両者の混合ガスが各ノズル2から吐出される
ようになっている。なお内管3に空気が供給され、外管
4に燃料ガスが供給されるようになっていてもよい。バ
ーナタイル8は吐出口7に向けて矩形状に変形してお
り、バーナタイル吐出口7は図1のように凹状の矩形状
をなしている。
【0009】該矩形の各辺は、該矩形の頂点P,Q,
R,Sを結ぶ長方形の内側に湾曲した凹状に形成されて
いる。そして、凹状の矩形状に形成したバーナタイル吐
出口7の長辺の最深部Tと、該矩形の頂点を結ぶ長方形
の長辺RSとの距離h、該バーナタイル吐出口の短辺の
最深部Uと、該矩形の頂点を結ぶ長方形の短辺QRとの
距離k、該長方形の長辺RSの長さa、および該長方形
の短辺QRの長さbについて、h/aが1/8以下であ
り、かつk/bが1/8であるのが好ましい。
【0010】なお図1の例は、バーナタイル吐出口7の
湾曲した辺の最深部Tと頂点RおよびSとが直線で結ば
れ、最深部Uと頂点QおよびRとが直線で結ばれた形状
をしているが、この他、円弧で結ばれていてもよく、ま
た最深部TおよびUに幅のある、すなわち平底の皿状で
あってもよい。また図2(a) に示すバーナタイル長eを
バーナタイル底部直径dの0.5倍以上5倍以下とする
のが好ましい。
【0011】図2(a) に示すバーナのノズル2は、内管
3からのガス(図では燃料ガス)の吐出流が、矢印で示
すごとくバーナ軸と直交方向で、かつ図2(b) の矢印で
示すごとく内管3の接線方向となるように、内管吐出孔
5が設けられている。そして外管4からの空気の吐出流
が、図2(a) の矢印で示すごとくバーナ軸と平行方向と
なるように、外管吐出孔6が設けられている。しかし、
本発明におけるノズル2はこのような形状に限らず、内
管3からのガスの吐出流がバーナ軸に平行となるよう内
管吐出孔5が設けられていてもよい。またノズル2の数
および配置は、図1に示した例の他、中心孔の周りに3
個、5個、6個・・・環状に配したものでもよく、さら
に複数の環状に配したもの、升目状に配したもの等でも
よい。
【0012】バーナタイル吐出口7の矩形状の各辺の湾
曲程度について、図1のhおよびkがaおよびbに対し
て過大になると、バーナタイル吐出口7により、還元火
炎の流れがせき止められ、バーナタイル内で燃焼反応が
促進する。そのため、火炎が鋼板等の被加熱材と衝突す
る直前において、CO,H2 ,H,CHOのラジカル等
の還元力のある成分が、CO2 ,H2 O等の酸化力のあ
るガス成分に比べ少量となり、被加熱材表面が酸化する
おそれがあるので、h/a≦1/8 でかつk/b≦1
/8 とするのが好ましい。またバーナタイル長eがバ
ーナタイル底部直径dに対して短すぎると、バーナタイ
ルがフレームホルダの役目をせず火炎が消えるおそれが
あり、長すぎるとバーナタイル吐出口7が還元火炎に近
付き、被加熱材と接触して材料を疵付けたり板破断をお
こすおそれがあるので、0.5a≦e≦5a とするの
が好ましい。
【0013】なお、バーナタイル吐出口7の面積が、バ
ーナタイル底部1の面積に比して過大になると、吐出後
の燃焼ガスの吐出速度が遅くなるので、腰の弱い火炎と
なり、炉内の排ガスにより曲げられ、被加熱材に直接衝
突せず、被加熱材を酸化させるおそれがある。またバー
ナタイル吐出口7の面積が、バーナタイル底部1の面積
に比して過小になると、燃焼ガスの吐出速度が過大とな
り、炉内燃焼ガスとの運動量に差が生じ、火炎は炉内燃
焼ガスを巻き込む(同伴する)。そのため、火炎中のC
O,H2 ,H,CHOのラジカル等の還元力のある成分
が酸化され、CO2 ,H2 O等の酸化力のあるガス成分
が増加し、被加熱材を酸化させるおそれがある。したが
って、バーナタイル吐出口7の面積は、バーナタイル底
部1の面積とほぼ等しくなるように、aおよびbの値を
定めるのが好ましい。
【0014】
【作用】本発明の多孔ノズルバーナは、図1のようにバ
ーナタイル吐出口7が矩形状になっているので、還元火
炎の直交断面が矩形状となり、材料に垂直に火炎を衝突
させると、材料面の矩形状の領域が還元加熱される。そ
して、バーナタイル吐出口7の矩形状の各辺が、該矩形
の頂点を結ぶ長方形の内側に湾曲した形状になっている
ので、材料面の還元加熱される矩形状の領域の形状がシ
ャープになり、このような本発明のバーナを複数本並べ
て、鋼帯など広い面積の材料を加熱する際に均一な加熱
が行える。
【0015】
【実施例】図1および図2に示すバーナを本発明例と
し、図1および図2においてバーナタイル8を内径dの
円筒状にしたバーナを従来例として実験を行った。供試
材は、縦120mm, 横100mm,厚さ1.6mmの薄鋼板
を大気中で加熱し酸化させた厚さ500オングストロー
ムの酸化膜を有するものである。バーナタイル吐出口と
鋼板との間隔を150mmとし、バーナ1本の還元火炎を
供試材の中央部に垂直に当てて750〜800℃の温度
で還元加熱し、窒素ガスで冷却した。燃焼条件は、空気
比:0.8,燃料:LPG,燃焼容量:12000kc
al/hとし、バーナタイル底部直径d:45mm, バー
ナタイル長e:100mm, 本発明例におけるa:56m
m, b:40mm, h:7mm, k:5mmとした。
【0016】加熱後の鋼板表面を観察測定し、還元面積
率と還元率を求めた。還元面積率は、還元され金属光沢
を呈する領域(還元領域)の面積を鋼板の表面積で割っ
たもの、還元率は還元加熱前後の酸化膜厚さを加熱前の
酸化膜厚さで割ったものである。還元面積率は、本発明
例が60%,従来例は12%であった。また還元率の板
幅方向分布は図3に、還元率100%の強還元領域は図
4に示すとおりであった。この結果からわかるように、
本発明のバーナにより還元領域が拡大し、しかも還元領
域がシャープな矩形状となる。またこの還元領域内の温
度分布は均一であり、材料の熱処理は均一に行われた。
【0017】
【発明の効果】本発明により、鋼帯など金属材料の直接
還元加熱において、燃焼量を増大することなく、1本の
バーナによる還元加熱領域を拡大し、しかもシャープな
矩形状にすることができるので、炉のバーナ配置の設計
が容易となり、バーナ本数を減らし、各バーナの燃焼制
御が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明バーナ例の正面図である。
【図2】本発明バーナ例を示し、(a) は図1のA−A矢
視図、(b) は(a) のB−B矢視図である。
【図3】本発明の効果を示す図である。
【図4】本発明の効果を示す図である。
【符号の説明】
1:バーナタイル底部 2:ノズル 3:内管 4:外管 5:内管吐出孔 6:外管吐出孔 7:バーナタイル吐出口 8:バーナタイル P,Q,R,S:バーナタイル吐出口の頂点 T:バーナタイル吐出口の長辺の最深部 U:バーナタイル吐出口の短辺の最深部 a:バーナタイル吐出口の頂点を結ぶ長方形の長辺長さ b:バーナタイル吐出口の頂点を結ぶ長方形の短辺長さ h:バーナタイル吐出口の頂点を結ぶ長方形の長辺とT
の距離 k:バーナタイル吐出口の頂点を結ぶ長方形の短辺とU
の距離 d:バーナタイル底部直径 e:バーナタイル長

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バーナタイル底部から燃料ガスと空気の
    混合ガスを吐出させるバーナにおいて、バーナタイル吐
    出口を矩形状とし、かつ該矩形の各辺を、該矩形の頂点
    を結ぶ長方形の内側に湾曲した凹状に形成したことを特
    徴とする直火還元加熱用バーナ。
  2. 【請求項2】 凹状の矩形状に形成したバーナタイル吐
    出口の長辺の最深部と、該矩形の頂点を結ぶ長方形の長
    辺との距離h、該バーナタイル吐出口の短辺の最深部
    と、該矩形の頂点を結ぶ長方形の短辺との距離k、該長
    方形の長辺の長さa、および該長方形の短辺の長さbに
    ついて、h/aが1/8以下であり、かつk/bが1/
    8である請求項1記載の直火還元加熱用バーナ。
  3. 【請求項3】 バーナタイル長をバーナタイル底部直径
    の0.5倍以上5倍以下とした請求項1記載の直火還元
    加熱用バーナ。
JP13368493A 1993-06-03 1993-06-03 直火還元加熱用バーナ Withdrawn JPH06346140A (ja)

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JP13368493A JPH06346140A (ja) 1993-06-03 1993-06-03 直火還元加熱用バーナ

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JP13368493A JPH06346140A (ja) 1993-06-03 1993-06-03 直火還元加熱用バーナ

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JPH06346140A true JPH06346140A (ja) 1994-12-20

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ID=15110462

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13368493A Withdrawn JPH06346140A (ja) 1993-06-03 1993-06-03 直火還元加熱用バーナ

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180023231A (ko) * 2016-08-25 2018-03-07 한국에너지기술연구원 고효율 강판용 연속 열처리 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Effective date: 20000905