JPH07109515A - 直火還元加熱方法および直火還元加熱用バーナ構造 - Google Patents
直火還元加熱方法および直火還元加熱用バーナ構造Info
- Publication number
- JPH07109515A JPH07109515A JP25084193A JP25084193A JPH07109515A JP H07109515 A JPH07109515 A JP H07109515A JP 25084193 A JP25084193 A JP 25084193A JP 25084193 A JP25084193 A JP 25084193A JP H07109515 A JPH07109515 A JP H07109515A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 バーナ火炎の還元領域を広げかつ安定させ、
鋼帯の通板速度の速い場合でも安定して還元加熱可能な
方法およびその装置を提供する。 【構成】 バーナ火炎をバーナタイル出口に直交するよ
うに設けた炭素繊維帯を透過させて、鋼帯を還元加熱す
る。 【効果】 還元領域を広い範囲にとれ、薄鋼板の振動等
により薄鋼板が還元領域からそれることなく常に操業可
能となり、均一に還元加熱ができる。また、バーナタイ
ルと薄鋼板間距離が広くとれるので、薄鋼板がバーナタ
イルに接触することなしに安定した通板ができ、常に安
定した薄鋼板表面の品質が得られる。
鋼帯の通板速度の速い場合でも安定して還元加熱可能な
方法およびその装置を提供する。 【構成】 バーナ火炎をバーナタイル出口に直交するよ
うに設けた炭素繊維帯を透過させて、鋼帯を還元加熱す
る。 【効果】 還元領域を広い範囲にとれ、薄鋼板の振動等
により薄鋼板が還元領域からそれることなく常に操業可
能となり、均一に還元加熱ができる。また、バーナタイ
ルと薄鋼板間距離が広くとれるので、薄鋼板がバーナタ
イルに接触することなしに安定した通板ができ、常に安
定した薄鋼板表面の品質が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鋼帯等金属材料の直火還
元加熱方法および直火還元加熱用バーナ構造に関するも
のである。
元加熱方法および直火還元加熱用バーナ構造に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】鋼帯の連続熱処理等の加熱手段として、
バーナ火炎の非平衡領域（還元領域ともいう）を鋼帯表
面に衝突させて鋼板表面を還元加熱する直火還元加熱法
が知られている。例えば、特公昭６３−３０９７３号公
報、あるいは特開昭６２−２９８２０号公報等がある。
この方法によれば、鋼帯を無酸化（還元）加熱すること
ができるので、加熱処理後の後工程が簡略化され多くの
利点がある。例えば、ラジアントチューブを用いた還元
帯、あるいは、酸洗設備が不要になる。また、加熱炉内
等のロールのピックアップが生じなくなる。しかしなが
ら、鋼帯を大きな加熱速度で、安定して完全無酸化加熱
するにはまだ問題が残されていた。
バーナ火炎の非平衡領域（還元領域ともいう）を鋼帯表
面に衝突させて鋼板表面を還元加熱する直火還元加熱法
が知られている。例えば、特公昭６３−３０９７３号公
報、あるいは特開昭６２−２９８２０号公報等がある。
この方法によれば、鋼帯を無酸化（還元）加熱すること
ができるので、加熱処理後の後工程が簡略化され多くの
利点がある。例えば、ラジアントチューブを用いた還元
帯、あるいは、酸洗設備が不要になる。また、加熱炉内
等のロールのピックアップが生じなくなる。しかしなが
ら、鋼帯を大きな加熱速度で、安定して完全無酸化加熱
するにはまだ問題が残されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】鋼帯等の通板速度が速
い連続熱処理炉においては、通板速度の上昇にともな
い、鋼帯の振動により鋼帯がバーナタイルと接触し、鋼
帯表面に疵がつく虞があるので、広い範囲に還元領域を
有する直火還元加熱方法および直火還元加熱用バーナ構
造を要する。本出願人は特公平３−６９９７２号公報に
より、バーナタイル底部に面積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１００〜４
００mm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、鋼帯等の通板速度が速い場合に
は、鋼帯の振動等により鋼帯が火炎の非平衡領域から外
れる虞が生じた。
い連続熱処理炉においては、通板速度の上昇にともな
い、鋼帯の振動により鋼帯がバーナタイルと接触し、鋼
帯表面に疵がつく虞があるので、広い範囲に還元領域を
有する直火還元加熱方法および直火還元加熱用バーナ構
造を要する。本出願人は特公平３−６９９７２号公報に
より、バーナタイル底部に面積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１００〜４
００mm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、鋼帯等の通板速度が速い場合に
は、鋼帯の振動等により鋼帯が火炎の非平衡領域から外
れる虞が生じた。
【０００４】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たバーナ、あるい
は、特願平５−１３３６８５号により、バーナ火炎の周
囲を不活性ガスで囲み、炉内の酸化性燃焼ガスの巻き込
みを防止するバーナで、バーナ火炎の非平衡領域を広げ
ることを提案したが、まだ改善の余地が残されていた。
本発明は、上記のような課題を解決するため、安定で、
広い範囲に還元領域を有する直火還元加熱方法および直
火還元加熱バーナ構造を解決したものである。
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たバーナ、あるい
は、特願平５−１３３６８５号により、バーナ火炎の周
囲を不活性ガスで囲み、炉内の酸化性燃焼ガスの巻き込
みを防止するバーナで、バーナ火炎の非平衡領域を広げ
ることを提案したが、まだ改善の余地が残されていた。
本発明は、上記のような課題を解決するため、安定で、
広い範囲に還元領域を有する直火還元加熱方法および直
火還元加熱バーナ構造を解決したものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、（１）
鋼帯の加熱炉で、理論空気量よりも少ない空気で燃焼さ
せたバーナ火炎で鋼帯を還元加熱する方法において、バ
ーナ火炎をバーナタイル出口に直交するように設けた炭
素繊維帯を透過させて、鋼帯を還元加熱することを特徴
とする。 （２）鋼帯を加熱炉で加熱するバーナにおいて、バーナ
タイル吐出口に直交するように炭素繊維帯を設けたこと
を特徴とする。なお、バーナには燃料ガスと空気の混合
ガスを吐出させるノズルがバーナタイルに底部に多数個
設けられた、多孔ノズルバーナを使用するのが好まし
い。
鋼帯の加熱炉で、理論空気量よりも少ない空気で燃焼さ
せたバーナ火炎で鋼帯を還元加熱する方法において、バ
ーナ火炎をバーナタイル出口に直交するように設けた炭
素繊維帯を透過させて、鋼帯を還元加熱することを特徴
とする。 （２）鋼帯を加熱炉で加熱するバーナにおいて、バーナ
タイル吐出口に直交するように炭素繊維帯を設けたこと
を特徴とする。なお、バーナには燃料ガスと空気の混合
ガスを吐出させるノズルがバーナタイルに底部に多数個
設けられた、多孔ノズルバーナを使用するのが好まし
い。
【０００６】以下に本発明について、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。図１，図２は本発明に使用する多孔
ノズルの直交混合型直火還元加熱用バーナ例である。図
１はバーナの軸方向断面図、図２（ａ）は図２のＡ−Ａ
矢視図、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ矢視図である。バー
ナタイル底部１には、この例では、５個の混合ガス吐出
孔２と内管３および外管４からなる２重構造のバーナが
設けられている。図２（ａ）の矢印で示すごとく、内管
３には燃料ガスがバーナ軸に対して平行に流れている
が、図２（ｂ）に示すように吐出ノズル７の接線方向に
設けられた円形形状の内管吐出孔５から分流する。外管
４には空気がバーナ軸に対して平行に流れている。
ら詳細に説明する。図１，図２は本発明に使用する多孔
ノズルの直交混合型直火還元加熱用バーナ例である。図
１はバーナの軸方向断面図、図２（ａ）は図２のＡ−Ａ
矢視図、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ矢視図である。バー
ナタイル底部１には、この例では、５個の混合ガス吐出
孔２と内管３および外管４からなる２重構造のバーナが
設けられている。図２（ａ）の矢印で示すごとく、内管
３には燃料ガスがバーナ軸に対して平行に流れている
が、図２（ｂ）に示すように吐出ノズル７の接線方向に
設けられた円形形状の内管吐出孔５から分流する。外管
４には空気がバーナ軸に対して平行に流れている。
【０００７】分流した燃料ガスは燃料と空気の混合部６
において空気と直交しながら混合する。燃料ガスと空気
の混合ガスは混合ガス均一部８を通して混合ガス吐出孔
２へ流れる。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。また、
吐出孔ノズルの外隔は円形形状について説明したが、空
気と燃料ガスの接触面積が充分にとれれば多角形状でも
よい。
において空気と直交しながら混合する。燃料ガスと空気
の混合ガスは混合ガス均一部８を通して混合ガス吐出孔
２へ流れる。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。また、
吐出孔ノズルの外隔は円形形状について説明したが、空
気と燃料ガスの接触面積が充分にとれれば多角形状でも
よい。
【０００８】混合ガス吐出孔２から噴出した混合ガスは
バーナタイル９内にて燃焼反応を進行しつつバーナ火炎
１２を形成し、バーナタイル出口１０に直交するように
設けられた炭素繊維帯１１を透過する。透過後、バーナ
火炎１２は炉内へ流れ、鋼帯１３と衝突する。
バーナタイル９内にて燃焼反応を進行しつつバーナ火炎
１２を形成し、バーナタイル出口１０に直交するように
設けられた炭素繊維帯１１を透過する。透過後、バーナ
火炎１２は炉内へ流れ、鋼帯１３と衝突する。
【０００９】炭素繊維帯１１はバーナタイル出口１０の
面積に対して１．０〜１０．０倍の大きさであり、密度
は本発明の実験によれば１００〜５００kg／ｍ3 がよ
く、５００kg／ｍ3 以上では炭素繊維１１の抵抗が大き
くバーナ火炎１２が透過しない。また、１００kg／ｍ3
以下では炭素繊維１１とバーナ火炎１２中のＯ2 との接
触が少なくなり、鋼帯近傍の火炎中にＯ2 が存在し、安
定して還元加熱することが困難となる。
面積に対して１．０〜１０．０倍の大きさであり、密度
は本発明の実験によれば１００〜５００kg／ｍ3 がよ
く、５００kg／ｍ3 以上では炭素繊維１１の抵抗が大き
くバーナ火炎１２が透過しない。また、１００kg／ｍ3
以下では炭素繊維１１とバーナ火炎１２中のＯ2 との接
触が少なくなり、鋼帯近傍の火炎中にＯ2 が存在し、安
定して還元加熱することが困難となる。
【００１０】炭素繊維帯１１をバーナ火炎１２に吹き飛
ばされずに、バーナタイル出口１０全体を直交して覆う
ように、炭素繊維帯１１の上下あるいは左右をロール等
で張力を掛けて引っ張っている。炭素繊維帯１１は消耗
するため、ロール状に巻いた炭素繊維帯を一方のロール
に掛け、消耗後は、他方のロールで張力を張って低速で
巻き取っていく。もしくは、炭素繊維帯１１を交互に替
えられるようなカセット式でもよい。この場合、消耗し
た炭素繊維は熱処理炉の定期検査の時に新しい物と交換
する。炭素繊維帯１１の密度３００kg／ｍ3 での本発明
のバーナ構造によるバーナ火炎中のガス成分分布測定実
験について図３に示す。
ばされずに、バーナタイル出口１０全体を直交して覆う
ように、炭素繊維帯１１の上下あるいは左右をロール等
で張力を掛けて引っ張っている。炭素繊維帯１１は消耗
するため、ロール状に巻いた炭素繊維帯を一方のロール
に掛け、消耗後は、他方のロールで張力を張って低速で
巻き取っていく。もしくは、炭素繊維帯１１を交互に替
えられるようなカセット式でもよい。この場合、消耗し
た炭素繊維は熱処理炉の定期検査の時に新しい物と交換
する。炭素繊維帯１１の密度３００kg／ｍ3 での本発明
のバーナ構造によるバーナ火炎中のガス成分分布測定実
験について図３に示す。
【００１１】図３は、混合ガス吐出孔５孔のバーナを用
いて、燃料：ＬＰＧ、バーナ燃焼負荷：３５kW、空気
比：０．８の燃焼条件におけるバーナタイルからの距離
と火炎中のＣＯ，ＣＯ2 ，Ｈ2 分布の関係である。図３
の横軸はバーナタイルからの距離、縦軸はバーナ中心の
各ガス成分濃度を示す。図１に示すバーナ構造を本発明
例とし、図１においてバーナタイルに炭素繊維を設けて
いないバーナ構造を従来型バーナとした。ガス分析の機
器として島津製作所製のガスクロマトグラフを用いた。
いて、燃料：ＬＰＧ、バーナ燃焼負荷：３５kW、空気
比：０．８の燃焼条件におけるバーナタイルからの距離
と火炎中のＣＯ，ＣＯ2 ，Ｈ2 分布の関係である。図３
の横軸はバーナタイルからの距離、縦軸はバーナ中心の
各ガス成分濃度を示す。図１に示すバーナ構造を本発明
例とし、図１においてバーナタイルに炭素繊維を設けて
いないバーナ構造を従来型バーナとした。ガス分析の機
器として島津製作所製のガスクロマトグラフを用いた。
【００１２】本発明のバーナ構造では、鋼帯を還元加熱
する距離において鋼帯に対して還元性ガスであるＣＯ，
Ｈ2 ガスは従来より多く存在し、鋼帯に対して酸化性ガ
スであるＣＯ2 ガスは従来より少なく存在する。なお、
本発明の吐出ノズル７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、混合ガス吐出
孔２の数および配置は図３（ａ）に示した例の他、中心
孔のまわりに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。
する距離において鋼帯に対して還元性ガスであるＣＯ，
Ｈ2 ガスは従来より多く存在し、鋼帯に対して酸化性ガ
スであるＣＯ2 ガスは従来より少なく存在する。なお、
本発明の吐出ノズル７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、混合ガス吐出
孔２の数および配置は図３（ａ）に示した例の他、中心
孔のまわりに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。
【００１３】
【作用】本発明の直火還元加熱方法を用いると、バーナ
タイル内の燃焼途中のガスはバーナタイル出口の炭素繊
維中の炭素と反応するので、燃焼は緩慢燃焼となり、火
炎中において鋼帯に対する酸化性ガスＨ2 Ｏ，ＣＯ2 ，
Ｏ2 は減少し、炭素繊維による燃焼ガスＣＯと燃料によ
る燃焼ガスＣＯ，Ｈ2 ，ラジカル等の鋼帯に対する還元
性ガスが多く存在し、還元領域を広げることが可能とな
る。また、火炎断面一様に炭素繊維と衝突し反応するた
め、火炎断面での還元性ガス成分分布は一様となり、均
一に鋼帯を還元加熱することが可能となる。
タイル内の燃焼途中のガスはバーナタイル出口の炭素繊
維中の炭素と反応するので、燃焼は緩慢燃焼となり、火
炎中において鋼帯に対する酸化性ガスＨ2 Ｏ，ＣＯ2 ，
Ｏ2 は減少し、炭素繊維による燃焼ガスＣＯと燃料によ
る燃焼ガスＣＯ，Ｈ2 ，ラジカル等の鋼帯に対する還元
性ガスが多く存在し、還元領域を広げることが可能とな
る。また、火炎断面一様に炭素繊維と衝突し反応するた
め、火炎断面での還元性ガス成分分布は一様となり、均
一に鋼帯を還元加熱することが可能となる。
【００１４】
【実施例】竪型連続焼鈍炉において、図１，図２に示す
バーナを千鳥状に配置し、鋼帯を通板して還元加熱を実
施した。この実施例では、バーナ：混合ガス吐出孔５孔
のバーナ、炭素繊維帯のサイズ：バーナタイル出口の面
積に対して５倍の大きさ、炭素繊維帯密度：３００kg／
ｍ3 、空気比：０．８、バーナ燃焼負荷：５８kW、鋼帯
からバーナタイル底部間距離：６００mmである。また、
炭素繊維帯は、バーナタイル出口全体を直交して覆うよ
うに、炭素繊維帯の上下をロールで張力を掛けて引っ張
られ、炭素繊維帯の消耗時にはロール状の炭素繊維帯を
低速で巻き取る方式である。
バーナを千鳥状に配置し、鋼帯を通板して還元加熱を実
施した。この実施例では、バーナ：混合ガス吐出孔５孔
のバーナ、炭素繊維帯のサイズ：バーナタイル出口の面
積に対して５倍の大きさ、炭素繊維帯密度：３００kg／
ｍ3 、空気比：０．８、バーナ燃焼負荷：５８kW、鋼帯
からバーナタイル底部間距離：６００mmである。また、
炭素繊維帯は、バーナタイル出口全体を直交して覆うよ
うに、炭素繊維帯の上下をロールで張力を掛けて引っ張
られ、炭素繊維帯の消耗時にはロール状の炭素繊維帯を
低速で巻き取る方式である。
【００１５】本発明例では、鋼帯表面に酸化スケールが
認められなかった。また、同じ炭素繊維帯の材質条件、
加熱条件において炭素繊維帯の交換方式を交互に交換す
る方式であるカセット方式を使用した場合でも酸化スケ
ールが認められなかった。しかし、従来構造すなわち炭
素繊維帯を設けない加熱方法およびバーナ構造を使用し
た場合には、同じ加熱条件で酸化スケールが認められ
た。
認められなかった。また、同じ炭素繊維帯の材質条件、
加熱条件において炭素繊維帯の交換方式を交互に交換す
る方式であるカセット方式を使用した場合でも酸化スケ
ールが認められなかった。しかし、従来構造すなわち炭
素繊維帯を設けない加熱方法およびバーナ構造を使用し
た場合には、同じ加熱条件で酸化スケールが認められ
た。
【００１６】
【発明の効果】本発明の直火還元加熱方法および直火還
元加熱用バーナ構造を用いれば、広い範囲に還元領域が
得られるので、薄鋼板の振動等により薄鋼板が還元領域
から外れることなく常に操業可能となり、均一に還元加
熱ができる。また、バーナタイルと薄鋼板間距離が広く
とれるので、薄鋼板がバーナタイルに接触することなし
に安定した通板ができ、常に安定した薄鋼板表面の品質
が得られる。
元加熱用バーナ構造を用いれば、広い範囲に還元領域が
得られるので、薄鋼板の振動等により薄鋼板が還元領域
から外れることなく常に操業可能となり、均一に還元加
熱ができる。また、バーナタイルと薄鋼板間距離が広く
とれるので、薄鋼板がバーナタイルに接触することなし
に安定した通板ができ、常に安定した薄鋼板表面の品質
が得られる。
【図１】本発明に使用する直交混合型バーナの例を示す
図の軸方向断面図である。
図の軸方向断面図である。
【図２】本発明に使用する直交混合型バーナの例を示す
図で、（ａ）は図１のＡ−Ａ矢視図、（ｂ）は図１のＢ
−Ｂ矢視図である。
図で、（ａ）は図１のＡ−Ａ矢視図、（ｂ）は図１のＢ
−Ｂ矢視図である。
【図３】本発明例および従来型バーナ構造におけるのバ
ーナ火炎中のガス成分分布を示す図表である。
ーナ火炎中のガス成分分布を示す図表である。
１ バーナタイル底部 ２ 混合ガス吐出孔 ３ 内管 ４ 外管 ５ 内管吐出孔 ６ 燃料ガスと空気の混合部 ７ 吐出ノズル ８ 混合ガス均一部 ９ バーナタイル内部 １０ バーナタイル出口 １１ 炭素繊維帯 １２ バーナ火炎 １３ 鋼帯 ａ コア領域 ｂ 非平衡領域
Claims (2)
- 【請求項１】 鋼帯の加熱炉で理論空気量よりも少ない
空気で燃焼させたバーナ火炎で鋼帯を還元加熱する方法
において、バーナ火炎をバーナタイル出口に直交するよ
うに設けた炭素繊維帯を透過させて、鋼帯を還元加熱す
ることを特徴とする直火還元加熱方法。 - 【請求項２】 鋼帯を加熱炉で加熱するバーナにおい
て、バーナタイル吐出口に直交するように炭素繊維帯を
設けたことを特徴とする直火還元加熱用バーナ構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25084193A JPH07109515A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 直火還元加熱方法および直火還元加熱用バーナ構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25084193A JPH07109515A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 直火還元加熱方法および直火還元加熱用バーナ構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07109515A true JPH07109515A (ja) | 1995-04-25 |
Family
ID=17213814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25084193A Withdrawn JPH07109515A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 直火還元加熱方法および直火還元加熱用バーナ構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07109515A (ja) |
-
1993
- 1993-10-06 JP JP25084193A patent/JPH07109515A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001226 |