JPH08291327A - 連続加熱装置 - Google Patents

連続加熱装置

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JPH08291327A
JPH08291327A JP7093869A JP9386995A JPH08291327A JP H08291327 A JPH08291327 A JP H08291327A JP 7093869 A JP7093869 A JP 7093869A JP 9386995 A JP9386995 A JP 9386995A JP H08291327 A JPH08291327 A JP H08291327A
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JP
Japan
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burner
fuel
furnace
heating furnace
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP7093869A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichi Hayashi
順一 林
Hideki Murakami
英樹 村上
Masataka Hase
政孝 長谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP7093869A priority Critical patent/JPH08291327A/ja
Publication of JPH08291327A publication Critical patent/JPH08291327A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

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  • Air Supply (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スラブやビレット等の鋼片など金属材料を通
過させて所定温度に加熱する装置において、炉内温度を
局部的に随時調整することで、被加熱材の材料間および
材料内での温度を均一化する。 【構成】 加熱炉の炉壁にバーナを設けるとともに、バ
ーナ燃焼炎に向けて燃料を投入する複数の燃料投入孔を
設け、該バーナおよび該燃料投入孔に供給する燃料の流
量を制御する燃焼制御装置を設けた連続加熱装置。ま
た、燃料投入孔に代えて、酸素または酸素富化空気を投
入する複数の助燃剤投入孔を設けた装置。 【効果】 圧延など後工程の操業が安定化するととも
に、製品品質が向上する。しかも、小規模の装置で可能
であり、燃料原単位悪化のおそれもない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼材などの金属材料を
次々に通過させて所定温度に加熱する装置において、被
加熱材毎の温度制御を行うことのできる高効率連続加熱
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】スラブやビレット等の鋼片など金属材料
を熱間圧延する際、あるいは熱処理する際の加熱炉とし
て、被加熱材をつぎつぎに通過させて所定温度に加熱す
る連続加熱炉が使用される。加熱源としては、一般的に
バーナの燃焼炎が使用され、燃料および空気の導入量を
調整することにより、温度制御が行われている。被加熱
材の温度制御としては、炉全体の温度を制御するもの、
あるいは炉内を加熱帯および均熱帯等に区分して、各帯
毎に制御するもの等が採用されている。
【0003】近年、鋼材等の品質の厳格化の要求が高ま
っており、被加熱材の焼き上げ温度を目標温度で均一化
することが要求されている。しかし、一方では、加熱炉
設備の大型化により、炉内温度のばらつきが生じ易く、
また、連続鋳造鋳片等の高温材を加熱炉に装入する場合
のように、材料の装入温度がばらつくこともあり、加熱
炉から抽出後の材料には、材料間あるいは材料内で、温
度が不均一になる傾向が生じていた。
【0004】従来、連続加熱装置における被加熱材の温
度均一化に関する制御技術として、各種提案がなされて
いる。特開平5−26583号公報には、サイドバーナ
方式の加熱炉において、サイドバーナに供給する燃焼空
気量を減らし、未燃焼ガスを含む火炎に向けて、炉床の
耐火物を通した配管から空気を吹き込んで未燃焼ガスを
燃焼させ、スキッドマーク部を局部加熱する方法および
装置が提案されている。しかし、空気を吹き込むには、
炉床に大きな配管を設ける必要があり、また予熱空気を
使用し難く燃料原単位が悪化するという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、スラブやビ
レット等の鋼片など金属材料を通過させて所定温度に加
熱する装置において、炉内温度を局部的に随時調整する
ことで、被加熱材の材料間および材料内での温度を均一
化することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第1発明は、被加熱材を通過させて所定温度に加熱
する連続加熱炉において、該加熱炉の炉壁にバーナを設
けるとともに、該バーナの燃焼炎に向けて燃料を投入す
る複数の燃料投入孔を設け、該バーナおよび該燃料投入
孔に供給する燃料の流量を制御する燃焼制御装置を設け
たことを特徴とする連続加熱装置である。
【0007】また第2発明は、被加熱材を通過させて所
定温度に加熱する連続加熱炉において、該加熱炉の炉壁
にバーナを設けるとともに、該バーナの燃焼炎に向けて
酸素または酸素富化空気を投入する複数の助燃剤投入孔
を設け、該バーナに供給する燃料の流量および該助燃剤
投入孔に供給する酸素または酸素富化空気の流量を制御
する燃焼制御装置を設けたことを特徴とする連続加熱装
置である。
【0008】
【作用】第1発明の連続加熱装置の例を図1に示す。被
加熱材1はスキッドビーム4上を図の左から右へと移送
され、加熱炉を通過して所定温度に加熱される。本発明
装置は、炉壁2にバーナ6を設けるとともに、バーナ6
の燃焼炎に向けて燃料を投入する複数の燃料投入孔7を
設けている。図1の例では、燃料投入孔7は、全バーナ
6の燃焼炎に向けて、被加熱材1の上側では仕切壁3
に、下側ではサポートパイプ5に設けている。そして、
各燃料投入孔7毎に流量調整弁9を設けており、燃焼制
御装置により、供給する燃料の流量をバーナ6への供給
量とともに制御する。
【0009】第1発明装置において、バーナ6の燃焼炎
を酸素過剰炎とする。そして、燃料投入孔7から該炎に
燃料を投入すると、酸素と反応して、その部位に高温燃
焼域が形成され、被加熱材1を局部的に高温加熱するこ
とができる。すなわち、第1発明は、燃料の一部をバー
ナ6とは別に設けた燃料投入孔7から分散投入すること
で、加熱源としてのバーナ燃焼炎に温度分布を形成す
る。そして、被加熱材の温度分布に応じて、燃焼炎の温
度分布を制御することにより、所定温度に均熱する。
【0010】第1発明装置の制御機構の例を図2に示
す。図2は図1のA−A矢視断面図である。燃料投入孔
7は、上面および下面とも、炉の幅方向に6個設け、そ
れぞれに流量調整弁9を付設している。燃焼制御装置1
5からの指令により、流量調整弁11でこのゾーンの燃
料供給量を制御し、流量調整弁10でバーナ6と燃料投
入孔7への供給量の配分を制御し、6個の流量制御弁9
で各燃料投入孔7への供給量を制御する。温度制御は、
炉内の幅方向および長さ方向に適宜設けた温度計16に
よる計測値に基づいて行うことができる。また、炉装入
前の材料温度、炉の特性、あるいは先行被加熱材の焼上
げ温度、等の情報に基づいて行うこともできる。なお、
図2は上面についてのみ制御系統を示しているが、下面
についても、また他のゾーンについても同様に制御する
ことができる。
【0011】図2の例は、バーナ6を両側壁に対向させ
て設け、対向する1対を組とする蓄熱燃焼切替え方式と
したものである。すなわち、各バーナ6は蓄熱器を有
し、左右のバーナ6への燃料の供給を切替弁13によ
り、また空気の供給を切替弁14により、それぞれ切替
える。左のバーナ6で燃焼しているときは、排ガスを右
のバーナ6から切替弁14を通して排気する。このとき
排ガスの熱が右のバーナ6の蓄熱器に蓄積され、つぎに
切替弁13および14を切替えたとき、供給した空気が
右のバーナ6の蓄熱器で予熱される。第1発明装置にお
けるバーナ6としては、このほか通常のバーナを採用す
ることもできる。また、バーナ6を、図4のように、炉
の長さ方向に向けたものとすることもできる。
【0012】第1発明装置において、燃料投入孔7は、
燃料ガスのみを炉内に投入するので、簡単な構造でよ
く、耐熱鋼管やセラミックス管等の細管先端の開口とす
ることができ、配管も細径のものでよい。このため、図
1の例のように、仕切壁やサポートパイプに容易に取付
けることができる。その他、炉の天井や炉床に取付ける
こともできる。したがって、炉内の全長および全幅にわ
たって、燃料投入孔7を設置できる。なお、図1の例
は、全バーナ6に対して燃料投入孔7を設置している
が、この他、均熱帯のみ等、適宜要求に応じて、必要箇
所にのみ設置してもよい。
【0013】このような第1発明装置は、加熱炉内の幅
方向および長さ方向の温度分布を随時迅速に制御でき
る。したがって、被加熱材の焼上げ温度は、材料内およ
び材料間で均一化され、圧延など後工程の操業が安定化
するとともに、製品品質が向上する。また、被加熱材の
装入前の材料温度が変動しても、被加熱材の種類や寸法
が切替わったときでも、各材料毎に加熱炉各ゾーンの温
度制御を行うことで、所定温度に均一に焼上げることが
できる。
【0014】つぎに、第2発明の連続加熱装置の例は、
図1の第1発明例において、燃料投入孔7に代え、酸素
または酸素富化空気を投入する複数の助燃剤投入孔8を
設けたものとして説明される。第2発明装置において、
バーナ6の燃焼炎を燃料過剰炎とする。そして、助燃剤
投入孔8から該炎に酸素または酸素富化空気を投入する
と、燃料と反応して、その部位に高温燃焼域が形成さ
れ、被加熱材1を局部的に高温加熱することができる。
すなわち、第2発明は、バーナ6に供給する空気を不足
させ、不足分の酸素を、バーナ6とは別に設けた助燃剤
投入孔8から、酸素ガスまたは酸素富化空気として分散
投入することで、加熱源としてのバーナ燃焼炎に温度分
布を形成する。そして、被加熱材の温度分布に応じて、
燃焼炎の温度分布を制御することにより、所定温度に均
熱する。
【0015】第2発明装置の制御機構の例を図3に示
す。図3は図1のA−A矢視断面図である。助燃剤投入
孔8は、上面および下面とも、炉の幅方向に6個設け、
それぞれに流量調整弁9を付設している。燃焼制御装置
15からの指令により、流量調整弁10でこのゾーンの
酸素または酸素富化空気の供給量を制御し、6個の流量
制御弁9で各助燃剤投入孔8への供給量を制御する。流
量調整弁11でバーナ6への燃料供給量を制御する。温
度制御は、炉内の幅方向および長さ方向に適宜設けた温
度計16による計測値に基づいて行うことができる。ま
た、炉装入前の材料温度、炉の特性、あるいは先行被加
熱材の焼上げ温度、等の情報に基づいて行うこともでき
る。なお、図3は上面についてのみ制御系統を示してい
るが、下面についても、また他のゾーンについても同様
に制御することができる。図3の例は、バーナ6を蓄熱
燃焼切替え方式としたものであるが、このほか通常のバ
ーナを採用することもできる。また、バーナ6を、図4
のように、炉の長さ方向に向けたものとすることもでき
る。
【0016】第2発明装置において、助燃剤投入孔8
は、酸素または酸素富化空気を炉内に投入するので、簡
単な構造でよく、耐熱鋼管やセラミックス管等の細管先
端の開口とすることができ、配管も細径のものでよい。
このため、第1発明と同様、図1の例のように、仕切壁
やサポートパイプに容易に取付けることができる。その
他、炉の天井や炉床に取付けることもできる。したがっ
て、炉内の全長および全幅にわたって設置できるが、そ
の他、均熱帯のみ等、適宜要求に応じて必要箇所にのみ
設置してもよい。
【0017】このような第2発明装置も、加熱炉内の幅
方向および長さ方向の温度分布を随時迅速に制御でき
る。したがって、被加熱材の焼上げ温度は、材料内およ
び材料間で均一化され、圧延など後工程の操業が安定化
するとともに、製品品質が向上する。また、被加熱材の
装入前の材料温度が変動しても、被加熱材の種類や寸法
が切替わったときでも、各材料毎に加熱炉各ゾーンの温
度制御を行うことで、所定温度に均一に焼上げることが
できる。
【0018】
【実施例】
[本発明例1]:図1および図2に示す本発明装置によ
り、幅1000mm、厚さ250mm、長さ9100mmの鋼
片を被加熱材1として加熱した。加熱炉は仕切壁3によ
り8ゾーンに区切られている。各ゾーンには、上面側、
下面側とも、図2のような、蓄熱式切替燃焼型のサイド
バーナ6が、また、上面側の仕切壁3と下面側のサポー
トパイプ5に燃料投入孔7が設けてある。各ゾーンにお
いて、導入する燃料の30〜50%を燃料投入孔7から
分散投入し、鋼材長さ方向の温度が均一になるように、
左右1組のバーナ6毎に、また切替の都度、各燃料投入
孔7からの分散投入量を制御した。
【0019】加熱炉装入前、および各ゾーンで測定した
鋼片長さ方向の温度分布は、図5のとおり、ほぼ均一で
あった。図5において、測温点の番号は、1が端部、2
0が中央部である。また、加熱炉内のガス温度分布は、
図8のとおりであった。矢印はバーナ6の位置を示す。
図10の従来例と比較すると、燃料分散投入による均温
効果が明らかである。
【0020】[本発明例2]:図1および図3に示す本
発明装置により、本発明例1と同様の鋼片を加熱した。
加熱炉は、本発明例1における燃料投入孔7に替えて助
燃剤投入孔8を設けたものである。各ゾーンにおいて、
導入する燃料の30〜50%の燃焼に必要な助燃剤を助
燃剤投入孔8から分散投入し、本発明例1と同様に制御
した。加熱炉装入前、および各ゾーンで測定した鋼片長
さ方向の温度分布は、図6のとおり、ほぼ均一であっ
た。また、加熱炉内のガス温度分布は図9のとおりで、
図10の従来例と比較すると、助燃剤分散投入による均
温効果が明らかである。
【0021】[従来例]:燃料投入孔7を有せず、その
他は本発明例1と同様の装置において、同様の鋼片を加
熱した。加熱炉装入前、および各ゾーンで測定した鋼片
長さ方向の温度分布は、図7のとおり、長さ方向端部側
の焼上げ温度が、中央部より約200℃高かった。ま
た、加熱炉内のガス温度分布は、図10のとおりであっ
た。
【0022】
【発明の効果】本発明装置によれば、スラブやビレット
等の鋼片など金属材料を通過させて所定温度に加熱する
装置において、従来のバーナ燃焼炎を加熱源とする加熱
炉において生じていた炉温の分布を、個々の被加熱剤毎
に、随時迅速に所望の分布に制御することができる。し
たがって、被加熱材の材料間および材料内での温度を均
一化して所定の焼き上げ温度に加熱でき、圧延など後工
程の操業が安定化するとともに、製品品質が向上する。
しかも、小規模の装置で可能であり、燃料原単位悪化の
おそれもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の例を示す炉長方向縦断面図であ
る。
【図2】本発明装置の例を示す炉幅方向縦断面図(図1
のA−A矢視図)と配管および制御系統図である。
【図3】本発明装置の別の例を示す炉幅方向縦断面図
(図1のA−A矢視図)と配管および制御系統図であ
る。
【図4】本発明装置の別の例を示す断面図である。
【図5】本発明の実施例における鋼片の長さ方向温度分
布を示すグラフである。
【図6】本発明の別の実施例における鋼片の長さ方向温
度分布を示すグラフである。
【図7】従来例における鋼片の長さ方向温度分布を示す
グラフである。
【図8】本発明の実施例における炉内のガス温度分布を
示す等温線図である。
【図9】本発明の別の実施例における炉内のガス温度分
布を示す等温線図である。
【図10】従来例における炉内のガス温度分布を示す等
温線図である。
【符号の説明】
1…被加熱材 2…炉壁 3…仕切壁 4…スキッドビーム 5…サポートパイプ 6…バーナ 7…燃料投入孔 8…助燃剤投入孔 9,10,11,12…流量調整弁 13,14…切替弁 15…燃焼制御装置 16…温度計
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年5月10日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F27B 9/36 F27B 9/36 9/40 9/40

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加熱材を通過させて所定温度に加熱す
    る連続加熱炉において、該加熱炉の炉壁にバーナを設け
    るとともに、該バーナの燃焼炎に向けて燃料を投入する
    複数の燃料投入孔を設け、該バーナおよび該燃料投入孔
    に供給する燃料の流量を制御する燃焼制御装置を設けた
    ことを特徴とする連続加熱装置。
  2. 【請求項2】 被加熱材を通過させて所定温度に加熱す
    る連続加熱炉において、該加熱炉の炉壁にバーナを設け
    るとともに、該バーナの燃焼炎に向けて酸素または酸素
    富化空気を投入する複数の助燃剤投入孔を設け、該バー
    ナに供給する燃料の流量および該助燃剤投入孔に供給す
    る酸素または酸素富化空気の流量を制御する燃焼制御装
    置を設けたことを特徴とする連続加熱装置。
JP7093869A 1995-04-19 1995-04-19 連続加熱装置 Pending JPH08291327A (ja)

Priority Applications (1)

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JP7093869A JPH08291327A (ja) 1995-04-19 1995-04-19 連続加熱装置

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JP7093869A JPH08291327A (ja) 1995-04-19 1995-04-19 連続加熱装置

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JP7093869A Pending JPH08291327A (ja) 1995-04-19 1995-04-19 連続加熱装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009229053A (ja) * 2008-02-27 2009-10-08 Osaka Gas Co Ltd 流体加熱装置
CN102138050A (zh) * 2008-09-04 2011-07-27 中外炉工业株式会社 连续加热炉
JP2012237029A (ja) * 2011-05-10 2012-12-06 Nippon Steel Corp 鋳片の加熱方法
JP2012237028A (ja) * 2011-05-10 2012-12-06 Nippon Steel Corp 鋳片の加熱方法

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