JPH10273736A - 蓄熱再生式燃焼装置を用いたベル型焼鈍炉の徐冷操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベル型焼鈍炉の徐冷期における無駄な燃料の
消費を防ぐとともに安定した徐冷を行なう。 【解決手段】 蓄熱再生式燃焼装置を用いたベル型焼鈍
炉において、その徐冷期に、一方の燃焼装置の蓄熱器に
常温空気を供給して高温空気として炉内に供給し、他方
の燃焼装置の蓄熱器を通じて炉内高温空気を排気する第
１の状態と、他方の燃焼装置の蓄熱器に常温空気を供給
して高温空気として炉内に供給し、一方の燃焼装置の蓄
熱器を通じて炉内高温空気を排気する第２の状態とを繰
り返す。また、炉内高温空気の排気量を制御して炉内供
給空気の温度を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱再生式燃焼装
置を用いたベル型焼鈍炉の徐冷操業方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属ストリップコイル（以下、コ
イル材）を焼鈍するに際し、インナカバー内に収容した
コイル材をアウタカバーに取り付けたバーナで間接加熱
するベル型焼鈍炉が広く利用されてきた。一方で、省エ
ネルギーの観点から熱効率に優れた燃焼装置として炉の
燃焼と廃熱回収とを交互に繰り返す蓄熱再生式燃焼装置
が注目を集めており、発明者らは蓄熱再生式燃焼装置を
用いたベル型焼鈍炉を先に出願した。このベル型焼鈍炉
を用いた焼鈍プロセスは、炉内を設定温度（焼鈍温度）
まで昇温する加熱、この設定温度に炉内温度を保つ均
熱、コイル材を一定の冷却速度で緩やかに冷却する徐
冷、次いで常温まで冷却する冷却の各操業期からなる
（以下、各操業期を加熱期、均熱期、徐冷期、冷却期と
呼ぶ）。そして、従来の徐冷プロセスでは、炉内に冷却
空気（常温空気）を送り込みながら冷却速度を設定値
（例えば、８〜１０℃／時間）に保ち、この設定値より
も冷却速度が速くなるとバーナの燃焼を行うことで冷却
速度を調整している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、徐冷期にお
けるバーナの燃焼は単に冷却速度を制御するだけのもの
で、できれば燃焼を行なうことなく徐冷するのがエネル
ギーの節約を図るうえで好ましい。また、徐冷期でバー
ナの燃焼を行なうことで徐冷温度の変動が大きくなる。

【０００４】そこで、本発明は、蓄熱再生式燃焼装置を
用いたベル型焼鈍炉の徐冷期における無駄な燃料の消費
を防ぎ、安定した徐冷温度を保つことができる徐冷操業
方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、少なくとも一組の蓄熱再生
式燃焼装置を用いたベル型焼鈍炉により金属ストリップ
コイルを焼鈍するに際し、上記ベル型炉の徐冷期に、燃
焼を一切停止した上で一方の蓄熱再生式燃焼装置の蓄熱
器に常温空気を供給して高温空気として炉内に供給し、
他方の蓄熱再生式燃焼装置の蓄熱器を通じて炉内高温空
気を排気する第１の状態と、上記他方の蓄熱再生式燃焼
装置の蓄熱器に常温空気を供給して高温空気として炉内
に供給し、上記一方の蓄熱再生式燃焼装置の蓄熱器を通
じて炉内高温空気を排気する第２の状態とを繰り返すも
のである。

【０００６】また、本発明の他の操業方法は、炉内高温
空気の排気量を制御して炉内供給空気の温度を調節する
ものである。

【０００７】

【発明の作用及び効果】上記操業方法によれば、徐冷期
に入ると、燃焼を一切停止した上で炉はまず第１の状態
に設定される。第１の状態では、一方の蓄熱再生式燃焼
装置の蓄熱器に常温空気を供給する。この常温空気は蓄
熱器に蓄えられている熱で加熱されて高温空気となって
炉内に供給される。一方、他方の蓄熱再生式燃焼装置の
蓄熱器を通じて炉内の高温空気が排気され、このとき高
温空気の熱が蓄熱器に回収される。次に、炉は第２の状
態に切り替えられる。第２の状態では、第１の状態とは
逆に、他方の蓄熱再生式燃焼装置の蓄熱器に常温空気を
供給する。この空気は第１の状態で熱を回収した蓄熱器
によって加熱され、高温空気となって炉内に供給され
る。また、一方の蓄熱再生式燃焼装置の蓄熱器を通じて
炉内の高温空気が排気され、次の第１の状態の際に常温
空気を加熱するための熱が回収される。

【０００８】このように、本発明では、常温空気を炉内
排ガスの廃熱を利用して加熱し、この加熱した高温空気
を炉内に供給して徐冷しているので、全く燃焼を行なう
必要がない。また、炉内温度を安定した状態で、すなわ
ち、炉内温度の変動を最小に保ちながら徐々に下げるこ
とができる。さらに、炉内高温空気の排気量を制御する
ことで、炉内供給空気の温度を調節し、炉内温度をさら
に適正に保つことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施形態を説明する。図１において、蓄熱再生
式燃焼装置を用いたベル型焼鈍炉１は、炉床２、インナ
カバー３、及びアウタカバー４で構成される。処理材料
であるコイル材Ｗは、炉床２上に積載され、インナカバ
ー３で覆い、さらにこのインナカバー３をアウタカバー
４で覆って焼鈍処理される。

【００１０】アウタカバー４は、下部周円の１８０°対
称位置に一対のスリット型蓄熱再生式燃焼装置（以下、
「燃焼装置」という。）７ａ，７ｂと、天井部４ａにベ
ント孔８を備えている。燃焼装置７ａ，７ｂはアウター
カバー４に対してその接線方向から取り付けてあり（図
２参照）、内部の縦長ヘッダ管８ａ，８ｂから燃料を面
状に噴出してインナカバー３とアウタカバー４との空間
６に縦偏平火炎を形成するようにしてある。なお、ベン
ト孔８には外気が上記空間６に流入するのを防止するた
めの逆流防止機構（例えば、逆止弁）を設けるのが好ま
しい。

【００１１】燃焼装置７ａ，７ｂは、燃料と空気を噴出
して燃焼する機能と、非燃焼時には排ガスを吸引してそ
の廃熱を回収する機能を有し、これらの機能を達成する
ために、蓄熱媒体からなる蓄熱器９ａ，９ｂを備えてい
る。

【００１２】燃焼装置７ａ，７ｂのヘッダ管８ａ，８ｂ
は、蓄熱器９ａ，９ｂを貫通する燃料分岐管１２ａ，１
２ｂと燃料本管１３により燃料供給装置１４に接続され
ており、燃料分岐管１２ａ，１２ｂに開閉弁１５ａ，１
５ｂ、燃料本管１３に燃料制御弁１６が設けてある。

【００１３】燃焼装置７ａ，７ｂの本体には、それぞれ
に対応した給排気管１７ａ，１７ｂが接続されている。
給排気管１７ａ，１７ｂは空気供給管１８ａ，１８ｂと
排ガス排気管２３ａ，２３ｂに分岐している。そして、
空気供給管１８ａ，１８ｂが空気供給本管１９を介して
燃焼空気供給用ブロア２０に接続され、排ガス管２３
ａ，２３ｂが排ガス本管２４を介して排気ブロア２５に
接続されている。これらの空気供給管１８ａ，１８ｂに
は開閉弁２１ａ，２１ｂ、空気供給本管１９には空気制
御弁２２が設けてある。同様に、排ガス管２３ａ，２３
ｂには開閉弁２６ａ，２６ｂ、排ガス本管２４には排ガ
ス制御弁２７がそれぞれ設けてある。そして、燃料制御
弁１６、空気制御弁２２、及び排ガス制御弁２７は空燃
比制御装置２８によりそれらの開度が調整されるように
なっている。

【００１４】本発明を理解し易くするため、まず蓄熱再
生式燃焼装置を用いたベル型焼鈍炉１の全操業プロセス
を簡単に説明する。上述のように、焼鈍炉１の操業は、
加熱期、均熱期、徐冷期及び冷却期からなる。加熱期で
は、燃焼装置７ａ，７ｂで交互に燃焼を繰り返すととも
に、非燃焼状態にある燃焼装置７ａまたは７ｂから排ガ
スを吸引排気してその廃熱を回収しながらコイル材Ｗを
所定温度まで加熱する。

【００１５】具体的に、燃焼動作と廃熱回収動作を説明
する。いま一方の燃焼装置７ａで燃焼を行い、他方の燃
焼装置７ｂで廃熱を回収するものとする。この場合、燃
料配管系では、開閉弁１５ａを開いて燃料供給装置１４
から燃焼装置７ａのヘッダ管８ａに燃料を供給する。他
方、開閉弁１５ｂを閉じて燃焼装置７ｂへの燃料供給を
遮断する。

【００１６】空気配管系では、開閉弁２１ａを開いて燃
焼装置７ａに燃焼用空気を供給する。他方、開閉弁２１
ｂを閉じて燃料装置７ｂへの供給を遮断する。燃焼装置
７ａのヘッダ管８ａに供給された燃料は、蓄熱器９ａを
通過して流入した空気と混合して燃焼し、縦偏平火炎を
形成する。

【００１７】排ガス配管系では、開閉弁２６ｂを開き、
他方の開閉弁２６ａを閉じる。なお、排ガス制御弁２７
の開度を調整することにより排ガスの約８０％が燃焼装
置７ｂに吸引され、蓄熱器９ｂでその廃熱が回収された
後、排ガスブロア２５で排気される。残りの約２０％の
排ガスはベント孔８から外部に排気される。

【００１８】以上の動作が所定時間継続された後、次に
燃焼装置７ｂで燃焼を行い、他方の燃焼装置７ａで廃熱
を回収する動作に移る。この場合、燃料配管系では、開
閉弁１５ａを閉じて燃焼装置７ａへの燃料供給を遮断
し、開閉弁１５ｂを開いて燃料供給装置１４から燃焼装
置７ｂのヘッダ管８ｂに燃料を供給する。一方、空気配
管系では、開閉弁２１ａを閉じて燃焼装置７ａへの空気
供給を遮断し、開閉弁２１ｂを開いて燃焼装置７ｂに空
気を供給する。燃焼装置７ｂのヘッダ管８ｂから供給さ
れた燃料は蓄熱器９ｂを通過した予熱空気と混合して燃
焼し、縦偏平火炎を形成する。

【００１９】排ガス配管系では、開閉弁２６ａを開き、
他方の開閉弁２６ｂを閉じる。同様に、排ガスの約８０
％が燃焼装置７ａに吸引され、蓄熱器９ａでその廃熱が
回収された後、排気ブロア２５で排気される。残りの２
０％の排ガスはベント孔８から外部に自然に排気され
る。このようにして、燃焼装置７ａ，７ｂでは、燃焼動
作と廃熱回収動作が所定時間ごとに交互に行われて炉内
温度が設定温度まで昇温される。

【００２０】次に、均熱期入ると、燃料制御弁１６、空
気制御弁２２及び排ガス制御弁２７の開度を調節するこ
とによって炉内温度をほぼ一定に保持する。

【００２１】続いて、本発明の徐冷期に入ると、開閉弁
１５ａ、１５ｂおよび燃料制御弁１６を遮断して燃料の
供給を停止する。一方、空気制御弁２２と排ガス制御弁
２７及び空気切替弁２１ａ、２１ｂと排ガス切替弁２６
ａ、２６ｂを加熱期と同様に操作して、燃焼装置７ａ，
７ｂの一方から加熱された空気を炉内に供給しつつ他方
から炉内排ガスを排気しながら、炉内温度を徐々に下げ
ていく。具体的には、ある時期、燃焼空気供給用ブロア
２０から供給された空気は一方の燃焼装置７ａに供給さ
れ、蓄熱器９ａで加熱された高温空気が炉内に供給され
る。一方、排気ブロア２５によって他方の燃焼装置７ｂ
から炉内の高温空気（排ガス）が排気され、この高温空
気の熱が燃焼装置７ｂの蓄熱器９ｂに蓄えられる。所定
時間（例えば２０〜３０秒）後、開閉弁２１ａ、２１ｂ
と開閉弁２６ａ、２６ｂが切り替えられて、燃焼空気供
給用ブロア２０から供給された空気は他方の燃焼装置７
ｂに供給され、蓄熱器９ｂで加熱された高温空気が炉内
に供給される。また、排気ブロア２５によって一方の燃
焼装置７ａから炉内の高温空気が排気され、この高温空
気の熱が燃焼装置７ａの蓄熱器９ａに蓄えられる。以上
の動作（徐冷サイクル）が徐冷期に繰り返され、炉内温
度が徐々に低下する。

【００２２】炉内温度の急激な低下を防止するために、
徐冷期に排出される排ガス量は供給される空気量よりも
少なく、例えば供給される空気量の約２／３とするのが
好ましい。排気量を制御する方法としては、以下の２つ
の方法のいずれかが好適に用いられる。

【００２３】第１の方法は図３に示してあり、そこでは
各徐冷サイクルにおける空気の供給時間と排ガス排気時
間が等しくしてあるが、排ガスの単位時間当たりの排気
量が空気の単位時間当たりの供給量よりも少なく（例え
ば約２／３）してある。第２の方法は図４に示してあ
り、そこでは各徐冷サイクルにおける単位時間当たりの
空気供給量と排ガス排気量は等しくしてあるが、排ガス
排気時間が空気供給時間よりも短く（例えば約２／３）
してある。

【００２４】排ガス排気量と空気供給量の比率は一定に
保つ必要はなく、炉内温度を監視しながら、空気制御弁
２２と排ガス制御弁２７の少なくともいずれか一方の開
度を調節し、排ガス排気量又は空気供給量若しくはそれ
らの両方を制御するのが好ましい。

【００２５】また、徐冷期間中、上記徐冷サイクルは継
続的に実施してもよいが、炉内温度を監視しながら、間
欠的に行ってもよい。

【００２６】以上のように徐冷期に燃焼装置を制御する
ことで、温度降下量を１０℃／時間から２０℃／時間に
保ちながら、約７２０℃から約６８０℃まで低下させる
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る蓄熱再生式燃焼装置を用いたベ
ル型焼鈍炉の縦断面図とその配管系統図である。

【図２】 図１に示す焼鈍炉の横断面図である。

【図３】 徐冷サイクルの一形態を示す図である。

【図４】 徐冷サイクルの他の形態を示す図である。

【符号の説明】

１…蓄熱再生式燃焼装置を用いたベル型焼鈍炉、３…イ
ンナカバー、４…アウタカバー、Ｗ…コイル材（処理材
料）、６…空間、７ａ，７ｂ…スリット型蓄熱再生式燃
焼装置、８…ベント孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花田 敏明 大阪府堺市石津西町五番地 日新製鋼株式 会社堺製造所内 (72)発明者 中桐 信一 大阪府堺市石津西町五番地 日新製鋼株式 会社堺製造所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄熱再生式燃焼装置を用いたベル型焼鈍
   炉により金属ストリップコイルを焼鈍するに際し、上記
   ベル型焼鈍炉の徐冷操業期に、燃焼を一切停止した上で
   一方の蓄熱再生式燃焼装置の蓄熱器に常温空気を通過さ
   せて高温空気として炉内に供給し、他方の蓄熱再生式燃
   焼装置の蓄熱器を通じて炉内高温空気を排気する第１の
   状態と、上記他方の蓄熱再生式燃焼装置の蓄熱器に常温
   空気を通過させて高温空気として炉内に供給し、上記一
   方の蓄熱再生式燃焼装置の蓄熱器を通じて炉内高温空気
   を排気する第２の状態とを繰り返すことを特徴とする蓄
   熱再生式燃焼装置を用いたベル型焼鈍炉の徐冷操業方
   法。
2. 【請求項２】 炉内高温空気の排気量を制御して炉内供
   給空気の温度を調節する請求項１の徐冷操業方法。