JPH11172327A - 炉内雰囲気制御方法及び装置 - Google Patents
炉内雰囲気制御方法及び装置Info
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- JPH11172327A JPH11172327A JP9338379A JP33837997A JPH11172327A JP H11172327 A JPH11172327 A JP H11172327A JP 9338379 A JP9338379 A JP 9338379A JP 33837997 A JP33837997 A JP 33837997A JP H11172327 A JPH11172327 A JP H11172327A
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- Y02E20/328—
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料ガスの組成が変動する場合でも、鉄鋼材
料の酸化を防ぎ、安定した品質の熱処理ができる炉内雰
囲気制御方法及び装置を提供する。 【解決手段】 内部で燃料を直接燃焼させる直火型燃焼
炉３の炉内温度を検出する温度センサー１２と、燃料流
量を制御する燃料流量制御器１４と、炉内ガスをサンプ
リングするサンプリング装置１６と、サンプリングガス
中のＣＯ濃度とＣＯ2 濃度及びＨ2 濃度とＨ2 Ｏ濃度を
検出するガスセンサー１８と、検出されたガス濃度から
ＣＯ／ＣＯ2 比及びＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比を算出する演算器２
０と、空気流量を制御する空気流量制御器２２とを備
え、直火型燃焼炉内の温度を一定に保持するように燃料
流量を制御し、かつ炉内ガスのＣＯ／ＣＯ2 比又はＨ2
／Ｈ2Ｏ比を一定に保持するように空気流量を制御す
る。
料の酸化を防ぎ、安定した品質の熱処理ができる炉内雰
囲気制御方法及び装置を提供する。 【解決手段】 内部で燃料を直接燃焼させる直火型燃焼
炉３の炉内温度を検出する温度センサー１２と、燃料流
量を制御する燃料流量制御器１４と、炉内ガスをサンプ
リングするサンプリング装置１６と、サンプリングガス
中のＣＯ濃度とＣＯ2 濃度及びＨ2 濃度とＨ2 Ｏ濃度を
検出するガスセンサー１８と、検出されたガス濃度から
ＣＯ／ＣＯ2 比及びＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比を算出する演算器２
０と、空気流量を制御する空気流量制御器２２とを備
え、直火型燃焼炉内の温度を一定に保持するように燃料
流量を制御し、かつ炉内ガスのＣＯ／ＣＯ2 比又はＨ2
／Ｈ2Ｏ比を一定に保持するように空気流量を制御す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱処理炉や加熱炉
など燃焼炉の炉内雰囲気を制御する方法及び装置に関す
る。
など燃焼炉の炉内雰囲気を制御する方法及び装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】鉄鋼材料を酸化させることなく熱処理す
るために、炉内に不活性ガス（窒素ガス等）を充填し、
ラジアントチューブ内で燃料を燃焼させ、輻射による間
接加熱で被加熱物を加熱することが従来から行われてい
る。しかし、この方法では、燃料の熱量に対して伝熱量
が低くなり、全体として加熱効率が低い問題があった。
るために、炉内に不活性ガス（窒素ガス等）を充填し、
ラジアントチューブ内で燃料を燃焼させ、輻射による間
接加熱で被加熱物を加熱することが従来から行われてい
る。しかし、この方法では、燃料の熱量に対して伝熱量
が低くなり、全体として加熱効率が低い問題があった。
【０００３】そこで、炉内で燃料を直接燃焼させ（直火
という）、かつ炉内を無酸化状態或いは還元状態で保持
する炉内雰囲気制御が一部で行われている。従来のこの
制御は、燃料の燃焼に必要な理論空気量を予め求め、実
際の燃焼用空気量を理論空気量より十分小さく保持して
燃料させるようになっている。そのため、通常は、空気
比設定器を用い、実空気量と理論空気量の比率を１より
十分小さい値（例えば、０．５〜０．６程度）に設定し
て空気を絞った燃焼（燃料過剰燃焼）を行っていた。
という）、かつ炉内を無酸化状態或いは還元状態で保持
する炉内雰囲気制御が一部で行われている。従来のこの
制御は、燃料の燃焼に必要な理論空気量を予め求め、実
際の燃焼用空気量を理論空気量より十分小さく保持して
燃料させるようになっている。そのため、通常は、空気
比設定器を用い、実空気量と理論空気量の比率を１より
十分小さい値（例えば、０．５〜０．６程度）に設定し
て空気を絞った燃焼（燃料過剰燃焼）を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】製鉄所等では、燃料ガ
スとして、ＣＯＧ（コークス炉ガス）、Ｍガス（ミック
スドガス）、都市ガス等が用いられ、そのガス組成によ
って理論空気量が変化する。そのため、従来の炉内雰囲
気制御方法では、ガス組成が変化する毎に理論空気量を
算出しなおし、かつこれに対応して比率設定器を調整し
なおす必要があった。
スとして、ＣＯＧ（コークス炉ガス）、Ｍガス（ミック
スドガス）、都市ガス等が用いられ、そのガス組成によ
って理論空気量が変化する。そのため、従来の炉内雰囲
気制御方法では、ガス組成が変化する毎に理論空気量を
算出しなおし、かつこれに対応して比率設定器を調整し
なおす必要があった。
【０００５】しかし、特にＣＯＧ、Ｍガス等では、コー
クス炉等の操業状態によってガス組成は随時変化するた
め、その組成変化への対応が実質的に不可能であり、被
加熱物（鉄鋼材料）の表面に酸化被膜ができたり、熱処
理後の被加熱物の品質が不安定になる、等の問題点があ
った。
クス炉等の操業状態によってガス組成は随時変化するた
め、その組成変化への対応が実質的に不可能であり、被
加熱物（鉄鋼材料）の表面に酸化被膜ができたり、熱処
理後の被加熱物の品質が不安定になる、等の問題点があ
った。
【０００６】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、燃料
ガスの組成が変動する場合でも、鉄鋼材料の酸化を防
ぎ、安定した品質の熱処理ができる炉内雰囲気制御方法
及び装置を提供することにある。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、燃料
ガスの組成が変動する場合でも、鉄鋼材料の酸化を防
ぎ、安定した品質の熱処理ができる炉内雰囲気制御方法
及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、直火型
燃焼炉内の温度を一定に保持するように燃料流量を制御
し、かつ炉内ガスのＣＯ／ＣＯ2 比又はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比
を一定に保持するように空気流量を制御する、ことを特
徴とする炉内雰囲気制御方法が提供される。
燃焼炉内の温度を一定に保持するように燃料流量を制御
し、かつ炉内ガスのＣＯ／ＣＯ2 比又はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比
を一定に保持するように空気流量を制御する、ことを特
徴とする炉内雰囲気制御方法が提供される。
【０００８】また、本発明によれば、内部で燃料を直接
燃焼させる直火型燃焼炉の炉内温度を検出する温度セン
サーと、該温度センサーの検出値が一定になるように燃
料流量を制御する燃料流量制御器と、炉内ガスをサンプ
リングするサンプリング装置と、サンプリングガス中の
ＣＯ濃度とＣＯ2 濃度及びＨ2 濃度とＨ2 Ｏ濃度を検出
するガスセンサーと、検出されたガス濃度からＣＯ／Ｃ
Ｏ2 比及びＨ2 ／Ｈ2Ｏ比を算出する演算器と、ＣＯ／
ＣＯ2 比又はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比のいずれかを一定に保持す
るように空気流量を制御する空気流量制御器と、を備え
たことを特徴とする炉内雰囲気制御装置が提供される。
燃焼させる直火型燃焼炉の炉内温度を検出する温度セン
サーと、該温度センサーの検出値が一定になるように燃
料流量を制御する燃料流量制御器と、炉内ガスをサンプ
リングするサンプリング装置と、サンプリングガス中の
ＣＯ濃度とＣＯ2 濃度及びＨ2 濃度とＨ2 Ｏ濃度を検出
するガスセンサーと、検出されたガス濃度からＣＯ／Ｃ
Ｏ2 比及びＨ2 ／Ｈ2Ｏ比を算出する演算器と、ＣＯ／
ＣＯ2 比又はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比のいずれかを一定に保持す
るように空気流量を制御する空気流量制御器と、を備え
たことを特徴とする炉内雰囲気制御装置が提供される。
【０００９】上記、本発明の炉内雰囲気制御方法及び装
置によれば、直火型燃焼炉の炉内温度が一定に保持さ
れ、かつ炉内ガス中のＣＯ／ＣＯ2 比又はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ
比のいずれかが一定に保持されるので、燃料ガス組成が
変化しても、その組成に影響を受けることなく、鉄の還
元酸化図表における所望の還元雰囲気に常に保持するこ
とができ、鉄鋼材料の酸化を防ぎ、安定した品質の熱処
理を行うことができる。
置によれば、直火型燃焼炉の炉内温度が一定に保持さ
れ、かつ炉内ガス中のＣＯ／ＣＯ2 比又はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ
比のいずれかが一定に保持されるので、燃料ガス組成が
変化しても、その組成に影響を受けることなく、鉄の還
元酸化図表における所望の還元雰囲気に常に保持するこ
とができ、鉄鋼材料の酸化を防ぎ、安定した品質の熱処
理を行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付して使用する。図１は、本発
明に適用する鉄の還元酸化図表である。この図におい
て、横軸はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比、縦軸はＣＯ／ＣＯ2 比、右
上がりの斜めの細線は一定温度線であり、右下がりの実
線は鉄（Ｆｅ）の還元／酸化の境界線を示している。す
なわち、炉内雰囲気をこの図でＲで示す領域（境界線の
上側）に保持すると鉄鋼材料が還元され、逆にＯで示す
領域（境界線の下側）に保持すると鉄鋼材料が酸化され
る。また、この関係は、燃料の組成には無関係であり、
ＣＯＧ、Ｍガス等、都市ガス、天然ガス等の他に液体燃
料を用いた場合にも適用することができる。
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付して使用する。図１は、本発
明に適用する鉄の還元酸化図表である。この図におい
て、横軸はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比、縦軸はＣＯ／ＣＯ2 比、右
上がりの斜めの細線は一定温度線であり、右下がりの実
線は鉄（Ｆｅ）の還元／酸化の境界線を示している。す
なわち、炉内雰囲気をこの図でＲで示す領域（境界線の
上側）に保持すると鉄鋼材料が還元され、逆にＯで示す
領域（境界線の下側）に保持すると鉄鋼材料が酸化され
る。また、この関係は、燃料の組成には無関係であり、
ＣＯＧ、Ｍガス等、都市ガス、天然ガス等の他に液体燃
料を用いた場合にも適用することができる。
【００１１】図２は、本発明による炉内雰囲気制御装置
の全体構成図である。この図に示すように、本発明の炉
内雰囲気制御装置１０は、温度センサー１２、燃料流量
制御器１４、サンプリング装置１６、ガスセンサー１
８、演算器２０、及び空気流量制御器２２を備えてい
る。
の全体構成図である。この図に示すように、本発明の炉
内雰囲気制御装置１０は、温度センサー１２、燃料流量
制御器１４、サンプリング装置１６、ガスセンサー１
８、演算器２０、及び空気流量制御器２２を備えてい
る。
【００１２】燃焼炉３は、内部で燃料１を空気２で燃焼
させる直火型燃焼炉である。燃料及び空気の流量はそれ
ぞれ燃料流量調節弁４、空気流量調節弁５で調節するよ
うになっている。被加熱材６（鉄鋼材料）は、直火型燃
焼炉３内に置かれ、燃焼火炎に直接触れず、燃焼が完了
した排ガス雰囲気中に位置するようになっている。
させる直火型燃焼炉である。燃料及び空気の流量はそれ
ぞれ燃料流量調節弁４、空気流量調節弁５で調節するよ
うになっている。被加熱材６（鉄鋼材料）は、直火型燃
焼炉３内に置かれ、燃焼火炎に直接触れず、燃焼が完了
した排ガス雰囲気中に位置するようになっている。
【００１３】温度センサー１２は、例えば熱電対であ
り、炉内温度ｔすなわち被加熱材６を囲む雰囲気温度を
検出する。また、燃料流量制御器１４は、温度センサー
１２の検出値が一定（温度設定値）になるように燃料流
量調節弁４を制御し燃料流量を調節するようになってい
る。この構成により、図１の図表中のある一定温度（例
えば１２００℃）に炉内温度を保持することができる。
り、炉内温度ｔすなわち被加熱材６を囲む雰囲気温度を
検出する。また、燃料流量制御器１４は、温度センサー
１２の検出値が一定（温度設定値）になるように燃料流
量調節弁４を制御し燃料流量を調節するようになってい
る。この構成により、図１の図表中のある一定温度（例
えば１２００℃）に炉内温度を保持することができる。
【００１４】一方、サンプリング装置１６は、例えばサ
ンプリングプローブであり、被加熱材６を囲む雰囲気ガ
ス（炉内ガス）を吸引等でサンプリングし、ガスセンサ
ー１８は、サンプリングガス中のＣＯ濃度とＣＯ2 濃度
及びＨ2 濃度とＨ2 Ｏ濃度を検出するようになってい
る。このガスセンサー１８には、磁気風式、質量分析
式、ガスクロマトグラフ、赤外線ガス分析計、等を用い
ることができる。
ンプリングプローブであり、被加熱材６を囲む雰囲気ガ
ス（炉内ガス）を吸引等でサンプリングし、ガスセンサ
ー１８は、サンプリングガス中のＣＯ濃度とＣＯ2 濃度
及びＨ2 濃度とＨ2 Ｏ濃度を検出するようになってい
る。このガスセンサー１８には、磁気風式、質量分析
式、ガスクロマトグラフ、赤外線ガス分析計、等を用い
ることができる。
【００１５】更に、演算器２０は、検出されたガス濃度
からＣＯ／ＣＯ2 比及びＨ2 ／Ｈ2Ｏ比を算出し、空気
流量制御器２２によりＣＯ／ＣＯ2 比又はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ
比のいずれかを一定（比率設定値）に保持するように空
気流量調節弁５を制御し空気流量を調節するようになっ
ている。この構成により、図示の図表において、例えば
１２００℃の温度でＣＯ／ＣＯ2 比を３．５に設定し、
これを保持することにより、炉内雰囲気を安定した還元
雰囲気に保持することができる。また、同様にＨ2 ／Ｈ
2 Ｏ比を１．４に保持しても同様の結果を得ることがで
きる。
からＣＯ／ＣＯ2 比及びＨ2 ／Ｈ2Ｏ比を算出し、空気
流量制御器２２によりＣＯ／ＣＯ2 比又はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ
比のいずれかを一定（比率設定値）に保持するように空
気流量調節弁５を制御し空気流量を調節するようになっ
ている。この構成により、図示の図表において、例えば
１２００℃の温度でＣＯ／ＣＯ2 比を３．５に設定し、
これを保持することにより、炉内雰囲気を安定した還元
雰囲気に保持することができる。また、同様にＨ2 ／Ｈ
2 Ｏ比を１．４に保持しても同様の結果を得ることがで
きる。
【００１６】なお、燃料の組成の相違により、ＣＯ／Ｃ
Ｏ2 比、Ｈ2 ／Ｈ2 Ｏ比、及び温度をこの図表に完全に
一致させることはできないので、温度を一定に保持し、
ＣＯ／ＣＯ2 比又はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比のどちらか一方を一
定に保持し、他方は一義的に決まる。ＣＯ／ＣＯ2 比又
はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比のどちらを制御対象にするかは、ガス
センサー１８の応答性、測定精度等、或いは図１の図表
中でどちかがより安定するか、等から判断するのがよ
い。
Ｏ2 比、Ｈ2 ／Ｈ2 Ｏ比、及び温度をこの図表に完全に
一致させることはできないので、温度を一定に保持し、
ＣＯ／ＣＯ2 比又はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比のどちらか一方を一
定に保持し、他方は一義的に決まる。ＣＯ／ＣＯ2 比又
はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比のどちらを制御対象にするかは、ガス
センサー１８の応答性、測定精度等、或いは図１の図表
中でどちかがより安定するか、等から判断するのがよ
い。
【００１７】上述した装置を用い、本発明の炉内雰囲気
制御方法では、直火型燃焼炉３内の温度ｔを一定に保持
するように燃料流量を制御し、かつ炉内ガスのＣＯ／Ｃ
Ｏ2比又はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比を一定に保持するように空気
流量を制御する。
制御方法では、直火型燃焼炉３内の温度ｔを一定に保持
するように燃料流量を制御し、かつ炉内ガスのＣＯ／Ｃ
Ｏ2比又はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比を一定に保持するように空気
流量を制御する。
【００１８】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【００１９】
【発明の効果】上述した本発明の炉内雰囲気制御方法及
び装置によれば、直火型燃焼炉３の炉内温度ｔが一定に
保持され、かつ炉内ガス中のＣＯ／ＣＯ2 比又はＨ2 ／
Ｈ2 Ｏ比のいずれかが一定に保持されるので、燃料ガス
組成が変化しても、その組成に影響を受けることなく、
鉄の還元酸化図表における所望の還元雰囲気に常に保持
することができる。
び装置によれば、直火型燃焼炉３の炉内温度ｔが一定に
保持され、かつ炉内ガス中のＣＯ／ＣＯ2 比又はＨ2 ／
Ｈ2 Ｏ比のいずれかが一定に保持されるので、燃料ガス
組成が変化しても、その組成に影響を受けることなく、
鉄の還元酸化図表における所望の還元雰囲気に常に保持
することができる。
【００２０】従って、本発明により、常に一定のＣＯ／
ＣＯ2 比又はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比が得られるため、還元酸化
図表中の安定した還元雰囲気を保持でき、被加熱物の品
質の安定化を図ることができる。
ＣＯ2 比又はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比が得られるため、還元酸化
図表中の安定した還元雰囲気を保持でき、被加熱物の品
質の安定化を図ることができる。
【図１】本発明に適用する鉄の還元酸化図表である。
【図２】本発明による炉内雰囲気制御装置の全体構成図
である。
である。
１ 燃料 ２ 空気 ３ 直火型燃焼炉 ４ 燃料流量調節弁 ５ 空気流量調節弁 ６ 被加熱材（鉄鋼材料） １０ 炉内雰囲気制御装置 １２ 温度センサー １４ 燃料流量制御器 １６ サンプリング装置 １８ ガスセンサー ２０ 演算器 ２２ 空気流量制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ２７Ｄ 7/06 Ｆ２７Ｄ 7/06 Ｃ (72)発明者 森 和美 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリ ングセンター内
Claims (2)
- 【請求項１】 直火型燃焼炉内の温度を一定に保持する
ように燃料流量を制御し、かつ炉内ガスのＣＯ／ＣＯ2
比又はＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比を一定に保持するように空気流量
を制御する、ことを特徴とする炉内雰囲気制御方法。 - 【請求項２】 内部で燃料を直接燃焼させる直火型燃焼
炉の炉内温度を検出する温度センサーと、該温度センサ
ーの検出値が一定になるように燃料流量を制御する燃料
流量制御器と、炉内ガスをサンプリングするサンプリン
グ装置と、サンプリングガス中のＣＯ濃度とＣＯ2 濃度
及びＨ2 濃度とＨ2 Ｏ濃度を検出するガスセンサーと、
検出されたガス濃度からＣＯ／ＣＯ2 比及びＨ2 ／Ｈ2
Ｏ比を算出する演算器と、ＣＯ／ＣＯ2 比又はＨ2 ／Ｈ
2 Ｏ比のいずれかを一定に保持するように空気流量を制
御する空気流量制御器と、を備えたことを特徴とする炉
内雰囲気制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9338379A JPH11172327A (ja) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | 炉内雰囲気制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9338379A JPH11172327A (ja) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | 炉内雰囲気制御方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11172327A true JPH11172327A (ja) | 1999-06-29 |
Family
ID=18317606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9338379A Pending JPH11172327A (ja) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | 炉内雰囲気制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11172327A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007031667A1 (fr) * | 2005-09-16 | 2007-03-22 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Methode pour se premunir de la formation de monoxyde de carbone lors d'une operation de trempe gazeuse |
| CN113444864A (zh) * | 2020-03-24 | 2021-09-28 | 宝山钢铁股份有限公司 | 汽车空心传动轴管表面脱碳的控制工艺及其空心传动轴管 |
-
1997
- 1997-12-09 JP JP9338379A patent/JPH11172327A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007031667A1 (fr) * | 2005-09-16 | 2007-03-22 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Methode pour se premunir de la formation de monoxyde de carbone lors d'une operation de trempe gazeuse |
| FR2890979A1 (fr) * | 2005-09-16 | 2007-03-23 | Air Liquide | Methode pour se premunir de la formation de monoxyde de carbone lors d'une operation de trempe gazeuse |
| CN113444864A (zh) * | 2020-03-24 | 2021-09-28 | 宝山钢铁股份有限公司 | 汽车空心传动轴管表面脱碳的控制工艺及其空心传动轴管 |
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