JPS5849791B2 - 工業用炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軽金属または軽金属合金製の圧延棒、プレス
ボルト、あるいはベルトのような被加熱物加熱用の、燃
料により運転される工業用炉に関する。

すなわち、本発明は、操業中火焔と燃焼炉ガスを直接被
加熱物に放射する１または数個のバーナが開口している
、被加熱物を受容するための炉室と、この１ないし数個
のバーナから発生する燃焼炉ガスを被加熱物にそって燃
焼炉ガス排出路へ導く燃焼炉ガスガイドとを有する、軽
金属または軽金属合金製の圧延棒、プレスボルト、ある
いはベルトのような被加熱物加熱用の、液体または気体
状燃料により運転される工業用炉に関するものである。

文献に多数の記述があるように、この種の既知の工業用
炉においては、燃焼反応により放出される熱量は、被加
熱物の上へ導かれる燃焼炉ガスによっては、そのわずか
な部分しか被加熱物に与えられない。

燃焼炉ガスはまだ相当に高い温度をもちながら炉を離れ
てしまう。

このエネルギロスによって、環境に負担を与え、また価
値の消費割合にマイナスの影響を与える。

このような炉の熱効率の改善のために、燃焼空気を排ガ
スにより前もって加熱することがすでに提案され、よく
知られているけれども、これによっても前記短所はわず
かじか償えない。

さらに、送風機により圧力をかけられた冷たい空気を排
ガスより出る熱によって加熱し、そしてこの空気を、加
熱域から流出して来る燃焼炉ガスの速度を速め、またこ
れによって排熱を復熱せしめるようなノズルシステムへ
と導くという提案がなされており、よく知られている。

これらの既知の方式にはいずれも、熱の利用が不十分で
あるという短所がある。

さらに、加熱速度が大きすぎることがしばしばあり、こ
のことが被加熱物に対して不都合な作用をおよぼすこと
がある。

本発明の目的は、余分なエネルギーを必要とせず、第一
に燃焼炉ガスをよりよく利用することにより、加熱時間
を短縮し、被加熱物に一様に加熱を行きわたらせること
のできる、前述のような種類の工業用炉を提供すること
にある。

一方ではこのような工業用炉で加熱されるべき被加熱物
の寸法がますます大きくなっており、他方ではこのよう
な炉の装入能率の向上、エネルギの節約、環境保護に対
する要求がますます高くなって来ているが、このような
設備の空間需要と価格とを手ごろなものにとどめておか
ねばならないとすれば、上述の要件を満足させるには、
単位時間当たりに被加熱物に与えられる熱量を根本的に
高めるしか方法がない。

この課題の解決のために、本発明による、燃料により運
転される工業用炉は、新しく入って来た熱い燃焼炉ガス
と炉室から戻って来たガスとの混合物を吸いとり、ふた
たびこれに圧力をかけて放射口から被加熱物に与えられ
るように、吸いこみ口が炉室の出口通路のあたりに開口
している少なくとも１個の送風機と連結しているような
放射口が、被加熱物にそって流れる燃焼炉ガスの方へ向
けられており、しかもこれは、被加熱物にそって流れる
ガスに戻って来たガスを混合することにより、燃焼炉ガ
スと被加熱物との間の熱伝導を高め、同時に燃焼炉ガス
の熱を最高度に利用するべく構成したことを特徴とする
ものである。

本発明による工業用炉においては、既知の設備と比較し
て、燃焼炉ガス中に含まれる熱量のうち著しく高い割合
の熱量が加熱物に与えられる。

このことはエネルギ消費と操業コストに対してばかりで
なく、装入能率と環境負担に対しても、好ましい働きを
するものである。

本発明を以下にその実施例により図面を参照しながら詳
細に説明する。

第１図の炉により加熱されるべき被加熱物は、例えば、
１７００×２２ｗ１の正方形の横断面をもつアルミニウ
ムベルトのようなベルト３の形態で示されている。

このベルト３は導入口２３から炉室２２に導入され、加
熱されて出口２１から炉を出る。

炉の導入口２３のあたりに、オイルまたはガスバーナ４
が取りつけられており、運転中にその火焔を直接ベルト
３に当てる。

高温と高速をもって行う被加熱物に対するこの最初の加
熱においてすでに、主に対流により、しかし火焔の熱放
射によっても、ベルト３に対して強力な熱伝導が生じる
。

燃焼過程で発生する燃焼炉ガスは、以下に、新しく入で
来る燃焼炉ガス６ど表示されているが、これは炉室の境
を通り、ベルト３にそって炉の出口２１のあたりに取り
つけられた出口通路１４の方向へ流れて行く。

出口通路１４のあたりでは、これに向って流れるガスの
一部８は、炉室２２中に、被加熱物に向ってその吸い込
み口を取りつけてある熱ガス送風機１１によって方向を
変えられる。

送風機１１によって吸い込まれたガス８は、送風機１１
によって圧力室９に導かれ、ここで圧縮され、数個のノ
ズル１０ａから高速度をもって、燃焼炉ガス放射１２の
形で、垂直にまたは図に示すようにいくらか傾斜して、
ベルト３の上へ放射される。

このようにしてガスは被加熱物にそって流れるガスに出
会い、これらのガス同志の衝突によって、とりわけ被加
熱物の表面の境界層を破壊することによって、被加熱物
に対する燃焼炉ガスの熱伝導を高める。

この循環して戻って来る燃焼炉ガス８の一部は、新しく
来る燃焼炉ガス６と混合し、ふたたび送風機１１によっ
て吸いこまれ、上述のような方法で、圧力を高められて
、ノズル１０ａから被加熱物に向けられる。

同時に、バーナ４によって発生した燃焼炉ガスの量に相
応する量の消費された燃焼炉ガス１は、出口通路１４を
通って炉から出る。

しかしこの消費された燃焼炉ガス７の熱量は、既知の炉
と比較すると被加熱物を加熱するために著しく良好に利
用されている。

送風機１１の吸い込み部位に取りつけられた温度感知装
置１３ａは、熱ガス送風機１１の過熱が回避されるよう
に、既知の方法でバーナ効率の調節に利用される。

熱が当たるのと反対の側に設けた。

被加熱物に接触している感知装置をもつ別の側定装置１
３ｂによって、被加熱物の温度が測定され、またこれは
場合によっては炉の効率の自動調節に使用される。

第２図の具体例とそれ以下の具体例の中では、同じ部分
は第一の具体例の場合と同じ符号がつけてある。

第１図の炉と第２図の炉との相違点は、第２図の炉の方
では熱ガス送風機１１が炉室２２の中央部に取りつけら
れている点、そして被加熱物、ここではベルト３の入口
２３のあたりにも、出口２１のあたりにも、火焔５が運
転中被加熱物に直接当たるようなバーナ４が取りつけら
れている点である。

バーナ４によって発生した燃焼炉ガス６は被加熱物にそ
って連続して流れて行く。

両側から炉の中央に向かって流れる燃焼炉ガスは、炉の
中央で送風機１１によって吸い込まれるが、バーナ４に
よって発生した燃焼炉ガスの量に相応する量の燃焼炉ガ
スは、送風機１１の両側に取りつけた出口通路１４に達
し、炉から出て行く。

送風機１１に達した燃焼炉ガスは、送風機を通って両側
に取りつけた圧力室９に導かれ、圧力を高められて、炉
の中央に向って斜めに向けられたノズル１０ａを通って
、燃焼炉ガス放射１２の形で、第１図の例の場合と同様
にして圧カ室を出、第１図の場合と同じ働きをする。

圧力室９中のガイド板１９は、バーナ４の部位に燃焼炉
ガスが強カに流れるようにし、温度のより高くなってい
る所が平均化するようにするものである。

中央の熱ガス送風機１１に、第１図の炉に対してバーナ
４を２倍、ノズルをさらに多い数だけ並べると、多くの
場合いっそう有利な構造になる。

第３図と第４図とには、本発明にしたがう原理に基づく
炉が示してある。

これは両側加熱によって平らな圧延棒１を加熱すること
を意図したものである。

２列のバーナは、その火焔５および燃焼炉ガスがバーナ
から、加熱される表面に平行に流れ出るように取りつけ
られている。

反対側に取りつけた数個の熱ガス送風機１１は、燃焼炉
ガスを吸いこみ、これの圧力を高めて、被加熱物の両側
に取りつけた圧力室９に導く。

ここからガスはノズル１０ａを通って圧延棒の表面へ向
けた燃焼炉ガス放射１２の形で出て行く。

燃焼炉ガスの一部は圧力室９からノズル１０ｂを通って
バーナ４の火焔に向けられる。

これによって火焔の温度を低下させ、一様の熱を当てる
ことができるようになる。

送風機１１のあたりにある温度測定装置１３ａと被加熱
物の所にある温度測定装置１３ｂは、バーナの効率を調
整する。

出口通路１４を通って炉室２２を出た燃焼炉ガス７は、
確かにその熱の大部分が被加熱物１に与えられる。

そのまだ残っている熱量をさらに利用するために、ガス
は出口通路１４を通って、前加熱室２４とも言うべき炉
の別な部分へ導かれる。

この前加熱室はバーナを別にすれば、この構造例の炉室
２２と同じ原理で作られている。

加熱室の送風機１１に対応する前加熱室２４の送風機１
５は、出口通路１４を通って加熱室に導かれて来た燃焼
炉ガスを吸い込み、ノズル１６から燃焼炉ガス放射１７
として平たい圧延棒１の表面に向けられてこの室を出、
さらほ圧延棒１を前もって加熱するために熱を出す。

燃焼炉ガスは生じた量に応じて煙突１８によって外へ出
る。

これに対して、第５図の炉は、まさに平たい圧延棒１の
加熱のためのものであるが、バーナ４が炉の中央部に、
熱ガス送風機１１が炉室中へ持ちこまれた被加熱物の前
面に取りつけられているという工合にして、この被加熱
物を二方から加熱するものであることを示している。

消費された燃焼炉ガス７はふたたび通路１４に逃げる。

バーナ４は加熱されるべき表面に対して垂直に向いてい
る。

第６図は前加熱室２４の中で前もって加熱した後、炉室
２２での片側加熱によって、プレスボルト２の形をした
被加熱物を加熱するための工業用炉における本発明の原
理を図示したものである。

炉室２２内のバーナ４から被加熱物に向けられた火焔の
燃焼炉ガスの一部は、第１図の構造と類似の方法で、熱
ガス送風機、圧力室９、ノズル１０ａを循環する。

他方、別の一部は別の送風機１５の出口の所の通路１４
を経て前加熱室２４に達し、この中を通ってガス放射と
してノズル１６から、前加熱室に入れられた被加熱物に
向けられ、被加熱物を前もって加熱する。

最後に第７図と第８図は、二面加熱によって平たい圧延
棒を加熱するための炉に本発明の原理を適用した、別の
構造を図示したものである。

この例においては、バーナ４は炉室２２の加熱されるべ
き圧延棒１の前面と向い合って、そして熱ガス送風機１
１は圧延棒の反対側に向かって取りつけられている。

これらの間に、炉室２２の両側から追加的に圧延棒１の
表面に対して垂直に向けた補助バーナ４ａが用意されて
いる。

これらの補助バーナ４ａによって、バーナ４から新しく
出て来る燃焼炉ガスから成る燃焼炉ガス混合物が、そし
て送風機１１によって圧力室９とノズル１０ａの一部を
通って、すでに被加熱物にその熱の一部を与えてしまっ
て循環して戻って来た燃焼炉ガスが、もう一度加熱され
補助バーナ４ａからの新しい熱い燃焼炉ガスと混合され
る。

ここに掲げた例から明らかなように、軽金属あるいはこ
れの合金より成る被加熱物を加熱するための工業用炉に
、本発明の原理を適用するには、被加熱物の種類や大き
さに応じて種々の可能な実施法がある。

しかしながら被加熱物にそって流れる熱いガスに、戻っ
て来た廃ガスをぶつつけることによって、燃焼炉ガスと
被加熱物との間の熱伝導が高められ、同時に燃焼炉ガス
の熱量が最犬に利用されるということ、そしてこれによ
って、加熱速度を希望するように高めることができる外
に、エネルギの需要をも減少させることができ、それと
関連して環境負担も減少させることができるという点は
、どの実施法にしろすべての実施法に共通である。

本発明によれば、さらに連続的に移動している被加熱物
の加熱方法が提供され、これは：（ａ） 出口用開口
と排気口とを有する加熱室の入口用開口に被加熱物を供
給すること； （ｂ） 被加熱物を加熱室内に導かれた環流する空気
流によって加熱すること； （ｃ） 前記排気口の近くに現われる空気流の大部分
を圧縮すること； （ｄ） 前記空気流と混合し、これを乱すために、被
加熱物に向けてジェットにより圧縮された空気流を導く
こと； からなり、実施態様によっては、環流する空気流は加熱
源によって発生される排ガスであり、環流する空気流は
被加熱物の両側に導かれ被加熱物は前もって定めた時間
加熱室中を通過するように制御される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、片側加熱による軽金属ベルト加熱用の、本発
明にしたがう工業用炉の第一の具体例の長手方向に沿う
断面図、第２図は、片側加熱による被加熱物加熱用の本
発明にしたがう工業用炉の第二の具体例の長手方向に沿
う断面図、第３図は、本発明にしたがう工業用炉の第三
の具体例の横断面図で）両側加熱による平らな圧延棒を
加熱する態様を示し、第４図は第３図に示した炉の長手
方向に沿う断面図、第５図は、両側加熱による圧延棒加
熱用の、本発明にしたがう工業用炉の第四の具体例を示
す、長手方向に沿う断面図、第６図は本発明にしたがう
工業用炉の第五の具体例の長手方向に沿う断面図で、円
筒状プレスボルトの加熱用のものであり、第７図は、両
側加熱による圧延棒加熱用の本発明にしたがう工業用炉
の第六の具体例の横断面図であり、第８図は第７図の炉
の長手方向に沿う断面図である。 １ ，２，３・・・・・・被加熱物、４・曲・ノズル、
１０ａ・・・・・・噴射口、１１・・・・・・ファン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 運転中に火焔と生じる燃焼炉ガスを直接加熱物に向
   けるエないし数個のバーナが開口している、加熱物を受
   容するための炉室と、前記エないし数個のバーナから生
   じる燃焼炉ガスを被加熱物にそって燃焼炉の出口通路へ
   導く燃焼炉ガスのガイドとを有する、軽金属または軽金
   属合金製の圧延棒、プレスボルト、またはベルトのよう
   な被加熱物を加熱するための、燃料により運転される工
   業用炉において、新しく生じる熱い燃焼炉ガスと、すで
   に元に戻って来たガスとの混合物を、被加熱物Ｌ２，３
   にそって流れるガスに衝突させることによって、燃焼炉
   ガスと被加熱物との間の熱伝導を高め、同時に燃焼炉ガ
   スの熱量を最犬に利用するために、前記混合物の炉室２
   ２から吸いとり、これに圧力をかけて放射口１０ａから
   被加熱物に向けられるように、送風機の吸いこみ口が出
   口通路１４のあたりで炉室中に開口している少なくとも
   １個の送風機１１の加圧側と連結している放射口が、被
   加熱物に沿って流れる燃焼炉ガスの方に向けられている
   ことを特徴とする工業用炉。 ２ バーナ４が炉室２２の一方の端に、出口通路１４と
   熱ガス送風機１１とが炉室の他方の端にそれぞれ取りつ
   けられており、それらの間に放射口１０ａが被加熱物の
   方に向けて設けられていることを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項に記載の工業用炉。 ３ 炉室２２の両端においてバーナ４が被加熱物の方に
   向けられており、熱ガス送風機１１が炉室２２の中央近
   傍に取りつけられており、送風機とバーナ４との間の炉
   室の両側で、放射口１０ａが被加熱物の方へ向けられて
   いることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の
   工業用炉。 ４ 前記１ないし数個のバーナ４が、その火焔５が被加
   熱物に対し接近して垂直に向けられるように、取りつけ
   られていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項か
   ら第３項のいずれかに記載の工業用炉。 ５ 前記エないし数個のバーナ４が、その火焔５が被加
   熱物の表面に平行に向けられるように、取りつけられて
   いることを特徴とする、特許請求の範囲第１項から第４
   項のいずれかに記載の工業用炉。 ６ 前記１ないし数個のバーナど、■または２個の熱ガ
   ス送風機１１との間止、それらの軸を接近させて被加熱
   物に対して垂直になるように取りつけられている補助バ
   ーナ４ａが設けられていることを特徴とする、特許請求
   の範囲第５項に記載の工業用炉。 ７ 循環して戻って来る燃焼炉ガスの一部を、燃焼炉ガ
   スガイド１９によって、冷却の目的で１ないし数個のバ
   ーナ４へ導くことを特徴とする、特許請求の範囲第４項
   から第６項のいずれかに記載の工業用炉。 ８ 循環して戻って来る燃焼炉ガスの一部を、バーナの
   火焔５が被加熱物に当らないうちに、火焔の中へ導き入
   れる別の放射口１０ｂが設けられていることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第４項から第１項のいずれかに記載
   の工業用炉。 ９ 被加熱物の数個の表面に同時に向けられているバー
   ナおよび放射口が、循環して戻って来る燃焼炉ガスのた
   めに設けられていることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項から第８項のいずれかに記載の工業用炉。 １０炉が、炉室２２から出て来る燃焼炉ガスを放射の形
   で被加熱物の上へ導く放射口１６を有する前加熱室２４
   を備えていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   から第９項のいずれかに記載の工業用炉。 １１ 前加熱室が、燃焼炉ガスが放射口を通って出る前
   に、加熱室に到達した燃焼炉ガスの圧力をふたたび高め
   るために、エないし数個の別の送風機１５を設けている
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１０項に記載の工
   業用炉。