JPS6260191B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は連続鋳造用タンデイツシユ、取鍋等の
内張り耐火物加熱用バーナーに関するものであ
る。

連続鋳造用タンデイツシユ、溶鋼取鍋等の内張
り耐火物の乾燥及び加熱に於いては一般に上部焚
きバーナーにより溶融金属容器内へ垂直に火炎を
吹出させその火炎輻射と高温燃焼ガスの輻射及び
対流伝熱により昇熱を図る方法がとられている。
第１図にタンデイツシユ内張り耐火物加熱の一例
を示すが、タンデイツシユカバー７に穿孔された
バーナー孔６上部にバーナー１を複数本配したタ
ンデイツシユ底部１１に向け垂直に火炎９を吹出
させ内張り耐火物の加熱を実施している。

しかし、かかる方法に於いては、タンデイツシ
ユ高さが約0.7m〜1.5m程度と低い為、バーナー
火炎９は激しくタンデイツシユ底部１１に衝突し
反転流を形成しストツパー孔８や溶鋼注入口５、
更にはタンデイツシユノズル孔１２より系外へ排
出される。

この場合、燃料ガス及び燃焼用空気のタンデイ
ツシユ内滞留時間が短く充分な燃焼反応時間がと
れない為CO，H₂，CH₄等の未燃分を含む燃焼排
ガスとして系外へ排出される為、内張り耐火物の
加熱効率の低下を招く原因となつていた。又、タ
ンデイツシユカバーに溶鋼注入口５やバーナー孔
６等の多数の開口部がある為、当該開口部からの
輻射熱損失を生じると共に系外冷空気の侵入を招
き昇温速度が遅くなる難点があつた。更に、タン
デイツシユ内での高温燃焼ガスの大半はタンデイ
ツシユ底部１１で反転流を形成した後、多数の開
口部より直ちに系外へ漏出する為、内張り耐火物
との接触時間が短く、伝熱効率が悪いという難点
があつた。２は燃料ガス供給孔、３は燃焼用空気
供給孔、４はストツパー、１０はタンデイツシユ
側壁である。

第３図には取鍋内張り耐火物加熱の一例を示す
が、鍋蓋２４に設置されたバーナー１より取鍋底
部へ向け垂直に火炎９を吹出させ内張り耐火物の
加熱を実施している。この場合、取鍋２２高さは
受鋼量150T／ch〜350T／ch級の取鍋で約３〜4m
程度有る為、バーナー火炎９が鍋底２１を激しく
暴露する現象はなく充分な燃焼反応時間がとれる
為、空燃比を１，２程度に設定しておけば末燃物
が発生することはない。

しかし、バーナー火炎９はそれ自体1400〜1600
℃の高温ガスで形成されている為、強い浮力の作
用を受け、バーナー吐出流の慣性力が減衰する取
鍋下部では反転流２３を生じ、やがて鍋蓋２４と
取鍋上縁とのすきま２６より系外へ排出される。
この反転流２３はバーナー吐出流自体が取鍋半径
方向への速度成分をほとんど持たない為、取鍋側
壁２５に沿い上昇する流れよりも取鍋中心部を上
昇する流れが優勢であり、取鍋内張り耐火物との
伝熱効率が悪いという難点があつた。

本発明は、前記従来法の欠点を改善し、容器内
張り耐火物の加熱効率を大巾に向上させるに必要
なバーナーに関するものであり、又複数のバーナ
ー吐出口に燃料及び燃焼用空気を均等に分配する
手段、更には火炎輻射の死角域即ち、昇熱速度の
遅い部分を解消する手段を提供するものである。

以下、本発明の構成及び作用を図を用い説明す
る。

第２図は連続鋳造用タンデイツシユ内張り耐火
物の加熱に於いて、本発明を適用した場合の一実
施例である。即ち、タンデイツシユ中央に位置す
る溶鋼注入口５上部よりタンデイツシユ長手方向
斜め下向きに火炎９を吹出す２本のバーナー吐出
部及びタンデイツシユ炉底１１に垂直に小火炎２
０を吹出すバーナー軸心方向を指向したバーナー
吐出部を有するバーナー１５をタンデイツシユ内
へ挿入し、タンデイツシユ内張り耐火物の加熱が
実施される。尚、１７，１９は燃料ガス供給口、
１６，１８は燃焼用空気供給口である。

従つて、バーナー火炎９はタンデイツシユ長手
方向斜め下向きに吹出される為、タンデイツシユ
長手方向に伸び火炎輻射伝熱効率が向上すると共
に、燃料ガス及び燃焼用空気のタンデイツシユ内
滞留時間が長くなり充分な燃焼反応時間がとれる
為、燃料ガスの完全燃焼が図れる著しい利点があ
る。

また、高温燃焼ガスの内張り耐火物との接触時
間が長くとれることから伝熱効率も改善され、更
に、従来法の如くタンデイツシユカバー７に多数
のバーナー孔６を設置する必要がない為、タンデ
イツシユ内への冷空気の侵入やバーナー孔等から
の開口部輻射熱損失を大巾に低減しうることから
従来法に比して極めて高い加熱効率を達成するこ
とができると共にタンデイツシユ内張り耐火物加
熱後バーナー１をタンデイツシユより抜去し引続
いて行われる溶鋼注入口５からの溶鋼注入作業中
のタンデイツシユ内溶鋼からのバーナー孔６の開
口部輻射熱損失による溶鋼温度低下を防止する波
及効果もある。かかるタンデイツシユ内張り耐火
物の加熱を実施する際にはバーナー１と溶鋼注入
口５との間隙からの高温燃焼ガスの吹出しを抑制
し極力タンデイツシユ長手方向の高温燃焼ガス流
れを促進することが望ましく、当該間隙を耐火板
或にはセラミツクフアイバー等のシール板１４で
閉塞した方が更に大なる加熱効率が得られる。こ
の場合、高温燃焼ガスはストツパー４を挿入した
ストツパー孔８とタンデイツシユノズル孔１２よ
り激しく吹出される為、特にタンデイツシユノズ
ル孔１２耐火物の昇熱が早く溶鋼注入中の地金付
着等によるノズル狭窄の防止にも効果がある。

第４図は取鍋の内張り耐火物に加熱に於いて本
発明を適用した場合の一実施例である。即ち、バ
ーナー１の軸心より一定の拡がり角θを有する２
本のバーナー吐出口より火炎９が取鍋２２斜め下
向きに吹出されている。この場合、高温燃焼ガス
は取鍋コーナー部２７付近で取鍋側壁２５の内張
り耐火物表面を沿う上昇流と取鍋底部２１内張り
耐火物表面を沿う流れに分岐し、やがて取鍋蓋２
４と取鍋上縁との間隔２６より系外へ排出され
る。

従つて、従来法に比して高温燃焼ガスによる耐
火物への熱伝達が促進して加熱効率を向上させる
ことができる。

第５図には本発明による内張り耐火物加熱用バ
ーナー構造を例示する。

バーナーは２重管構造を採り燃料ガスは燃料ガ
ス供給孔２より内管流路３６を経てバーナー先端
部にて左右２本のバーナー燃料ガス吐出管２８に
分岐され内張り耐火物施工容器内へ吐出される。
一方、燃焼用空気は空気供給孔３より外管で燃焼
用空気流路３７を経て同じくバーナー先端部にて
左右のバーナー空気吐出管４４に分岐吐出され
る。バーナー吐出管はバーナー軸心よりθなる拡
がり角をもつて設置されているが、第５図に示す
バーナー燃焼ガス吐出管２８の拡がり角θはθ＞
75゜の場合バーナー吐出流は水平に近い状態で噴
射された後1300〜1600℃の高温火炎を形成し、そ
の浮力によつて上昇火炎を形成する為、高温火炎
はタンデイツシユカバー７を激しく洗い加熱する
のみでタンデイツシユ底部の内張り耐火物の昇熱
速度は極めて遅くなる。

一方、拡がり角θがθ＜45゜の場合はタンデイ
ツシユ中央寄りの炉底１３耐火物のみが局部加熱
される形となりタンデイツシユ側壁１０やタンデ
イツシユノズル孔１２側まで燃焼ガス流れの充分
な対流、拡散が行なわれず、不均一な加熱形態と
なり更に吐出火炎がタンデイツシユ底部を激しく
洗う現象が顕著となる為、未燃物発生を助長する
結果となり好ましくない。従つてタンデイツシユ
の如く容器長さ／容器高さの大なる溶融金属容器
に於いてはθは45゜及至75゜の範囲で設定するこ
とが望ましい。一方取鍋の如く容器直径／容器高
さの小なる場合は、前記同様の理由から取鍋蓋２
４の局部加熱を回避する為にはθ＜45゜に設定す
る必要があり、又取鍋底部２１内張り耐火物の局
部加熱を回避する為にはθ＞45゜に設定すること
が望ましい。

又、かかるバーナーに於いては燃料ガス及び燃
焼用空気を複数の吐出管に分岐させる為、流体の
均等分配性能が要求されるが、バーナー分岐部先
端に陥没部３０，３１を用けることによりバーナ
ー分岐部の均圧化が促進され均等分配性能を向上
させることができる。この陥没部深さＨは陥没部
を有する管の内径の1/3〜1/1程度に設定すれば充
分である。

更にバーナーは容器内に先端部が挿入使用され
る為、加熱時の容器内高温ガスによるバーナー管
体の焼損或いは高温酸化を防止する為、高温燃焼
ガスに暴露される部分には不定形耐火物３２をス
タツド３３等で固定し被覆することが望ましい。

第６図はバーナー吐出管の断面図で、２９は燃
焼用空気旋回羽根、３４は燃料ガス吐出口、３５
は燃焼用空気吐出口である。

第７図はバーナー直胴部の断面図で、３６は燃
料ガス流路、３７は燃焼用空気流路である。

第５図、第６図、第７図に示した如きバーナー
に於いてはバーナー吐出管拡がり角θが大なる程
バーナー軸心延長方向の耐火物はバーナー火炎の
死角域となる為、昇熱速度が局部的に著しく緩慢
になる現象を生じる。かかる場合は第８図に示す
如くバーナー軸心方向を指向したバーナー吐出部
を有するバーナーを適用することにより容易に当
該部位の昇熱速度を増大させ、内張り耐火物の均
一加熱化を図ることができる。

１８は燃焼用空気供給口、１９は燃料ガス供給
口、４０は燃料ガス流路、４１は燃焼用空気流
路、３８は燃料ガス吐出口、３９は燃焼用空気吐
出口である。又、第１２はバーナー吐出口の断面
図、第１０図はバーナー直胴部の断面図である。

前述第２図はこの種のバーナーの適用例であ
り、バーナー軸心方向を指向したバーナー吐出口
より吹出される火炎２０によりタンデイツシユ底
部中央炉底１３の耐火物の昇熱が促進され内張り
耐火物の均一加熱化が図られている。

第１１図は例えば溶鋼取鍋の如く回転体形状を
有する内張り耐火物施工容器の加熱に適用される
バーナーの一例であり、３本のバーナー吐出部を
有すると共に、パイロツトバーナーを内蔵してい
る。パイロツトバーナーは燃焼ガスと燃焼用空気
混合ガスの供給孔４２と吐出口４３で構成され
る。

第１２図は当該バーナーの断面図である。

次に、第１３図及び第１４図に連続鋳造用タン
デイツシユ内張り耐火物加熱に本発明を適用した
一実施例を示す。

第１３図は従来法と本発明による新法との燃料
ガス削減率と耐火物蓄熱比との関係を示すが、新
法によれば燃料ガス使用量を従来法の45〜50％程
度減少させても耐火物蓄熱量は従来法と等価であ
り熱効率が従来法に比して約２倍にも増大しうる
ことが判明した。

ここで燃料ガス削減率η（％）は、 η＝（１−燃料投入量／基準燃料投入量（η＝０））
×100 又、耐火物蓄熱比Σは、 Σ＝燃料ガス削減率η＝η時耐火物蓄熱量／従来法燃料
ガス削減率η＝０時耐火物蓄熱量 なる定義式で表わされる指標値である。

この場合、内張り耐火物加熱用バーナーは第８
図に示す如きバーナーを適用し、燃料はコークス
炉ガス（低発熱量＝4750Kcal／Ｎm³）、バーナー
吐出管は３本で、うち２本は拡がり角θ＝60度で
設定し他の１本はθ＝０度で設定し、バーナー分
岐部の陥没部深さを管内直径の1/3に設定したも
のを用いた。

第１４図には同じく連続鋳造用タンデイツシユ
に本発明を適用した場合の加熱末期に於けるタン
デイツシユ長手方向内張り耐火物表層部（耐火物
内表面より５mm内部）の温度分布を示す。

第１４図には第５図例示バーナーと、第８図例
示バーナー適用時データーの一例を掲載したが、
各れもタンデイツシユ中心を岐点に極めてすぐれ
た温度分布の対称性が得られており、燃料ガス及
び燃焼用空気のバーナーに於ける均等分配性能が
得られている。

又、第５図に示したバーナー適用時に於いては
タンデイツシユ中央部にバーナー火炎の死角とな
る低温域が創出されるが、第８図に示すバーナー
を適用することによる当該低温域を解消する顕著
な効果も得られている。

この場合、各々のバーナー吐出管拡がり角もθ
＝70度で設定しバーナー分岐部の陥没部深さを管
内直径の1/2に設定したものを用い且つ第８図例
示バーナー適用時に於いては拡がり角θ＝70度の
バーナー吐出管２本とθ＝０度のバーナー吐出管
１本との燃料ガス配分比は１：０，15の条件で実
施した。

一方、溶鋼取鍋に関しては第１１図、第１２図
に例示した如き円周方向に120度ピツチで且つバ
ーナー軸心からの拡がり角θ＝25度で設定した３
本のバーナー吐出管を有するバーナーでの加熱を
実施したが、従来法に比して約20％の燃料ガス削
減率が達成されている。

以上の結果から明らかなように内張り耐火物の
加熱に、本発明を適用することにより著しく加熱
効率の向上が図れ、燃料ガス量を大巾に削減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタンデイツシユ内張り耐火物の
乾燥加熱法の模式図、第２図は本発明を適用した
タンデイツシユ内張り耐火物の乾燥加熱法の模式
図、第３図は従来の取鍋内張り耐火物の乾燥加熱
法の模式図、第４図は本発明を適用した取鍋内張
り耐火物の乾燥加熱法の模式図、第５図は本発明
の一実施例を示す縦断面概要図、第６図は第５図
のＡ―A′断面図、第７図は第５図のＢ―B′断面
図、第８図は本発明の他の実施例を示す縦断面概
要図、第９図は第８図のＡ―A′断面図、第１０
図は第８図のＢ―B′断面図、第１１図は本発明の
さらに別の実施例を示す縦断面概要図、第１２図
は第１１図のＡ―A″断面図、第１３図は従来法
と本発明適用による加熱法との燃料ガス削減率と
耐火物蓄熱比との関係を示す比較例図、第１４図
は連続鋳造用タンデイツシユに本発明を適用した
場合の加熱末期におけるタンデイツシユ長手方向
内張り耐火物表層部の温度分布図である。 １はバーナー、２は燃料ガス供給孔、３は燃焼
用空気供給孔、４はストツパー、５は溶鋼注入
口、６はバーナー孔、７はタンデイツシユカバ
ー、８はストツパー孔、９はバーナー火炎、１０
はタンデイツシユ側壁、１１はタンデイツシユ底
部、１２はタンデイツシユノズル孔、１３は炉
底、１４はシール板、１５はバーナー、１６，１
８は燃焼用空気供給口、１７，１９は燃料ガス供
給口、２０は火炎、２１は取鍋底部（鍋底）、２
２は取鍋、２３は反転流、２４は鍋蓋、２５は取
鍋側壁、２６は間隙、２７は取鍋コーナー部、２
８はバーナー燃料ガス吐出管、２９は燃焼用空気
旋回羽根、３０，３１は陥没部、３２は不定形耐
火物、３３はスタツド、３４は燃料ガス吐出口、
３５は燃焼用空気吐出口、３６は内管流路、３７
は燃焼用空気流路、３８は燃料ガス吐出口、３９
は燃焼用空気吐出口、４０は燃料ガス流路、４１
は燃焼用空気流路、４２は燃料ガスと燃焼用空気
混合ガスの供給孔、４３は吐出口、４４はバーナ
ー空気吐出管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ バーナー直胴部が多重管構造からなり、且つ
   該バーナー直胴部ガス吐出側に複数のバーナー吐
   出部を分岐形成したことを特徴とる、内張り耐火
   物加熱用バーナー。 ２ バーナー直胴部が多重管構造からなり、且つ
   該バーナー直胴部ガス吐出側に複数のバーナー吐
   出部を分岐形成するとともに、前記バーナー吐出
   部先端に該バーナー軸心延長方向を指向したバー
   ナー吐出部を併設したことを特徴とする、内張り
   耐火物加熱用バーナー。 ３ バーナー分岐部に陥没部を有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項および第２項記載
   の、内張り耐火物加熱用バーナー。