JPS6319313Y2

JPS6319313Y2 -

Info

Publication number: JPS6319313Y2
Application number: JP6474083U
Authority: JP
Priority date: 1983-04-28
Filing date: 1983-04-28
Publication date: 1988-05-30
Also published as: JPS5965392U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、燃料燃焼フレームにより物体を加熱
する加熱炉に係り、特に連続鋳片加熱炉に用いる
に好適な、被加熱物体への伝熱効率の高い加熱炉
に関する。

燃料燃焼フレームにより物体を加熱する加熱
炉、特に連続鋳片加熱炉においては、鋼材への伝
熱は、直接的には燃焼ガスからのガス放射伝熱及
び対流伝熱により行なわれ、間接的には燃焼ガス
の放射と対流伝熱により加熱された炉壁面の耐火
煉瓦からの放射伝熱によつて行なわれている。

従来のこのような４帯式連続鋼片加熱炉の例を
第１図に示す。図の上段は加熱炉の構成を示し、
下段は加熱炉内における温度分布を示す。図にお
いて、１０は、装入口１２より連続的に装入さ
れ、抽出口１４より送出される鋼片、１６は、燃
料燃焼フレーム１７を鋼片の移動方向と平行に噴
出する軸流式バーナ１８が配設された上部加熱
帯、２０は、同じく軸流式バーナ１８が配設され
た下部加熱帯、２４は、同じく軸流式バーナ１８
が配設された上部均熱帯、２８は、燃料燃焼フレ
ームを鋼片の移動方向と垂直に噴出するサイドバ
ーナ３０が配設された下部均熱帯、３２は、廃ガ
ス排出口である。なお、この加熱炉内壁面は、全
て耐火煉瓦により覆われている。

今、ある一定厚みの鋼片１０を、加熱負荷Ｍト
ン／時、炉内ヒートパターンH₁、燃焼ガス温度
パターンG₁で加熱する場合の鋼片の昇温曲線は、
第１図に実線θ_S1（表面温度）、実線θ_C1（中心温度）
で示すごとくである。同一条件で炉内ヒートパタ
ーンをH₂とし、燃焼ガス温度パターンをG₂とし
て加熱する場合の昇温曲線は、同じく第１図に破
線θ_S2（表面温度）、破線θ_C2（中心温度）で示すごと
くとなる。従つて装入口であるＯ地点から加熱帯
入口のｘ地点迄においては、H₁＞H₂，θ_S1＞θ_S2、
θ_C1＞θ_C2，前記ｘ地点から加熱帯出口のｙ地点に
おいては、H₁＜H₂，θ_S1，＜θ_S2，θ_C1＞θ_C2、ｙ地点
ではθ_S1＝θ_S2、θ_C1＝θ_C2となり同一温度に加熱され
ることになる。なお燃焼ガス温度は、同一燃料で
同一の過剰空気率であれば、バーナ部ではG₀で
同一であり、それ以降G₁＞G₂、炉尻Ｏ地点では
θ_g1＞θ_g2となる。このような加熱炉においては、
加熱炉の装入口１２近傍に配設された廃ガス排出
口３２から排出させる廃ガス損失熱が大であるた
め、前記ヒートパターンH₁の時とH₂の時では、
H₂の時の方が癈ガス損失熱が少なく、加熱炉の
熱効率が向上する。従つて従来の加熱炉において
は、バーナ或は炉形を設計する際に、炉内ヒート
パターンが前記H₂の形に近づくようにしていた。
しかし燃料の種類、バーナ、炉形及び過剰空気率
が同一である場合には、更に加熱帯中心部におけ
る温度を高める手段は何ら存在しなかつた。

一方、従来において、燃料燃焼フレームの高温
高速流体による対流伝熱は積極的に利用されてい
なかつた。

本考案は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、炉内に存在する燃焼フレームの高温
高速流体による対流伝熱を積極的に利用すること
により、加熱炉中心部における温度が高く、従つ
て伝熱効率が高く省エネルギー化可能な加熱炉を
提供することを目的とする。

本考案は燃料燃焼フレームにより物体を加熱す
る加熱炉において、燃焼フレームの高温高速流体
による対流伝熱により加熱され、前記被加熱物体
への放射伝熱を増大せしめる耐熱物体製の伝熱変
換装置を、前記燃焼フレーム内に燃焼フレームの
流れに沿つて配設することにより、前記目的を達
成したものである。

以下本考案の実施例を図面を参照して詳細に説
明する。第２図乃至第４図は本考案を４帯式連続
鋼片加熱炉に適用した実施例を示す。本実施例
は、上部加熱帯１６に並設された５本の軸流式バ
ーナ１８の燃焼フレーム１７内に、天井から伝熱
変換装置４０を５列配設し、下部加熱帯２０に並
設された５本の軸流式バーナ１８の燃焼フレーム
１７内に、炉床から同じく５列の伝熱変換装置４
２を配設した点が、前記従来例と異なる。４３は
鋼片搬送用スキツドである。この加熱炉において
は、上部、下部加熱帯とも軸流式バーナであるの
で、伝熱変換装置４０，４２は鋼片の移動方向に
並行に設置されている。他の点については前記従
来例と同様であるので説明は省略する。

前記伝熱変換装置４２は、第５図乃至第７図に
示すごとく、板状の耐熱物体４４を、バーナ１８
のフレーム１７内にフレームの流れに沿つて配設
したものである。この耐熱物体４４の形状、炉内
への装置の仕方は種々の方法が考えられる。例え
ば第８図乃至第１０図に示す変形例のごとく、薄
板状の耐熱物体５０を並置し、これらの棒材５２
により結合したもの、或は第１１図乃至第１３図
に示すごとく、棒状の耐熱物体５４を多数植立さ
せたものであつても良い。前記各例においては、
いずれも下部加熱帯２０に配設される伝熱変換装
置であるので、耐熱物体を炉床に設置する場合を
示したが、上部加熱帯に配設される伝熱変換装置
においては、同様な耐熱物体を天井から吊るす形
とすれば良い。なお伝熱変換装置の具備すべき条
件は下記のごとくである。

(1) 燃焼フレームの形状を著しく変形せず、拡散
燃焼を阻止しないこと。

(2) 燃焼フレームは高温高速流であるのでそれに
耐え得る物質であること。又熱容量は小さいこ
とが望ましい。

(3) 伝熱変換装置の耐熱物体の表面は、対流伝熱
を促進させるような形状であること。

(4) 燃焼フレームとの接触面積は大である方が良
いが、前記(1)の条件を満足させると共に、炉
壁、炉天井、炉床からの輻射熱をできるだけ遮
らないように、被加熱材の伝熱面に対しほぼ直
角に設置されること。

この様な条件を満すために本実施例では、伝熱
変換装置の耐熱物体を燃焼フレームの流れと直角
な断面の厚みを薄くし、さらに燃焼フレームの流
れに沿う側面を被加熱材の伝熱面に対してほぼ直
角に設置（本実施例では鋼片の上下面に対し直角
に、即ち垂直に設置）してある。なお第１１図〜
第１４図に示した棒状の耐熱物体を多数植立させ
た場合でも、棒状の耐熱物体の燃焼フレームの流
れに沿う各列をそれぞれ板状の耐熱物体と見做せ
ば、上記条件を満足していることが理解できる。

本実施例のように、上部及び下部加熱帯に伝熱
変換装置を配設したものにおいては、該上部加熱
帯及び下部加熱帯の高温部における温度は、該伝
熱変換装置が燃焼フレームの高温高速流による対
流伝熱と燃焼フレームからの放射伝熱により更に
高温となり、前記第１図におけるヒートパターン
H₂を得ることが出来る。従つて、加熱帯におけ
る熱効率が向上する。

なお本実施例においては、加熱帯にのみ伝熱変
換装置が配設されていたが、均熱帯加熱方式を採
用する場合には、均熱帯にもこの伝熱変換装置を
設置することが出来る。この場合均熱帯下部はサ
イドバーナであるので、伝熱変換装置も炉幅方向
に並行に設置する必要がある。

第１４図乃至第１７図に、本考案が適用された
６帯式連続鋼片加熱炉の実施例を示す。本実施例
は、前記第１実施例の４帯式連続鋼片加熱炉にお
ける上部加熱帯１６及び下部加熱帯２０の前方に
軸流式バーナ１８が配設された上部予熱帯３４
と、サイドバーナ３０が配設された下部予熱帯３
６とが配設され、下部加熱帯２０のバーナがサイ
ドバーナ３０とされ、下部均熱帯２８と下部加熱
帯２０の中間及び下部加熱帯２０と下部予熱帯３
６の中間が隔壁３８，３９により隔だてられてい
る点が前記第１実施例と異なる。これに伴い上部
加熱帯１６及び上部予熱帯３４における伝熱変換
装置６０は軸流方向に並設され、下部加熱帯２０
及び下部予熱帯３６における伝熱変換装置６２が
軸流方向と垂直に配設されている点が前記第１実
施例と異なる。他の点については前記第１実施例
とほぼ同様であるので説明は省略する。

本実施例においても前記第１実施例と同様に均
熱帯に伝熱変換装置を配設することも可能である
し、或は、上部帯に配設される伝熱変換装置を一
部省略することも出来る。伝熱変換装置をどの帯
に置くかは、その加熱炉の操業方法に合わせて設
計すれば良い。

なお前記実施例は、いずれも本考案を連続式加
熱炉に適用したものであつたが、本考案の適用範
囲はこれに限定されない。例えば燃料燃焼フレー
ムにより物質を加熱する連続式熱処理炉、焼成
炉、反応炉等、或は間欠加熱炉、熱処理炉、焼成
炉、反応炉等にも適用出来ることは明らかであ
る。勿論、燃料の種類も気体燃料に限定されず、
液体燃料、固体燃料等、他の物であつても構わな
い。

以上説明した通り、本考案は燃料燃焼フレーム
により物体を加熱する加熱炉において、燃焼フレ
ームの高温高速流体による対流伝熱により加熱さ
れ、前記被加熱物体への放射伝熱を増大せしめる
耐熱物体製の伝熱変換装置を、燃焼フレーム内に
燃焼フレームの流れに沿つて配設したので、加熱
炉内のバーナ部の炉壁温度をよりフレーム温度に
近づけることが出来、燃料種類、バーナ、炉形及
び過剰空気率等を変えることなく加熱炉の伝熱効
率を上げることが出来る。従つて熱効率が８〜15
％程度向上し、省エネルギーを達成することが出
来る。又、投入熱量を同一とした場合は、加熱能
力が増大する。更に、燃料燃焼フレームが物体移
動方向と垂直であるサイドバーナ方式の場合は、
燃焼フレームを整流する効果もあり、炉幅方向の
温度分布を均一とすることが出来る。又、伝熱変
換装置により拡散燃焼が促進され、燃焼フレーム
が安定し、より低い過剰空気率で燃焼させること
が出来るので、省エネルギーと窒素酸化物低減が
共に期待出来る等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の４帯式連続鋼片加熱炉の構成及
び炉内温度分布を示す線図、第２図は、本考案が
適用された４帯式連続鋼片加熱炉の実施例を示す
断面図、第３図は第２図の−線に沿う断面
図、第４図は第２図の−線に沿う断面図、第
５図は、第２図の実施例における伝熱変換装置を
示す断面図、第６図は同じく側面図、第７図は同
じく平面図、第８図は、伝熱変換装置の変形例を
示す断面図、第９図は同じく側面図、第１０図は
同じく平面図、第１１図は、伝熱変換装置の他の
変形例を示す断面図、第１２図は同じく側面図、
第１３図は同じく平面図、第１４図は、本考案が
適用された６帯式連続鋼片加熱炉の実施例を示す
断面図、第１５図は、第１４図の−線に
沿う断面図、第１６図は、同じく第１４図の
−線に沿う断面図、第１７図は、同じく第１
４図の−線に沿う断面図である。１０……鋼片、１６……上部加熱帯、１７……
燃焼フレーム、１８……軸流式バーナ、２０……
下部加熱帯、３０……サイドバーナ、３４……上
部予熱帯、３６……下部予熱帯、４０，４２，６
０，６２……伝熱変換装置、４４，５０，５４…
…耐熱物体。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

燃焼フレームにより被加熱物体を加熱する鋼片
加熱炉において、前記燃焼フレームに少なくとも
一部が埋没され、その燃焼フレームにより加熱さ
れ、その燃焼フレームによつて受けた熱を固体放
射伝熱に変換する耐熱物体の変換装置を、この変
換装置の前記燃焼フレームの流れに沿つた側面
が、被加熱物体の伝熱面に対してほぼ直角となる
ようにし、かつその変換装置を前記燃焼フレーム
の流れに沿つて配設したことを特徴とする加熱
炉。