KR790000825B1 - 고연료효율 및 최소의 스케일 생성을 위한 철물작업용 재가열로 - Google Patents

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Description

고연료효율 및 최소의 스케일 생성을 위한 철물작업용 재가열로

제1도는 본 발명에 원리를 이용한 회전화상로(rotary hearth furnace)의 일부 절단면의 도식적 평면도.

제2도는 제1도의 2-2선에 따른 단면도.

제3도는 제1도의 로의 일부에 공기를 전입시키는 장치에 대한 평면도.

본 발명은 금속, 특히 철물의 가열에 사용되는 고연료 효율과 스케일(scale)의 생성을 극소화하는 재가열로에 관한 것이다.

강괴, 소강편, 대강편, 스레브 등의 철물소재를 압연, 단조, 굽힘 스탬핑(stamping) 등의 공정에 앞서 재가열할 때의 당면문제는 흔히 스케일이라 하는, 표면 산화를 방지하는 것이다.

이제까지 철물의 스케일 방지에 많은 방법들이 고안되어 왔는데, 그중 하나는 피가공물을 작업에 요하는 온도까지 급열하여 스케일 생성기간을 최소로 하자는 것이었으나, 만족스럽지 못한 것으로 판명되었다. 다른 방법은 작업온도를 올리는데 복사열을 사용하고 피가공물 주위를 불활성 분위기로 하자는 것이었으나, 명백히 불활성 분위기를 형성시키는데는 불합리한 경비가 들고, 직접 연소 방법에 비해 복사열방법은 고가이다. 또 다른 방법들에 의하면, 농후한 연소생성물 분위기속에서 철계통의 피가공물을 가하였고, 이어서 가연물질이 대량 포함된 가스들을 연소시켜, 열교환하면서 연소용 공기를 예열하던가, 로의 벽에 열을 공급하여 복사열을 얻을 수 있다는 것이다. 비록 후자의 방법이 스케일형성을 감소하는데 약간 성공하였으나, 가열된 가스의 이동에 따른 높은 열손실로 인하여 효율은 그리 높지 않았다.

본 발명에 의하여, 다음과 같은 구조의 결합으로 특정지어지는 재가열로가 제공된다. 즉, 지붕이 덮힌 한쌍의 벽과, 그중 하나의 벽에 피가공물 입구인 제1개구(opening)와 출구인 제2개구가 있고, 그 안에서 주로 양벽 사이에서 피가공물 운반체가 제1개구에서 제2개구로 움직이고, 피가공물 운반체의 운동방향에 대하여 하단부분 즉 피가공물 출구(제2개구)측에 농후한 연소생성물이 포함된 고온가스를 유입하는 개스 유입장치와 이 개스유입 장치와 제1개구(피가공물 입구) 사이에서 로내로 공기를 유입하는 공기 유입장치가 있다.

조업에 있어서는 최초에 피가공물은 약간의 산화성 분위기에서 가열되나 피가공물의 초기 온도는 그다지 높지 않으므로 스케일이 형성되지 않는다. 그 다음, 피가공물이 예정된 온도에 이르면, 약한 환원성 분위기로 읊겨진다. 고온 공기 버어너에 의해 유도되는 보호 분위기를 이용하여 고온에 도달한 피가공물을 계속하여 스케일형성 없이 가열할 수 있는 것이다. 이 버어너는 낮은 공기대 연료비(比)를 가지며, 이 가스는 피가공물을 넣는 곳으로 흐르게 되어 있다. 이 가스속의 가연물질들은 피가공물 입구 근처에서 유입되는 공기에 의해 연소된다. 폐가스(spent gases)로 버어너에 사용할 연소용 공기를 예열함으로써 효율이 부가적으로 향상된다.

본 발명의 원리를 수행하는데 있어, 철계통의 피가공물은 연속로 안에서 로안의 연소가스유동 방향과 반대로 움직인다. 가연물질이 다량 포함되고 1,690℃~1,871℃의 온도에 있는 환원성 연소가스가 로의 한쪽 끝에서 유입된다. 가스가 로내를 유동하여 피가공물의 온도는 필요한 수준까지 상승되고, 가스자체는 냉각된다. 철계통의 피가공물의 가열과 가연물질이 많은 가스의 이용을 가장 효율적으로 하기 위하여 그 가스가 로에 진입되는 곳에서 얼마간 떨어진 곳에서 제어되는 공기가 진입된다. 공기가 그 가스와 혼합되어 가면서 연소가 이루어져 분위기의 성질은 환원성에서 약간 산화성화 된다. 공기가 유입되는 곳에서의 온도는 상대적으로 낮은 까닭에, 스케일은 발생되지 않는다.

도면을 참조하면, 피가공물(W)를 재가열하기 위한 회전 화상식로(10)은 내벽(12), 외벽(14), 저면밀봉부(16) 및 지붕(18)로 구성되는 바, 회전 수송화상(conveying herth)(20)과 결합되어 외형을 이룬다.

회전화상(20)은 구동모우터(23)을 포함한 회전장치(21)이 있으며 제1도에서 보면 반시계 방향으로 회전한다. 본 발명의 회전화상로의 적용에 대한 시술은 단지 예증적인 것이므로 본 발명의 원리는 다른 종류의 연속로에 있어서도 적용될 수 있다.

외벽(14)는 장입구(22)가 있어 그를 통하여 회전화상(20)에 놓이게끔 피가공물이 들어오며 방출구(24)를 통해 가열후 피가공물이 방출된다. 분배벽(25)는 내벽(12)로 부터 외벽(14)까지 개구(22),(24) 중간에서 각기 영역을 분리하도록 방사상으로 연장되어 있다. 로(10)의 지붕(18)은 개구(26)이 있는데 그곳에 연도(煙道)(28)이 연결되어 있다. 연도(28)은 굴뚝(32)로 통하고, 그 주위에 환상 자켓(34)가 있고, 그 자켓상부에 개구(36)이 있는데 거기에 공기 유입관(38)이 연결되어 있다. 공기송풍기(40)이 유입관(38)과 연결되어 쟈켓(34) 속으로 공기를 보내서 굴뚝(32)와 접촉하게 한다. 환상쟈켓(34)는 또한 하부에 개구(42)가 있어서 공기 유출관(44)와 통하여 그를 통하여 쟈켓으로 부터의 공기가 통과한다.

제1도에 도시한 바와 같이 로(10)은 6개 구역으로 이루어지며, 그중 4개 구역은 (1),(2),(3),(4)로 표시되고, 다른 2개구역은 충전 구역과 방출구역이다. 구역(1)과 (2)에서는 버어너(46)과 (47)이 각 구역의 지붕(18) 안에 설치되어 있다. 구역(3)과 (4)도 지붕(18) 안에 각기 버어너(48)과 (49)가 있다. 구역(3)과 (4)의 버어너(48)과 (49)는 예열공기 평열 버어너(flat flame burner)인데 가연물질이 다량 포함된 연소개스를 발생한다. 이런 종류의 버어너는 그 기술면에서 잘 알려져 있고 쉽게 구할 수 있다. 구역(1)과 (2)의 버어너는 반드시 그럴 필요는 없지만 같은 종류라도 좋다. 구역(3)과 (4)의 버어너는 피가공물(W)가 스케일 생성온도에 있는 시간에는 환원성 분위기를 형성해야 한다.

반면, 구역(1)과 (2)의 버어너는 주로 구역(1)과 (2)를 초기 시동기간 중에 작업온도를 올리는 목적에 사용되며, 정상 조업에 도달한 후에는 보충열이 요구되지 않는한 그 사용은 중지된다. 이러한 이유로, 구역(3)과 (4)에서의 같은 값비싼 버어너를 구역(1)과 (2)에 사용할 필요는 없다.

버어너(50)은 로의 방출구역에 설치되며, 이 버어너도 보호 분위기(protective atmosphere)를 만들 수 있는 평염식이다. 각 구역의 버어너는 천연가스 헤터(header)(51)에 연결되고 그것은 주가스관(53)으로부터 가스를 공급 받는다. (46)에서 (49)까지의 각 버어너는 밸브 장치가 되어 있어 구역(1)의 버어너로 가는 가스는 밸브(52)에 의해 계량되고, 구역(2)로는 밸브(54)로, 구역(3)으로는 밸브(56)으로, 구역(4) 로는 밸브(58)로 개량한다. 구역(1)의 버어너(46)은 그것에 연소용 공기를 공급하는 공기관(60)과 연결된다. 구역(2)의 버어너(47)은 공기관(62)와 연결되며, 공기관(60)과 (62)는 송풍기(66)으로부터 공기를 받는 공기 헤더(64)와 연결되어 있다. 공기관(60)과 (62)에는 각기 밸브(68)과 (70)이 있어서 그를 통과하는 공기량을 조절한다. 구역(3)의 버어너(48)은, 환상 쟈켓(34)로부터 도출되는 공기관(44)와 합류되는 관(72)에서 공기를 공급받는다. 또 다른 공기관(74)는 최초의 공기관(72)로부터 분지하여 구역(4)의 버어너(49)에 공기를 공급하며, 공기관(44)에서 분지된 공기관(76)은 방출구역의 버어너(50)에게 공기를 공급한다. 밸브(78)은 버어너(48)에 공급되는 공기량을 계량하도록 관(72)에 장치되며, 밸브(80)은 버어너(49)에 공급되는 공기량을 계량하도록 관(74)에, 밸브(82)는 방출구역의 버어너(50)에 공급되는 공기량을 계량하도록 관(76)에 장치된다.

연도(28)에 버너(77)이 설치되고 이 버너는 구역 1의 개스헤더(51)에 연결되어 있는 관(79)로 부터 연료개스를 공급받는다. 밸브(81)은 연도가스관(79) 내에 장치되어 연도 버어너(77)에 공급되는 가수량을 조절한다.

한쌍의 접선방향 공기 유입관(84)와 (86)이 외벽(14)내로 들어가되, 관(84)는 구역(1)에 관(86)은 구역(2)에 공기를 공급한다. 공기관(88)은 공기를 구역(1)의 접선방향 공기 유입관(84)에, 다른 공기관(90)은 접선방향 관(86)에 공기를 공급한다. 공기관(88)과 (90)은, 송풍기(66)으로부터 공기를 받는 주헤더(91)과 연결되 있다. 보충공기제어장치(89)는 헤더(91)에 연결되 있다. 공기관(88)에는 밸브(92), 공기관(90)에는 밸브(94)가 있어, 각기 공기관에 흐르는 공기량을 조절한다. 굴뚝노즐(93)을 통해 연도(28)에 공기가 공급되고, 이 노즐은 밸브(97)이 있는 공기관(95)에 연결되어 있으며 공기관은 다시 공기헤더(64) 및 송풍기(99)에 연결되어 있다.

한쌍의 열전대(thermocouple)(96)과 (96')이 제1구역에, 한쌍의 열전대(98)과 (98')는 제2구역에, 한쌍의 열전대(100)과 (100')은 제3구역에 한쌍의 열전대(102)와 (102')은 제4구역에 위치하며, 열전대(104)는 방출구역에 장치된다. 그리고, 열전대(106)이 연도(28)에 장치 되는바, 이들 열전대들은 각기 구역의 온도를 측정하는데, 열전대(96'),(98'),(100'),(102')는 각 구역에서 상한 열전대로서, 열전대(96),(98),(100),(102)는 한 구역내에 한쌍의 열전대가 있을 경우에 온도조절용으로 사용된다. 제어장치에 의해 각 구역에 흘러가는 가스와 공기의 유량이 조절되고 이에 따라 각기 온도가 조절된다. 이러한 제어장치는 잘 알려져 있으므로 세부적인 설명은 생략한다. 각각의 열전대 또는 열전대 쌍은 적당한 회로 및 부속장치에 의해 공급가스 및 공기량을 조절하는 바, 제어장치(108)이 구역(1)의 열전대쌍(96)과 (96') 밸브(52),(68) 및 (92)를 제어장치(110)은 구역(2)의 열전대 쌍(98)과 (98'), 밸브(54),(70) 및 (94)를, 제어장치(112)는 구역(3)의 열전대쌍(100)과 (100'), 밸브(56),(78)을, 제어장치(114)는 구역(4)의 열전대쌍(102)와 (102'), 밸브(58),(80)을, 제어장치(115)는 방출구역의 열전대(104)와 밸브(59),(82)를 운전한다. 유량전산 제어장치(116)은 제어장치(108),(110),(112),(114) 및 (115)와 연결되어 이후 서술하는 바와 같이 전체 온도 및 분위기를 조절한다.

조업에 있어서는, 피가공물(W)가 개구(22)를 통하여 로안에 장입되어 제1도에 보이는 바와 같이 회전 화상(20) 위에서 반시계방향 회전을 한다.

초기 조업기간중에는, 모든 버어너(46)~(50)이 점화되고, 구역(3)과 (4)의 버어너는 가열물질이 다량 포함된 분위기를 유지하며, 구역(1)과 (2)의 버어너는 구역온도를 980℃~1,260℃ 범위까지 올린다. 구역(4)의 버어너(49)는 낮은 공기대 가스비로 조작되어 정상조건하에서 가연물질이 다량 함유된 분위기를 유지하도록 한다. 구역(4)의 공기대 가스비는 조업온도 및 처리되는 피가공물의 종류에 따라, 통상 5/1에서 6/1까지로 유지되도록 한다. 구역(4)의 온도는 열전대(102)로 감지되는 바, 열전대(102)는 구역(4)의 공기조절 밸브(80)을 제어한다. 이 구역에 유입되는 공기량은 구역(4)의 제어장치(114)로 계량된다. 이 장치(114)는 구역(4)의 가스조절밸브(58)을 움직여 예정된 공기대 가스비로 구역(4)에 유입되게 한다. 구역(4)의 상한 열전대(102')는 구역이 과열되는 경우 로의 가스공급을 중단시킨다.

구역(3)의 버어너(48)로 가연물질이 다량 포함된 분위기를 유지하도록 낮은 공기대 가스비로 조작되는 바, 마찬가지로, 조업온도 및 처리되는 피가공물의 종류에 따라, 통상, 6/1에서 8/1까지로 한다. 이 구역의 온도는 열전대(100)으로 감지되며, 열전대(100)에 의해 구역(3)의 공기조절밸브(78)이 제어된다. 이 구역의 공기유입량은 구역(3)의 제어장치(112)로 계량되는 바, 이 장치(112)는 구역(3)의 가스 조절밸브(56)을 작용시켜 예정된 공기대 가스비로 구역(3)에 가스를 유입시킨다. 구역(3)의 상한열전대(100')은 구역이 과열된 경우 가스의 공급을 중단한다.

예열된 공기가 송풍기(40)으로부터 구역(3)과 (4)에 공급되며 이때 공기는 열회수 쟈켓(34)로부터 예열공기관(44)를 통과한다. 공기는 우선 대략 537℃의 온도로 예열된다. 구역(3)의 버어너(48)은, 환상쟈켓(34)로부터 노출되는 공기관(44)와 합류되는 공기관(72)에서 예열된 공기를 공급받는다. 공기관(74)는 최종 공기관(72)에서 분지되어 구역(4)의 버어너(49)에 예열된 공기를 공급한다. 공기관(44)에서 분지된 공기관(76)은 예열된 공기를 방출구역의 버어너(50)에 공급하며, 버어너(50)은 통상 낮은 공기대 가스비로 조작되며, 방출버어너 제어장치(115)로 조절된다.

구역(4)의 버어너(49)와 구역(3)의 버어너(48)에 공급되는 공기 및 가스의 전체유량은 유량전산 장치(116)으로 계산된다. 이 장치(116)은 또한 모든 연료의 완전 연소를 위해 로시스템에 공급해야 할 부착적 공기량을 결정한다. 신호가 보충공기 제어장치(89)에 중계되면 그 장치(89)는 구역(1), 구역(2) 또는 연도가스 굴뚝(28)에서의 완전 연소를 위하여 필요한 양의 공기를 배급하게 된다. 그 보충공기는 송풍기(66)을 지나 헤더(91)에 공급된다. 보충공기는 보충 공기헤더(91)의 한 분지인 보충 공기관(90)을 통하여 구역(2)로 도입된다. 구역(2)의 온도는 열전대(98)로 감지되며, 그것(98)은 다시 구역(2)의 제어장치(110)을 통해 보충공기 밸브(94)를 작동시킨다.

완전 연소를 일으키기 위한 공기는 접선방향 공기유입관(86)을 통하여 들어온다. 정상 조업하에서는 유입관(86)을 통한 보충공기의 부가로 구역(2)의 온도가 유지될 수 있다. 구역(2)에 들어온 공기는, 구역(3)과 (4)의 버어너 (48)과 (49)에서 각기 발생시킨 가연성 가스들과 혼합된다. 보충 공기와 가연성 가스들과의 혼합작용은 연소를 초래하며, 그에 따라 열을 방출한다. 혼합속도는 공기 유입관의 직경에 따라 조절되며 구역(2)에서 바람직한 열분포를 얻기위해 정확한 규격이 필요하다. 정상조건하에서는, 구역(2)의 필요한 온도는 구역(2)의 보충공기 유량을 조절함으로써 유지되며 화상의 회전방향에 대하여 하류단에 분포되어 있는 즉 구역(3) 및 (4)로 부터 이동되어 오는 가연성 분위기를 연소함으로서 요구되는 열량을 얻을 수 있다.

정지 또는 시동 등의 특별한 조건하에서, 구역(2)에 부차적 열이 요구될 경우, 구역(2)의 버어너(47)을 조작함으로써 얻을 수 있다. 구역(2)의 온도 조절장치(110)은 구역(2)의 연소용 공기밸브(70)을 움직여 버어너(47)에 연소용 공기를 배급하게 된다. 구역(2)의 연소용 가스는 구역(2)의 연소용 공기관(62)에 연결된 구역(2)의 가스밸브(54)로 조절된다. 이 연결은 공기의 흐름으로 공기관(62)에 생긴 압력이 구역(2)의 연소용 가스관(51)의 밸브(54)를 열 수 있도록 되어 있다. 구역(2)의 연소용 공기 및 가스는 구역(2)의 버어너(47)로 인도되어, 그 결과로 각기 버어너에서 점화가 발생한다. 제어장치(110)은, 특히 구역(2)의 보충공기 연소로 그 구역의 필요한 온도로 유지될 때까지 공기밸브(70)을 작동시킨다. 이때 구역(2)

버어너(47)은, 구역연소용 공기밸브(70)과 가스밸브(54)의 완전폐쇄로 단절시킬 수 있다. 구역(2)의 상한 열전대(99')는 구역이 과열된 경우 모든 로가스를 차단한다. 구역(1)와 온도는 상기 구역(2)에서 설명한 바와 동일한 조절순서로 유지된다. 보충공기는 공기관(88)을 통하여 구역(1)에 공급되며, 접선방향 공기 유입관(84)를 거쳐 구역(1)의 방으로 들어온다. 구역온도는 열전대(96)으로 감지되는 바, 그것(96)은 구역(1)의 제어장치(108)을 통해 보충공기조절밸브(92)를 작동시킨다. 필요한 경우, 부착적 열이 버어너(46)에 의해 구역(1)에 공급된다. 구역(1)의 연소용 공기는 제어장치(108)에 의해 작동되어 구역(1)의 연소용 공기 조절밸브(68)로 조절된다. 연소용 공기관(60)에 생긴 공기 압력이 구역(1)의 연소용 가스밸브(52)를 작동시켜 버어너(46)으로 가스를 보낸다. 그 결과, 구역(1)의 버어너(46)에서, 연소용 공기 및 가스가 연소하여 구역(1)에서 부차적으로 열을 방출시킨다. 구역(1)의 상한 열전대(96)은 구역이 과열된 경우 모든 로가스를 단절한다. 일반적으로, 구역(1)에 공급되는 공기량은 피가공물(W)의 온도가 760℃를 초과하지 않도록 조절된다.

구역(2)에 있어서도, 버어너에 의한 부착적 열은 정상조업 조건에서는 요구되지 않는다. 정상적인 경우, 구역(1)의 보충공기의 유입 및 혼합에서 비롯한 가연성 분위기 가스의 연소로써 모든 열 요구사항이 유지될 수 있다. 또한, 정상조건하에서, 보충공기 송풍기(66)으로 배급된 모든 보충공기는 구역(1)과 구역(2)의 보충공기 노즐(84)와 (86)에 각각 균등하게 배분된다. 이 경우, 연도(28)를 통하여 구역(1)을 나가는 가스들은 완전히 연소된다. 이는 구역(1)과 (2)의 연소과정에서 최종 화학양론적 공기대 가스비를 이룸으로서 얻어진다.

정지된 조건하에서는, 즉 구역(1)과 (2)의 열수요가 감소되면 보충공기 노즐(84)와 (86)을 통한 모든 보충공기는 요구되지 않는다. 이 경우, 과량의 보충공기가 보충공기관(64)를 따라 굴뚝 공기관(95)로 향한다.

굴뚝 보충공기 조절밸브(97)은 보충공기 제어장치(89)로 조작되어 과량의 보충공기가 굴뚝노즐(93)에서 굴뚝으로 들어가게 된다. 이런 조건하에서는 가연성 가스의 연소는 굴뚝내에서 보충공기와 가연성 가스와의 혼합에 의해 굴뚝 노즐(93)의 하류에서 완료된다. 부차적인 공기가 굴뚝 노즐(93)을 통해 희석공기 송풍기(99)에 의해 부가될 수 있다. 굴뚝(32)내의 가스 안전 온도를 유지하기 위한 희석공기의 양은 굴뚝 가스 열전대(106)으로 감지되며, 이것은 희석공기 조절 밸브(97)을 작동시킨다.

고온 공기 버어너(48)과 (49)는, 각기 구역(3)과 (4)에서 보호분위기를 발생시키는바, 구역(4)에서는 공기대 연료비가 5/1에서 6/1까지, 구역(3)에서는 6/1에서 8/1까지로 조작시키는데, 이 비는 보호가스의 가연물질 조함량이 각기 30%에서 22%, 22%에서 8%로 되게 한다. 가연물질을 다량 포함하는 가스는(이하 농후가스) 연도(28)의 영향으로 구역(2)로 끌어들어오고, 관(84) 및 (86)에서 공기가 분사되어 시계방향의 가스 유동을 이루어, 피가공물의 이동방향과 가스유동 방향이 반대가 된다.

온도가 요구하는 정도까지 올라가서 충분히 오래 조업한 연후에는, 구역(1)과 (2)의 버어너는 단절한다. 공기가 농후 가스의 완전 연소를 위해 접선방향관(84) 및 (86)으로 유입된다. 이 보충공기는 구역(3)에서 온 가스이 가연물질과 혼합되어, 피가공 물(W)가 로(10)을 통해서 운반될 때 열을 제공한다. 공기 공급량은 구역(2) 내의 분위기가 피가공물의 산화성 특성에 대하여 여전히 상대적으로 중성이 되도록 한다. 반면에, 구역(1)의 분위기는 약간 산화성이다. 구역(1)에서의 피가공물의 온도는 상대적으로 낮기 때문에, 분위기가 약간 산화성 임에도 불구하고 눈에 보일 정도의 스케일생성은 일어나지 않는다. 전체적으로, 로내의 농후가스이 완전 연소를 위해 충분한 보충 공기가 부가된다.

연소생성물은 로에서 연도(28)을 통해 퇴출되어 굴뚝(32)를 통해 대기로 빠진다. 연도생성물이 굴뚝(32)를 거쳐 빠져나가면서 관(38)과 송풍기(40)의 작용으로, 쟈켓(34)을 통과하는, 대기공기와 열교환관계를 이룬다. 부차적인 냉공기가 굴뚝 노즐(93)을 통해 굴뚝(32)로 부가되도록 준비된다. 이 공기는, 어떤 작업 조건하에서는 연도생성물의 소각 또는 냉각을 위하여 요구된다.

환상 쟈켓(34)을 지나온 공기가 가열된 후, 그것은 유출구(42)로 빠져나간다. 이 예열된 공기는 구역(3),(4) 및 방출구역의 버어너(48),(49) 및 (50)의 산소 공급원이 된다. 공기는 538℃의 온도로 예열된다. 본 발명의 중요한 특징의 하나는 공기가 예열되어 구역(3),(4) 및 방출구역내의 온도가 충분히 높으면서 가스는 연소생성물을 여전히 다량 포함하고 있다는 것이다. 만약 예열된 공기가 없다면, 버어너는 이후 분구역에서 원하는 고온을 얻을 수 없었을 것이다.

구역(1)과 (2)에서는, 과잉공기 없이 구역(3)을 통과한 가스중의 남아 있는 가연성 생성물을 가능한한 완전히 태우는 것이 바람직하다. 이렇게 하기 위해서는, 연료와 공기의 완전 혼합이 되도록 공기를 유입시키는 것이 유리할 것이다. 임의의 것이긴 하나, 본 발명의 중요한 특징의 하나는, 공기분사 시스템이 사용되어 구역(3)에서 구역(2)로 들어가는 농후가스이 완전 연소를 시킴으로써 이 목적을 달성한다는 것이다. 공기는 로(10)의 충전단을 향하여 화상의 회전방향과 반대 방향의 접선 방향관(84) 및 (86)을 통하여 유입된다. 2개의 접선방향관(84),(86)은 화상 회전에 대한 각기 구역의 하류(downstream)단에 위치한다.

공기가 로(10)에 들어오면, 그 공기분사는 일정한 속도로 퍼지면서 연속적으로 주위의 뜨거운 가스와 혼합된다. 공기와 노후가스와의 혼합속도가 연속속도를 결정한다. 연소는 모든 공기가 가연성가스에 전부 사용되어 버릴때까지 계속된다. 자유원형 분사의 열행비율은 최초 분사 직경과 분사의 이동거리에 따라 결정된다. "자유 원형분사"라는 용어는 분사기 실(chamber) 또는 환경에 들어갈 때, 그의 자연적 특성을 실질상으로 저지 또는 변경할 어떠한 물리적 형태 또는 물체가 존재하지 않는 경우의 분사를 지적하기 위하여 사용되었다. 일단, 자유원형 분사가 형성되면, 그의 하류의 각점(各點)에서의 움직임이 완전히 예측가능하다. 그 형체, 크기 및 그것이 분포된 주위유체의 양도 정확한 식으로 계산될 수 있다.

공기 분사의 연행비율을 조절할 수 있음으로써 연소 속도의 조절과 그로 인한 분위기 조건의 조절이 이루어질 수 있다. 긴 혼합 거리가 요구되는 바, 그 이유는 혼합에 부수되는 열의 방출이 로의 보다 긴 길이에 걸쳐 분포될 수 있도록 하여, 보다 좋은 온도의 균일성을 가져오기 때문이다. 분사의 각도와 방향은 그의 자연적 팽창경향 및 연행거리(entrainment length)에 의하여 결정된다.

이 각도가 로의 내벽(12) 위에서 최대 혼합 길이로 부딪치도록 조정될 수 있음을 알 수 있다. 이것이 되는 이유는, 로의 형태에 의해 만들어진 피가공물 이동 조건이, 자동적으로 분사가스를 상대적으로 다량 포함된 바깥쪽 대기로의 왜곡을 초래하기 때문이다. 이러한 배치는 가스이 자연적 혼합과 함께 그들이 충전단으로 진행하여 하류 노즐 또는 로의 연도에 도달할 때에는 균일한 분위기 분포를 이루게 된다.

노즐의 방향은, 분사가 지붕과 충돌이 생기는 단면에서 로의 내벽과 충돌하도록 분사를 조준함으로서 결정된다. 각기 구역(1)과 (2)를 통하는 도정의 대략 2/3을 지남으로써 가스는 완전히 분포된다. 로의 용적에 대하여 정확한 노즐의 크기, 위치 및 방향은, 그 기술에 숙달된 사람에게 명백한 원리에 근거하여, 유리한 대기조건을 보증할 수 있도록 선택된다.

도시 및 상술된 로는 스케일 생성을 최소로 하며 기체연료와 연관하여 열단위를 경제적으로 이용하여, 철 작업물을 재가열할 수 있다. 이러한 로에서는 15×15cm 철제소강편이 1,260℃로 시간당 10.5톤 재가열되어, 스케일손실이 중량으로 0.1% 보다 적었다. 이것은 보호 분위기를 마련하는 특별조처를 취하지 않은 재가열로의 경우의 스케일 손실인 2% 내지 3%에 대한 좋은 대조를 이룬다. 천연가스의 사용에 관하여는, 강철은 톤당 대략 2.0MMBTU의 속도로 1,260℃까지 온도를 올릴 수 있는데, 냉공기로 조업되는 보통의 재가열로의 순조로울 때의 톤당 2.5MMBTU보다 적게 된다.

여기에 특히 명시한 본 발명이 철계통의 피가공물을 재가열하는데 있어서 고도의 효율과 경제성을 달성한 수단을 마련하였으며, 재가열로 내에서 완전 연소를 통하여 연료의 열용량을 완전히 이용하는 장치와 방법을 마련하였음을 알 수 있다. 더우기, 본 발명은, 연소용 공기의 조절된 량을 사용함으로써, 가연성 물질이 다량 포함된 가스의 열가(BTU)를 회수하는 방법과 수단이 가능하게 된다.

Claims (1)

1. 환상의 회전화상식 로에서, 이 로는 지붕을 얹은 한쌍의 벽과, 각각 피가공물의 장입 및 방출을 위한 제1 및 제2의 개구와 벽의 내부에 있는 환상의 회전식 피가공물 콘베이어와, 콘베이어 사용중 운반체의 운동에 관하여 하류에 해당하는 로내의 한 영역에서 피가공물을 가열하게 예열공기와 연료를 공급하는 버어너와, 상기 콘베이어 사용중 콘베이어의 운동에 관하여 상류에 해당하는 로내의 한 영역에서 공기를 공급하는 장치를 가지고, 로내 기체는 상기 콘베이어와는 역류관계인 것으로서, 전기한 환상로 10은 장입구 22 및 방출구 24 사이에 장해가 없고, 로는 전기 제1 및 제2의 개구 사이에 제1 제2 제3 및 제4의 구역을 그 순번으로 가지고, 그 중의 콘베이어의 운동방향에서 볼 때 제3 및 제4의 구역은 가연성이 풍부한 환원성 분위기를 공급하는 버어너를 가지고, 마찬가지로 보아서 제1 및 제2의 구역은 사용상태에 있어서 완전연소를 발생하는 분위기를 가지고, 전기 제1 및 제2구역의 분위기는 로에 대하여 접선방향인 하나 이상의 공기 유입관 84로부터 되는 제트 공기류 공급 장치의 작용에 의하여 제3 및 제4의 구역으로부터 분리되어 있고, 또 전기 제1 및 제2의 구역에는 찬공기를 공급하는 장치가 설치되어 있는 재가열로.

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