TW201827142A - 耐火物容器內部的加熱裝置及加熱方法 - Google Patents

Abstract

本發明之耐火物容器內部的加熱裝置係以隔著間隙覆蓋至少內表面側以耐火物所構成之耐火物容器的上表面之開口部分之上的方式配置有蓋材，並藉由以貫通該蓋材之方式設置的燃燒器來對耐火物容器之內部加熱，且設置有：連續燃燒控制機構，係一面藉由該燃燒器使燃料連續燃燒一面調整燃燒量，及導通/關斷燃燒控制機構，係調整由燃燒器所進行之燃料的燃燒與停止的切換時間及燃燒量；並且設置有切換裝置，該切換裝置係在連續燃燒控制機構與導通/關斷燃燒控制機構之間切換由燃燒器所進行的燃燒。

Description

耐火物容器內部的加熱裝置及加熱方法

本發明係關於一種使用在溶融金屬容器、澆道漏斗(tundish)等之耐火物容器內部的加熱裝置及加熱方法，該耐火物容器內部係至少內表面側以耐火物所構成者。具體而言，具有下述特徵：在對前述耐火物容器的內部加熱時，適當地控制耐火物容器內部之溫度上升，且可對耐火物容器的內部整體適當地進行加熱。

以往，在使用於溶融金屬容器、澆道漏斗等之至少內表面側以耐火物所構成的耐火物容器中，係定期地進行該內表面側之耐火物的貼換。

並且，在如上方式貼換耐火物容器之內表面側的耐火物後，在耐火物容器之上設置蓋材，並且在該蓋材設置對耐火物容器之內部加熱的燃燒器，且藉由燃燒器來對耐火物容器之內部加熱並使之乾燥。

此時，在耐火物容器之外表面上部的緣部，固著有當倒出、注入溶融金屬時所附著的原料金屬而形成有凹凸，因此蓋材係無法密接，蓋材被設置成具有些 許的間隙。

在此，如上方式藉由前述燃燒器來對耐火物容器之內部加熱並使之乾燥時，必須適當地設定對耐火物容器之內部加熱的狀態(溫度或升溫速度等)，例如，當增加燃燒量以使燃燒器中之火焰變大，並連續快速地對耐火物容器之內部整體加熱時，耐火物容器之內表面側中之耐火物所含的水分會急速地被加熱，而會有耐火物因受耐火物之內部所產生之水蒸氣而發生爆裂等問題。另一方面，當減少燃燒器中之燃燒量來減少火焰之大小時，會難以對耐火物容器內部之底部充分地加熱，而會有耗費時間在對耐火物容器之內部進行整體加熱等的問題。

再者，以往，在要注入溶融金屬等至前述耐火物容器的內部之前，亦藉由前述燃燒器對耐火物容器之內部加熱，以減少溶融金屬與耐火物容器之內部的溫度差，即使在此情形下，亦必須如前述的方式適當地設定對耐火物容器之內部加熱的狀態，而存在著同樣的問題。

在此，於習知技術中，如專利文獻1所示，係提出有：以在前述耐火物容器上具有些許之間隙的方式設置蓋材，並且在該蓋材設置對耐火物容器之內部加熱的加熱燃燒器，且一面連續地測定耐火物容器之內表面側中之耐火物所包含之水分量，一面控制加熱燃燒器之燃燒氣體量並進行乾燥，從於耐火物所包含之水分量成為大致零之時序起，增加加熱燃燒器的燃燒氣體量，以進行耐火物的鍛燒。

然而，如前述專利文獻1所示，一面連續地測定耐火物容器之內表面側中之耐火物所包含之水分量，一面控制加熱燃燒器的燃燒氣體量並進行乾燥時，控制非常麻煩，且會有以下等問題：設備成本等會變得非常高，而且難以迅速地對耐火物容器之內表面側中之耐火物加熱，且難以適當地控制耐火物容器之內表面側之耐火物的溫度變化。

並且，在專利文獻2中提案有：從與現在欲加熱之耐火物施工體相同種類的耐火物施工體之過往的複數次的加熱履歴，對複數種不同的特定溫度，進行用以求出耐火物施工體之溫度穩定在特定之溫度附近時的穩定溫度與加熱用氣體流量的平均值的計算，藉此求出與各個特定溫度相對應之加熱用氣體流量的配對，且依據以前述方式所得之複數個特定溫度與加熱用氣體流量之配對，來設定與現在之加熱的目標溫度模式相對應之加熱用氣體流量的設定值，且一面以使前述加熱用氣體之流量成為前述設定值之方式進行控制，一面對前述耐火物施工體加熱，且算出前述耐火物施工體被加熱而維持一定溫度時之溫度測定值與前述目標溫度的溫度差，且依據前述溫度差使前述加熱用氣體之流量變化，藉此將前述耐火物施工體加熱至前述目標溫度，並使前述耐火物乾燥。

然而，在前述專利文獻2所示的提案中，由於對耐火物施工體加熱成預定之目標溫度並使之乾燥，故控制亦會變得非常麻煩，且設備成本等變得非常高，並 且如前述專利文獻1所示，在耐火物施工體與蓋之間設置間隙時，會有下述等問題：溫度不容易上升，難以迅速地對耐火物施工體之內部的耐火物加熱，且難以適當地控制耐火物施工體之內部中之耐火物的溫度之變化。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開平11-92236號公報

專利文獻2：日本特開2003-240446號公報

本發明之課題在於解決對至少內表面側以耐火物所構成的耐火物容器之內部加熱時之的前述問題點，且課題在於：在對前述耐火物容器之內部加熱時，適當地控制耐火物容器內部之溫度上升，而可對耐火物容器內部整體適當地加熱。

在本發明之耐火物容器內部的加熱裝置中，為解決前述課題，耐火物容器內部的加熱裝置係以隔著間隙覆蓋至少內表面側以耐火物所構成之耐火物容器的上表面之開口部分之上的方式配置有蓋材，並且以貫通該蓋材之方式設置對耐火物容器之內部加熱的燃燒器，該耐火物容器內部的加熱裝置設置有：連續燃燒控制機構，係一面藉由前述燃燒器使燃料連續燃燒，一面調整燃燒量； 以及導通/關斷燃燒控制機構，係調整由前述燃燒器所進行之燃料的燃燒與停止的切換時間及燃燒量；並且設置有切換裝置，該切換裝置係在前述連續燃燒控制機構與導通/關斷燃燒控制機構之間切換由前述燃燒器所進行的燃燒。

如此，在藉由前述燃燒器所進行的燃燒來對耐火物容器之內部加熱時，因應對耐火物容器之內部加熱的條件，藉由前述切換裝置，即可在連續燃燒控制機構、及導通/關斷燃燒控制機構之間適當地切換由燃燒器所進行的燃燒。

此外，在本發明之耐火物容器內部的加熱裝置中，在前述蓋材設置溫度測定裝置，並依據由該溫度測定裝置所測定之溫度，如前所述藉由切換裝置，即可使前述燃燒器之燃燒在前述連續燃燒控制機構與導通/關斷燃燒控制機構之間進行切換。

此外，在本發明之耐火物容器內部的加熱方法中，直至耐火物容器內部上升至預定溫度為止(傳熱形態係以對流為主導的低溫域)，藉由前述切換裝置，利用前述導通/關斷燃燒控制機構進行由前述燃燒器所進行的燃燒，使耐火物容器之內部進行對流傳熱，另一方面，當耐火物容器內部成為預定溫度以上時(傳熱形態係以輻射為主導的高溫域)，藉由前述切換裝置，利用前述連續燃燒控制機構進行由前述燃燒器所進行的燃燒，使耐火物容器內部進行輻射傳熱。如此，直至耐火物容器之內部上升至預定溫度為止，利用前述導通/關斷燃燒控制機構進行由前述 燃燒器所進行的燃燒，使耐火物容器之內部進行對流傳熱時，即便如前述方式在蓋材設置溫度測定裝置的情形時，亦可均勻且有效率地測定耐火物容器之內部整體的溫度。

再者，在本發明之耐火物容器內部的加熱方法中，當前述耐火物容器內部成為預定溫度以上時，利用前述連續燃燒控制機構進行由前述燃燒器所進行的燃燒，並藉由輻射傳熱使耐火物容器內部維持在一定溫度時，在供給至前述燃燒器之燃料的量到達至調降極限(turndown limit)時，藉由前述切換裝置，將由前述燃燒器所進行的燃燒從前述連續燃燒控制機構切換至導通/關斷燃燒控制機構並減低燃料之量，以不會到達燃燒器之調降極限的方式控制燃燒。

在本發明之耐火物容器內部的加熱裝置中，在如前述方式藉由燃燒器燃燒燃料來對耐火物容器之內部加熱時，因應對耐火物容器之內部加熱的條件，藉由前述切換裝置，在連續燃燒控制機構與導通/關斷燃燒控制機構之間適當地切換由前述燃燒器所進行的燃燒，且適當地控制耐火物容器之內部的溫度上升，而可對耐火物容器之內部整體適當地加熱。

並且，如本發明之耐火物容器內部的加熱方法，直至耐火物容器之內部上升至預定溫度為止，藉由前述切換裝置，利用前述導通/關斷燃燒控制機構進行由燃燒器所進行的燃燒，使耐火物容器內部進行對流傳熱時， 即便以使燃燒器之火焰變大之方式增加燃燒量，而對耐火物容器之內部整體加熱的情形下，由於具有火焰呈關斷的狀態，因此不會有包含在耐火物容器之內表面側之耐火物的水分急遽地被加熱，而產生耐火物之爆裂的情形。並且，當耐火物容器之內部成為預定溫度以上時，藉由前述切換裝置，利用連續燃燒控制機構連續地進行由燃燒器所進行的燃燒，使耐火物容器內部進行輻射傳熱時，即便在耐火物容器之上表面與蓋材之間具有間隙，亦可使耐火物容器之內部溫度適當地上升或維持。

10‧‧‧耐火物容器

11‧‧‧外壁部

12‧‧‧耐火物

20‧‧‧蓋材

21‧‧‧燃燒器

22‧‧‧溫度測定裝置

30‧‧‧控制裝置

31‧‧‧連續燃燒控制機構

32‧‧‧導通/關斷燃燒控制機構

33‧‧‧切換裝置

s‧‧‧間隙

第1圖係顯示本發明之一實施形態之耐火物容器內部的加熱裝置之概略說明圖。

第2圖係顯示前述實施形態之耐火物容器內部的加熱裝置中，藉由切換裝置，利用導通/關斷燃燒控制機構來控制對耐火物容器之內部加熱之燃燒器的燃燒狀態，第2圖(A)係顯示藉由導通/關斷燃燒控制機構而增加燃燒量以進行燃燒之狀態的概略說明圖，第2圖(B)係顯示藉由導通/關斷燃燒控制機構而使前述燃燒停止之狀態的概略說明圖。

第3圖係顯示前述實施形態之耐火物容器內部的加熱裝置中，藉由切換裝置，利用連續燃燒控制機構來控制使耐火物容器之內部加熱之燃燒器的燃燒狀態，第3圖(A)係顯示藉由連續燃燒控制機構而減少燃燒量以進行燃燒之 狀態的概略說明圖，第3圖(B)係顯示藉由連續燃燒控制機構而增加燃燒量以進行燃燒之狀態的概略說明圖。

第4圖係顯示前述實施形態之耐火物容器內部的加熱裝置中，以不調降對耐火物容器之內部加熱的燃燒器之燃燒的方式，藉由切換裝置，利用導通/關斷燃燒控制機構來控制燃燒器之燃燒的控制狀態，第4圖(A)係顯示減少燃燒量以進行燃燒之狀態的概略說明圖，第4圖(B)係顯示使前述燃燒停止之狀態的概略說明圖。

第5圖係顯示為了使用前述實施形態之耐火物容器內部的加熱裝置，以依循目標溫度線之方式控制耐火物容器之內部的溫度，並藉由切換裝置來切換：導通/關斷燃燒控制機構、及連續燃燒控制機構而控制對耐火物容器之內部加熱的燃燒器之例的概略說明圖。

以下，依據檢附圖式具體地說明本發明實施形態之耐火物容器內部的加熱裝置及加熱方法。此外，本發明之耐火物容器內部的加熱裝置及加熱方法並不限定於下述之實施形態，在不變更本發明之要旨的範圍內可適當地變更來實施者。

在該實施形態之耐火物容器內部的加熱裝置中，如第1圖等所示，耐火物容器10係採用上表面呈開口的鍋狀，並在由鋼材等所構成之外壁部11的內表面設置有耐火物12者。

並且，以隔著間隙s(大約10至20cm)來覆 蓋在該耐火物容器10之上表面的開口部分之上的方式配置蓋材20，並且設置燃燒器21、及溫度測定裝置22，該燃燒器21係貫通該蓋材20並對耐火物容器10之內部加熱者，該溫度測定裝置22係測定耐火物容器10之內部溫度者，並且將由該溫度測定裝置22所測定之耐火物容器10的內部溫度輸出至控制裝置30。

再者，在該實施形態中，對前述燃燒器21設置有：連續燃燒控制機構31、及導通/關斷燃燒控制機構32，該連續燃燒控制機構31係一面藉由前述燃燒器21使燃料連續燃燒，一面調整燃燒量者，該導通/關斷燃燒控制機構32係調整由燃燒器21所進行之燃料的燃燒與停止之切換時間及燃燒量者；並且設置有切換裝置33，該切換裝置33係在前述連續燃燒控制機構31、及導通/關斷燃燒控制機構32之間切換由前述燃燒器21所進行的燃燒。

並且，在該實施形態中，如前所述將由溫度測定裝置22所測定之耐火物容器10的內部溫度輸出至控制裝置30，且因應對耐火物容器10之內部加熱的條件，藉由該控制裝置30來控制前述切換裝置33，以在前述連續燃燒控制機構31、及導通/關斷燃燒控制機構32之間切換由燃燒器21所進行的燃燒。

在此，於該實施形態中，例如直至由前述溫度測定裝置22所測定之耐火物容器10之內部溫度到達預定溫度為止，藉由前述控制裝置30來控制前述切換裝置33，且藉由導通/關斷燃燒控制機構32來調整由燃燒器21 所進行之燃料的燃燒與停止的切換時間及燃燒量，如第2圖(A)、第2圖(B)所示，增加燃燒器21中之燃燒量，並在適當之時序切換：使火焰變大而進行燃燒的狀態、以及使前述燃燒停止的狀態。

如此一來，如第2圖(A)所示，在增加燃燒器21中之燃燒量，使火焰變大並燃燒的狀態下，加熱耐火物容器10之內部整體並形成對流傳熱，另一方面如第2圖(B)所示，如前所述在適當之時序停止燃燒，因而不會造成有下述情形：過度地加熱耐火物容器10之內部整體、急遽地加熱耐火物容器10之內表面側之耐火物12所包含之水分，或產生耐火物之爆裂。

再者，若相對於如第2圖(A)所示增加燃燒器21中之燃燒量而使火焰變大而進行燃燒的時間，延長如第2圖(B)所示使燃燒在適當之時序停止的時間時，不會有耐火物容器10之內部整體過度地被加熱的情形，可藉由對流傳熱來對耐火物容器10之內部加熱，以便使耐火物容器10之內部整體成為一定溫度。

再者，如前述方式對耐火物容器10之內部整體加熱成為一定溫度之後，藉由前述控制裝置30來控制前述切換裝置33，以進一步對耐火物容器10之內部加熱，而藉由連續燃燒控制機構31在藉由燃燒器21使燃料連續燃燒的狀態下調整燃燒量，且可如第3圖(A)、第3圖(B)所示，以減少燃燒器21的燃燒量，使火焰減小並將耐火物容器10之內部溫度保持為一定的方式進行連續燃燒，或以 增加燃燒器21的燃燒量，使火焰變大並將耐火物容器10之內部溫度上升至預定溫度的方式進行連續燃燒。此外，如前述方式藉由連續燃燒控制機構31來進行利用燃燒器21之燃料的連續燃燒，因此亦不會有外氣通過耐火物容器10之上表面與前述蓋材20之間的間隙s而流入至耐火物容器10內之情形，而可防止耐火物容器10之內部溫度的降低。

再者，如前述第3圖(A)所示，在以減少燃燒器21中之燃燒量，使火焰減小並將耐火物容器10之內部溫度保持為一定的方式進行連續燃燒的情形下，當有進一步減少燃燒器21中之燃燒量之必要產生，而超過進行連續燃燒之燃燒器21的調降下限時，係藉由前述控制裝置30來控制切換裝置33，從前述連續燃燒控制機構31切換成導通/關斷燃燒控制機構32，而可如第4圖(A)、第4圖(B)所示，在適當之時序切換：以不會超過調降下限之大小的方式減小燃燒器21之燃燒量及火焰並使之燃燒的狀態、以及使該燃燒停止的狀態。

再者，利用前述耐火物容器內部的加熱裝置，說明以依據第5圖所示之目標溫度線的方式控制耐火物容器10之內部的溫度之例。

在此，當利用前述耐火物容器內部的加熱裝置，藉由燃燒器21來對耐火物容器10之內部加熱，並且以第5圖所示之目標溫度線之方式來控制耐火物容器10之內部溫度時，首先如前述第2圖(A)、第2圖(B)所示， 增加燃燒器21的燃燒量，而在適當之時序切換：以使火焰變大的方式進行燃燒的狀態(導通)、以及使該燃燒停止的狀態(關斷)，而藉由對流傳熱以預定之升溫速度使耐火物容器10之內部溫度升溫，使耐火物不會因為耐火物容器10中之耐火物12所包含之水分而爆裂，而使耐火物容器10的內部升溫至第一預定溫度。然後，以較前述升溫時還使停止燃燒器21之燃燒的時間延長之方式，藉由對流傳熱而將耐火物容器10之內部整體均勻地控制為第一預定溫度。此外，該等控制係實際而言長時間地進行多次的導通/關斷，惟在第5圖中予以簡略化地顯示。

並且，如前述以不產生耐火物之爆裂的方式，使耐火物容器10之內部整體加熱至第一預定溫度後，如前述方式藉由控制裝置30來控制切換裝置33，藉由連續燃燒控制機構31，如第3圖(A)、第3圖(B)所示，調整藉由燃燒器21使燃料連續燃燒的燃燒量，使耐火物容器10之內部溫度以預定之升溫速度上升至第二預定溫度，然後使耐火物容器10之內部溫度維持在第二預定溫度。在此，如上方式藉由連續燃燒控制機構31，利用燃燒器21使燃料連續燃燒，因此如前所述外氣不會透過耐火物容器10之上表面與蓋材20之間的間隙s流入至耐火物容器10內，而可防止耐火物容器10之內部溫度的降低。

此外，如上所述藉由燃燒器21使燃料連續燃燒並維持在第二預定溫度時，若燃燒器21之調降極限的燃燒量較大，而難以維持在第二預定溫度，必須超過連續 燃燒之燃燒器21的調降下限時，則從前述連續燃燒控制機構31切換至導通/關斷燃燒控制機構32，而如前述第4圖(A)、第4圖(B)所示，以不會超過調降下限之大小的方式減小燃燒器21之燃燒量及火焰，並在適當之時序切換：進行燃燒的狀態、以及使該燃燒停止的狀態，俾以維持在第二預定溫度。

Claims (4)

1. 一種耐火物容器內部的加熱裝置，係以隔著間隙覆蓋至少內表面側以耐火物所構成之耐火物容器的上表面之開口部分之上的方式配置有蓋材，並且以貫通該蓋材之方式設置對耐火物容器之內部加熱的燃燒器；該耐火物容器內部的加熱裝置係設置有：連續燃燒控制機構，係一面藉由前述燃燒器使燃料連續燃燒，一面調整燃燒量；以及導通/關斷燃燒控制機構，係調整由前述燃燒器所進行之燃料的燃燒與停止的切換時間及燃燒量；並且設置有切換裝置，該切換裝置係在前述連續燃燒控制機構及導通/關斷燃燒控制機構之間切換由前述燃燒器所進行的燃燒。
2. 如申請專利範圍第1項所述之耐火物容器內部的加熱裝置，其中，在前述蓋材設置有溫度測定裝置，並依據由該溫度測定裝置所測定之溫度，藉由前述切換裝置，在前述連續燃燒控制機構及導通/關斷燃燒控制機構之間切換由前述燃燒器所進行的燃燒。
3. 一種耐火物容器內部的加熱方法，係採用申請專利範圍第1項或第2項所述之耐火物容器內部的加熱裝置的耐火物容器內部的加熱方法，該加熱方法係：直至耐火物容器內部上升至預定溫度為止，藉由前述切換裝置，利用前述導通/關斷燃燒控制機構進行由前述燃燒器所進行的燃燒，使耐火物容器之內部進行對流傳熱，另一方面，當耐火物容器內部成為預定溫度以上 時，藉由前述切換裝置，利用前述連續燃燒控制機構進行由前述燃燒器所進行的燃燒，使耐火物容器內部進行輻射傳熱。
4. 如申請專利範圍第3項所述之耐火物容器內部的加熱方法，其中，當前述耐火物容器內部成為預定溫度以上時，利用前述連續燃燒控制機構進行由前述燃燒器所進行的燃燒，並藉由輻射傳熱使耐火物容器內部維持在一定溫度時，在供給至前述燃燒器之燃料的量到達至調降極限時，藉由前述切換裝置，將由前述燃燒器所進行的燃燒切換至前述導通/關斷燃燒控制機構，以不會到達燃燒器之調降極限的狀態控制燃燒。