(57)【要約】【課題】金属材料を低温で良好に加熱することができる連続式加熱炉の温度調節方法を提供する。【解決手段】燃料と燃焼用空気とをバーナ内部で混合した混合気を点火装置２８により着火して炉内へ噴射する１次燃焼、及び燃料と燃焼用空気とを別々に炉内へ噴射して自然発火させる２次燃焼の手段を有する蓄熱式バーナ１９、１９、…の燃焼を調節することにより帯の温度を調節する連続式加熱炉の温度調節方法であって、所定温度Ｔ１＜所定温度Ｔ２の関係が成り立つときに、蓄熱式バーナ１９、１９、…は、帯の温度が所定温度Ｔ１以下では連続で１次燃焼を行い、帯の温度が所定温度Ｔ１より高く所定温度Ｔ２未満では交番による１次燃焼を行い、帯の温度が所定温度Ｔ２以上では交番による２次燃焼を行う連続式加熱炉の温度調節方法とする。【選択図】図１
2008214675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
独立して温度の設定が可能な複数の帯と、少なくとも一の前記帯に対で配置された蓄熱式バーナとを備え、前記蓄熱式バーナは、燃料と燃焼用空気とをバーナ内部で混合した混合気を点火装置により着火して炉内へ噴射する１次燃焼、及び前記燃料と前記燃焼用空気とを別々に炉内へ噴射して、炉内にて拡散混合された混合気を自然発火させる２次燃焼の手段を有し、前記蓄熱式バーナの燃焼を調節することにより前記帯の温度を調節する連続式加熱炉の温度調節方法であって、
所定温度Ｔ１＜所定温度Ｔ２の関係が成り立つときに、
前記蓄熱式バーナは、前記帯の温度が前記所定温度Ｔ１以下では連続で１次燃焼を行い、
前記帯の温度が前記所定温度Ｔ１より高く前記所定温度Ｔ２未満では交番による１次燃焼を行い、
前記帯の温度が前記所定温度Ｔ２以上では交番による２次燃焼を行う
ことを特徴とする連続式加熱炉の温度調節方法。
【請求項２】
請求項１に記載の連続式加熱炉の温度調節方法により、前記帯の温度を調節する工程を有することを特徴とする金属材料の製造方法。
【請求項３】
独立して温度の設定が可能な複数の帯と、少なくとも一の前記帯に対で配置された蓄熱式バーナとを備え、前記蓄熱式バーナは、燃料と燃焼用空気とをバーナ内部で混合した混合気を点火装置により着火して炉内へ噴射する１次燃焼、及び前記燃料と前記燃焼用空気とを別々に炉内へ噴射して、炉内にて拡散混合された混合気を自然発火させる２次燃焼の手段を有し、前記蓄熱式バーナの燃焼を調節することにより前記帯の温度を調節する連続式加熱炉の温度調節方法を用い、金属材料を前記連続式加熱炉から９００℃未満の温度で抽出することを特徴とする金属材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱式バーナを備えた連続式加熱炉における各帯の温度調節方法、及びその温度調節方法を用いた金属材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼やアルミニウムなどの金属では、製品への製造過程においてスラブなどの金属材料を薄く延ばしたり、中空管などの形状にしたりするために熱間圧延が行われる。連続式加熱炉（以下単に「炉」ということがある。）は、この熱間圧延の前に、設定された目標抽出温度までスラブ等の被加熱物を加熱するために使用される。この目標抽出温度は、熱間圧延時の被加熱物の温度の違いにより金属の性質が異なることから、その被加熱物から製造される最終製品に必要な性能により決定される。通常、炉内は複数の帯に分けられ、各帯には複数のバーナが備えられている。このバーナの燃焼を調節することで各帯の温度は独立して調節される。そして、装入された被加熱物は各帯で加熱され、目標抽出温度となって炉から抽出される。
【０００３】
バーナとしては、近年、蓄熱式バーナが多く用いられている。蓄熱式バーナは、バーナに蓄熱体を備え、２基を１対として交番燃焼をすることが可能である。交番燃焼とは、第一のバーナが燃焼している時は、第二のバーナは燃焼せずに炉内排ガスを吸引し、蓄熱体へ排ガスの熱を蓄熱する。第一のバーナの燃焼が終了すると、第二のバーナは燃焼を開始する。この時、第二のバーナの燃焼用空気は、蓄熱体が通過した排ガスから蓄熱した熱により加熱され、通常８００℃〜１０００℃と高温となる。そのため、交番燃焼では炉の熱効率が向上し、燃料原単位が低減する。また、バーナが交互に燃焼することで炉内が攪拌され、帯の温度が均一化されることで被加熱物を均一に加熱することが可能である。なお、蓄熱式バーナは、交番燃焼だけでなく、連続的に燃焼することも可能である。
【０００４】
連続式加熱炉では、バーナの高性能化により帯の温度が高温化することで、空気中の窒素が酸化されて窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」という。）が生成される。さらに、燃料中の窒素分が燃焼過程で酸化され、ＮＯｘが生成される。このＮＯｘは、環境保全から排出濃度が規制されていることから、連続式加熱炉の操業では燃料原単位の向上とともにＮＯｘ発生を抑えることが重要である。そのため、燃料と燃焼用空気とをバーナ内部で混合した混合気を点火装置により着火して炉内へ噴射する燃焼方式（以下「１次燃焼」という。）と、１次燃焼よりも低ＮＯｘ燃焼が可能な、混合気の自然発火温度（以下単に「発火温度」ということがある。）以上である炉内へ燃料と燃焼用空気とを別々に噴射して混合した混合気を自然発火させる燃焼方式（以下「２次燃焼」という。）とを備えた切替式バーナが用いられている。この切替式バーナでは、燃料と燃焼用空気との混合気の温度（混合気の温度とは、一般的に炉内雰囲気温度を代表して、炉壁へ設置された温度計により測定された雰囲気温度をいう）が低いときには１次燃焼を行い、この混合気の温度が発火温度以上であるときに２次燃焼を行う。２次燃焼では、燃焼用空気が炉内排ガスで稀釈されながら拡散燃焼をするため、燃焼温度が低下することでＮＯｘの発生は抑制される。なお、上述した蓄熱式バーナが切替式バーナの機能を備えたバーナ（以下「蓄熱切替式バーナ」ということがある。）も用いられている。
【０００５】
一方で、蓄熱式バーナを備えた炉は、低温時には蓄熱体が冷えており吸熱量が多いため、低温から交番燃焼で温度を上昇させることは困難である。そのため、蓄熱式バーナを備えた炉の操業を再開する場合に、蓄熱式バーナを所定温度に達するまでは連続燃焼で燃焼させ、所定温度に達したら交番燃焼とする加熱炉の操業方法が行われている。しかし、この方法では、交番燃焼へ切り替えた瞬間、バーナが高温の排ガスを吸引し、バーナタイルへ熱衝撃及び急激な温度変化による大きな熱応力が発生する。これにより、バーナタイルが破損する場合があった。そのため、特許文献１では、蓄熱切替式バーナを備えた炉において、炉を停止し再び操業を開始する場合の昇温立ち上げ時に、所定温度（８００〜９００℃）に達するまでの低温域においても交番燃焼を行う加熱炉の操業方法が示されている。かかる技術によれば、温度の低い時から交番燃焼を開始するため、バーナタイルへの熱衝撃及び急激な温度変化による大きな熱応力を避けることができ、タイルの寿命延長が図れる、とされている。
【特許文献１】特開２００３−２９４２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の発明では、低温域から交番燃焼を行うため、蓄熱体を通過した排ガスの温度が低温となる。その排ガスでは硫黄が燃焼してＳＯ２となり、蓄熱体出側の排ガス配管中で再酸化されてＳＯ３となる。このＳＯ３が水蒸気と反応し、硫酸の蒸気となっている。そのため、排ガスが低温になり酸露点の１３０℃付近となると、硫酸が液化して配管に付着し、排ガス配管を腐食し始める。したがって、特許文献１のような操業を行うとすぐに配管に穴が開いてしまう。これにより、交番燃焼の排ガス吸引時にその腐食による穴から排ガスではなく大気を吸い込むこととなり、炉内排ガスの吸引能力が低下し、大幅な炉効率低下が発生するという問題があった。
【０００７】
また、被加熱物の目標抽出温度が低温な場合、帯の温度を低温に設定して被加熱物を加熱することが必要である。しかし、低温で連続加熱をすると、バーナの燃焼量が少ないためバーナ周辺の温度が高くなり帯の温度が均一とならない。これにより、被加熱物の均熱度が低下する。一方、低温で交番加熱をすると、バーナ１基当たりの燃焼量が大きくなり、交番燃焼による攪拌効果で帯の温度が均一となるが、上述したとおり硫酸が生成し、排ガス配管が腐食される場合がある。特に、連続式加熱炉では、排ガスによる損失熱を最小限とするためには装入側の帯ほど低温にする必要がある。したがって、連続式加熱炉で、被加熱物を炉長方向や炉幅方向で均一な温度分布、かつ低温で抽出することは困難であり、特に被加熱物の抽出温度が９００℃未満ではそのような抽出ができなかった。そのため、９００℃未満の抽出温度となるように被加熱物を加熱する場合は、上記低温腐食の問題を回避するために、常時連続燃焼の１次燃焼を実施していた。このため、被加熱物が炉長方向や炉幅方向で均一な温度分布で焼き上げられず、燃料原単位を悪化させながら、温度分布が均一でない被加熱物を抽出していたという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題を解決するため、金属材料を低温で良好に加熱することができる連続式加熱炉の温度調節方法及び金属材料の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、独立して温度の設定が可能な複数の帯（１５〜１８）と、少なくとも一の帯に対で配置された蓄熱式バーナ（１９、１９、…）とを備え、蓄熱式バーナ（１９）は、燃料と燃焼用空気とをバーナ内部で混合した混合気を点火装置（２８）により着火して炉内へ噴射する１次燃焼、及び燃料と燃焼用空気とを別々に炉内へ噴射して、炉内にて拡散混合された混合気を自然発火させる２次燃焼の手段を有し、蓄熱式バーナの燃焼を調節することにより帯の温度を調節する連続式加熱炉（１０）の温度調節方法であって、所定温度Ｔ１＜所定温度Ｔ２の関係が成り立つときに、蓄熱式バーナは、帯の温度が所定温度Ｔ１以下では連続で１次燃焼を行い、帯の温度が所定温度Ｔ１より高く所定温度Ｔ２未満では交番による１次燃焼を行い、帯の温度が所定温度Ｔ２以上では交番による２次燃焼を行うことを特徴とする連続式加熱炉の温度調節方法を提供することにより前記課題を解決する。
【００１１】
ここで、「帯の温度」とは、実際には帯の温度は一定でないため、帯の代表温度を意味する。決定方法としては特に限定されず、例えば帯で測定された複数温度の平均などを用いることができる。そのため、帯には、高温部、低温部が混在する。また、「所定温度Ｔ１」とは、帯の温度の排ガスが蓄熱体を通過したときに酸露点となる帯の温度と実質的に同一の温度である。これは、蓄熱体の熱交換能力により決定される。ここで、実質的に同一とは、例えば、所定温度Ｔ１より低い温度であっても、交番による１次燃焼による硫酸の液化が少量であって本発明の効果が得られるような温度は、所定温度Ｔ１と同一温度であるという意味である。なお、酸露点は排ガス中の硫酸濃度と関係するため、所定温度Ｔ１は、硫酸濃度に応じて４５０℃〜６００℃の範囲で設定することが好ましい。また、「所定温度Ｔ２」とは、帯の低温部の温度が混合気の発火温度となる時の帯の温度と実質的に同一の温度である。そのため、所定温度Ｔ２は、混合気の発火温度より高くなる。ここで、実質的に同一とは、所定温度Ｔ２より低い温度であっても、未燃焼燃料の発生が少量であって本発明の効果が得られるような温度は、所定温度Ｔ２と同一温度であるという意味である。なお、所定温度Ｔ２は燃料の種類、及び帯の均熱状況により決定される。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の連続式加熱炉（１０）の温度調節方法により、帯（１５〜１８）の温度を調節する工程を有することを特徴とする金属材料の製造方法を提供することにより前記課題を解決する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、独立して温度の設定が可能な複数の帯（１５〜１８）と、少なくとも一の帯に対で配置された蓄熱式バーナ（１９、１９、…）とを備え、蓄熱式バーナ（１９）は、燃料と燃焼用空気とをバーナ内部で混合した混合気を点火装置（２８）により着火して炉内へ噴射する１次燃焼、及び燃料と燃焼用空気を別々に炉内へ噴射して、炉内にて拡散混合された混合気を自然発火させる２次燃焼の手段を有し、蓄熱式バーナの燃焼を調節することにより帯の温度を調節する連続式加熱炉（１０）の温度調節方法を用い、金属材料を連続式加熱炉（１０）から９００℃未満の温度で抽出することを特徴とする金属材料の製造方法を提供することにより前記課題を解決する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、蓄熱式バーナは、帯の温度が所定温度Ｔ１以下では、連続による１次燃焼を行うため、蓄熱体を排ガスが通らない。そのため、排ガスが酸露点以下とならないことで硫酸の生成による配管の腐食が生じず、炉内排ガスの吸引能力が低下しないことから炉効率低下を防止することができる。また、帯の温度が所定温度Ｔ１より高く所定温度Ｔ２未満では、交番による１次燃焼を行うため、炉の熱効率を上昇させ、燃料原単位を低減させることができる。さらに、帯の温度が所定温度Ｔ２以上では、交番による２次燃焼を行うため、ＮＯｘの発生を抑制することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の連続式加熱炉の温度調節方法を用いて金属材料の製造をすることで、金属材料の製造においても、請求項１に記載の発明の効果を得ることができる。そのため、連続式加熱炉での金属材料の加熱工程において、硫酸生成による配管の腐食による炉効率低下の防止、交番燃焼による熱効率の向上、及び２次燃焼によるＮＯｘ生成の低減をすることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、蓄熱切替式バーナを用いることにより、金属材料を低温で良好に加熱することができる。これにより、金属材料を連続式加熱炉から炉長方向や炉幅方向で均一な温度分布、かつ９００℃未満の温度で抽出することができ、さらに燃料原単位の悪化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に示す実施形態に基づき、本発明に係る連続式加熱炉の温度調節方法の一例として１対の蓄熱切替式バーナによる燃焼方式の切り替えを説明する。また、被加熱物を鋼材として説明するが、以下に説明するものは本発明の実施形態の一例であって、本発明はその要旨を超えない限り以下の説明になんら限定されるものではない。
【００１８】
図１は、１つの実施形態にかかる本発明の連続式加熱炉の温度調節方法に用いる連続式加熱炉１０の炉長方向の内部を模式的に示した図である。ここで、炉長方向とは、鋼材１、１、…が搬送される方向である（以下同じ。）。また、紙面垂直方向を炉幅方向とする（以下同じ。）。なお、図１において、同一の部材が繰り返し現れる場合には、一部の部材のみに符号を付して、他の部材の符号は省略する。連続式加熱炉１０は、鋼材１、１、…を搬送する搬送装置１１の両端に、装入口１２及び抽出口１３を備えている。炉内には、独立して温度設定が可能な複数の帯が設けられる。ここでは、装入口１２側から予熱帯１５、第一加熱帯１６、第二加熱帯１７、及び均熱帯１８の４つの帯が設けられている。そして、各帯１５〜１８には、バーナとして、蓄熱切替式バーナ１９、１９、…が配置されている。蓄熱切替式バーナ１９、１９、…は、各帯１５〜１８の炉幅方向の両側面上下に、炉中央方向を向けて６対又は８対が配置されている。図１では、一の側面の蓄熱切替式バーナ１９、１９、…のみが図示されており、他方の側面の蓄熱切替式バーナ１９、１９、…は省略されている。なお、炉１０はすべてのバーナを蓄熱切替式バーナとしているが、本発明では少なくとも一の帯が１対以上の蓄熱切替式バーナを備えれば良い。
【００１９】
かかる構成により、鋼材１、１、…は、装入口１２から装入され、搬送装置１１により炉内を搬送され、各帯１５〜１８で加熱される。各帯１５〜１８は、蓄熱切替式バーナ１９、１９、…の燃焼が調節されることで、鋼材に合わせて設定された温度に調節される。これにより、鋼材１、１、…は、目標抽出温度となって抽出口１３から抽出される。
【００２０】
図２は、１対の蓄熱切替式バーナが連続に１次燃焼する状況を示す図である。図２（ａ）は炉上面からの蓄熱切替式バーナの透視図、図２（ｂ）は炉幅方向からの蓄熱切替式バーナの透視図である。なお、図の破線矢印は燃焼用空気の流れを、実線矢印は燃料の流れを示している。１対の蓄熱切替式バーナを１９ａ、１９ｂとする。蓄熱切替式バーナ１９ａは、炉壁２１に支持されており、炉壁２１には配管２３が備えられている。配管２３の一方の端面は炉内に開放された開口部２４となっており、他方の端面は一部を開放された燃焼用空気供給兼排ガス吸引口２５が設けられている。燃焼用空気供給兼排ガス吸引口２５は、図示省略する燃焼用空気配管及び排ガス配管と弁を介して接続されている。配管２３内部には、燃焼用空気供給兼排ガス吸引口２５に隣接して蓄熱体２６が配置されている。また、蓄熱体２６より開口部２４側に、１次燃焼用燃料供給ノズル２７が配管２３内部に向けて設置され、１次燃焼用燃料供給ノズル２７の噴射口付近にはパイロットバーナ２８が取り付けられている。また、炉壁２１には、２次燃焼用燃料供給ノズル２９、２９が噴射口を開口部２４と離し、炉内に向けて配置されている。そして、１次燃焼用燃料供給ノズル２７及び２次燃焼用燃料供給ノズル２９、２９の噴射口の反対側は、図示省略する燃料供給配管と接続されている。なお、蓄熱切替式バーナ１９ｂについても、同様である。
【００２１】
かかる構成により、蓄熱切替式バーナ１９ａは、弁の操作により燃焼用空気配管から配管２３に燃焼用空気が供給される。燃焼用空気は蓄熱体２６を通過するが、この時、蓄熱体２６は蓄熱していないため、燃焼用空気は蓄熱体２６と熱交換を行わない。配管２３に１次燃焼用燃料供給ノズル２７から燃料が噴出されることで燃焼用空気は混合気となり、パイロットバーナ２８で着火されて混合気は燃焼する。この燃焼した混合気（以下「燃焼混合気」ということがある。）が開口部２４から炉内へ噴出される。このようにして、蓄熱切替式バーナ１９ａは１次燃焼を行う。また、蓄熱切替式バーナ１９ｂも同様に１次燃焼を行う。この時、両方の蓄熱切替式バーナ１９ａ、１９ｂは連続で１次燃焼を行う。これにより、蓄熱切替式バーナ１９ａ、１９ｂから炉内に連続して噴出される燃焼混合気で炉内雰囲気は加熱され、帯１５〜１８（図１参照）の温度が上昇する。そして、１次燃焼用燃料供給ノズル２７、２７から供給される燃料と燃焼用空気供給兼排ガス吸引口２５から供給される空気量とを調節することで、帯１５〜１８の温度が調節される。なお、２次燃焼用燃料供給ノズル２９、２９から燃料は噴射されない。
【００２２】
上述した蓄熱切替式バーナ１９ａ、１９ｂによる連続での１次燃焼は、帯１５〜１８において、温度が所定温度Ｔ１以下である帯に備えられた蓄熱切替式バーナ１９、１９、…（図１参照）により行われる。ここで、所定温度Ｔ１は、帯１５〜１８の温度の排ガスが蓄熱体２６、２６を通過したときに、この排ガスが酸露点となる帯の温度と実質的に同一の温度である。このような帯において連続で燃焼することにより、排ガスが蓄熱体２６、２６を通過しないことで酸露点以下とならない。そのため、硫酸の生成による配管の腐食が生じず、炉内排ガスの吸引能力が低下しないことから、炉効率の低下を防止することができる。また、本発明では、所定温度Ｔ１は所定温度Ｔ２より低温である。ここで、所定温度Ｔ２は、帯の低温部の温度が混合気の発火温度となる時の帯の温度と実質的に同一の温度である。そのため、帯の温度が所定温度Ｔ１以下では混合気が自然発火しない。したがって、所定温度Ｔ１以下において１次燃焼することで、未燃焼燃料の発生を防止することができる。
【００２３】
図３は、１対の蓄熱切替式バーナが交番により１次燃焼する状況を示す図である。図３（ａ）は炉上面からの蓄熱切替式バーナの透視図、図３（ｂ）は炉幅方向からの蓄熱切替式バーナの透視図である。なお、図３（ａ）の破線矢印は燃焼用空気の流れを、実線矢印は燃料の流れを示している。図３（ｂ）の１点鎖線矢印は排ガスの流れを示している。また、図１と同じ構成を採る部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。１対の蓄熱切替式バーナを１９ｃ、１９ｄとする。蓄熱切替式バーナ１９ｃ、１９ｄの対は交番燃焼を行っており、図３では蓄熱切替式バーナ１９ｃが燃焼し、蓄熱切替式バーナ１９ｄは燃焼せずに排ガスを吸引している。蓄熱切替式バーナ１９ｃは、弁の操作により燃焼用空気配管（図示省略）から配管２３に燃焼用空気が供給されている。燃焼用空気は蓄熱体２６を通過する時に、蓄熱体２６と熱交換をすることで加熱される。これは、蓄熱体２６は先の交番において炉内の排出ガスを吸引することで、排ガスの熱を蓄熱しているためである。これにより、燃焼用空気は、蓄熱体２６と熱交換することにより加熱されて高温となる。その後、配管２３に１次燃焼用燃料供給ノズル２７から燃料が噴出されることで、燃焼用空気は高温の混合気となる。そして、パイロットバーナ２８で着火されて混合気は燃焼し、この燃焼混合気が開口部２４から炉内へ噴出される。このようにして、蓄熱切替式バーナ１９ｃは１次燃焼を行う。
【００２４】
一方、蓄熱切替式バーナ１９ｄは、炉内の高温の排ガスを開口部２４から配管２３へ吸引する。この排ガスは、蓄熱体２６を通過するが、この時に蓄熱体２６と熱交換を行うため、蓄熱体２６に排ガスの熱が蓄熱される。蓄熱体２６を通過した排ガスは、弁の操作により燃焼用空気供給兼排ガス吸引口２５から排ガス配管を通って排出される。この状態は、交番時間だけ継続される。交番時間が経過すると蓄熱切替式バーナ１９ｃは燃焼を停止して排ガスを吸引し、蓄熱切替式バーナ１９ｄが１次燃焼する。このように、蓄熱切替式バーナ１９ｃ、１９ｄは、交番時間ごとに燃焼及び排ガスの吸引を繰り返す。これにより、蓄熱切替式バーナ１９ｃ、１９ｄから交互に炉内へ噴射される燃焼ガスで炉内雰囲気は加熱され、帯１５〜１８の温度が上昇する。そして、１次燃焼用燃料供給ノズル２７、２７から供給される燃料と燃焼用空気供給兼排ガス吸引口２５から供給される空気量とを調節することで、帯１５〜１８の温度が調節される。また、交番燃焼は、蓄熱体２６、２６により排ガスの熱を吸熱し、燃焼用空気の加熱に用いることで、連続燃焼に比べて熱効率が向上されている。
【００２５】
上述した蓄熱切替式バーナ１９ｃ、１９ｄによる交番での１次燃焼は、帯１５〜１８において、温度が上記所定温度Ｔ１より高く、上記所定温度Ｔ２未満である帯に備えられた蓄熱切替式バーナ１９、１９、…（図１参照）により行われる。このような帯においては、排ガスが蓄熱体２６、２６を通過しても酸露点以下とならず、硫酸による排ガス配管の腐食が生じない。そのため、交番燃焼をすることで炉１０（図１参照）の熱効率を上昇させ、燃料原単位を低減させることができる。また、帯の温度がＴ２未満であるため、２次燃焼では混合気が自然発火しない。したがって、１次燃焼とすることで、未燃焼燃料の発生を防止することができる。
【００２６】
図４は、１対の蓄熱切替式バーナが交番により２次燃焼する状況を示す図である。図４（ａ）は炉上面からの蓄熱切替式バーナの透視図、図４（ｂ）は炉幅方向からの蓄熱切替式バーナの透視図である。なお、図４（ａ）の破線矢印は燃焼用空気の流れを、実線矢印は燃料の流れを示している。図４（ｂ）の１点鎖線矢印は排ガスの流れを示している。また、図１と同じ構成を採る部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。１対の蓄熱切替式バーナを１９ｅ、１９ｆとする。なお、図１と同じ構成を採る部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。蓄熱切替式バーナ１９ｅ、１９ｆの対は交番燃焼を行っており、図４では蓄熱切替式バーナ１９ｅは燃焼し、蓄熱切替式バーナ１９ｆは燃焼せずに排ガスを吸引している。蓄熱切替式バーナ１９ｅは、弁の操作により燃焼用空気配管（図示省略）から配管２３に燃焼用空気が供給されている。燃焼用空気は蓄熱体２６を通過する時に、蓄熱体２６と熱交換をすることで加熱される。これは、蓄熱体２６は先の交番において炉内の排出ガスを吸引することで、排ガスの熱を蓄熱しているためである。これにより、燃焼用空気は蓄熱体２６と熱交換することにより加熱されて高温となる。その後、高温となった燃焼用空気が開口部２４から炉内へ噴出される。一方、燃料は２次燃焼用燃料供給ノズル２９から炉内に噴射される。これにより、高温の燃焼用空気と燃料とが炉内で混合し、混合気となる。そして、混合気は炉内で加熱され、発火温度となることで燃焼する。このようにして、蓄熱切替式バーナ１９ｅは２次燃焼を行う。
【００２７】
一方、蓄熱切替式バーナ１９ｆは、炉内の高温の排ガスを開口部２４から配管２３へ吸引する。この排ガスは、蓄熱体２６を通過するが、この時に蓄熱体２６と熱交換を行うため、蓄熱体２６に排ガスの熱が蓄熱される。蓄熱体２６を通過した排ガスは、弁の操作により燃焼用空気供給兼排ガス吸引口２５から排ガス配管を通って排出される。この状態は、交番時間だけ継続される。交番時間が経過すると、蓄熱切替式バーナ１９ｅは燃焼用空気及び燃料の供給を停止することで燃焼を停止して排ガスを吸引する。一方、蓄熱切替式バーナ１９ｆは２次燃焼する。このように、蓄熱切替式バーナ１９ｅ、１９ｆは、交番時間ごとに燃焼及び排ガスの吸引を繰り返す。これにより、蓄熱切替式バーナ１９ｅ、１９ｆから交互に炉内へ噴射される燃焼ガスで炉内雰囲気は加熱され、帯１５〜１８の温度が上昇する。そして、２次燃焼用燃料供給ノズル２９、２９から供給される燃料と燃焼用空気供給兼排ガス吸引口２５から供給される空気量とを調節することで、帯１５〜１８の温度が調節される。また、蓄熱体２６、２６により排ガスの熱を吸熱し、燃焼用空気の加熱に用いることで、連続燃焼に比べて熱効率が向上されている。
【００２８】
上述した蓄熱切替式バーナによる交番での２次燃焼は、帯１５〜１８において、温度が上記所定温度Ｔ２以上である帯に備えられた蓄熱切替式バーナ１９、１９、…（図１参照）により行われる。本発明では、所定温度Ｔ２は上記所定温度Ｔ１より高温である。そのため、排ガスが蓄熱体２６、２６を通過しても酸露点以下とならず、硫酸による排ガス配管の腐食が生じない。また、交番燃焼をすることで炉１０（図１参照）の熱効率を上昇させ、燃料原単位を低減させることができる。さらに、２次燃焼は燃焼用空気が炉内排ガスで稀釈されながら拡散燃焼をするため、燃焼温度が抑制されることでＮＯｘの生成を低減させることができる。
【００２９】
以上より、炉１０（図１参照）において、各帯１５〜１８の温度に応じて燃焼方式を決定し、各帯１５〜１８の温度変化に応じて燃焼方式を変更することで、低温での硫酸による配管の腐食による炉効率低下の防止、交番燃焼による熱効率の向上、２次燃焼によるＮＯｘ生成の低減を達成することができる。特に、燃焼方式を適切な温度で切り替えることから、低温での硫酸による配管の腐食を防止しつつ、最大限に蓄熱切替式バーナ１９、１９、…（図１参照）を交番燃焼させることができる。そのため、金属材料の均熱度が向上し、金属材料を９００℃未満の温度で連続式加熱炉から抽出することが可能である。なお、均熱の困難性という観点から、本発明は、特に板厚４．０ｍｍ以上の厚板鋼板に良好に用いることができる。より好ましくは、板厚１０ｍｍ以上の厚鋼板に用いることができる。
【実施例】
【００３０】
燃料としてコークス炉ガスを用い、空気比を１．１０として、連続式加熱を稼動させた。このとき、金属材料の抽出温度を８８０℃とし、予熱帯、第一加熱帯、第二加熱帯、均熱帯の各帯の温度を調節した。この際、各帯の蓄熱切替式バーナを、表１に示す温度で燃焼方式を切り替えて燃焼させた。加熱する金属材料には構造用鋼板として用いられる厚さ３００ｍｍ、幅２，０８０ｍｍ、長さ３，４００ｍｍの中炭素厚鋼板（Ｃ：０．１〜０．２％）を使用した。
【００３１】
【表１】
2008214675.tif 000003
【００３２】
その結果、排ガス配管の腐食が無く、各温度において最適でかつ高効率の燃焼を実施できた。
【００３３】
なお、上記実施形態では、１対の蓄熱切替式バーナによる燃焼方式の切り替えを説明したが、本発明は、連続式加熱炉において同一又は異なる帯に備えられる複数の蓄熱切替式バーナの対に適用可能である。また、金属板材を鋼板として説明したが、本発明は、アルミニウムなどの他の金属の板材にも適用可能である。
【００３４】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う連続式加熱炉の温度調節方法及び金属材料の製造方法もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】連続式加熱炉の炉長方向の内部を模式図に示す図である。
【図２】蓄熱切替式バーナの対による連続での１次燃焼の状態を示す図である。
【図３】蓄熱切替式バーナの対による交番での１次燃焼の状態を示す図である。
【図４】蓄熱切替式バーナの対による交番での２次燃焼の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  鋼材
１０  連続式加熱炉
１９  蓄熱切替式バーナ
１９ａ〜１９ｆ  蓄熱切替式バーナ
２６  蓄熱体
２７  １次燃焼用燃料供給ノズル
２８  パイロットバーナ
２９  ２次燃焼用燃料供給ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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