(57)【要約】【課題】低温での加熱において、帯の温度を均一に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】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複数対の蓄熱式バーナ１９、１９、…とを備え、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、複数対の蓄熱式バーナを備えた帯の少なくとも一部である２対以上の蓄熱式バーナ群において、所定時間でのそれぞれの蓄熱式バーナ１９、１９、…へ供給される燃料の燃焼発熱量が実質的に同一となるように、蓄熱式バーナの一部の対への燃料供給を停止し、燃料供給を停止する蓄熱式バーナの対を切り替えることを特徴とする連続式加熱炉の温度調節方法とする。【選択図】図１
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【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複数対の蓄熱式バーナとを備え、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、
複数対の前記蓄熱式バーナを備えた前記帯の少なくとも一部である２対以上の蓄熱式バーナ群において、所定時間でのそれぞれの前記蓄熱式バーナへ供給される燃料の燃焼発熱量が実質的に同一となるように、前記蓄熱式バーナの一部の対への燃料供給を停止し、燃料供給を停止する前記蓄熱式バーナの対を切り替える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】
前記蓄熱式バーナ群が３対以上の蓄熱式バーナからなることを特徴とする請求項１に記載の連続式加熱炉の温度調節方法。
【請求項３】
燃料供給を停止する前記蓄熱式バーナの対を順次に切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続式加熱炉の温度調節方法。
【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】
バーナには、蓄熱式バーナが用いられることがある。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、蓄熱体を通過した排ガスより熱交換で蓄熱され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。したがって、近年、炉には蓄熱式バーナが多く用いられており、特許文献１にも蓄熱式バーナを用いた加熱炉の操業方法が示されている。
【特許文献１】特開平７−１２０１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、交番燃焼により炉内は攪拌されるが、製品を製造する観点からは、さらに各帯の温度を均熱にすることが好ましい。また、蓄熱式バーナは、流量が少なくなると燃料の流量制御が困難となるため、蓄熱式バーナに供給する燃料の最小流量は決まっている。そのため、蓄熱式バーナの燃料調節だけでは帯の温度を下げることに限界があり、さらに温度を下げるには一部の蓄熱式バーナを停止する必要がある。しかし、一部の蓄熱式バーナを停止することで、帯の温度分布が均一でなくなる場合があるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題を解決するため、低温での加熱において、帯の温度を均一に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ことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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複数対の蓄熱式バーナ（１９、１９、…）とを備え、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、複数対の蓄熱式バーナを備えた帯の少なくとも一部である２対以上の蓄熱式バーナ群において、所定時間でのそれぞれの蓄熱式バーナへ供給される燃料の燃焼発熱量が実質的に同一となるように、蓄熱式バーナの一部の対への燃料供給を停止し、燃料供給を停止する蓄熱式バーナの対を切り替える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。
【０００８】
ここで、燃料の燃焼発熱量を「実質的に同一」とは、厳密な同一ではなく、誤差などによる多少の差は同一とみなすことを意味する。なお、実質的に同一とする範囲としては、所定時間における蓄熱式バーナ群での蓄熱式バーナの平均燃焼発熱量に対して、発熱量差が１５％まで許容される。この範囲であれば、実際の操業において、帯の温度が良好に均一化される。燃焼発熱量は各蓄熱式バーナへ供給される燃焼の質量から計算することができる。燃料の種類は特に限定されないが、例えば、コークス炉ガス（コークス炉から発生するガス）などを使用できる。また、「複数対の蓄熱式バーナを備えた帯の少なくとも一部である２対以上の蓄熱式バーナ群において」とは、帯の全ての蓄熱式バーナについて、必ずしも燃料供給を停止し、蓄熱式バーナ対の切り替えをする必要がないことを意味する。例えば、２対以上であれば、帯の上方に備えられた蓄熱式バーナのみ、又は下方に備えられた蓄熱式バーナのみについて本発明を適用してもよい。さらに、「所定時間」とは、蓄熱式バーナ群における蓄熱式バーナの対数、交番燃焼のサイクル時間、停止する蓄熱式バーナの対の切替時間などから、各蓄熱式バーナ群で任意に決定される時間である。
【０００９】
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の温度調節方法において、蓄熱式バーナ群が３対以上の蓄熱式バーナからなることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の連続式加熱炉の温度調節方法において、燃料供給を停止する蓄熱式バーナの対を順次に切り替えることを特徴とする。
【００１１】
ここで、「順次に」切り替えるとは、一の帯において燃料供給を停止する蓄熱式バーナを、炉長方向の一方向へ、一定の規則性を持って切り替えることを意味する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、少なくとも一の帯において、一部の対の蓄熱式バーナへの燃料供給を停止することで、燃料の最小流量から決まる限界温度より温度を下げることができる。さらに、蓄熱式バーナ群において、所定時間でのそれぞれの蓄熱式バーナへ供給される燃料の燃焼発熱量を実質的に同一とするようにして燃料供給を停止する蓄熱式バーナが切り替えられることにより、帯が均一に加熱され、かつ停止した蓄熱式バーナ部分へ炉内雰囲気が攪拌されるため、さらに帯の温度を均一化することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、蓄熱式バーナ群が３対以上の蓄熱式バーナからなる場合に特に高い効果を得ることができる。すなわち、多くの蓄熱式バーナの対への燃料供給を停止し、切り替えをすることとなるが、供給される燃料の燃焼発熱量を実質的に同一とすることにより容易に帯の均熱を保つことが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、燃料供給を停止する蓄熱式バーナの対を、順次に切り替えることにより、一の帯において雰囲気がバランス良く発熱及び攪拌されるため、さらに帯の温度を均一にすることができる。また、燃料供給を停止する蓄熱式バーナの順序が前もって決定されているため、燃料供給を停止する蓄熱式バーナを切り替える制御が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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一の帯における温度調節方法を説明する。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。
【００１６】
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して表す。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１５〜１８が設けられている。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。
【００１７】
そして、各帯１５〜１８では、すべてのバーナが蓄熱式バーナ１９、１９、…とされている。蓄熱式バーナ１９、１９、…は、炉幅方向の両側面に、炉中央方向を向けて対となって配置されている。図１では、一の側面の蓄熱式バーナ１９、１９、…のみが図示されており、他方の側面の蓄熱式バーナ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式バーナとしているが、本発明では少なくとも一の帯が複数の蓄熱式バーナの対を備えれば良い。
【００１８】
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の蓄熱式バーナ１９、１９、…は、交番燃焼又は連続燃焼（以下単に「燃焼」ということがある。）を行い、これらの燃焼が調節されることで、各帯１５〜１８は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。
【００１９】
図２は、連続式加熱炉１０の第一加熱帯１６の搬送装置１１上部１６ａ（図１参照。以下単に「帯１６ａ」ということがある。）における蓄熱式バーナの対の燃焼状況を示す図である。図２では、上段、中段、下段に、第１〜第３の実施形態が示されている。なお、図２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。図２は、横軸が時間である。それぞれの四角が帯１６ａを炉幅方向から見た状態を表しており、各時間による帯１６ａの状況を模式的に示している。帯１６ａに配置された蓄熱式バーナを、装入口１２（図１参照）側から１９ａ、１９ｂ、１９ｃとし、○印で表わす。なお、蓄熱式バーナの対は、一方の蓄熱式バーナ１９ａ〜１９ｃのみを示し、他方の蓄熱式バーナ１９ａ’〜１９ｃ’は図示を省略する。白の○印は、蓄熱式バーナの対が燃焼している状態を表している。内部が斜線の○印は、燃料供給が停止され、対が燃焼していない状態を表している。横軸の時間は、０が所定時間の開始時間であり、右に進むにつれて時間が経過し、右端の実線で設定の所定時間に達する。図２中、それぞれの帯１６ａの下には、その時間に帯１６ａの蓄熱式バーナ群に供給される単位時間当りの燃料の燃焼発熱量ｇを示す。ここで、単位時間当りの燃料の燃焼発熱量ｇは、燃料の流量、温度、及び圧力を測定することで求めた燃焼の質量から計算することができる。なお、蓄熱式バーナは連続燃焼が可能であるが、ここでは燃焼はすべて交番燃焼とする。この交番燃焼は、Ｔ／２時間で交番し、Ｔ時間で１サイクルが完了する。そこで、供給を停止する蓄熱式バーナの対の切替時間は、交番燃焼のサイクル時間Ｔとする。なお、供給を停止する蓄熱式バーナの対の切替時間はこれに限定されず、例えば、２Ｔ、３Ｔ、…を用いることが可能である。
【００２０】
上段は、第１の実施形態である。所定時間は６Ｔである。炉の操業から、所定時間６Ｔを通して停止される蓄熱式バーナは１対であり、残り２対の蓄熱式バーナに供給される単位時間当りの燃料の燃焼発熱量ｇを２ｆ（１対の蓄熱式バーナに供給される単位時間当りの燃料の燃焼発熱量ｇをｆ）とする。供給を停止する蓄熱式バーナの対の切り替えは、所定時間６Ｔでそれぞれの蓄熱式バーナ１９ａ、１９ａ’、１９ｂ、…（以下「１９ａ〜１９ｃ’」という。）へ供給される燃料の燃焼発熱量が実質的に同一となるように行われるが、特に規則性を有していない。
【００２１】
ここで、所定時間は予め設定される。設定は、蓄熱式バーナ群における蓄熱式バーナの対数、交番燃焼のサイクル時間、停止する蓄熱式バーナの対の切替時間などから、各蓄熱式バーナ群で任意に決定される。ここでは、所定時間をすべての対について２回燃料の供給が停止される時間とし、６Ｔとした。なお、所定時間の設定方法は特に限定されず、値の変更だけでなく、他の要素を用いて設定することも可能である。
【００２２】
第１の実施形態において、時間０〜Ｔでは、蓄熱式バーナ１９ａの対が停止され、蓄熱式バーナ１９ｂ、１９ｃの対が交番燃焼を行っている。ここで、任意の時間までに供給された積算燃焼発熱量（以下単に「積算燃焼発熱量」という。）をＧとすると、蓄熱式バーナ１９ａ、１９ａ’において、時間Ｔにおける積算燃焼発熱量Ｇは０（ゼロ）である。また、蓄熱式バーナ１９ｂ、１９ｂ’、１９ｃ、１９ｃ’それぞれにおいて、時間Ｔにおける積算燃焼発熱量ＧはｆＴ／２（１対の蓄熱式バーナ１９ｂ及び１９ｂ’、並びに１９ｃ及び１９ｃ’の積算燃焼発熱量ＧはｆＴ）である。
【００２３】
時間Ｔでは、燃料の供給が停止される蓄熱式バーナの対が切り替えられる。停止される蓄熱式バーナの対は特に限定されず、蓄熱式バーナ１９ａ〜１９ｃの対から任意で選択することが可能である。例えば、予め演算装置などを用い、所定時間６Ｔで各蓄熱式バーナ１９ａ〜１９ｃ’に供給される燃料の燃焼発熱量が同一となるようにして定めておくことが可能である。この場合、停止する蓄熱式バーナの対の順序は特に制限されないが、帯の温度を均一にするためには、各時間で所定時間に供給された積算燃焼発熱量Ｇが最大の蓄熱式バーナの対を停止させるようにすることが好ましい。また、予め設定をせずに、炉の操業をしながら各時間で積算燃焼発熱量Ｇが最大の蓄熱式バーナの対を停止させることも可能である。そのため、時間Ｔ〜２Ｔでは、時間Ｔで積算燃焼発熱量Ｇが最大の蓄熱式バーナ１９ｂ、１９ｃの対のうち、蓄熱式バーナ１９ｃの対が停止され、蓄熱式バーナ１９ａ、１９ｂの対が交番燃焼を行っている。これにより、時間２Ｔにおける積算燃焼発熱量Ｇは、蓄熱式バーナ１９ａ、１９ａ’、１９ｃ、１９ｃ’でｆＴ／２、蓄熱式バーナ１９ｂ、１９ｂ’でｆＴである。
【００２４】
同様にして、時間２Ｔ〜６Ｔで燃料供給を停止する蓄熱式バーナの対を切り替えると、設定した所定時間６Ｔにおけるそれぞれの蓄熱式バーナ１９ａ〜１９ｃ’の積算燃焼発熱量Ｇは２ｆＴ（一対の蓄熱式バーナで４ｆＴ）であり、同一の燃料の燃焼発熱量が得られている。
【００２５】
これにより、帯１６ａにおいて、１対の蓄熱式バーナへの燃料供給を停止することで帯１６の温度を下げることができるとともに、所定時間６Ｔで蓄熱式バーナ群の蓄熱式バーナ１９ａ〜１９ｃ’へ供給される燃料の積算燃焼発熱量Ｇを同一にすることで、帯１６ａが均一に加熱され、かつ停止した蓄熱式バーナ部分へ炉内雰囲気が攪拌されるため、さらに帯１６ａの温度を均一にすることができる。
【００２６】
中段は、第２の実施形態である。所定時間は５Ｔである。炉の操業から、設定された所定時間５Ｔを通して停止される蓄熱式バーナは１対であり、残り２対の蓄熱式バーナに供給される単位時間当りの燃料の燃焼発熱量ｇを、時間０〜Ｔにおいて２ｆ、時間Ｔ〜５Ｔにおいてｆ（１対の蓄熱式バーナに供給される単位時間当りの燃料の燃焼発熱量ｇを、時間０〜Ｔにおいてｆ、時間Ｔ〜５Ｔにおいてｆ／２）とする。これは、時間Ｔ以降において、加熱する鋼材が目標抽出温度の低い鋼材に変わったことなどにより、帯１６の温度を低くするためである。供給を停止する蓄熱式バーナの対の切り替えは、所定時間５Ｔで蓄熱式バーナ１９ａ〜１９ｃ’へ供給される燃料の燃焼発熱量が実質的に同一となるように行われる。切り替えは、規則性を有さずに、各時間における積算燃焼発熱量Ｇが最大の蓄熱式バーナの対を停止させることで行われる。
【００２７】
第２の実施形態において、時間０〜Ｔでは、蓄熱式バーナ１９ａの対が停止され、蓄熱式バーナ１９ｂ、１９ｃの対が交番燃焼を行っている。そのため、蓄熱式バーナ１９ａ、１９ａ’において、時間Ｔにおける積算燃焼発熱量Ｇは０（ゼロ）である。また、蓄熱式バーナ１９ｂ、１９ｂ’、１９ｃ、１９ｃ’それぞれにおいて、時間Ｔにおける積算燃焼発熱量ＧはｆＴ／２（１対の蓄熱式バーナ１９ｂ及び１９ｂ’、並びに１９ｃ及び１９ｃ’の積算燃焼発熱量ＧはｆＴ）である。
【００２８】
時間Ｔ〜２Ｔでは、時間Ｔで積算燃焼発熱量Ｇが最大である蓄熱式バーナ１９ｂ、１９ｃの対のうち蓄熱式バーナ１９ｂの対が停止される。これにより、時間２Ｔにおける積算燃焼発熱量Ｇは、蓄熱式バーナ１９ａ、１９ａ’でｆＴ／４（＝０＋ｆＴ／４）、蓄熱式バーナ１９ｂ、１９ｂ’でｆＴ／２（＝ｆＴ／２＋０）、蓄熱式バーナ１９ｃ、１９ｃ’で３ｆＴ／４（＝ｆＴ／２＋ｆＴ／４）である。
【００２９】
同様に、時間２Ｔ〜５Ｔでは、各時間で積算燃焼発熱量Ｇが最大である蓄熱式バーナから１対の蓄熱式バーナが停止される。ここでは、蓄熱式バーナ１９ｃ、１９ｂ、１９ｃの対の順で停止されている。これにより、所定時間５Ｔで、それぞれの蓄熱式バーナ１９ａ〜１９ｃ’において積算燃焼発熱量ＧはｆＴ（一対の蓄熱式バーナで２ｆＴ）であり、同一の燃料の積算燃焼発熱量Ｇが得られている。このように、所定時間の途中でｇが変化する場合であっても、蓄熱式バーナ群における各蓄熱式バーナ１９ａ〜１９ｃ’へ所定時間５Ｔに供給される燃料の積算燃焼発熱量Ｇを同一とすることにより、帯１６ａにおいて、温度を下げることができるとともに、燃料供給及び炉内雰囲気の攪拌から帯１６ａの温度を均一にすることができる。
【００３０】
下段は、第３の実施形態である。炉の操業から、設定された所定時間６Ｔを通して停止される蓄熱式バーナは２対である。これは、帯１６の温度を低くするためである。また、単位時間当りの供給される燃料の燃焼発熱量ｇをｆとする。所定時間は、すべての対について４回燃料の供給が停止される時間である６Ｔとする。供給を停止する蓄熱式バーナの対の切り替えは、蓄熱式バーナ１９ａと１９ｂ、１９ｂと１９ｃ、１９ｃと１９ａの対の順で規則的に行う。
【００３１】
第３の実施形態において、時間０〜Ｔでは、蓄熱式バーナ１９ａ、１９ｂの対が停止され、蓄熱式バーナ１９ｃの対が交番燃焼を行っている。そのため、蓄熱式バーナ１９ａ、１９ａ’、１９ｂ、１９ｂ’において、時間Ｔにおける積算燃焼発熱量Ｇは０（ゼロ）である。また、蓄熱式バーナ１９ｃ、１９ｃ’において積算燃焼発熱量ＧはｆＴ／２（１対の蓄熱式バーナ１９ｃ及び１９ｃ’の積算燃焼発熱量ＧはｆＴ）である。
【００３２】
さらに時間Ｔ〜２Ｔでは、蓄熱式バーナ１９ｂ、１９ｃの対が停止され、蓄熱式バーナ１９ａの対が交番燃焼を行っている。これにより、時間２Ｔにおける蓄熱式バーナ１９ａ、１９ａ’、１９ｃ、１９ｃ’の積算燃焼発熱量ＧはｆＴ／２、蓄熱式バーナ１９ｂ、１９ｂ’の積算燃焼発熱量Ｇは０（ゼロ）である。
【００３３】
同様にして、上記した順により時間２Ｔ〜６Ｔで燃料供給を停止する蓄熱式バーナの対を切り替えると、設定した所定時間６Ｔにおけるそれぞれの蓄熱式バーナ１９ａ〜１９ｃ’の積算燃焼発熱量ＧはｆＴ（一対の蓄熱式バーナで２ｆＴ）であり、同一の燃料の燃焼発熱量が得られている。このように、２対の蓄熱式バーナを停止させる場合であっても、蓄熱式バーナ群における各蓄熱式バーナ１９ａ〜１９ｃ’へ同一の燃焼発熱量を供給することにより、帯１６ａの温度を下げることができるとともに、燃料供給及び炉内雰囲気の攪拌から帯１６ａの温度を均一にすることができる。加えて、燃料供給を停止する蓄熱式バーナの対を、順次に切り替えることにより、帯１６ａにおいて雰囲気がバランス良く発熱及び攪拌されるため、さらに帯の温度を均一にすることができる。また、燃料供給を停止する蓄熱式バーナを各時間で決定する必要がないため、制御が容易となる。
【００３４】
図３は、連続式加熱炉１０の第二加熱帯１７の搬送装置１１上部１７ａ（図１参照。以下単に「帯１７ａ」ということがある。）における蓄熱式バーナの対の燃焼状況を示す図である。図３では、上段及び下段に、第４、第５の実施形態が示されている。なお、図３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。図３は、横軸が時間である。それぞれの四角が帯１７ａを炉幅方向から見た状態を表しており、各時間での帯１７ａの状況を模式的に示している。帯１７ａに配置された蓄熱式バーナを、装入口１２（図１参照）側から１９ｄ、１９ｅ、１９ｆ、１９ｇとし、○印で表わす。なお、蓄熱式バーナの対は、一方の蓄熱式バーナ１９ｄ〜１９ｇのみを示し、他方の蓄熱式バーナ１９ｄ’〜１９ｇ’は図示を省略する。白の○印は、蓄熱式バーナの対が燃焼している状態を表している。内部が斜線の○印は、燃料供給が停止され、対が燃焼していない状態を表している。横軸の時間は、０が所定時間の開始時間であり、右に進むにつれて時間が経過し、右端の実線で設定の所定時間に達する。図３中、それぞれの帯１７ａの下には、その時間に帯１７ａの蓄熱式バーナ群に供給される単位時間当りの燃料の燃焼発熱量ｇを示す。ここで、単位時間当りに供給される燃料の燃焼発熱量ｇは、燃料の流量、温度、及び圧力を測定することで求めた燃焼の質量から計算することができる。なお、蓄熱式バーナは連続燃焼が可能であるが、ここでは燃焼はすべて交番燃焼とする。この交番燃焼は、Ｔ／２時間で交番し、Ｔ時間で１サイクルが完了する。そこで、供給を停止する蓄熱式バーナの対の切替時間は、交番燃焼のサイクル時間Ｔとする。なお、供給を停止する蓄熱式バーナの対の切替時間はこれに限定されず、例えば、２Ｔ、３Ｔ、…を用いることが可能である。
【００３５】
上段は、第４の実施形態である。操業条件から、設定時間を通して停止される蓄熱式バーナは１対であり、残り３対の蓄熱式バーナに単位時間当りの供給される燃料の燃焼発熱量ｇを２ｆ（１対の蓄熱式バーナに単位時間当りの供給される燃料の燃焼発熱量ｇは２ｆ／３）とする。所定時間は、すべての対について１回燃料の供給が停止される時間として、４Ｔを設定する。なお、この所定時間は、燃料の供給が停止される回数を変更することで、８Ｔ、１２Ｔ、１６Ｔ、…とすることが可能である。供給を停止する蓄熱式バーナの対の切り替えは、所定時間４Ｔでそれぞれの蓄熱式バーナ１９ｄ、１９ｄ’、１９ｅ、…（以下「１９ｄ〜１９ｇ’」という。）へ供給される燃料の燃焼発熱量が実質的に同一となるように行われる。この切り替えは、蓄熱式バーナ１９ｄ、１９ｆ、１９ｅ、１９ｇの対の順で繰り返し行われ、隣接する蓄熱式バーナの対に変更されていないが、規則性を持って順次に行われる。
【００３６】
第４の実施形態において、時間０〜Ｔでは、蓄熱式バーナ１９ｄの対が停止され、蓄熱式バーナ１９ｅ〜１９ｇの対が交番燃焼を行っている。蓄熱式バーナ１９ｄ、１９ｄ’において、時間Ｔにおける積算燃焼発熱量Ｇは０（ゼロ）である。また、蓄熱式バーナ１９ｅ、１９ｅ’、１９ｆ、１９ｆ’、１９ｇ、１９ｇ’それぞれにおいて、時間Ｔにおける積算燃焼発熱量ＧはｆＴ／３（１対の蓄熱式バーナ１９ｅ及び１９ｅ’、１９ｆ及び１９ｆ’、並びに１９ｇ及び１９ｇ’の積燃焼発熱量Ｇは２ｆＴ／３）である。
【００３７】
時間Ｔでは、蓄熱式バーナ１９ｆの対が停止され、時間Ｔ〜２Ｔでは、蓄熱式バーナ１９ｄ、１９ｅ、１９ｇの対が交番燃焼を行っている。そのため、時間２Ｔにおいて、蓄熱式バーナ１９ｅ、１９ｅ’，１９ｇ、１９ｇ’における積算燃焼発熱量Ｇは２ｆＴ／３である。また、蓄熱式バーナ１９ｄ、１９ｄ’および１９ｆ、１９ｆ’における積算燃焼発熱量ＧはｆＴ／３である。
【００３８】
同様にして、上記した順により時間２Ｔ〜４Ｔで燃料供給を停止する蓄熱式バーナの対を切り替えると、設定した所定時間４Ｔにおけるそれぞれの蓄熱式バーナ１９ｄ〜１９ｇ’の積算燃焼発熱量ＧはｆＴ（一対の蓄熱式バーナで２ｆＴ）であり、同一の燃料の燃焼発熱量が得られている。
【００３９】
これにより、帯１７ａにおいて温度を下げることができるとともに、燃料供給及び炉内雰囲気の攪拌から帯１７ａの温度を均一にすることができる。加えて、燃料供給を停止する蓄熱式バーナの対を、順次に切り替えることにより、帯１７ａにおいて雰囲気がバランス良く発熱及び攪拌されるため、さらに帯１７ａの温度を均一にすることができる。特に、隣接する蓄熱式バーナでなく、適当な数の対を挟んで停止させることで、停止する蓄熱式バーナの対が一部に集中しないため、帯１７ａの温度をさらに均一とすることが可能である。また、燃料供給を停止する蓄熱式バーナを各時間で決定する必要がないため、制御が容易となる。
【００４０】
下段は、第５の実施形態である。操業条件から、停止される蓄熱式バーナは時間０〜２Ｔでは１対であり、時間２Ｔ以降は２対である。時間０〜２Ｔにおいて、３対の蓄熱式バーナに単位時間当りの供給される燃料の燃焼発熱量ｇを３ｆ（１対の蓄熱式バーナに単位時間当りの供給される燃料の燃焼発熱量ｇはｆ）とする。また、時間２Ｔ〜５Ｔにおいて、２対の蓄熱式バーナに単位時間当りの供給される燃料の燃焼発熱量ｇを２ｆ（１対の蓄熱式バーナに単位時間当りの供給される燃料の燃焼発熱量ｇはｆ）とする。
【００４１】
所定時間は、すべての対について２回燃料の供給が停止される時間として、５Ｔを設定する。供給を停止する蓄熱式バーナの対の切り替えは、所定時間５Ｔでそれぞれの蓄熱式バーナ１９ｄ〜１９ｇ’へ供給される燃料の燃焼発熱量が実質的に同一となるように行われる。この切り替えは、一方の隣接する蓄熱式バーナに順次変更されることで、規則的に行われる。
【００４２】
第５の実施形態において、時間０〜Ｔでは、蓄熱式バーナ１９ｄの対が停止され、蓄熱式バーナ１９ｅ〜１９ｇの対が交番燃焼を行っている。そのため、蓄熱式バーナ１９ｄ、１９ｄ’において、時間Ｔにおける積算燃焼発熱量Ｇは０（ゼロ）である。また、蓄熱式バーナ１９ｅ、１９ｅ’、１９ｆ、１９ｆ’、１９ｇ、１９ｇ’それぞれにおいて、積算燃焼発熱量ＧはｆＴ／２（１対の蓄熱式バーナ１９ｅ及び１９ｅ’、１９ｆ及び１９ｆ’、並びに１９ｇ及び１９ｇ’の積算燃焼発熱量ＧはｆＴ）である。
【００４３】
時間Ｔ〜２Ｔでは、蓄熱式バーナ１９ｅの対が停止され、蓄熱式バーナ１９ｄ、１９ｆ、１９ｇの対が交番燃焼を行う。そのため、時間２Ｔにおいて蓄熱式バーナ１９ｄ、１９ｄ’、１９ｅ、１９ｅ’の積算燃焼発熱量ＧはｆＴ／２となる。また、蓄熱式バーナ１９ｆ、１９ｆ’、１９ｇ’、１９ｇの積算燃焼発熱量ＧはｆＴである。
【００４４】
時間２Ｔでは、燃料の供給を停止される蓄熱式バーナは２対に変更されるため、蓄熱式バーナ１９ｆ、１９ｇの対が停止され、蓄熱式バーナ１９ｄ、１９ｅの対が交番燃焼を行う。そのため、時間３Ｔにおいて蓄熱式バーナ１９ｄ〜１９ｇ’の積算燃焼発熱量ＧはｆＴとなる。
【００４５】
同様に、時間３Ｔ〜４Ｔでは、蓄熱式バーナ１９ｄ、１９ｅの対が停止され、時間４Ｔ〜５Ｔでは、蓄熱式バーナ１９ｆ、１９ｇの対が停止される。これにより、設定した所定時間５Ｔで、それぞれの蓄熱式バーナ１９ｄ〜１９ｇ’の積算燃焼発熱量Ｇは３ｆＴ／２であり、同一の燃料の燃焼発熱量が得られている。そのため、帯１７ａにおいて温度を下げることができるとともに、燃料供給及び炉内雰囲気の攪拌から帯１７ａの温度を均一にすることができる。加えて、燃料供給を停止する蓄熱式バーナの対を、順次に切り替えることにより、帯１７ａにおいて雰囲気がバランス良く発熱及び攪拌されるため、さらに帯１７ａの温度を均一にすることができる。また、燃料供給を停止する蓄熱式バーナを各時間で決定する必要がないため、制御が容易となる。
【００４６】
本発明は、上記第１〜第５の実施形態のように、３対以上の蓄熱式バーナについて燃料供給を停止し、又は停止する対を変更するような場合に、所定時間において燃料の燃焼発熱量を同一とすることで、より容易に帯の温度を均一に保つことが可能となる。
【００４７】
なお、上記実施形態では、蓄熱式バーナの燃焼をすべて交番燃焼としたが、連続燃焼とすることも可能である。この場合、各蓄熱式バーナの燃焼時間は時間Ｔとなる。また、上記実施形態では、炉のすべてのバーナが蓄熱式バーナであり、その一の帯の一部の蓄熱式バーナ群について蓄熱式バーナの対を停止する場合が示されているが、本発明はこれに限定されず、例えば１の連続式加熱炉が、複数対の蓄熱式バーナを備える複数の帯を備える場合に、全部又は一部の帯それぞれについて、全部又は一部の蓄熱式バーナを蓄熱式バーナ群として本発明を適用することが可能である。したがって、連続式加熱炉のすべての帯が複数対の蓄熱式バーナを備える場合には、すべての帯に本発明を適用した連続式加熱炉とすることが可能である。また、一の帯が一部に複数対の蓄熱式バーナを備え、蓄熱式バーナ以外のバーナを備える場合であっても、その複数対の蓄熱式バーナに本発明を適用することが可能である。
【００４８】
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】
【００４９】
【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】連続式加熱炉の温度調節方法の第１〜第３の実施形態を示す図である。
【図３】連続式加熱炉の温度調節方法の第４、第５の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  鋼材
１０  連続式加熱炉
１６ａ  第一加熱帯の搬送装置上部
１７ａ  第二加熱帯の搬送装置上部
１９  蓄熱式バーナ
１９ａ〜１９ｇ  蓄熱式バーナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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