(57)【要約】【課題】浸漬ノズルの品質向上及び長寿命化が図れ、かつ、予熱炉の信頼性の向上、省エネルギ化及び長寿命化が図れる浸漬ノズルの予熱装置を提供する。【解決手段】浸漬ノズルの予熱装置は、浸漬ノズル予熱バーナ６に燃焼空気を送風する燃焼空気供給系４に送風機７と、この送風機７の吐出側に設けられ燃焼空気量を制御する導圧調整弁８とを有し、燃料ガスを送る燃料ガス供給系５に燃料ガス量を制御するガス均圧弁１１を有し、かつ、送風機４と導圧調整弁８の間の位置ｐと、ガス均圧弁１１との間には、この両者を連通する導圧管１４が設けられており、導圧調整弁８を調整することにより、導圧管１４を介し、吐出圧力の変化に応動して、ガス均圧弁１１を制御し、空気比を調整する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸漬ノズルを覆う予熱炉と、この予熱炉に取り付けられ、燃料ガス供給系から供給される燃料ガスと燃焼空気供給系から供給される燃焼空気とを混合して燃焼させる浸漬ノズル予熱バーナを有する浸漬ノズルの予熱装置において、前記燃焼空気供給系は、燃焼空気送風用の送風機と、この送風機の吐出側に設けられ前記燃焼空気供給系を流れる燃焼空気量を制御する導圧調整弁とを有し、前記燃料ガス供給系は、この燃料ガス供給系を流れる燃料ガス量を制御するガス均圧弁を有し、かつ、前記送風機と導圧調整弁の間の位置と、前記ガス均圧弁との間には、この両者を連通する導圧管が設けられ、前記導圧調整弁を調整することにより、前記導圧管を介し、吐出圧力の変化に応動して、前記ガス均圧弁を制御し、空気比を調整することを特徴とする浸漬ノズルの予熱装置。
【請求項２】
上記予熱炉は、その耐火物がキャスタブルと、このキャスタブルの内側に設けられたセラミックファイバあるいはセラミックボードを有することを特徴とする請求項１に記載の浸漬ノズルの予熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は浸漬ノズルの予熱装置に係わり、特に燃焼空気量と燃料ガス量を一体的に調整して空気比を適正にする浸漬ノズルの予熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の製鋼に用いられる連続鋳造用浸漬ノズルの予熱装置は、予熱される浸漬ノズルの形状、口径が種々有るため、予熱炉の雰囲気を適正（酸素濃度０〜２％）に保つことは困難だった（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
このような従来の浸漬ノズルの予熱装置にあっては、浸漬ノズルの口径、形状が、大きく変わる度に、その予熱炉用バーナの燃焼量を変更し、炉内圧及び空気比を調整していた。この調整は、燃焼空気用ファンのダンパーにより、燃焼空気量を変更するとともに、ガス流量調整器により燃料ガス量を変更することにより行っていた。
【０００４】
しかしながら、従来の浸漬ノズルの予熱装置は、炉内を最適な雰囲気にすることが困難であり、下記のような問題点を有していた。すなわち、
▲１▼  浸漬ノズルの形状、口径の変更によりその都度燃焼空気量及び燃料ガス量を別々に調整し炉内圧を適正に保つようにしているため、その調整が非常に難しく、空気比（空気比の目標値は０．９〜１．１）が一定にならず、特に、空気過剰の場合、浸漬ノズルが酸化され、品質の低下及び寿命の短縮を招く。
▲２▼  燃焼空気量は、燃焼空気調整ダンパーで変更しているが、スライドダンパーあるいは、バタフライダンパーのため、信頼性に欠ける。
▲３▼  予熱炉の耐火物は、キャスタブル等単体であるため、昇温時、予熱炉に与える熱量が大きく、予熱目標の浸漬ノズルに与える熱量よりはるかに多く、省エネルギ上好ましくない。
▲４▼  上記▲３▼のような燃料ガス使用量の増加に伴い、燃焼生成ガス量も増加するので、必要以上に炉内圧が高くなり（約６８６Ｐａ）、予熱炉の寿命を縮める。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６３−２０７４５８号公報（第７頁第１１行−第９頁７行、第１図）
【０００６】
【特許文献２】
特開平５−３１８０５５号公報（第３頁右欄段落番号［００１９］、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、浸漬ノズルの品質向上及び長寿命化が図れ、かつ、予熱炉の信頼性の向上、省エネルギ化及び長寿命化が図れる浸漬ノズルの予熱装置が要望されていた。
【０００８】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、浸漬ノズルの品質向上及び長寿命化が図れ、かつ、予熱炉の信頼性の向上、省エネルギ化及び長寿命化が図れる浸漬ノズルの予熱装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、浸漬ノズルを覆う予熱炉と、この予熱炉に取り付けられ、燃料ガス供給系から供給される燃料ガスと燃焼空気供給系から供給される空気とを混合して燃焼させる浸漬ノズル予熱バーナを有する浸漬ノズルの予熱装置において、前記燃焼空気供給系は、燃焼空気送風用の送風機と、この送風機の吐出側に設けられ前記燃焼空気供給系を流れる燃焼空気量を制御する導圧調整弁とを有し、前記燃料ガス供給系は、この燃料ガス供給系を流れる燃料ガス量を制御するガス均圧弁を有し、かつ、前記送風機と導圧調整弁の間の位置と、前記ガス均圧弁との間には、この両者を連通する導圧管が設けられ、前記導圧調整弁を調整することにより、前記導圧管を介し、吐出圧力の変化に応動して、前記ガス均圧弁を制御し、空気比を調整することを特徴とする浸漬ノズルの予熱装置が提供される。これにより、浸漬ノズルの品質向上及び長寿命化が図れ、かつ、予熱炉の信頼性の向上、省エネルギ化及び長寿命化が図れる浸漬ノズルの予熱装置が実現される。
【００１０】
好適な一例では、上記予熱炉は、その耐火物がキャスタブルと、このキャスタブルの内側に設けられたセラミックファイバあるいはセラミックボードを有する。これにより、耐火物の蓄熱量の減少が可能となり、使用燃料の低減が図れる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる浸漬ノズルの予熱装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明に係わる浸漬ノズルの予熱装置の概念図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明に係わる浸漬ノズルの予熱装置１は、浸漬ノズル２を覆う予熱炉３と、この予熱炉３に取り付けられ、燃焼空気供給系４から供給される空気と、燃料ガス供給系５から供給される燃料ガスとを混合して燃焼させる浸漬ノズル予熱バーナとしてのノズルミックスバーナ６とを有している。
【００１４】
予熱炉３は、その耐火物は、例えば、キャスタブル３ａの内側にセラミックファイバ３ｂあるいはセラミックボードを採用する構造になっている。これにより、耐火物の蓄熱量の減少が可能となり、使用燃料の低減が図れる。
【００１５】
燃焼空気供給系４は、燃焼空気送風用でファン７ａと回転可変モータ７ｂからなる送風機７と、この送風機７の吐出側に設けられ、燃焼空気供給系４を流れる燃焼空気量を制御する導圧調整弁８と、燃焼空気供給系４の圧力を検出する圧力スイッチ９を有し、ノズルミックスバーナ６に接続されている。また、回転可変モータ７ｂには、送風機７の回転を制御するために、モータ回転制御器７ｃが接続されている。送風機７の回転を制御することにより、送風機７からの吐出圧力と風量を変化させるようになっている。
【００１６】
また、燃料ガス供給系５は、順次接続されたガス遮断弁１０、燃料ガス供給系５を流れる燃料ガス量を制御するガス均圧弁１１、ガス電磁弁１２及びガス調整弁１３を有し、ノズルミックスバーナ６に接続されている。
【００１７】
さらに、送風機７と導圧調整弁８の間の位置ｐと、ガス均圧弁１１との間には、位置ｐとガス均圧弁１１を連通する導圧管１４が設けられている。これにより、導圧調整弁８を開閉調整することにより、導圧管１４を介し、吐出圧力の変化に応動して、ガス均圧弁１１を制御し、空気比を調整することができるようになっている。
【００１８】
上記ノズルミックスバーナ６の外方には、炎の状態を監視するための炎監視器１５が設けられている。
【００１９】
また、浸漬ノズルの予熱装置１には安全手段が設けられており、燃焼空気圧が低下する異常時に、燃焼空気供給系４に設けられた上記圧力スイッチ９が、その圧力を検出し、燃焼空気供給系４に設けられたガス遮断弁１０及び燃料ガス供給系５に設けられたガス電磁弁１２を閉止してガス供給を停止する。さらに、ガス燃焼失火時は、炎監視器１５により、ガス遮断弁１０及びガス電磁弁１２を閉止してガス供給を停止する。
【００２０】
なお、モータ回転制御器７ｃにより、ファン７ａを回転させる回転可変モータ７ｂを制御するとともに、導圧調整弁８の開度も制御可能にすれば、遠隔操作により、空気比を一定に保ちながら、燃焼量の変更ができる。
【００２１】
次に本発明に係わる浸漬ノズルの予熱装置を用いた浸漬ノズルの予熱方法について説明する。
【００２２】
図１に示すように、浸漬ノズル２のほぼ全体を覆うように予熱炉３にセットし、浸漬ノズル予熱バーナ６を点火し、その後、浸漬ノズル予熱バーナ６の燃焼圧力を上昇させながら、炉内温度が所定温度になり、浸漬ノズル２が所定温度になるまで予熱する。
【００２３】
このような予熱工程において、浸漬ノズルの形状、口径の変更によりその都度燃焼空気量及び燃料ガス量を調整する必要が生じ、モータ回転制御器７ｃを介して回転可変モータ７ｂの回転を制御して送風機７の回転を制御する。この送風機７の回転を制御することにより、空気比に変動が生じるため、この変動を修正して適正な空気比（空気比の目標値は０．９〜１．１）に保つ必要が生じる。例えば、導圧調整弁８をより開放することにより、導圧管１４内の圧力が、低下するので、燃料ガス供給系５からノズルミックスバーナ６に送られる燃料ガス量は減少し、予熱炉内を酸化雰囲気に簡単にできる。また、これとは逆に、導圧調整弁８を絞ることにより、導圧管１４内の圧力が、上昇するので、燃料ガス供給系５からノズルミックスバーナ６に送られる燃料ガス量は増加し、予熱炉内を還元雰囲気に簡単にできる。そこで、導圧調整弁８を開閉させて、燃焼空気供給系４からノズルミックスバーナ６に供給される燃焼空気量を調整する。
【００２４】
この導圧調整弁８の調整により、送風機７からの吐出圧力は変化するが、この圧力変化を、導圧管１４を介して、ガス均圧弁１１に導き、圧力変化に応動してガス均圧弁１１を制御する。このガス均圧弁１１の制御により、燃料ガス供給系５からノズルミックスバーナ６に供給される燃料ガスを燃焼空気量と一体的に調整し、適正な空気比（空気比の目標値は０．９〜１．１）を達成する。すなわち、炉内圧力及び燃焼量の変更は、送風機７の回転可変モータ７ｂの回転数を変化させ、吐出圧力に応動して、ガス均圧弁１１を制御し、燃料ガス供給系５の燃料ガスを調整することにより、容易かつ確実に空気比を一定に保ちながら燃焼量の変更ができる。
【００２５】
上記のように、本発明に係わる浸漬ノズルの予熱装置は、導圧調整弁を開閉させることにより、燃焼空気量と燃料ガス量を一体的に調整し、容易に浸漬ノズル予熱バーナにおける空気比を適正にすることができて、従来から問題とされていた浸漬ノズルの酸化の問題は軽減され、浸漬ノズルの品質向上と長寿命化が図れる。また、通常、浸漬ノズルは、予熱完了後直ちに使用されるが、予熱炉で待機する場合も多々あり、この場合には、長時間高温に晒されるため、適正な空気比を保ちながら、燃焼量を調整して、温度保持が可能となり、浸漬ノズルの品質向上と長寿命化が図れる。さらに、炉内圧力及び適正な空気比を保つことにより、熱損失が低減し、予熱炉の寿命の延長が図れる。また、従来のように信頼性に欠ける燃焼空気調整ダンパーを用いて燃焼空気量を変更するものとは異なり、導圧調整弁を開閉させることにより、空気比を適正にするので、信頼性がある。
【００２６】
【実施例】
試験１：  本発明に係わる浸漬ノズルの予熱装置を用いて、浸漬ノズルの予熱を行い、浸漬ノズルの予熱温度、燃料ガスの使用量及び炉内圧力を測定（実施例１）し、従来例（特許文献１の浸漬ノズルの予熱装置）と比較した。
【００２７】
結果：  表１に示す。
【表１】
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【００２８】
表１からもわかるように、実施例１と従来例は、経時的にほぼ同様の予熱温度で上昇をする。しかしながら、燃料ガス（ＬＰＧガス）の使用量は、実施例が１．１Ｎｍ３／ｈｒであるのに対して、従来例は２．５１Ｎｍ３／ｈｒと、実施例１に比べて、２．２倍以上燃料を消費することがわかった。また、炉内圧力は、実施例１が２００Ｐａであるのに対して、従来例は６８６Ｐａと、実施例１に比べて、３．４倍以上であることがわかった。
【００２９】
試験２：  本発明に係わる浸漬ノズルの予熱装置を用い、モータ回転制御器を用いて回転可変モータの出力制御を行い、ＬＰＧガス量、炉内酸素濃度を測定し、空気比を算出した。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
結果：  表２からもわかるように、実施例２では、回転可変モータの出力（吐出圧力）の増加に伴なって、ＬＰＧガス量は増加するが、炉内酸素濃度が一定であることがわかった。また、算出された空気比も一定であることがわかった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係わる浸漬ノズルの予熱装置によれば、浸漬ノズルの品質向上及び長寿命化が図れ、かつ、予熱炉の信頼性の向上、省エネルギ化及び長寿命化が図れる浸漬ノズルの予熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる浸漬ノズルの予熱装置の概念図。
【符号の説明】
１  浸漬ノズルの予熱装置
２  浸漬ノズル
３  予熱炉
３ａ  キャスタブル
３ｂ  セラミックファイバ
４  燃焼空気供給系
５  燃料ガス供給系
６  浸漬ノズル予熱バーナ
７  送風機
７ａ  ファン
７ｂ  回転可変モータ
７ｃ  モータ回転制御器
８  導圧調整弁
９  圧力スイッチ
１０  ガス遮断弁
１１  ガス均圧弁
１２  ガス電磁弁
１３  ガス調整弁
１４  導圧管
１５  炎監視器
【図１】
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