(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱帯と均熱帯を有する回転炉床式加熱炉を用いるビレットの加熱方法であって、該回転炉床式加熱炉は、均熱帯に連続燃焼バーナを有し、また加熱帯に、８００℃以上の耐熱温度のセラミック製蓄熱体を有し、交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを一対以上備え、前記均熱帯に設けられた連続燃焼バーナの排ガスが、加熱帯側に流れるように、装入口と抽出口の間に間仕切りを有し、ビレットを８００℃以上に加熱する際の蓄熱式燃焼バーナの燃焼が、低空気比燃焼であることを特徴とするビレットの加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、継目無管製造用の素材である丸ビレット等の加熱に使用される加熱炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
継目無管製造用の素材である丸ビレットは、炉床が回転する回転炉床式加熱炉により、所定の温度（約１３００℃）に加熱された後、圧延に供される。
【０００３】
この回転炉床式加熱炉を図３のイメ−ジ図で説明すると、丸ビレト２１を放射状に複数本装入できるようになった環状の回転炉床２２は、炉本体２３の中心の回りに水平に回転している。そして、回転炉床２２が１回転する間に、炉本体２３の側壁２３ａや天井２３ｂに設けられている燃焼バ−ナ（図示せず）により、丸ビレット２１は前記所定の温度に加熱され、炉本体２３の側壁２３ａに設けられた抽出口２４から抽出され、圧延に供される。そして、回転炉床２２上の丸ビレット２１が抽出された場所には、新たな丸ビレット２１が炉本体２３の側壁２３ａに設けられた装入口２５から装入される。
【０００４】
上述した丸ビレット２１の加熱に使用される燃焼バ−ナには、従来から連続燃焼式の燃焼バ−ナが使用され、燃焼バ−ナの配置状態によって、図４（ａ）に示すように、炉本体２３の天井２３ｂに複数の燃焼バ−ナ２６が配置され、その燃焼方向が丸ビレット２１の回転方向に向けられている軸流タイプ、図４（ｂ）に示すように、炉本体２３の天井２３ｂに複数の燃焼バ−ナ２６が配置され、その燃焼方向が丸ビレット２１を載置した回転炉床２２と直交する方向に向けられているル−フバ−ナタイプ、図４（ｃ）に示すように、炉本体２３の両側壁２３ａに複数の燃焼バ−ナ２６が配置され、その燃焼方向が丸ビレット２１を載置した回転炉床２２と平行する方向に向けられているサイドバ−ナタイプに分けられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の回転炉床式加熱炉には、次のような問題点がある。
【０００６】
回転炉床上に装入された丸ビレットは、加熱中に炉床上で動くことはないので、丸ビレットの上方の部分は加熱されやすいが、丸ビレットの炉床に近い部分は、丸ビレット自身が炉壁および燃焼ガスからの放射エネルギ−を遮る状態となるため、上方の部分と比較して加熱されにくいという問題がある。このような問題を解決するために、加熱炉の丸ビレット装入側の位置における炉内温度を１０００℃以上に設定して急速加熱し、目標温度（炉内温度１２００℃）に達した後に、均熱時間を長時間とって、上下と中心部の温度差を７０℃以内にするという操業が行われている。
【０００７】
このような操業を行う場合、燃焼用空気は予熱して供給されるが、その熱源には丸ビレットを加熱した後の燃焼排ガスの保有する顕熱が使用される。そして、燃焼用空気と燃焼排ガスとの熱交換は、金属製の熱交換器に燃焼排ガスと常温の燃焼用空気を導入し、両者を金属壁を介して間接接触させることにより行われる。
【０００８】
このような熱交換において、熱交換器に導入する燃焼排ガスの温度は、熱交換器の耐熱温度によって制約を受ける。したがって、上述のような加熱炉の操業により、１０００℃以上にもなる燃焼排ガスは、そのまま金属製の熱交換器に導入されるのではなくて、常温の空気で希釈し耐熱温度以下の温度にして導入されるので、予熱された燃焼空気の温度はせいぜい５００℃程度にしかならず、燃焼排ガスの顕熱を十分に利用しているとはいえず、省エネルギ−の点から問題である。
【０００９】
この発明は、従来技術の上述のような問題点を解消するためになされたものであり、省エネルギ−に貢献できるビレット加熱炉を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るビレットの加熱方法は、ビレットを加熱する加熱炉が、均熱帯に連続燃焼バーナ、加熱帯に、８００℃以上の耐熱温度のセラミック製蓄熱体を有し、交番燃焼する蓄熱式燃焼バーナを一対以上備えている。
【００１１】
そして、前記均熱帯に設けられた連続燃焼バーナの排ガスが、加熱帯側に流れるように、装入口と抽出口の間に間仕切りを有する加熱炉を用い、ビレットを加熱する際の蓄熱式燃焼バーナの燃焼が、低空気比燃焼である。
【００１２】
なお、セラミック製の蓄熱体の耐熱温度を８００℃以上としたのは、炉内温度がガス燃料の着火点以上であるときに、安定して燃焼させることができるからである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態の回転炉床式加熱炉の平面に展開した側面図であり、図１（ａ）は、この回転炉床式加熱炉１の側壁１ａの円周方向に沿って１対になって交番燃焼する蓄熱式燃焼バ−ナ２ａおよび２ｂを、各燃焼帯毎に複数対配置したもの、図１（ｂ）は、この回転炉床式加熱炉１の天井１ｂに交番燃焼する蓄熱式燃焼バ−ナ２ａおよび２ｂを、燃焼方向が回転炉床の回転方向を向くように各燃焼帯毎に設けたものである。
【００１５】
この１対になって交番燃焼する蓄熱式燃焼バ−ナを、図２に基づいて詳述する。図２は蓄熱式燃焼バ−ナを配置した加熱炉の横断面図であり、符号１１は蓄熱式燃焼バ−ナを備えた加熱炉、１２ａおよび１２ｂは一定時間毎に燃焼と燃焼排ガスの排出を交互に交代して行う蓄熱式燃焼バ−ナ、１３ａおよび１３ｂは蓄熱式燃焼バ−ナ１２ａおよび１２ｂのそれぞれに付設されたセラミックス製の蓄熱体である。また、１４ａおよび１４ｂは、蓄熱式燃焼バ−ナ１２ａおよび１２ｂのそれぞれに供給される燃料の燃料遮断弁、１５は蓄熱式燃焼バ−ナ１２ａおよび１２ｂのそれぞれの気体通路１６ａおよび１６ｂに、燃焼用空気または燃焼排ガスを切り替えて通すための切替弁、１７は被加熱物である。
【００１６】
図２においては、蓄熱式燃焼バ−ナ１２ａが燃焼状態にあり、燃焼用空気が切替弁１５を通って蓄熱体１３ａに供給されている状態を示している。そして、燃焼用空気は蓄熱体１３ａを通過中に、蓄熱体１３ａに蓄熱された熱エネルギ−により高温に予熱され、燃料遮断弁１４ａを通って供給される燃料の燃焼に供される。
【００１７】
また、蓄熱式燃焼バ−ナ１２ｂは、蓄熱式燃焼バ−ナ１２ａの燃焼によって発生する燃焼排ガスを排出している状態にあり、燃焼排ガスは蓄熱式燃焼バ−ナ１２ｂの蓄熱体１３ｂを経て気体通路１６ｂを通過し、切替弁１５を経て系外に排出される。そして、燃焼排ガスが蓄熱体１３ｂを通過するときに、燃焼排ガスの保有する顕熱が蓄熱体１３ｂに蓄熱され、蓄熱式燃焼バ−ナ１２ｂで燃焼するときに、燃焼用空気の予熱に利用される。
【００１８】
蓄熱式燃焼バ−ナ１２ａで燃焼し、蓄熱式燃焼バ−ナ１２ｂで燃焼排ガスの排出するという状態が一定時間経過した後、蓄熱式燃焼バ−ナ１２ｂで燃焼し、蓄熱式燃焼バ−ナ１２ａで燃焼排ガスの排出するという状態に切り替えられる。
【００１９】
このように、蓄熱式燃焼バ−ナ１２ａおよび１２ｂは一定時間毎に燃焼と燃焼排ガスの排出が繰り返されるが、燃焼と燃焼排ガスの排出の切り替えは、燃料遮断弁１４ａと１４ｂおよび切替弁１５を作動させることにより行われる。例えば、図２に示している蓄熱式燃焼バ−ナ１２ａで燃焼している状態から、蓄熱式燃焼バ−ナ１２ｂで燃焼している状態に切り替えるときには、燃料遮断弁１４ａを閉じ、燃料遮断弁１４ｂを開く。同時に、切替弁１５を作動させて、燃焼用空気が蓄熱式燃焼バ−ナ１２ｂに供給され、燃焼排ガスがａから排出されるようにする。
【００２０】
このようにすると、燃料の供給が停止された蓄熱式燃焼バ−ナ１２ａでは燃焼が停止し、燃料と燃焼用空気が供給されるようになった蓄熱式燃焼バ−ナ１２ｂでは燃焼が開始される。そして、蓄熱式燃焼バ−ナ１２ｂの燃焼によって発生する燃焼排ガスは、蓄熱式燃焼バ−ナ１２ａの蓄熱体１３ａを経て気体通路１６ａを通過し、切替弁１５を経て系外に排出される。
【００２１】
また、逆に蓄熱式燃焼バ−ナ１２ｂで燃焼している状態から、蓄熱式燃焼バ−ナ１２ａで燃焼している状態に切り替えるときには、当然のことながら、上述したのと逆の弁操作を行えばよい。
【００２２】
蓄熱体１３ａおよび１３ｂはセラミック製であるので、１０００℃を超える燃焼排ガスが通過しても損傷されることはなく、燃焼排ガスの保有する顕熱を十分に蓄熱することができるので、省エネルギ−効果が大きい。例えば、炉内温度が１１００℃の場合、１０００〜１０５０℃の予熱空気が得られる。
【００２３】
なお、図２には説明の都合上、対向する炉壁に蓄熱式燃焼バ−ナ１２ａおよび蓄熱式燃焼バ−ナ１２ｂが配置されている例を示したが、同一炉壁側に蓄熱式燃焼バ−ナ１２ａおよび蓄熱式燃焼バ−ナ１２ｂを並べて配置してもよい。
【００２４】
なお、ビレットの温度が８００℃以上になると、酸化が起きる。このような酸化にともなうスケ−ルロスやスケ−ル疵の発生を防止するためには、低空気比で燃焼させることが効果的である。
【００２５】
連続燃焼バ−ナは、空気比の設定が容易なので、均熱帯は連続燃焼バ−ナ（例えばル−フバ−ナ）を使用し、加熱帯は蓄熱式燃焼バ−ナを使用することが好ましい。
【００２６】
連続燃焼バ−ナの燃焼排ガスは、装入口と抽出口の間に設けられたバッファ−（間仕切り）により、全て加熱帯側へと流れ、加熱帯の蓄熱式燃焼バ−ナの燃焼排ガスと一体となって、熱回収される。
【００２７】
したがって、加熱帯の蓄熱式燃焼バ−ナで空気比１．２の燃焼を行っても、燃焼排ガスの顕熱は全て蓄熱体で熱回収するので、炉全体の熱効率が低下することはない。
【００２８】
また、蓄熱式燃焼バ−ナの形式も図２のものに限定されることはなく、蓄熱体に１０００℃以上の高温排ガスを通すことが可能なものを使用していれば、既存の他の形式のものを使用してもよい。
【００２９】
本発明のビレット加熱炉は、上述したような蓄熱式燃焼バ−ナを配置しているので、均一加熱を行うために炉内最低温度を１０００℃以上に保つような操業を行っても、燃焼排ガスを常温の空気で希釈することなく、燃焼排ガスの保有する顕熱を蓄熱して、燃焼用空気の予熱に利用でき、省エネルギ−に大きく貢献することができる。
【００３０】
【発明の効果】
この発明により、ビレット加熱炉において、省エネルギ−効果の大きいビレット加熱炉を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のビレット加熱炉の平面に展開した側面図である。
【図２】本発明の実施の形態のビレット加熱炉に使用する畜熱式燃焼バ−ナを備えた加熱炉の横断面図である。
【図３】従来の回転炉床式加熱炉のイメ−ジ図である。
【図４】従来の回転炉床式加熱炉のバ−ナの配置の説明図であり、（ａ）は軸流タイプ、（ｂ）はル−フバ−ナタイプ、（ｃ）はサイドバ−ナタイプである。
【符号の説明】
１  加熱炉
１ａ  側壁
１ｂ  天井
２ａ、２ｂ  蓄熱式燃焼バ−ナ
１１  加熱炉
１２ａ、１２ｂ  蓄熱式燃焼バ−ナ
１３ａ、１３ｂ  蓄熱体
１４ａ、１４ｂ  燃料遮断弁
１５  切替弁
１６ａ、１６ｂ  気体通路
１７  被加熱物
【図１】
0003852212.tif 000002
【図２】
0003852212.tif 000003
【図３】
0003852212.tif 000004
【図４】
0003852212.tif 000005