(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材を熱間圧延するための加熱炉の休工時に該加熱炉を冷却する方法であって、前記加熱炉の抽出口の幅方向に所定の間隔を有して配置された複数のランスを該抽出口から前記加熱炉内に挿入し、次いで、該ランスに設けた複数の噴霧ノズルから加熱炉内に堆積したスケールに向けて霧状の冷却液を噴霧するとともに、前記加熱炉内にさらに冷却用空気を強制的に供給することを特徴とする加熱炉の冷却方法。
【請求項２】
炉長方向に延びる固定ビーム及びウォーキングビームを炉幅方向に所定の間隔を有して交互に配設してなるビームを備えており、前記ビームを用いて被加熱材を搬送する加熱炉を、休工時に冷却する方法であって、
前記加熱炉の抽出口の幅方向に所定の間隔を有して配設された炉長方向に長い縦部材と、該縦部材の長手方向に略等間隔で複数配置されて該縦部材を連結する炉幅方向に長い横部材とから枠体を形成し、
前記枠体を前記加熱炉の抽出口から挿入して前記ビームに載置し、
次いで、前記ウォーキングビームを駆動させて前記枠体を炉長方向に往復搬送し、この往復搬送とともに、該枠体の縦部材と横部材の交差する位置の下側面に設けた複数の噴霧ノズルから炉内に堆積したスケールに向けて霧状の冷却液を噴霧することを特徴とする加熱炉の冷却方法。
【請求項３】
炉長方向に延びる固定ビーム及びウォーキングビームを炉幅方向に所定の間隔を有して交互に配設してなるビームを備えており、前記ビームを用いて被加熱材を搬送する加熱炉を、休工時に冷却する方法であって、
前記加熱炉の抽出口の幅方向に所定の間隔を有して配設された炉長方向に長い縦部材と、該縦部材の長手方向に略等間隔で複数配置されて該縦部材を連結する炉幅方向に長い横部材とから枠体を形成し、
前記枠体を前記加熱炉の抽出口から挿入して前記ビームに載置し、
次いで、前記ウォーキングビームを駆動させて前記枠体を炉長方向に往復搬送し、この往復搬送とともに、該枠体の縦部材と横部材の交差する位置の下側面に設けた複数の噴霧ノズルから炉内に堆積したスケールに向けて霧状の冷却液を噴霧するとともに、前記加熱炉内にさらに冷却用空気を強制的に供給することを特徴とする加熱炉の冷却方法。
【請求項４】
鋼材を熱間圧延するための加熱炉の休工時に該加熱炉を冷却する装置であって、
前記加熱炉の抽出口近傍に配置される基台と、前記抽出口の幅方向に所定の間隔を有して複数配置され、回転時に前記抽出口に干渉しない長さを有するランスと、該ランスの基端部を水平方向に回転可能に前記基台に支持するランス支持部と、該ランスの外周部の長手方向に複数配置されて、炉内堆積スケールに向けて霧状の冷却液を噴霧する噴霧ノズルと、該ランスに所定圧の冷却液および所定圧の圧縮空気を供給する噴霧冷却液供給手段とを有し、
前記ランスを３本以上配置し、前記抽出口の幅方向の両側部に配置されたランスを外側ランスとしてその基端部を前記ランス支持部を介して前記基台に水平方向に回転可能に取り付けるとともに、前記外側ランスより前記抽出口の幅方向内側に配置されたランスを内側ランスとしてその基端部を前記外側ランスの基端部の取付位置より前記抽出口から離間する側に前記ランス支持部を介して前記基台に水平方向に回転可能に取り付け、更に、前記内側ランスのランス支持部を前記抽出口の幅方向に案内するとともに該幅方向の所定位置で前記抽出口に接近する方向に案内するガイド部を備えることを特徴とする加熱炉の冷却装置。
【請求項５】
請求の範囲第４項において、さらに、前記基台に設けられて前記抽出口から前記加熱炉内に冷却用空気を供給する冷却ファンとを備えたことを特徴とする加熱炉の冷却装置。
【請求項６】
請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかにおいて、該霧状の冷却水の噴霧粒子径が１００μｍ以下であることを特徴とする加熱炉の冷却方法。
【請求項７】
請求の範囲第６項において、該霧状の冷却水の噴霧粒子径を下記（１）式にしたがって制御することを特徴とする加熱炉の冷却方法。
Ｄ≦６１．２５５・ｌｎＴ−２１４．２４・・・・・・・（１）
Ｄ：噴霧粒子径（μｍ）、Ｔ：炉内雰囲気温度（℃）
【請求項８】
請求の範囲第６項または第７項において、該霧状の冷却水の噴霧粒子径を炉内温度が低下するにしたがって小さくすることを特徴とする加熱炉の冷却方法。
【請求項９】
請求の範囲第１項または第３項において、炉内水蒸気濃度を３０ｖｏｌ％以下にすることを特徴とする加熱炉の冷却方法。
【請求項１０】
請求の範囲第１項ないし第３項のうちいずれかにおいて、該加熱炉が、鋼片を熱間圧延するために再加熱する加熱炉であることを特徴とする加熱炉の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、例えばスラブ、ビレットやブルーム等の鋼材を熱間圧延するための加熱炉を短時間に冷却する方法及びその冷却装置に関するものである。
背景技術
圧延設備の稼働率のアップを図るためには、突発あるいは定修による加熱炉の休工時に該加熱炉を冷却する冷却時間の短縮が重要である。
従来の熱間圧延用の加熱炉では、特開昭50-86408や特開平4-280913に記載しているように加熱炉内に作業者が入るために常温まで冷却し、その冷却時間が約24時間から４〜６日程かかることが開示されている。しかし、その具体的な加熱炉の冷却方法は、開示されていない。恐らく、下記に述べるような冷却ファンによる空冷が行われていたと考えられる。発明者らの従来の加熱炉の冷却方法では、加熱炉の抽出口からの冷却ファンによる冷却用空気及びバーナからの冷却用空気を合わせた冷却空気流量（７００００〜８００００Ｎｍ3／Ｈr）のみによる空冷で炉体を冷却していた。しかし、このような冷却方法では、炉内に堆積したスケールの蓄熱が大きい場合（特に均熱帯の蓄熱が大きい）には、炉内堆積スケールが冷えにくく、このため、炉内雰囲気温度の低下に時間がかかって、炉体の冷却期間を２〜３日以上とる必要があった。
また、特開昭63-28817は、出鋼により空炉とした直後の転炉の炉体を早急に冷却することで、炉体内壁の耐火物の厚さを迅速に測定できるようにし、その測定の為の時間を短縮する技術に関するものである。具体的には、転炉内の耐火物に直接水のミストを吹き付けて煉瓦を急冷するもので、さらに、上記ミスト中に耐火材を添加し、炉体内壁の煉瓦のスポーリングを防止する技術に関するものである。しかし、この引例の方法は、耐火物の厚さを測定する部分のみを噴霧冷却する方法なので、部分強制冷却による不均一冷却となるので、耐火物の熱応力による損傷が予測される。また、この引例の方法は、熱間圧延に使用される加熱炉の冷却に関する技術ではないので、炉内に堆積したスケールを冷却する方法や、炉幅の広い加熱炉を短時間で冷却する方法や装置に関するものではない。
また、特開昭62-136518は、ウォーキングビーム式加熱炉において、スキッド上に堆積したスケールを高圧空気で除去する方法および装置に関するもので、空気ノズルが炉幅方向にスキッドに合わせて複数配置され、ウォーキングビームにより、炉長方向に移動させる事が開示されている。しかし、この技術は、炉を冷却する技術に関するもので無いので、空気配管のみしか配置されていない。
そこで、かかる不都合を解消すべく、抽出口側に設置する冷却ファンの台数を増やしてバーナからの空気を合わせた冷却空気流量を増加（２０００００Ｎｍ3／Ｈr以上）させたり、或いは炉内堆積スケールに冷却液を散水する方法が提案されている。
しかしながら、抽出口側に設置される冷却ファンの台数を増やして冷却空気流量を増加させる方法では、季節的要因が冷却能力を大きく左右し、冷却用空気の温度が高い夏場には冷却時間の短縮に限界がある。一方、炉内堆積スケールに冷却液を散水する方法では、炉内温度が高いうちに水が耐火物に飛散して濡れた場合には該耐火物が損傷するため、該損傷を回避すべく、炉内温度が低下した後に冷却液を散水する必要があり、したがって、炉内温度が低下するまでの待ち時間が長くなって冷却時間の十分な短縮化を図ることができない。
本発明はかかる不都合を解消するためになされたものであり、季節に関係なく、しかも、炉内耐火物を損傷することなく炉の冷却時間を確実に短縮することができる加熱炉の冷却方法及び装置を提供することを目的とする。
発明の開示
かかる目的を達成するために、請求の範囲第１項に係る加熱炉の冷却方法は、鋼材を熱間圧延するための加熱炉の休工時に該加熱炉を冷却する方法であって、前記加熱炉の抽出口の幅方向に所定の間隔を有して配置された複数のランスを該抽出口から前記加熱炉内に挿入し、次いで、該ランスに設けた複数の噴霧ノズルから加熱炉内に堆積したスケールに向けて霧状の冷却液を噴霧するとともに、前記加熱炉内にさらに冷却用空気を強制的に供給することを特徴とする。
請求の範囲第２項に係る加熱炉の冷却方法は、炉長方向に延びる固定ビーム及びウォーキングビームを炉幅方向に所定の間隔を有して交互に配設してなるビームを備えており、前記ビームを用いて被加熱材を搬送する加熱炉を、休工時に冷却する方法であって、前記加熱炉の抽出口の幅方向に所定の間隔を有して配設された炉長方向に長い縦部材と、該縦部材の長手方向に略等間隔で複数配置されて該縦部材を連結する炉幅方向に長い横部材とから枠体を形成し、前記枠体を前記加熱炉の抽出口から挿入して前記ビームに載置し、次いで、前記ウォーキングビームを駆動させて前記枠体を炉長方向に往復搬送し、この往復搬送とともに、該枠体の縦部材と横部材の交差する位置の下側面に設けた複数の噴霧ノズルから炉内に堆積したスケールに向けて霧状の冷却液を噴霧することを特徴とする。
請求の範囲第３項に係る加熱炉の冷却方法は、炉長方向に延びる固定ビーム及びウォーキングビームを炉幅方向に所定の間隔を有して交互に配設してなるビームを備えており、前記ビームを用いて被加熱材を搬送する加熱炉を、休工時に冷却する方法であって、前記加熱炉の抽出口の幅方向に所定の間隔を有して配設された炉長方向に長い縦部材と、該縦部材の長手方向に略等間隔で複数配置されて該縦部材を連結する炉幅方向に長い横部材とから枠体を形成し、前記枠体を前記加熱炉の抽出口から挿入して前記ビームに載置し、次いで、前記ウォーキングビームを駆動させて前記枠体を炉長方向に往復搬送し、この往復搬送とともに、該枠体の縦部材と横部材の交差する位置の下側面に設けた複数の噴霧ノズルから炉内に堆積したスケールに向けて霧状の冷却液を噴霧するとともに、前記加熱炉内にさらに冷却用空気を強制的に供給することを特徴とする。
請求の範囲第４項に係る加熱炉の冷却装置は、鋼材を熱間圧延するための加熱炉の休工時に該加熱炉を冷却する装置であって、前記加熱炉の抽出口近傍に配置される基台と、前記抽出口の幅方向に所定の間隔を有して複数配置され、回転時に前記抽出口に干渉しない長さを有するランスと、該ランスの基端部を水平方向に回転可能に前記基台に支持するランス支持部と、該ランスの外周部の長手方向に複数配置されて、炉内堆積スケールに向けて霧状の冷却液を噴霧する噴霧ノズルと、該ランスに所定圧の冷却液および所定圧の圧縮空気を供給する噴霧冷却液供給手段とを有し、前記ランスを３本以上配置し、前記抽出口の幅方向の両側部に配置されたランスを外側ランスとしてその基端部を前記ランス支持部を介して前記基台に水平方向に回転可能に取り付けるとともに、前記外側ランスより前記抽出口の幅方向内側に配置されたランスを内側ランスとしてその基端部を前記外側ランスの基端部の取付位置より前記抽出口から離間する側に前記ランス支持部を介して前記基台に水平方向に回転可能に取り付け、更に、前記内側ランスのランス支持部を前記抽出口の幅方向に案内するとともに該幅方向の所定位置で前記抽出口に接近する方向に案内するガイド部を備えることを特徴とする。
請求の範囲第５項に係る加熱炉の冷却装置は、請求の範囲第４項において、さらに、前記基台に設けられて前記抽出口から前記加熱炉内に冷却用空気を供給する冷却ファンとを備えたことを特徴とする。
請求の範囲第６項ないし第８項に係る加熱炉の冷却方法は、該霧状の冷却水の噴霧粒子径が１００μｍ以下であることを特徴とする。さらに、該霧状の冷却水の噴霧粒子径Ｄ（μｍ）を下記（１）式にしたがって制御することを特徴とする。
Ｄ≦６１．２５５・ｌｎＴ−２１４．２４・・・・・・・（１）
なお、Ｔは、炉内雰囲気温度（℃）である。さらに、該霧状の冷却水の噴霧粒子径を炉内温度が低下するにしたがって小さくすることを特徴とする。
請求の範囲第９項に係る加熱炉の冷却方法は、請求の範囲第１項または第３項において、炉内水蒸気濃度を３０ｖｏｌ％以下にすることを特徴とする。
請求の範囲第１０項に係る加熱炉の冷却方法は、該加熱炉が、鋼片の熱間圧延用の加熱炉であることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
図１(A),(B)は、それぞれ本発明の第１および2の態様の実施の形態の一例である加熱炉の冷却方法に用いる冷却装置のランスを閉じた状態の平面図である。
図２(A),(B)は、それぞれ本発明の第１および2の態様の実施の形態の一例である加熱炉の冷却装置のランスを開いた状態を説明するための平面図である。
図３(A),(B)は、それぞれ本発明の第１および2の態様の実施の形態の一例である加熱炉の冷却装置のランスを抽出口の幅方向に移動させて略等間隔に配置した状態を説明するための平面図である。
図４(A),(B)は、それぞれ本発明の第１および2の態様の実施の形態の一例である加熱炉の冷却装置のランスを抽出口に接近する方向に移動させて各ランスの先端部を揃えた状態を説明するための平面図である
図５(A),(B)は、それぞれ本発明の第１および2の態様の実施の形態の一例である加熱炉の抽出口側に冷却装置を設置した状態を示す概略側面図である。
図６(A),(B)は、図５(A),(B)の平面図である。
図７は、本発明の第3の態様の実施の形態の一例である加熱炉の冷却方法に用いる枠体の斜視図である。
図８(A),(B)は、枠体をビームに載置した状態を示す概略側面図である。
図９(A),(B)は、図８(A),(B)の平面図である。
図１０は、水蒸気によるセラミックファイバー接着強度への影響を調査するための実験装置の概略図である。
図１１は、水蒸気濃度とセラミックファイバー接着強度との関係を示すグラフ図である。
図１２は、従来法と本発明法とによる冷却時間の相違を示すグラフ図である。
図１３は、炉内雰囲気温度と炉壁が濡れない噴霧粒子径の関係および本発明の噴霧冷却パターンの一例を示す図である。
発明の実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
まず、図１〜図６を参照して、冷却装置１について説明すると、この冷却装置１は、加熱炉２の抽出口２ａ近傍に配置された基台３を備える。
基台３は抽出口２ａの近傍で該抽出口２ａの幅方向に沿って設置された圧延ライン４の架台等に取り付けられており、圧延ライン４の上方位置において抽出口２ａの幅方向に長い設置面３ａを有する。設置面３ａには、図４及び図６に示すように、複数本（ここでは８本）ランス５が抽出口２ａの幅方向に略等間隔で取り付けられている。ランス５は直線状をなしてその長さが抽出口２ａの幅方向の長さより短くされており、これにより、後述する回転時に該抽出口２ａに干渉しないようになっている。
ランス５の周方向の下側部には、均熱帯Ａの堆積スケールＳに向けて霧状の冷却水を噴霧する複数（ここでは４個）の噴霧ノズル４０が長さ方向に略等間隔で設けられている。各ランス５には図示しない冷却液供給手段から所定圧の冷却水および所定圧の圧縮空気が供給されるようになっており、かかる供給により噴霧ノズル４０から霧状の冷却水が噴霧される。また、複数の噴霧ノズル４０のうちで最も先端側に配置された噴霧ノズル４０は先端側に傾斜して設けられており、これにより、噴霧範囲の拡大を図っている。
複数本のランス５のうちで抽出口２ａの幅方向の両側部に配置される２本のランス５（以下、外側ランス５ａ，５ｂという。）の基端部は設置面３ａに固定されたランス支持部６ａ，６ｂを介して水平方向に回転可能に支持されている。
一方、残りの６本のランス５（以下、外側ランス５ｂ側に向けて順番に内側ランス５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇ，５ｈという。）の基端部は設置面３ａに移動可能に取り付けられたランス支持部６ｃ〜６ｈを介して水平方向に回転可能に支持されている。
ランス支持部６ｃ〜６ｈは、該ランス支持部６ｃ〜６ｈに対応して基台３の設置面３ａに設けられたガイドレール（ガイド部）７ｃ〜７ｈに沿って移動可能に取り付けられている（図２参照）。
ガイドレール７ｃはランス支持部６ａの後方側（抽出口２ａから離間する側）で且つランス支持部６ａから基台３の幅方向の中央部側に若干寄った位置を基端として該基端から基台３の幅方向の中央部に向けて外側ランス５ａと内側ランス５ｃとの間隔に対応した寸法分だけ延びる横レール８と、該横レール８の先端部から抽出口２ａに接近する方向に延びる縦レール９とを備え、ガイドレール７ｄは横レール８の基端部の後方側（抽出口２ａから離間する側）で且つ横レール８の基端部から基台３の幅方向の中央部側に若干寄った位置を基端として該基端から基台３の幅方向の中央部に向けて横レール８の先端までの寸法に内側ランス５ｃと内側ランス５ｄとの間隔寸法を足した長さ分だけ延びる横レール１０と、該横レール１０の先端部から抽出口２ａに接近する方向に延びる縦レール１１とを備え、ガイドレール７ｅは横レール１０の基端部の後方側（抽出口２ａから離間する側）で且つ横レール１０の基端部から基台３の幅方向の中央部側に若干寄った位置を基端として該基端から基台３の幅方向の中央部に向けて横レール１０の先端までの寸法に内側ランス５ｄと内側ランス５ｅとの間隔寸法を足した長さ分だけ延びる横レール１２と、該横レール１２の先端部から抽出口２ａに接近する方向に延びる縦レール１３とを備える。
また、ガイドレール７ｈはランス支持部６ｂの後方側（抽出口２ａから離間する側）で且つランス支持部６ｂから基台３の幅方向の中央部側に若干寄った位置を基端として該基端から基台３の幅方向の中央部に向けて外側ランス５ｂと内側ランス５ｈとの間隔に対応した寸法分だけ延びる横レール１４と、該横レール１４の先端部から抽出口２ａに接近する方向に延びる縦レール１５とを備え、ガイドレール７ｇは横レール１４の基端部の後側（抽出口２ａから離間する側）で且つ横レール１４の基端部から基台３の幅方向の中央部側に若干寄った位置を基端として該基端から基台３の幅方向の中央部に向けて横レール１４の先端までの寸法に内側ランス５ｈと内側ランス５ｇとの間隔寸法を足した長さ分だけ延びる横レール１６と、該横レール１６の先端部から抽出口２ａに接近する方向に延びる縦レール１７とを備え、ガイドレール７ｆは横レール１６の基端部の後方側（抽出口２ａから離間する側）で且つ横レール１６の基端部から基台３の幅方向の中央部側に若干寄った位置を基端として該基端から基台３の幅方向の中央部に向けて横レール１６の先端までの寸法に内側ランス５ｇと内側ランス５ｆとの間隔寸法を足した長さ分だけ延びる横レール１８と、該横レール１８の先端部から抽出口２ａに接近する方向に延びる縦レール１９とを備える。
なお、縦レール１９、１７、１５、１３、１１、９はそれぞれその先端部がランス支持部６ａ，６ｂの基台３への固定位置に略一致しており、また、縦レール１３と縦レール１９との間隔は内側ランス５ｅと内側ランス５ｆとの間隔に対応している。
図1(B),図2(B),図3(B),図4(B),図5(B),および図6(B)では、ランス５の上方位置に冷却ファン設置台２１が配置されており、該設置台２１には抽出口２ａから加熱炉２内に冷却用空気を強制的に供給する複数（ここでは８台）の冷却ファン２２が抽出口２ａの幅方向に略等間隔で設置されている。冷却ファン設置台２１は、縦レール１３と縦レール１９との間の設置面３ａ及びランス支持部６ａ，６ｂの外側の設置面３ａに設けられたガイドレール２０に沿って炉長方向に往復移動可能になっている。
かかる構成の冷却装置１は、使用前においては、図１に示すように、各ランス５ａ〜５ｈは抽出口２ａの幅方向内方に折り畳まれた状態となっている。この状態では、ランス支持部６ｃ〜６ｈはそれぞれ横レール８，１０，１２，１４，１６，１８の基端部に位置している。
また、冷却ファン設置台２１は、図1(B),図2(B),図3(B),図4(B),図5(B),および図6(B)に示すようにランス支持部６ｃ〜６ｈの後側（抽出口２ａから離間する側）に配置されて各ランス５ａ〜５ｈの回転操作の邪魔にならないようになっている。
そして、加熱炉２の休工時に冷却装置１を使用する場合には、まず、図２に示すように、各ランス５ａ〜５ｈを抽出口２ａ側に回転させてその長手方向を炉長方向に向け、これにより、各ランス５ａ〜５ｈを抽出口２ａから加熱炉２内に挿入する。上記ランス長さは、回転時に該ランスが炉の抽出口に干渉しないように炉幅よりも短い長さとする。
次いで、図３に示すように、ランス支持部６ｃ〜６ｈをそれぞれ横レール８，１０，１２，１４，１６，１８の先端部まで移動させ、これにより、各ランス５ａ〜５ｈを抽出口２ａの幅方向に略等間隔で配置する。
この時、図５及び図６に示すように、各ランス５ａ〜５ｈは加熱炉２内に該加熱炉２の幅方向に略等間隔で配置された複数のスキッドビーム３０の上方位置で互いに隣合う各スキッドビーム３０間に配置されており、また、各ランス５ａ〜５ｈの噴霧ノズル４０は均熱帯Ａの堆積スケールＳを指向している。
次いで、図４に示すように、ランス支持部６ｃ〜６ｈをそれぞれ縦レール９，１１，１３，１５，１７，１９の先端部まで移動させて各ランス５ａ〜５ｈの先端部を揃える。これにより、冷却装置１のセットが完了する。
さらに冷却ファンを使用する場合には、図4(B)に示すように、冷却ファン設置台２１をガイドレール２０に沿って前進させて冷却ファン２２を抽出口２ａに接近させる。これにより、冷却装置１のセットが完了する。
そして、この状態で冷却液供給手段から各ランス５ａ〜５ｈに冷却水を供給して該ランス５ａ〜５ｈに設けた噴霧ノズル４０から均熱帯Ａに堆積したスケールＳに向けて霧状の冷却水（噴霧粒子径≦１００μｍ）を噴霧する。
さらに、冷却ファンを使用する場合には、冷却ファン２２を駆動させて加熱炉２内に冷却用空気を強制的に供給し、炉内の水蒸気濃度が３０ｖｏｌ％以下になるように加熱炉内を冷却する。
図１０は水蒸気のセラミックファイバーの接着強度への影響を調査するための実験装置の概略図であり、電気炉（４６０×７２０×４３０ｍｍ）内にセラミックファイバー２枚を接着したブロック（３００×３００×１００ｍｍ）を配置し、加湿器で水蒸気濃度を調節した湿り空気を該電気炉内に供給してセラミックファイバーの接着強度を調査した。図１１に実験結果を示す。
図11から明らかなように水蒸気濃度が３０ｖｏｌ％以下であれば、セラミックファイバーの接着強度に問題がないことが判る。
図１３は、炉内雰囲気温度T（℃）と炉壁が濡れない噴霧粒子径D（μｍ）の関係および本発明の噴霧冷却パターンの一例を示す図である。噴霧粒子径Dが大きい（水量が増加）ほど炉の冷却能力が高いが、露点温度が高いため、噴霧粒子径Dが65μｍで炉内雰囲気温度Tが100℃で炉壁が濡れ始める。噴霧粒子径Dが小さくなる（水量が減少）ほど露点温度が下がり、噴霧粒子径Dが25μｍで炉内雰囲気温度Tが50℃で炉壁が濡れ始める。したがって、炉壁が濡れて耐火物を損傷させないためには、図１３に図示した濡れ限界曲線よりも下の範囲の粒子径になるように、すなわち下記式（１）に基づいて噴霧粒子径を制御するのが望ましい。
Ｄ≦61.255・lnＴ−214.24・・・・・・・（１）
さらにより短時間で炉を冷却するためには、例えば図１３に矢印で図示したように炉内雰囲気温度が低下するにしたがって、噴霧粒子径を小さくするような噴霧冷却パターンになるように制御することが望ましい。
上記の説明から明らかなように、この実施の形態では、炉内堆積スケールＳに霧状の冷却水を噴霧して該堆積スケールＳを冷却するようにしているので、冷却能力が季節的要因に左右されることがなく、しかも、炉内耐火物を濡らすことがない。
したがって、炉内雰囲気温度が高い場合でも堆積スケールＳの冷却を行うことができるようになって、従来必要であった炉内雰囲気温度が低下するまでの待ち時間をなくすことができ、この結果、炉の冷却時間（炉体の冷却時間及び堆積スケール表面の冷却時間）を確実に短縮することができる。
さらに、冷却用空気の供給によって炉内水蒸気濃度を３０ｖｏｌ％以下にすることが可能になるため、セラミックファイバー炉にも好適なものとすることができる。
なお、上記実施の形態では、基台３を固定した場合を例に採ったが、必ずしもこのようにする必要はなく、基台３を抽出口２ａに向けて接近離間移動可能に設けてもよい。
次に、図７〜図９を参照して、本発明の第3の態様の実施の形態の一例である加熱炉の冷却方法を説明する。ここで、この冷却方法は、炉長方向に延びる固定ビーム５０及びウォーキングビーム５１を炉幅方向の等間隔で交互に配設してなるビーム５２を用いてスラブ等の被加熱鋼材を搬送するタイプの加熱炉５３に適用する。
図７〜図９において符号５４は、該冷却方法に使用する枠体である。この枠体５４は加熱炉５３の抽出口５３ａから挿入可能な大きさとされており、該抽出口５３ａの幅方向に略等間隔で複数（ここでは８本）配設された炉長方向に長い角パイプ材からなる縦部材５５と、縦部材５５の上側部側で該縦部材５５の長手方向に略等間隔で複数（ここでは３本）配設されて各縦部材５５を連結する炉幅方向に長い角パイプ材からなる横部材５６とを備える。
縦部材５５の横部材５６と交差する位置の下側面には、加熱炉５３内の堆積スケールＳに向けて霧状の冷却水を噴霧する噴霧ノズル５７が設けられている。縦部材５５の内部には冷却水配管５８及び圧縮空気配管５９が挿入されており、冷却水配管５８及び圧縮空気配管５９を介して噴霧ノズル５７に冷却水及び圧縮空気を供給することにより、噴霧ノズル５７から霧状の冷却水が噴霧されるようになっている。
また、図8(B)および図9(B)では、加熱炉５３の抽出口５３ａ近傍には冷却ファン設置台６０が配置されており、該設置台６０は抽出口５３ａの近傍で該抽出口５３ａの幅方向に沿って設置された圧延ライン６１の架台等に取り付けられている。設置台６０には、抽出口５３ａから加熱炉５３内に冷却用空気を強制的に供給する複数（ここでは８台）の冷却ファン６２が抽出口５３ａの幅方向に略等間隔で設置されている。
そして、加熱炉５３の休工時に該加熱炉５３を冷却する場合には、まず、枠体５４を加熱炉５３の抽出口５３ａから該加熱炉５３内に挿入してウォーキングビーム５１に載置する。この時、枠体５４は、横部材５６がウォーキングビーム５１に載置されており、縦部材５５は互いに隣合う固定ビーム５０とウォーキングビーム５１との間に配置されている。また、各噴霧ノズル５７は炉内堆積スケールＳを指向している。次いで、ウォーキングビーム５１を駆動させて枠体５４を均熱帯Ａ〜加熱帯（図示せず。）間で往復搬送しつつ冷却水配管５８及び圧縮空気配管５９を介して噴霧ノズル５７に冷却水及び圧縮空気を供給して噴霧ノズル５７から霧状の冷却水（噴霧粒子径≦１００μｍ）を炉内堆積スケールＳに向けて噴霧する。
また、冷却ファンを使用する場合には、上記冷却水の噴霧と同時に冷却ファン６２を駆動させて加熱炉５３内に冷却用空気を強制的に供給し、炉内の水蒸気濃度を３０ｖｏｌ％以下に低下させるとともに加熱炉内を冷却する。
上記の説明から明らかなように、この実施の形態では、炉内堆積スケールＳに霧状の冷却水を噴霧して該堆積スケールＳを冷却するようにしているので、冷却能力が季節的要因に左右されることがなく、しかも、炉内耐火物を濡らすことがない。
したがって、炉内温度が高い場合でも堆積スケールＳの冷却を行うことができるようになって、炉内温度が低下するまでの待ち時間をなくすことができ、この結果、炉の冷却時間（炉体の冷却時間及び堆積スケール表面の冷却時間）を確実に短縮することができる。さらに、冷却用空気の供給によって炉内水蒸気濃度を３０ｖｏｌ％以下にすることが可能になるため、セラミックファイバー炉にも好適なものとすることができる。
また、枠体５４を均熱帯Ａ〜加熱帯間で往復搬送しつつ噴霧ノズル５７から霧状の冷却水（噴霧粒子径≦１００μｍ）を炉内堆積スケールＳに向けて噴霧するようにしているので、広範囲にわたるスケールＳの噴霧冷却が可能になって冷却時間のより短縮化を図ることができる。
なお、上記各実施の形態共に、スケール堆積量の最も多くなる均熱帯（加熱炉の抽出口近辺）を重点的に冷却するようにしているので、加熱炉全体の冷却時間が均一化されるようになった。
実施例
図５(A),(B)及び図６(A),(B)に示す加熱炉２（均熱帯面積１３８．６ｍ2）において従来法Ｉ、従来法ＩＩ及び本発明法を実施し、炉内温度≦５５℃、堆積スケール表面温度≦５５℃になるまでの時間を夏場と冬場の両方で調べた。
ここで、従来法Ｉは冷却ファンを用いて抽出口２ａから加熱炉２内に８００００Ｎｍ3／Ｈrの冷却用空気を供給し、従来法ＩＩは冷却ファンを用いて抽出口２ａから加熱炉２内に２０００００Ｎｍ3／Ｈrの冷却用空気を供給し、本発明法は冷却装置１を用いて冷却水量３．５ｍ3／Ｈr、噴霧冷却対象範囲138.6ｍ2、冷却水の平均噴霧粒子径３０μｍ、で噴霧冷却のみを行った。さらに冷却ファンによる冷却用空気供給量２０００００Ｎｍ3／Ｈrの条件でランスによる噴霧冷却と冷却ファンによる冷却用空気の供給とを行った。実験結果を図１２に示す。図12から明らかなように、従来法１では夏場及び冬場共に炉体及び堆積スケール表面の冷却時間が４８時間以上であり、従来法ＩＩについても炉体冷却時間は、18〜24時間程度であるが、スケール表面の冷却時間は、65時間以上であった。
これに対し、本発明法の空冷と噴霧冷却を併用した場合では季節に係わらず炉体及び堆積スケール表面の冷却時間が18時間以内であり、炉体冷却時間が夏場及び冬場ともに15時間、スケール表面冷却時間が夏場及び冬場共に18時間以内であった。また、このときの炉内水蒸気濃度を測定した結果、水蒸気濃度は、ｍａｘ.2.0vol％であった。また、本発明法の噴霧冷却のみの場合では季節に係わらず炉体の冷却時間が16時間以内であり、堆積スケールの表面冷却時間が夏場が30時間で冬場が20時間であった。また、このときの炉内水蒸気濃度は40〜60vol％であった。
発明の利用可能性
上記の説明から明らかなように、請求の範囲第１項の発明では、炉内堆積スケールに霧状の冷却液を噴霧して該堆積スケールを冷却するようにしているので、冷却能力が季節的要因に左右されることがなく、しかも、炉内耐火物を濡らさなくて済み、この結果、炉内温度が高い場合でも堆積スケールの冷却を行うことができるようになって、従来必要であった炉内温度が低下するまでの待ち時間を不要にすることができ、炉の冷却時間（炉体の冷却時間及び堆積スケール表面の冷却時間）を確実に短縮することができるという効果が得られる。
請求の範囲第２項の発明では、炉内堆積スケールに霧状の冷却液を噴霧して該堆積スケールを冷却するようにしているので、冷却能力が季節的要因に左右されることがなく、しかも、炉内耐火物を濡らすことがない。更に、枠体を均熱帯〜加熱帯間で往復搬送しつつ噴霧ノズルから霧状の冷却液を加熱炉内の堆積スケールに向けて噴霧するようにしているので、広範囲にわたるスケールの噴霧冷却が可能になって冷却時間のより短縮化を図ることができるという効果が得られる。
請求の範囲第３項の発明では、請求の範囲第１の発明である噴霧冷却、又は、請求の範囲第２の発明である噴霧冷却に加えて、加熱炉内に冷却用空気を強制的に供給するようにしているので、冷却効果が増大されて炉の冷却時間（炉体の冷却時間及び堆積スケール表面の冷却時間）を確実且つ十分に短縮することができ、しかも、冷却用空気の供給によって炉内水蒸気濃度を３０ｖｏｌ％以下にすることが可能になるため、セラミックファイバー炉にも好適なものとすることができるという効果が得られる。
請求の範囲第4項の発明では、加熱炉操業時には折り畳んで該操業の邪魔にならないようにすることができるとともに、加熱炉休工時にはランスを回転させることにより、該ランスを簡単に加熱炉内に挿入することができるため、ランスによる噴霧冷却を行うに際して、使い勝手の良い装置とすることができるという効果が得られる。
請求の範囲第5項の発明では、冷却ファンも一体に設けられているため、ランスによる噴霧冷却と冷却ファンによる冷却用空気の供給とを行うに際して、使い勝手の良い装置とすることができるという効果が得られる。
請求の範囲第6項の発明では、請求の範囲第4または、５の発明に加えて、３本以上のランスを簡単に略等間隔に配置することができるとともに、各ランスの先端部を揃えることができるので、３本以上のランスを用いる場合に好適な装置とすることができるという効果が得られる。
請求の範囲第7項〜9項の発明では、噴霧粒子径が100μｍ以下、さらに噴霧粒子径を炉内温度に応じて炉壁の耐火物が濡れない噴霧粒子径に制御することで炉壁の耐火物の損傷がなく、また短時間の冷却が出来るという効果が得られる。
請求の範囲第10項の発明では、噴霧冷却に加えて、加熱炉内に冷却用空気を強制的に供給するようにしているので、冷却効果が増大されて炉の冷却時間（炉体の冷却時間及び堆積スケール表面の冷却時間）を確実且つ十分に短縮することができ、しかも、冷却用空気の供給によって炉内水蒸気濃度を３０ｖｏｌ％以下にすることが可能になるため、セラミックファイバー炉にも好適なものとすることができるという効果が得られる。
この結果、炉内温度が高い場合でも堆積スケールの冷却を行うことができるようになって、従来必要であった炉内温度が低下するまでの待ち時間をなくすことができ、炉の冷却時間（炉体の冷却時間及び堆積スケール表面の冷却時間）を確実に短縮することができるという効果が得られる。
なお、いずれの場合もスケール堆積量の最も多くなる均熱帯（加熱炉の抽出口近辺）を重点的に冷却するようにしているので、加熱炉全体の冷却時間が均一化されるようになった。本発明は、熱間鋼帯、厚板、条鋼等の熱間圧延用の加熱炉に適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６（Ａ）】
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【図６（Ｂ）】
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【図７】
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【図８】
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【図９（Ａ）】
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【図９（Ｂ）】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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