JP2001271999A - 供給媒体の送給配管構造および送給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 供給媒体の流速変動に起因した送給経路内の
損傷を防止する。 【解決手段】 流量制御弁を介してＴ形ヘッダーに接続
される供給媒体の供給経路と、該Ｔ形ヘッダーから２方
向に分岐する分岐経路とを有する供給媒体の送給配管構
造であって、前記流量制御弁は、管路の径方向に配置さ
れた回転軸を軸として回転する弁体を有し、該回転軸の
前記分岐経路の中心線に対する角度が３０〜６０°の範
囲内とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、供給媒体の送給方
法に関し、該媒体を適切な速度（流速）のもとに送給し
て送給経路の損傷を効果的に軽減しようとするものであ
り、以下、とくに鋼片等の鋼材を所定の温度に均一に加
熱する加熱炉に使用される燃焼用空気、燃料ガスを供給
媒体とする場合を例にとって説明する。

【０００２】

【従来の技術】鋼片等の鋼材を加熱するための炉として
は、例えば図４に示すようなウォーキングビーム型の加
熱炉３０が使用されている。鋼材２１は、加熱炉３０内
では、固定ビーム２２またはウォーキングビーム２３上
に載置され、ウォーキングビーム２３が上昇→前進→下
降→後退の動作を繰り返すことにより、鋼材２１が炉長
方向に搬送される。燃焼用の空気は熱交換器である空気
レキュペレータ（図示せず）により６５０℃に予熱され
た後、熱風の供給経路である熱風配管８を通して、加熱
炉３０の左右の側壁に設けられた複数のバーナー１０へ
と送給される。また、燃料ガスについても同様にガス用
レキュペレータ（図示せず）にて約２７０℃に予熱され
た後、燃料ガスの供給経路であるガス配管９を通して、
複数のバーナー１０へと送給される。バーナー１０は加
熱炉上部加熱用のバーナー１０ａと加熱炉下部加熱用の
バーナー１０ｂが加熱炉の側面に、炉長方向に沿って配
列している。

【０００３】熱風の供給配管系統について上流側から説
明する。熱風配管８は、一端が前述の空気レキュペレー
タに接続される本管８ａおよびこの本管８ａから分岐す
る複数の枝管８ｂ（図示では２本のみを示す）から構成
される。枝管８ｂの本管との反対側はＴ形ヘッダー１１
に接続され、該Ｔ形ヘッダーには左右の側壁側へと分岐
した分岐経路１３が設けられている。そして、図中の例
では１本の分岐経路１３に対して３個のバーナー１０
（図中１０ａ）が接続されている。また、枝管８ｂには
図５に要部を詳細に示すように、Ｔ形ヘッダー１１の入
側位置に流量制御弁１５が設けられている。

【０００４】燃料ガスの供給配管系統についても、熱風
の供給配管系統と同様の構成からなり、一端が前述の空
気レキュペレータに接続される本管９ａおよびこの本管
９ａから分岐する複数の枝管９ｂ（図では２本のみを示
す）から構成されるガス配管９、枝管９ｂの本管との反
対側に接続されるＴ形ヘッダー１２、Ｔ形ヘッダー１２
から左右の側壁側へと分岐した分岐経路１４が設けられ
ている。そして、図中の例では１本の分岐経路１４に対
して３個のバーナー１０が接続されている。また、枝管
９ｂには図５に要部を詳細に示すように、Ｔ形ヘッダー
１２の入側位置に流量制御弁１６が設けられている。

【０００５】このように、熱風用、燃料ガス用それぞれ
１本の枝管８ｂ、９ｂには左右の炉側壁に３個づつ、計
６個のバーナーが接続されており、枝管８ｂ、９ｂにお
ける熱風、燃料ガスの流量を、それぞれ流量制御弁１
５、１６により調整することにより、６個のバーナーの
燃焼を一括して制御できる。そして一括して燃焼が制御
される６個のバーナー群を１セクションとして、炉長方
向にセクションを配列して炉長方向位置により加熱炉内
の温度を制御することが可能となっている。

【０００６】なお、炉側壁には加熱炉上部加熱用バーナ
ー１０ａと加熱炉下部加熱炉用バーナー１０ｂとの２列
のバーナーが配置されているが、図４では、加熱炉上部
加熱用のバーナー１０ａに接続される燃熱風配管，ガス
配管についてのみ説明し、加熱炉下部用のバーナー１０
ｂに接続される燃熱風配管，ガス配管については加熱炉
上部用と同一であるので説明を省略する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】かかる分岐経路１３、
１４あるいはその上流の供給経路すなわち熱風配管８、
ガス配管９は普通、ＳＳ４００製の管体からなってい
て、高温での腐食防止や断熱による熱ロス低減を図る観
点からその内部には図５に示すようにライニングが施さ
れている。ライニング材としては断熱性、施工性に優れ
たセラミックファイバーが使用され、管のサイズに応じ
てセラミックファイバーブロック１７、セラミックファ
イバースリーブ１８、あるいはセラミックファイバーキ
ャスタブル（施工が困難な部位）１９等が配置されてい
て、一般に、セラミックファイバーは強度上の観点から
耐風圧仕様はセラミックファイバーブロックで３０ｍ／
Ｓ以下、セラミックファイバースリーブでは３５ｍ／Ｓ
以下に定められていることから、耐風圧仕様を満足する
ような条件のもとで操業が行われる。

【０００８】ところで、上記のような耐風速仕様になる
ライニング材においては、設備上の制約から流量制御弁
の入側、出側の配管距離や分岐経路に対する設置角度に
よって管内を通る媒体の局所的な流速上昇や偏流を引き
起してライニング材の損耗や脱落が避けられず、その補
修に莫大な経費を必要とし、また、補修に際しては炉の
操業を行うことができないことから生産性の大幅な低下
が避けられない状況にあった。

【０００９】特に、鋼材の加熱炉では、通常図４に示す
ように加熱炉の上側に熱風や燃料ガスの供給配管が配置
されるが、供給経路の枝管１３および１４に対して流量
制御弁を配置する必要があり、加熱炉の建屋の高さを考
慮するとあまり高い位置、すなわち、Ｔ形ヘッダーから
遠い位置に流量制御弁を設置することは困難であり、Ｔ
形ヘッダーの入側に設置されることとなる。さらに、前
述のレキュペレータが加熱炉の排ガスの熱を利用するも
のである場合、レキュペレータが加熱炉の上側に配置さ
れる。この場合は、流量制御弁をＴ形ヘッダーから遠い
位置に設置することは一層困難となる。したがって、図
５に示すように流量制御弁をＴ形ヘッダーの入側直近に
設置するのであるが、この場合は特に分岐経路位置での
偏流により局所的な流速上昇が生じ易いという問題があ
った。

【００１０】本発明の目的は、内部ライニングが施され
ている上記のような経路における耐風圧仕様を満足させ
た状態で空気、燃料ガス等の供給媒体を送給できる新規
な方法を提案するところにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、流量制御弁を
介してＴ形ヘッダーに接続される供給媒体の供給経路
と、該Ｔ形ヘッダーから２方向に分岐する分岐経路とを
有する供給媒体の送給配管構造であって、前記流量制御
弁は、管炉の径方向に配置された回転軸を軸として回転
する弁体を有し、該回転軸の前記分岐経路の中心線に対
する角度が３０〜６０°の範囲内であることを特徴とす
る供給媒体の送給配管構造である。

【００１２】本発明は、管路内の供給媒体を、該管路の
径方向に沿って配置された回転軸を有する弁体を備えた
流量制御弁を経て左右に分岐させたＴ形ヘッダーのそれ
ぞれの分岐経路に送給するに当たり、前記流量制御弁の
弁体の回転軸を、分岐経路の中心線に対し３０〜６０°
の角度に保持して供給媒体の送給を行うことを特徴とす
る供給媒体の送給方法であり、本発明においては供給媒
体は鋼片の加熱炉において使用される燃焼用の空気の
他、燃料ガス等が有利に適合する。流量制御弁の弁体の
角度に関しては４０〜５０°がより好ましく、最適には
４５°とするのがよい。本発明において、流量制御弁の
回転軸と分岐経路の中心線とのなす角度は、管路の断面
視、すなわち、管路を通る供給媒体の送給する向きを基
準にして回転軸及び分岐経路の中心線を見た場合におけ
る回転軸と分岐経路の中心線とのなす角度をいうものと
する。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明では、管路の径方向に沿っ
て配置された流量制御弁の弁体につき、その回転軸を分
岐経路の中心軸線に対して３０〜６０°の角度を有する
ようにしたので、かかる流量制御弁を経て分岐経路に流
入する媒体において局所的な流速上昇あるいは偏流を引
き起こすようなことはない。

【００１４】図１（ａ）（ｂ）は、本発明の送給配管構
造の構成を示したものであって、図における番号１はレ
キュペレータにつながる供給経路、２はＴ形ヘッダー、
３は供給経路１とＴ形ヘッダー２に介在させる流量制御
弁であって、この流量調制御３はその回転軸３ａが管路
１の径方向に沿って配置されているが管路の断面視にお
いて該回転軸３ａが、Ｔ形ヘッダー２にて左右に分岐さ
せた例で示した分岐経路４の中心軸線Ｐに対して角度θ
を有していて、供給媒体の流量に応じて弁体３ｂは回転
軸３ａを中心に０〜９０°の範囲で開閉する。

【００１５】本発明においては図示した如く、管路１の
断面視において、流量制御弁３の弁体３ｂの回転軸３ａ
を、分岐経路４の中心Ｐに対し３０〜６０°の角度を有
するものとしたので、流量制御弁３を経た供給媒体は局
所的な流速上昇や偏流を起こすことなく、耐風圧仕様を
満足させた状態で螺旋を描きながら分岐経路４をスムー
ズに流れることになる。

【００１６】

【実施例】流量制御弁の弁体の角度θを４５°（本発明
例）及び０°（比較例）とした場合につき、空気の送給
速度２８ｍ／ｓとして空気を送給したときの、分岐経路
内各位置での空気の流速に関して解析を行った。なお、
弁体位置での管路内径は８００mm、弁体の回転軸から分
岐経路の中心までの距離は１３９０mmとした。

【００１７】その結果、本発明に従い空気を送給した場
合には図２に示す如く、局部的な流速上昇は流量制御弁
の出側直近において極わずかに見られるものの、分岐経
路においては耐風圧仕様３０ｍ／ｓ以下（参考資料参
照）であり、セラミックファイバーの摩耗量が従来５．
６mm／年であったものが、０mm／年とすることが確認で
きたのに対して、比較例においては、図３に示す如くセ
ラミックファイバーフリーブを配置した分岐経路におい
て耐風圧仕様３５ｍ／ｓをはるかに超えた５０ｍ／ｓの
局部的な流速上昇が見られた。なお、弁体の角度θを４
５°からずらしていくと、分岐経路内の最大の流速が上
昇するが、弁体の角度θが３０〜６０°の範囲内であれ
ば耐風圧仕様３０ｍ／ｓ以下を達成できることを確認し
た。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、内部にライニングが施
されているような経路の耐風圧仕様を満足させた状態で
供給媒体の送給が可能なので、ライニング材の摩耗や脱
落による経路の損傷が抑制され、それに伴う操業停止を
回避するとができ、生産性の大幅な向上を図ることがで
きる。とくに、鋼材の加熱炉に適用した場合には省エネ
ルギーに優れた設備設計を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施要領の説明図であり、（ａ）は送
給経路の断面を示した図であり、（ｂ）はその平面を示
したものである。

【図２】本発明に従って空気を送給した場合の流速状況
を示した図である。

【図３】従来の要領に従って空気を送給した場合の流速
状況を示した図である。

【図４】ウオーキングビーム式の加熱炉の斜視図であ
る。

【図５】ウオーキングビーム式の加熱炉の送給経路の要
部を取り出して示した図である。

【符号の説明】 １ 供給経路 ２ Ｔ形ヘッダー ３ 流量制御弁 ４ 分岐経路 ８ 熱風配管（供給経路） ９ ガス配管（供給経路） 10 バーナー 11 Ｔ形ヘッダー 12 Ｔ形ヘッダー 13 分岐経路 14 分岐経路 15 流量制御弁 16 流量制御弁 17 セラミックファイバーブロック 18 セラミックファイバースリーブ 19 セラミックファイバーキャスタブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 貴章 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 上村 浩一 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 Ｆターム(参考） 3J071 AA02 AA04 BB14 CC12 DD14 FF05 4K034 AA03 BA08 CA01 DB08 EA15 GA18 4K050 AA01 BA02 CD02 EA06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流量制御弁を介してＴ形ヘッダーに接続
   される供給媒体の供給経路と、該Ｔ形ヘッダーから２方
   向に分岐する分岐経路とを有する供給媒体の送給配管構
   造であって、 前記流量制御弁は、管路の径方向に配置された回転軸を
   軸として回転する弁体を有し、該回転軸の前記分岐経路
   の中心線に対する角度が３０〜６０°の範囲内であるこ
   とを特徴とする供給媒体の送給配管構造。
2. 【請求項２】 管路内の供給媒体を、該管路の径方向に
   配置された回転軸を有する流量制御弁を経て左右に分岐
   するＴ形ヘッダーのそれぞれの分岐経路に送給するに当
   たり、 前記流量制御弁の弁体の回転軸を、分岐経路の中心軸線
   に対し３０〜６０°の角度に保持して供給媒体の送給を
   行うことを特徴とする供給媒体の送給方法。
3. 【請求項３】 供給媒体が鋼片等の加熱炉において使用
   される助燃剤としての空気、あるいは燃料ガス等であ
   る、請求項２記載の供給媒体の送給方法。