JP2001272000A - 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つ
に分岐する分岐経路とを有する送給媒体の送給配管構造
であって、前記流量制御弁から前記Ｔ型ヘッダー内の分
岐経路の中心までの距離が、前記流量制御弁と前記分岐
経路の中心との間の管路の内径の２．９倍以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、供給媒体の送給配
管構造および送給方法に関し、該媒体を適切な速度のも
とに送給してそれに起因した送給経路の損傷を効果的に
解消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して送給する場合を例
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５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。焼熱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）により約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
タに接続されている本管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１
１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６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
の供給配管系統との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ｂの本管との反
対側に接続されるＴ形ヘッダー１１、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６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１０が接続されており、枝管８ｂ、９
ｂにおける熱風、燃料ガスの流量を、それぞれ流量制御
弁１５、１６により調整することにより、６個のバーナ
ーの燃料を一括して制御できる。そして一括して燃焼を
制御する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させて、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５では、加熱炉上部加
熱用のバーナーのバーナー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１０ｂ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６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等が設けられてい
て、一般に、セラミックファイバーは強度上の観点から
耐風圧仕様が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。

【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流速が局所的に上昇したり偏流
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
は炉の操業を一旦停止しなければならないことから生産
性の大幅な低下が免れない状況にあった。

【０００９】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の耐風圧仕様を満足させた状態
で空気、燃料ガス等の媒体を安定して送給できる新規な
方法を提案するところにある。

【００１０】

【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経路と、該Ｔ形ヘ
ッダーから２つ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、前記流量制御弁から前記Ｔ型
ヘッダー内の分岐経路の中心までの距離が、前記流量制
御弁と前記分岐経路の中心との間の管路との内径の２．
９倍以上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。また、本発明は、管路内の供給媒体を流量制
御弁を経て左右に分岐するＴ形ヘッダーのそれぞれの経
路に送給するに当たり、分岐経路の中心から流量制御弁
に至るまでの距離を管路内の径の２．９倍以上に保持し
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、供給媒体としては鋼片等の加熱炉におい
て使用する燃焼用の空気、燃料ガスが有利に適合する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明では、Ｔ形ヘッダーによっ
て分岐させた分岐経路の中心から流量制御弁に至るまで
の距離を適正な値に保持することによって供給媒体の局
所的な流速上昇や偏流を抑制し、内部ライニングの損傷
を防止するようにしたものであって、以下、図面を参照
して本発明をより具体的に説明する。

【００１２】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、そして４はＴ形ヘッダー２にて左右に分岐させた例
で示した分岐経路である。

【００１３】本発明においてはＴ形ヘッダー２の分岐経
路４の中心Ｐから流量制御弁３に至るまでの距離Ｌを流
量制御弁３と中心Ｐとの間の管路の内径Ｄの２．９倍以
上（Ｌ≧２．９Ｄ）とするものであり、これによれば、
流量制御弁３を経た媒体は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。

【００１４】本発明者らは、図１に示す配管構造におい
て、媒体の流量を一定として、流量制御弁３の出側から
分岐経路４の中心Ｐに到るまでの直線距離を変化させた
場合について、配管内各位置における流速の解析を行っ
た。図２は、流量調節弁３の出側から分岐経路４の中心
Ｐに至るまでの直線距離Ｌと管路の内径Ｄとの比（Ｌ／
Ｄ）と、最大流速（ｍ／ｓ）すなわち最も流速が大きい
位置での流速値との関係を示す図である。図２では、管
路の内径Ｄが大の場合と小の場合とを示している。内径
を大きくすることにより、最大流速を小さくすることが
可能となり、流速を耐風速Ｖ以下とするのに有利にな
る。しかしながら、管路の内径Ｄを大きくすることは、
設備コストが増加することとなり好ましくない。さらに
図２によれば、Ｌ／Ｄの値が２．９未満の領域では、Ｌ
／Ｄの値が小さくなるほど流速が増大することがわか
る。一方Ｌ／Ｄの値が２．９以上であれば、流速はＬ／
Ｄの値に依存することはない。したがって、Ｌ／Ｄの値
を２．９以上好ましくは３．０以上とすることが流速を
耐風速以下にする上で最も有利であることがわかる。な
お、流量制御弁を設ける位置は、分岐経路４の中心から
２．９×Ｄ以上の距離があればよいが、図５に例示した
加熱炉への本発明の適用を考慮すると、供給経路の枝管
１３および１４に対して設置する必要がある。ここで図
５に示すように通常加熱炉の上側に熱風や燃料ガスの供
給配管が設置されるが、加熱炉の建屋の高さを考慮する
と、さらには、特にレキュペレータが加熱炉の排ガスの
熱を利用したものである場合には加熱炉の上方にレキュ
ペレータが配置されることを考慮すると、Ｔ形ヘッダー
からあまり遠い位置に流量制御弁を設置することは困難
である。そのため、上述のＬ≧２．９Ｄを満たす範囲
で、Ｔ形ヘッダーと供給経路との間に直接流量制御弁を
介在させることが好ましい。

【００１５】

【実施例】経路の内径Ｄを８５０mmとし流量制御弁から
分岐経路の中心に至るまでの距離Ｌを１３９０mm（比較
例）及び、２５００mm（適合例）とした場合につき、流
量制御弁入側の流速を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ついて解析を
行った。

【００１６】その結果、本発明に従い空気を送給した場
合には図３に示すように、局部的な流層上昇は若干見ら
れたものの耐風圧仕様３０ｍ／ｓ以下であることが確認
できたのに対して、比較例においては、図４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。

【００１７】

【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、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加熱炉を設計する
ことできる。

【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であり、（ｂ）はその平面を示
したものである。

【図２】 Ｌ／Ｄと流速の関係を示したグラフである。

【図３】 本発明に従い空気を送給した場合における分
岐経路の流れの状況を示た図である。

【図４】 従来要領に従い空気を送給した場合における
分岐経路の流れの状況をした図である。

【図５】 ウオーキングビーム式の加熱炉の斜視図であ
る。

【図６】 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 (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２７Ｄ 7/02 Ｆ２７Ｄ 7/02 Ａ (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 BB14 BB16 CC03 DD14 FF16 3K023 BA01 BA15 3K068 AA01 CA04 EA03 4K050 AA01 BA02 CD02 4K063 AA08 BA02 CA05 CA06 DA08 DA13

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つ
   に分岐する分岐経路とを有する送給媒体の送給配管構造
   であって、 前記流量制御弁から前記Ｔ型ヘッダー内の分岐経路の中
   心までの距離が、前記流量制御弁と前記分岐経路の中心
   との間の管路の内径の２．９倍以上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流量制御弁を通して
   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、 分岐経路の中心から流量制御弁に至るまでの距離を管路
   内の径の２．９倍以上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である、請
   求項２記載の供給媒体の送給方法。