具有蓄热式烧嘴的加热炉及其操作方法技术

对于防止空气侵入加热炉内的炉压控制方法、蓄热式烧嘴低燃烧负荷时的稳定操作方法、加热炉内气氛气体的浓度测定方法提出方案。将用附设有蓄热体的烧嘴所回收的热量用来加热燃烧时烧嘴的燃烧用空气时，根据整个加热炉的燃烧负荷调节从上述烧嘴吸入蓄热体内的废气吸引率，这样来控制炉压。根据加热炉的废气烟道的换热器入口侧的废气温度和加热炉的燃烧负荷，调节稀释空气的流量，这样来控制炉压。打开加热炉的抽出炉门时，通过使配置在炉子抽出端下部区域的加热用烧嘴的火焰在抽出口宽度方向上沿着该开口宽度延长，用烧嘴火焰隔断从抽出口侵入空气的侵入路，这样来抑制炉内氧浓度的上升。在蓄热式烧嘴的燃烧负荷较小的情况下，将热风供给吸引装置，该吸引装置用于从上述非燃烧时的烧嘴、通过蓄热体吸引炉内的废气。将所回收的热量用于加热燃烧时烧嘴的燃烧用空气，进行加热炉的操作时，将从上述烧嘴所吸引的一部分废气导入分析器，对废气中的成分浓度进行测定。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
该专利技术涉及最合适地控制加热炉的炉压的方法。该专利技术涉及加热炉的气氛控制、特别是涉及抑制气氛中的氧浓度上升的方法。该专利技术涉及具有蓄热式烧嘴的加热炉的操作方法和加热炉、特别是涉及为有利地进行蓄热式烧嘴的成对烧嘴交替燃烧的操作方法及在该操作中直接使用的加热炉。该专利技术涉及加热炉内的气氛气体浓度的测定方法及加热炉。
技术介绍
钢材的加热炉是以为将开坯厂粗轧的钢坯和连铸的铸坯轧制成最终产品而再加热成适合于这种轧制的规定温度为目的使用的。这种加热炉大体上分为分批式加热炉和连续式加热炉。由于各自具有长处和短处，故根据其目的选择使用。连续式加热炉适合于近年来的大批量生产，故钢铁厂大多使用这种加热炉。附图说明图1所示为连续式加热炉的剖面图的代表例。一般从钢材的装入侧起依次由预热带1、加热带2及均热带3构成。至少加热带2和均热带3通过烧嘴4加热到规定温度进行保温。从装入炉门1a导入预热带1的钢材5在输送路6上面移动，经过加热带2然后均热带3加热到规定温度，从均热带3出口侧的抽出炉门3a搬出到炉外。通过烧嘴4的燃烧所产生的废气从设在预热带1的入口侧的烟道7排出到炉外。另外，7a是将烟道7的废气显热热交换成烧嘴燃烧用空气的显热用的换热器及7b是控制炉压用的烟道闸板。在此，连续式加热炉必须将钢材加热到适合于其后的轧制工序的温度。如果连续式加热炉所加热的钢材的温度低于规定的轧制合适温度下限，则会轧制操作和产品质量带来不良影响。另外，如果从加热炉抽出的钢材的温度高于需要温度，则连续加热炉的热损失大，故在连续式加热炉中，以必须的最低限的燃料将钢材加热到轧制合适温度是重要的。并且，还要求在加热炉中调整加热时间，以便与轧制工序的轧制周期相对应地从加热炉依次地供给加热好的钢材。在连续式加热炉中，热损失、特别是加热带的辐射能损失大。通过在加热带的入口、出口侧配置预热带和均热带，将炉内分隔为3个区域，这样来抑制热损失。装入连续式加热炉的钢材，有冷却到常温的铸坯和连续铸造后直接直送到轧制工序的热装炉材等，在加热炉入口侧的温度是高低不同的。其加热温度是高低不同的，并且在加热炉中进行加热的钢材的处理量也有变化。必须根据这种种条件控制加热炉内的温度。增减烧嘴的燃烧量来调整加热温度。这时，由于烧嘴燃烧量的变化，炉内压力产生变化。如果炉内压力比炉外压力低，则外部空气从加热炉的开口部即装入炉门和抽出炉门侵入炉内。若空气侵入炉内，则炉内温度降低，故增加烧嘴的燃烧量。因燃料单耗增加，使成本上升。若空气侵入炉内，则炉内气氛的氧浓度上升，故促进装入炉内的钢材等表面的氧化、氮化或脱碳等。其结果，引起钢材表面质量降低。因此，必须适当地控制加热炉内的压力。关于炉压控制，提出了各种提案。例如，特开昭61-119987号公报揭示了这样的方法，即根据炉内废气发生量，将加热炉均热带的设定炉压相对于炉外压力控制为正压(以下简称为正压)，防止从装入炉门和抽出炉门侵入空气。按照这种方法，可以将以炉内的输送路线为界的上部区域(以下称为上部带)的炉压控制为正压。但是，在整个加热炉的燃烧负荷小的情况下，以炉内输送路线为界的下部区域(以下称为下部带)的炉压相对于炉外的压力为负压(以下称为负压)。确实地防止从装入炉门和抽出炉门的下部间隙侵入空气是困难的。这些炉门难以确实地防止从梳齿状地啮合闭合的、被称为叉式(extrafork)开口部进入空气。所谓梳齿状的叉式开口部是图14所示的3C处。另外，特开平9-209032号公报揭示了这样的方法，即均热带的上部，通过设在加热炉的废气通过的烟道内的炉压闸板，根据加热炉的燃烧负荷量，最佳地控制炉压。但是，燃烧负荷量小时，烟道的气流(draft)比炉内到烟道的废气流造成的压力损失大。所谓气流，是指在烟道和炉内被加热的气体产生浮力而成为负压。在这种情况下，难以利用炉压闸板使直至下部带成为正压。难以确实地防止从装入炉门和抽出炉门侵入空气。特开平7-316645号公报揭示了在烟道的热交换器出口侧连接气体供给配管系统，将空气等气体吹入烟道控制炉压的方法。这种方法为了控制炉压，必须新设鼓风机和各种配管、以及控制系统。存在设备费用高、其维修烦杂的问题。而且，加热炉周围复杂地安装有管道和附设设备，故没有配置空间，难以新设控制系统。防止空气侵入加热炉内，这从产品质量上和加热炉的操作上考虑是极为重要的。为实现这一点的技术有各种提案。例如，在特开平11-172326号公报中提出了这样的方案，即为了防止从加热炉抽出口侵入空气，从与炉内的加热烧嘴分开设在抽出口附近的喷嘴喷出可燃性气体，通过这时的燃烧来消耗侵入空气中的氧。但是，必须在抽出口附近设专用的可燃性气体喷出喷嘴，需花设备费。另外，对于从喷出喷嘴的设置位置上方侵入空气是有效的，但对于从该喷出喷嘴的设置位置下方侵入空气的效果小。由于下方的炉压为负压，故不能避免空气向这里侵入。特别是难以确实地防止从叉式开口部侵入空气。近年来，在连续式加热炉上，其加热源采用蓄热式烧嘴，进行将废气中的热再利用于烧嘴的燃烧用空气的预热的、热损失少的加热炉的操作。图2A和图2B是表示蓄热式烧嘴的构造的例子。如图2A和图2B的例子所示，蓄热式烧嘴由以下部分构成在加热炉均热体3的两侧壁之间相对地配置的一对烧嘴40a和40b；从炉外将燃烧用空气导入各烧嘴并将炉内的废气通过各烧嘴导入炉外用的兼用通路41a和41b；在图示例中配设在各通路的烧嘴侧开口处的蓄热体42a和42b。使该蓄热式烧嘴的一对烧嘴交替地燃烧。例如，如图2A所示，从兼用通路41a将燃烧用空气供给烧嘴40a，与此同时供给燃料43a，使烧嘴40a燃烧时，从与它相向的烧嘴40b吸入炉内废气，该废气通过蓄热体42b而回收热量以后，导入兼用通路41b，排出到炉外。然后，转换烧嘴的燃烧运转，并且这时转换兼周通路41a和41b的转换阀44，改变与上述的空气和废气的导管的连接之后，如图2B所示，将燃烧用空气从兼用通路41b、通过蓄热体42b供给烧嘴40b时，边利用在前面图2A所示的工艺过程中蓄热体42b所回收的热量，预热燃烧用空气，边供给该空气，同时供给燃料43b，使烧嘴40b燃烧。同时，从与它相向的烧嘴40a吸入炉内的废气，该废气通过蓄热体42a回收热量以后，导入兼用通路41a，并排到炉外。通过例如每数十秒钟反复进行以上图2A和图2B所示烧嘴的交替燃烧，可进行热损失少的加热炉操作。在此，对从非燃烧时的烧嘴排出的废气的吸引，例如如图2A和图2B所示，在从烧嘴40a或40b通过蓄热体42a或42b吸引的通路45的末端配设例如由吸引风扇构成的吸引装置8，驱动该吸引装置8，便吸引从烧嘴排出的废气。但是，在使用以上蓄热式烧嘴的加热炉的操作中，在开始进行烧嘴燃烧后至达到设定温度的期间和(或)将炉内的气氛气体控制为800℃左右的低温区域的情况下，从烧嘴吸引出来并通过蓄热体的废气的温度也降低。其结果，在蓄热体的废气出口侧和与其连接的上述通路45处，废气中所含的水分和硫分凝结。因凝结产生的液体、即所谓的冷凝水往往滞留在蓄热体的废气出口侧。在该状态下，转换烧嘴的燃烧运转而成为燃烧状态时，冷凝水混入燃烧用空气中的结果，带来燃烧火焰温度下降的问题。因冷凝水引起的燃烧火焰温度的降低，使加热炉的热效率降低，并且也有妨碍低温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用蓄热式烧嘴的炉压控制方法，其特征在于，在具有预热带、加热带及均热带，并设有数组蓄热式烧嘴的加热炉中，该蓄热式烧嘴作为均热带的热源，相对地配置附设有蓄热体的成对烧嘴，使蓄热式烧嘴的各对烧嘴交替地燃烧，并且在不燃烧时从烧嘴吸引炉内的废气，将废气导入上述蓄热体，将废气中的热量回收到蓄热体内，把所回收的热量用于加热燃烧时的烧嘴的燃烧用空气，在进行加热炉的操作时，根据整个加热炉的燃烧负荷来调节从上述烧嘴吸入蓄热体的废气吸引率，控制均热带的炉压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉本一郎，苅部建太，古川诚博，安达一成，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]