本発明はウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法に関する。銅や黄銅等の円柱状の被加熱材(ビレット)をウォーキングハース式加熱炉を用いて加熱し、加熱したものを圧延して線材等に加工することが行なわれる。この場合、圧延して高品質の線材等を得るためには、ウォーキングハース式加熱炉において、被加熱材を軸方向だけではなく径方向にまで全体に渡って均一加熱することが求められる。本発明はかかる要求に応えるウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法に関する。

従来、前記したようなウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法として各種が知られている(例えば特許文献1〜3参照)。しかし、これら従来の加熱方法には、被加熱材を軸方向だけではなく径方向にまで全体に渡って均一加熱する上において不充分という問題がある。

特開平5−126472号公報

特開平11−302722号公報

特開2003−161580号公報

本発明が解決しようとする課題は、被加熱材を軸方向だけではなく径方向にまで全体に渡って均一加熱することができるウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法を提供する処にある。

前記の課題を解決する本発明は、ウォーキングハース式加熱炉を用いて、円柱状の被加熱材を炉内搬送しつつ加熱する方法において、被加熱材をその軸方向が炉幅方向となる第1列とこれに並列して同様にその軸方向が炉幅方向となる第2列の合計2列で且つ第2列の被加熱材は第1列の被加熱材から見て1/2ピッチづつずらした状態で炉内搬送すると共に、被加熱材を可動炉床に所定間隔で設けた溝部から固定炉床に所定間隔で設けた溝部へと移載する際に固定炉床の溝部の側壁面に当接させて自重で固定炉床の溝部へと転動させることを特徴とするウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法に係る。

本発明に係るウォーキングハース式加熱炉における被加熱材の加熱方法(以下、単に本発明の加熱方法という)では、ウォーキングハース式加熱炉を用いて、被加熱材を炉内搬送しつつ加熱する。ウォーキングハース式加熱炉は、炉内に固定炉床と可動炉床を備え、固定炉床に対して可動炉床が、上昇、前進、下降及び後退の順序で矩形運動を繰り返すことにより、炉内に装入した被加熱材を可動炉床と固定炉床との間で順序移載しつつ炉内搬送し、かかる炉内搬送の間に、通常は炉幅方向の両側壁に取付けられているバーナの燃焼によって加熱するようになっている。

本発明の加熱方法では、ウォーキングハース式加熱炉を用いて、円柱状の被加熱材を炉内搬送しつつ加熱する。また本発明の加熱方法では、被加熱材を第1列とこれに並列する第2列の合計2列で炉内搬送しつつ加熱する。第1列では被加熱材をその軸方向が炉幅方向となるようにして炉内搬送し、同様に第2列でも被加熱材をその軸方向が炉幅方向となるようにして炉内搬送する。かかる炉内搬送の際に、本発明の加熱方法では、第2列の被加熱材を第1列の被加熱材から見て1/2ピッチづつずらした状態とする。炉幅方向から水平に見て、第1列の隣接する被加熱材相互の中間に第2列の被加熱材の相互が位置するようにするのである。

前記のように第2列の被加熱材を第1列の被加熱材から見て1/2ピッチづつずらした状態で炉内搬送すると、炉幅方向の両側壁に取付けられたバーナを燃焼させることにより、第1列の被加熱材の軸方向両端部及び第2列の被加熱材の軸方向両端部を含めて被加熱材を軸方向に均一加熱することができる。

被加熱材の軸方向におけるより完全な均一加熱を期するためには、第1列の被加熱材と第2列の被加熱材とを、炉幅方向から水平に見て双方が重ならない状態にすることが最も好ましいが、このようにしようとすると、それだけ大型のウォーキングハース式加熱炉が必要になり、投入する熱エネルギも大きくなって、設置場所やコスト等の面で支障が生じる。本発明者の試行錯誤に基づく知見によれば、第1列の被加熱材と第2列の被加熱材とを、炉幅方向から水平に見て双方の重なる部分の表面積が35%以下となる状態にすれば、双方が重ならないようにした場合と実質的には同程度に、軸方向に均一加熱することができる。

また本発明の加熱方法では、被加熱材を炉内搬送するとき、可動炉床を下降させて被加熱材を可動炉床に所定間隔で設けた溝部から固定炉床に所定間隔で設けた溝部へと移載する際に、固定炉床の溝部の側壁面に当接させて自重で固定炉床の溝部へと転動させる。被加熱材の可動炉床や固定炉床と接触する部分からは相応の抜熱があるため、その部分が他の部分と比べて低温になるが、前記のように被加熱材を可動炉床から固定炉床へと移載する際に転動させると、そのような接触部分が少しづつずれ動くため、結果として、被加熱材を径方向にも全体に渡って均一加熱することができる。

本発明の加熱方法では、被加熱材の放射率との関係で、炉内に形成されている複数の加熱室のうちで最上流側に位置する第1室は、加熱源のバーナを燃焼させることなく、被加熱材を第1室から排気する排ガスで予熱するのが好ましい。放射率が高い被加熱材は放射率が低い被加熱材よりも速く加熱されるため、放射率が低い被加熱材に合わせて放射率が高い被加熱材を加熱すると、放射率が高い被加熱材は温度が高くなり過ぎてしまい、結果として品質の高い線材等を得ることができなくなってしまうが、前記のように第1室では放射率の高い被加熱材を排ガスで予熱するだけにすると、温度が高くなり過ぎてしまうことを防止できる。また、排ガス顕熱の一部を被加熱材の予熱として回収できるため、省エネ効果も同時に得ることができる。本発明者の試行錯誤に基づく知見によれば、被加熱材の放射率が0.6以上の場合に、第1室では被加熱材を前記のように排ガスで予熱することが好ましい。事前に測定された被加熱物の放射率に基づき、本加熱方法を自動的に切り替えることも可能である。

以上説明した本発明には、円柱状の被加熱材をウォーキングハース式加熱炉を用いて炉内搬送しつつ加熱する際に、被加熱材を軸方向だけではなく径方向にまで全体に渡って均一加熱することができるという効果がある。

本発明の実施状態を略示する炉長方向の横断面図。

図1と同じ実施状態を略示する炉長方向の縦断面図。

図2と同じ実施状態を示す炉長方向の部分拡大縦断面図。

本発明の実施状態において被加熱材を載置した可動炉床を下降されている状態を示す炉長方向の部分拡大縦断面図。

図4に続く実施状態において被加熱材を可動炉床から固定炉床へと移載する直前の状態を示す炉長方向の部分拡大縦断面図。

図5に続く実施状態において被加熱材を固定炉床に移載した状態を示す炉長方向の部分拡大縦断面図。

本発明の実施状態において放射率の異なる2種類の被加熱材を同じ炉温で加熱したときの被加熱材の温度を例示するグラフ。

本発明の実施状態において放射率の高い被加熱材を加熱する際に第1加熱室では予熱したときの被加熱材の温度を例示するグラフ。

以下、本発明の実施状態を図1〜図8に基づいて説明するが、本発明がこの実施状態に限定されるというものではない。

図1及び図2において、ウォーキングハース式加熱炉11を用い、円柱状の被処理材21,22を炉内搬送しつつ加熱している。ウォーキングハース式加熱炉11は、炉内に固定炉床31,32と可動炉床41,42を備え、固定炉床31,32に対して可動炉床41,42が、昇降用のシリンダ51(可動炉床42の昇降用のシリンダは図示しない、以下同じ)及び進退用のシリンダ52(可動炉床42の進退用のシリンダは図示しない、以下同じ)の作動により上昇、前進、下降及び後退の順序で矩形運動を繰り返すことにより、炉内に装入した被加熱材21,22を可動炉床41,42と固定炉床31,32との間で順序移載しつつ炉内搬送し、かかる炉内搬送の間に、炉幅方向の両側壁に取付けられているバーナ(図示しない、以下同じ)の燃焼によって加熱するようになっている。

図1において、本発明の加熱方法では、被加熱材21,22を第1列(被加熱材21の列、以下同じ)とこれに並列する第2列(被加熱材22の列、以下同じ)の合計2列で炉内搬送しつつ加熱している。第1列では被加熱材21をその軸方向が炉幅方向となるようにして炉内搬送し、同様に第2列でも被加熱材22をその軸方向が炉幅方向となるようにして炉内搬送している。かかる炉内搬送の際に、本発明の加熱方法では、第2列の被加熱材22を第1列の被加熱材21から見て1/2ピッチづつずらした状態としている。炉幅方向から水平に見て、第1列の隣接する被加熱材21の相互の中間に第2列の被加熱材22の相互が位置するようになっているのである。

第2列の被加熱材22を第1列の被加熱材21から見て1/2ピッチづつずらした状態で炉内搬送すると、炉幅方向の両側壁に取付けられているバーナを燃焼させることにより、第1列の被加熱材21の軸方向両端部及び第2列の被加熱材22の軸方向両端部を含めて被加熱材21,22を軸方向に均一加熱することができる。

被加熱材21,22の軸方向におけるより完全な均一加熱を期するためには、第1列の被加熱材21と第2列の被加熱材22とを、炉幅方向から水平に見て双方が重ならない状態にすることが最も好ましいが、このようにしようとすると、それだけ大型のウォーキングハース式加熱炉が必要になり、投入する熱エネルギも大きくなって、設置場所やコスト等の面で支障が生じる。本発明者の試行錯誤に基づく知見によれば、図3において、第1列の被加熱材21と第2列の被加熱材22とを、炉幅方向から水平に見て双方の重なる部分の表面積(図3中の点付け部分の表面積)が35%以下となる状態にすれば、双方が重ならないようにした場合と実質的には同程度に、軸方向に均一加熱することができる。

図4〜図6において、本発明の加熱方法では、第1列の被加熱材21を炉内搬送するとき、可動炉床41を下降させて被加熱材21を可動炉床41に所定間隔で設けた溝部41aから固定炉床31に所定間隔で設けた溝部31aへと移載する際に(図4の状態)、固定炉床31の溝部31aの側壁面に当接させて(図5の状態)、自重で固定炉床31の溝部31aへと転動させている(図6の状態)。被加熱材の可動炉床41や固定炉床31と接触する部分からは相応の抜熱があるため、その部分が他の部分と比べて低温になるが、前記のように被加熱材21を可動炉床41から固定炉床31へと移載する際に転動させると、そのような接触部分が少しづつずれ動くため、結果として、被加熱材21を径方向にも均一加熱することができる。説明を省略するが、第2列の被加熱材22を炉内搬送するときも、以上説明した第1列の被処理材を炉内搬送するときと同様になっている。

本発明の加熱方法では、被加熱材の放射率との関係で、炉内に形成されている複数の加熱室12〜15のうちで最上流側に位置する第1室12は、加熱源のバーナを燃焼させることなく、被加熱材を第1室12から排気口12aを介して排気する排ガスで予熱する。図7において、放射率が高い被加熱材Aは放射率が低い被加熱材Bよりも速く加熱されるため、炉温Cを放射率が低い被加熱材Bに合わせて放射率が高い被加熱材Aをも加熱すると、放射率が高い被加熱材Aは温度が高くなり過ぎてしまい、結果として品質の高い線材等を得ることができなくなってしまうが、図8において、第1室では放射率の高い被加熱材Aを排ガスで予熱するだけにすると、温度が高くなり過ぎてしまうことを防止できる。本発明者の試行錯誤に基づく知見によれば、被加熱材Aの放射率が0.6以上の場合に、第1室では被加熱材を前記のように排ガスで予熱し、更に必要があれば加熱室12〜15のうちで最下流側に位置する第4室15におけるバーナの燃焼を抑える。

11 ウォーキングハース式加熱炉 12〜15 加熱室 12a 排気口 21,22 被加熱材 31,32 固定炉床 31a 溝部 41,42 可動炉床 41a 溝部 51 昇降用シリンダ 52 進退用シリンダ