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JP6624148B2 - Radiant tube and heat treatment furnace - Google Patents

Radiant tube and heat treatment furnace Download PDF

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JP6624148B2
JP6624148B2 JP2017075170A JP2017075170A JP6624148B2 JP 6624148 B2 JP6624148 B2 JP 6624148B2 JP 2017075170 A JP2017075170 A JP 2017075170A JP 2017075170 A JP2017075170 A JP 2017075170A JP 6624148 B2 JP6624148 B2 JP 6624148B2
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祥大 小林
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Description

本発明は、熱処理炉等の工業用加熱炉の炉内に配置されるラジアントチューブに係り、とくに、ラジアントチューブの耐久性向上に関する。   The present invention relates to a radiant tube arranged in a furnace of an industrial heating furnace such as a heat treatment furnace, and more particularly to an improvement in durability of a radiant tube.

ラジアントチューブは、熱処理炉等の炉内に設置され、雰囲気ガスを使用する熱処理炉等の熱源となる放射伝熱管である。ラジアントチューブは、チューブ内に加熱された高温ガスが供給され、ラジアントチューブ外周からの輻射熱により炉内を加熱する、間接加熱方式の熱源として使用されている。ラジアントチューブを利用した加熱によれば、燃焼ガスによる炉内汚染を防止することができる。ラジアントチューブには、直管のみからなるストレート型、管の一部を湾曲させて曲管部を1箇所設けたU型、曲管部を3箇所設けたW型あるいは3本の直管部と4本の曲管部とからなる特殊型等がある。また、これらのラジアントチューブの炉内における設置方式としては、縦置き方式、横置き方式などがある。   The radiant tube is a radiant heat transfer tube which is installed in a furnace such as a heat treatment furnace and serves as a heat source of a heat treatment furnace using an atmospheric gas. The radiant tube is used as a heat source of an indirect heating system in which a heated high-temperature gas is supplied into the tube and the inside of the furnace is heated by radiant heat from the outer periphery of the radiant tube. According to the heating using the radiant tube, the inside of the furnace due to the combustion gas can be prevented. The radiant tube has a straight type consisting only of a straight pipe, a U type having a curved pipe part provided at one place by bending a part of the pipe, a W type having three bent pipe parts, or three straight pipe parts. There is a special type consisting of four curved pipes. As a method of installing these radiant tubes in a furnace, there are a vertical installation method, a horizontal installation method, and the like.

W型のラジアントチューブを縦置き方式で設置する場合、例えば、特許文献1に記載された技術では、図4に示すように、直管1a、1dの開放端部を鉛直方向に揃えて炉壁5aに固定し、曲管2a、2b、2cに溶接した各サポート3a、3b、3cを炉壁5a、5bから突出して設けた各受金物4a、4b、4cで支持している。なお、U型のラジアントチューブの場合や、ラジアントチューブを横置き方式で設置する場合も、同様に、ラジアントチューブをサポートと受金物とで支持する構造となっている場合が多い。   When the W-shaped radiant tube is installed in a vertical manner, for example, in the technique described in Patent Document 1, as shown in FIG. 4, the open ends of the straight tubes 1a and 1d are aligned in the vertical direction, and the furnace wall is arranged. Each support 3a, 3b, 3c fixed to 5a and welded to the curved pipes 2a, 2b, 2c is supported by metal fittings 4a, 4b, 4c provided to protrude from the furnace walls 5a, 5b. In the case of a U-shaped radiant tube or a case where the radiant tube is installed in a horizontal manner, similarly, the radiant tube is often structured to be supported by a support and a receiving object.

ラジアントチューブは、耐熱鋼や耐熱合金等で作製されているが、高温環境である熱処理炉等の炉内で長時間晒されるため、大きな熱負荷がかかり、加熱・冷却や温度勾配による熱応力や自重によるクリープ応力等が作用して、ラジアントチューブには、曲り等の変形や亀裂が発生する場合が多い。   The radiant tube is made of heat-resistant steel or heat-resistant alloy, but it is exposed for a long time in a furnace such as a heat treatment furnace, which is a high temperature environment, so a large heat load is applied. Creep stress or the like due to its own weight acts on the radiant tube, often causing deformation such as bending or cracking.

また、サポートと受金物の固着やサポートの変形により、ラジアントチューブの熱膨張や熱収縮が拘束されて、曲管で亀裂が発生することが多い。亀裂が発生すると、ラジアントチューブ内に炉内雰囲気ガスが流入し、炉内雰囲気ガス使用量の増加、加熱効率の低下、炉内圧の低下、燃焼ガスによる炉内雰囲気の汚染等の操業上や、品質上の各種問題の発生を招く。   Further, the thermal expansion and thermal shrinkage of the radiant tube are restricted by the fixation of the support and the receiving object and the deformation of the support, and a crack is often generated in the curved tube. When cracks occur, furnace atmosphere gas flows into the radiant tube, increasing the furnace atmosphere gas usage, lowering heating efficiency, lowering furnace pressure, and contaminating the furnace atmosphere with combustion gas. This causes various quality problems.

このような問題に対し、例えば、特許文献1には、ラジアントチューブの曲管の端部に設けたサポート3と、炉壁より突出して該サポート3を支持する受金物4との間に、図5に示すように、その相互間にて転動する、例えばローラ6、シャフト7等の回転部材を配置したラジアントチューブ支持装置が記載されている。特許文献1に記載された技術によれば、ローラ、コロ等の回転部材の存在により、ラジアントチューブのサポートと受金物との相互の移動が円滑かつ容易になり、ラジアントチューブに熱膨張や熱収縮が生じても、サポートが受金物の上を容易に移動して、熱膨張や熱収縮を吸収して、ラジアントチューブの変形や亀裂発生を抑制できるとしている。なお、特許文献1に記載された技術では、コ字状の断面形状を有するサポート3の例が示されている。   In order to solve such a problem, for example, Patent Document 1 discloses a diagram in which a support 3 provided at an end of a bent tube of a radiant tube and a receiving member 4 projecting from a furnace wall and supporting the support 3 are provided. As shown in FIG. 5, there is described a radiant tube support device in which rotating members such as rollers 6 and a shaft 7 which roll between the members are arranged. According to the technique described in Patent Document 1, the mutual movement between the support of the radiant tube and the receiver becomes smooth and easy due to the presence of the rotating members such as the rollers and rollers, and the radiant tube undergoes thermal expansion and thermal contraction. However, the support can easily move on the receiving object, absorb thermal expansion and thermal contraction, and suppress deformation and cracking of the radiant tube. In the technique described in Patent Document 1, an example of the support 3 having a U-shaped cross section is shown.

また、特許文献2には、ラジアントチューブの支持構造が記載されている。特許文献2に記載されたラジアントチューブの支持構造では、少なくとも上下方向に略対称となるように加熱炉の炉幅方向に架け渡されて配置されるラジアントチューブのU字状屈曲部の頂点近傍に炉幅方向に突出して固定される突設部3と、炉壁5に固定され突設部を搭載して支持する支持部4とを備え、図6に示すように、突設部3が、支持部4の上面に当接する丸棒材6を有するとともに、上下対称形状を呈することを特徴としている。特許文献2に記載された技術によれば、曲損したラジアントチューブを上下反対に設置でき、酸化減肉による寿命と略同程度までラジアントチューブの寿命を延長できるとしている。なお、特許文献2に記載されたラジアントチューブの技術では、図6に示すように、突設部3は、四角部が面取りされた台形形状を呈する垂直断面形状を有することが例示されている。   Patent Literature 2 describes a radiant tube support structure. In the support structure of the radiant tube described in Patent Document 2, at least near the apex of the U-shaped bent portion of the radiant tube which is arranged so as to be at least approximately symmetric in the vertical direction in a widthwise direction of the heating furnace and arranged. A protruding portion 3 protruding and fixed in the furnace width direction and a supporting portion 4 fixed to the furnace wall 5 for mounting and supporting the protruding portion are provided. As shown in FIG. It is characterized in that it has a round bar material 6 that is in contact with the upper surface of the support part 4 and has a vertically symmetrical shape. According to the technique described in Patent Literature 2, the bent radiant tube can be installed upside down, and the life of the radiant tube can be extended to about the same as the life due to oxidation thinning. In the technique of the radiant tube described in Patent Document 2, as shown in FIG. 6, it is exemplified that the projecting portion 3 has a vertical cross-sectional shape having a trapezoidal shape in which a square portion is chamfered.

特開平10−237539号公報JP-A-10-237539 特開平11−257612号公報JP 11-257612 A

しかしながら、特許文献1に記載された技術では、コ字状の断面形状を有するサポート3の例が示されているが、高温環境下での長時間の使用により、サポートと受金具間、あるいは回転部材で、固着や変形を起こす場合が多々あった。そのような場合には、ラジアントチューブの熱膨張や熱収縮を吸収できなくなり、サポートの剛性不足に起因してサポートの変形や、さらにはラジアントチューブ本体に変形や亀裂が発生することがあった。   However, in the technology described in Patent Literature 1, an example of the support 3 having a U-shaped cross section is shown. However, when the support 3 is used in a high-temperature environment for a long time, the support 3 and the metal fitting are rotated. In many cases, sticking or deformation occurred in the member. In such a case, the thermal expansion or thermal contraction of the radiant tube cannot be absorbed, and the support may be deformed due to insufficient rigidity of the support, and further, the radiant tube body may be deformed or cracked.

また、特許文献2に記載された技術では、垂れ下がりを抑制するために所定期間使用するごとに、ラジアントチューブの上下を反対に設置しなおす必要があり、複雑な保守、点検工程を必要とする。そして、さらに、突設部に配設された丸棒材において、変形や固着を生じ、円滑な移動が阻害され、ラジアントチューブの熱膨張や熱収縮を吸収できなくなり、サポートの剛性不足に起因してサポートの変形、さらには、ラジアントチューブ本体に変形や亀裂が発生することがあり、寿命が短くなる恐れがあるという問題があった。   Further, in the technique described in Patent Literature 2, it is necessary to re-install the radiant tube upside down every time the radiant tube is used for a predetermined period in order to suppress drooping, which requires a complicated maintenance and inspection process. Further, in the round bar material disposed on the protruding portion, deformation and adhesion occur, smooth movement is hindered, thermal expansion and thermal contraction of the radiant tube cannot be absorbed, and the rigidity of the support is insufficient. Therefore, there is a problem that the support may be deformed, and furthermore, the radiant tube body may be deformed or cracked, which may shorten the service life.

そこで、本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、サポートの変形、ラジアントチューブ本体、とくに曲管部の変形や亀裂の発生を抑制し、ラジアントチューブの寿命増大を達成できる、ラジアントチューブを提供することを目的とする。   Thus, the present invention provides a radiant tube that solves the problems of the conventional technology, suppresses deformation of the support, deformation and cracking of the radiant tube main body, particularly a curved tube portion, and can achieve an increase in the life of the radiant tube. The purpose is to do.

本発明者は、上記した目的を達成するために、サポートの変形、ラジアントチューブ本体、とくに曲管部の変形や曲管部での亀裂の発生に影響する各種要因について鋭意検討した。その結果、サポートの剛性(強度)とラジアントチューブの強度との微妙なバランスを確保することが重要であることに想到した。というのは、例えば、従来技術で用いられているような回転部材が固着すると、サポートと受金物との間で円滑な移動が阻害され、そのため、サポートに大きな負荷がかかる。サポートの剛性が高い場合には、サポートは変形しないが、ラジアントチューブ曲管部に負荷が集中し、サポートが曲管部に喰い込むなど、曲管部の変形や亀裂の発生をもたらす。一方、サポートの剛性(強度)が小さい場合には、サポートが変形し、ラジアントチューブを支持するという役割を果たせないことになる。   In order to achieve the above-described object, the present inventors have intensively studied various factors that affect the deformation of the support, the radiant tube main body, particularly the deformation of the curved tube portion and the occurrence of cracks in the curved tube portion. As a result, they came to the conclusion that it is important to ensure a delicate balance between the rigidity (strength) of the support and the strength of the radiant tube. This is because, for example, when a rotating member as used in the prior art is fixed, smooth movement between the support and the receiving object is hindered, and therefore a large load is applied to the support. If the rigidity of the support is high, the support does not deform, but the load concentrates on the curved tube portion of the radiant tube, and the support bites into the curved tube portion, causing deformation or cracking of the curved tube portion. On the other hand, when the rigidity (strength) of the support is low, the support is deformed and cannot play a role of supporting the radiant tube.

そこで、更なる検討を行い、サポートが変形しない程度にサポートの剛性(強度)を高くしたうえで、ラジアントチューブの変形、亀裂発生を抑制するためには、曲管部への応力集中を避けることができるように、曲管部に取り付けられるサポートの形状を調整することが重要になることに思い至った。そのような形状としては、先端側の断面積に比べて、ラジアントチューブ曲管部との接続側の断面積が大きくなるような形状であることを知見した。   Therefore, further studies were conducted to increase the rigidity (strength) of the support to the extent that the support was not deformed, and to suppress deformation and cracking of the radiant tube, avoid stress concentration on the curved pipe. I thought that it would be important to adjust the shape of the support attached to the curved tube so that it could be done. It has been found that such a shape is such that the cross-sectional area on the connection side with the radiant tube curved tube portion is larger than the cross-sectional area on the distal end side.

本発明は、かかる知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨はつぎのとおりである。
(1)繋ぎ合わせた直管部と曲管部からなり、1つの燃焼ガス流路を形成するラジアントチューブ本体と、該ラジアントチューブ本体の前記曲管部の頂点近傍で炉幅方向に突設されてなるサポートを有するラジアントチューブであって、前記突設されてなるサポートが、当板と基部と先端部とからなり、前記当板を介して前記曲管部に接合されてなり、かつ、少なくとも前記基部が、長手方向に垂直な断面で、断面積が先端に向かって漸減してなる形状を有することを特徴とするラジアントチューブ。
(2)(1)において、前記先端部が長手方向に垂直な断面で、断面積が一定である形状を有することを特徴とするラジアントチューブ。
(3)(1)または(2)において、前記基部が中空円錐台状を呈し、前記先端部が円筒状を呈することを特徴とするラジアントチューブ。
(4)(1)または(2)において、前記基部が中空角錐台状を呈し、前記先端部が中空角柱状を呈することを特徴とするラジアントチューブ。
(5)炉内にラジアントチューブを配置してなる熱処理炉であって、前記ラジアントチューブを(1)ないし(4)のいずれかに記載のラジアントチューブとし、該ラジアントチューブの前記サポートに対応する炉壁の位置に受金物を配設してなることを特徴とする熱処理炉。
The present invention has been completed based on such findings and further studied. That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A radiant tube main body comprising a straight pipe portion and a curved pipe portion connected to each other to form one combustion gas flow path, and protruding in the furnace width direction near a vertex of the curved pipe portion of the radiant tube main body. A radiant tube having a support comprising: the projecting support comprises a contact plate, a base portion, and a distal end portion, and is joined to the curved tube portion via the contact plate, and at least A radiant tube, wherein the base has a cross section perpendicular to the longitudinal direction and has a shape in which a cross-sectional area gradually decreases toward a tip.
(2) The radiant tube according to (1), wherein the distal end has a cross section perpendicular to the longitudinal direction and a shape having a constant cross-sectional area.
(3) The radiant tube according to (1) or (2), wherein the base has a hollow truncated cone shape, and the tip has a cylindrical shape.
(4) The radiant tube according to (1) or (2), wherein the base has a truncated hollow pyramid shape, and the tip has a hollow prism shape.
(5) A heat treatment furnace having a radiant tube arranged in a furnace, wherein the radiant tube is the radiant tube according to any one of (1) to (4), and the furnace corresponds to the support of the radiant tube. A heat treatment furnace characterized in that a receiving object is arranged at a position of a wall.

本発明によれば、回転部材等を用いることなく、あるいは回転部材を用いた場合で、回転部材が機能しなくなっても、サポートの変形が抑制され、かつラジアントチューブ曲管部への応力集中を回避でき、ラジアントチューブの変形や亀裂の発生が抑制あるいは防止されて、ラジアントチューブの寿命が顕著に増大し、または、ラジアントチューブ変形により生じるリスクを回避でき、産業上格段の効果を奏する。また、本発明によれば、曲線的な形状のラジアントチューブ本体と曲線を多用した滑らかな形状のサポートとの組合せとなり、ラジアントチューブ全体として、美観(美的感覚)を満足させるという効果もある。   According to the present invention, without using a rotating member or the like, or in the case of using a rotating member, even if the rotating member does not function, deformation of the support is suppressed, and stress concentration on the radiant tube curved tube portion is reduced. Thus, deformation and cracking of the radiant tube can be suppressed or prevented, so that the life of the radiant tube can be significantly increased or a risk caused by deformation of the radiant tube can be avoided. Further, according to the present invention, a combination of a radiant tube main body having a curved shape and a support having a smooth shape using a large number of curves is provided, and the radiant tube as a whole has an effect of satisfying an aesthetic appearance (aesthetic feeling).

本発明ラジアントチューブの構成の一例を示す(a)正面図及び側面図、(b)平面図である。It is (a) front view and side view which show an example of a structure of the radiant tube of this invention, (b) It is a top view. 本発明ラジアントチューブに設けられるサポートの好ましい構成の一例を示す正面図および側面図である。It is the front view and side view which show an example of the preferable structure of the support provided in the radiant tube of this invention. 本発明ラジアントチューブの構成の一例を示す正面図である。It is a front view showing an example of the composition of the radiant tube of the present invention. 従来のW型ラジアントチューブの構成の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a structure of the conventional W type radiant tube. 従来のラジアントチューブの支持構造の一例を示す正面図である。It is a front view which shows an example of the support structure of the conventional radiant tube. 従来のラジアントチューブの支持構造の一例を示す。(a)正面図、(b)側面図である。1 shows an example of a conventional radiant tube support structure. (A) is a front view, (b) is a side view.

本発明になるラジアントチューブは、本体10とサポート3とを有する。ラジアントチューブの本体10は、繋ぎ合わせた直管部と曲管部からなり、1つの燃焼ガス流路を形成する。例えば、開放端部を有する2本の直管1、1を、少なくとも1本の曲管2で繋ぎ合わせた、少なくとも2つの直管部1、1と少なくとも1つの曲管部2とから構成される。ラジアントチューブ本体は、図3に示すように、開放端部を有する2本の直管を、溶接等で1つの曲管で繋ぎあわせ、2つの直管部1a、1bと1つの曲管部2aとからなるU型としても、あるいは図1に示すように、開放端部を有する2本の直管を、さらに2本の直管と、隣り合う直管を溶接等で繋ぎあわせる3本の曲管とから構成され、4つの直管部1a、1b、1c、1dと3つの曲管部2a、2b、2cとからなるW型としてもよい。あるいは、3つの直管部と4つの曲管部とからなる特殊型など、従来から用いられている形式のラジアントチューブ本体がいずれも適用できる。   The radiant tube according to the present invention has a main body 10 and a support 3. The main body 10 of the radiant tube is composed of a straight pipe section and a curved pipe section which are joined together to form one combustion gas flow path. For example, it is composed of at least two straight pipe portions 1 and 1 and at least one bent pipe portion 2 in which two straight pipes 1 and 1 having open ends are connected by at least one bent pipe 2. You. As shown in FIG. 3, the radiant tube main body connects two straight pipes having open ends with one curved pipe by welding or the like, and connects the two straight pipes 1a, 1b and one curved pipe 2a. As shown in FIG. 1, or as shown in FIG. 1, three straight pipes having an open end, two straight pipes, and three bent pieces that connect adjacent straight pipes by welding or the like. It may be a W-type formed of four straight pipes 1a, 1b, 1c and 1d and three curved pipes 2a, 2b and 2c. Alternatively, any conventional radiant tube main body such as a special type including three straight pipes and four curved pipes can be applied.

また、ラジアントチューブ本体10は、高温に晒されるため、耐熱鋼製、あるいは耐熱合金製とすることが好ましい。耐熱合金としては、インコネル、ハステロイ等のNi系合金が例示できる。また、ラジアントチューブ本体10の開放端部の一方または両方には、バーナーが配設されるのは言うまでもない。さらに、ラジアントチューブ本体10の炉内配置は、縦置き式、横置き式のいずれでもよい。   Moreover, since the radiant tube main body 10 is exposed to high temperatures, it is preferable that the radiant tube main body 10 be made of heat-resistant steel or a heat-resistant alloy. Examples of the heat-resistant alloy include Ni-based alloys such as Inconel and Hastelloy. Needless to say, a burner is provided at one or both of the open ends of the radiant tube body 10. Further, the arrangement of the radiant tube body 10 in the furnace may be either a vertical type or a horizontal type.

本発明になるラジアントチューブでは、例えば、図1に示すように、ラジアントチューブ本体10の曲管部2の頂点近傍で炉幅方向にサポート3を突設してなる。本発明では、曲管部2の頂点近傍に突設されるサポート3は、当板30と基部31と先端部32と、この順で構成されるものとする。サポート3は、当板30を介して、溶接等によりラジアントチューブ本体曲管部2の表面に接合され、突設される。曲管部2との間に当板30を介在させてサポート3を接合することは、サポート3からラジアントチューブ本体曲管部2への負荷をより分散させるという観点から好ましい。また、当板30は、その肉厚を曲管部2の肉厚の1〜2倍程度と厚くし、かつ基部31の底面の面積以上の大きさとすることが、負荷の分散という観点から好ましい。なお、当板30の曲管部と接合する面は、曲管部の形状に適応した形状としておくことが好ましい。   In the radiant tube according to the present invention, for example, as shown in FIG. 1, a support 3 is protruded in the furnace width direction near the vertex of the curved tube portion 2 of the radiant tube main body 10. In the present invention, the support 3 protruding in the vicinity of the vertex of the curved pipe portion 2 is configured by the contact plate 30, the base 31, and the tip 32 in this order. The support 3 is joined to the surface of the curved tube portion 2 of the radiant tube main body by welding or the like via the contact plate 30, and is provided in a protruding manner. It is preferable to join the support 3 with the support plate 30 interposed between the curved tube portion 2 and the support 3 in order to further distribute the load from the support 3 to the radiant tube main body curved tube portion 2. In addition, it is preferable that the thickness of the contact plate 30 be about 1 to 2 times as large as the thickness of the curved tube portion 2 and that the thickness is equal to or larger than the area of the bottom surface of the base portion 31 from the viewpoint of load distribution. . In addition, it is preferable that the surface of the contact plate 30 to be joined to the curved tube portion has a shape adapted to the shape of the curved tube portion.

なお、基部31と先端部32とは、1つの素材から一体的に加工して作製しても、あるいは、別々に作製して、溶接等で接合して構成しても、どちらでも問題はない。外面あるいは内面の境界部で段差を生じることなく滑らかに作製されていればよい。   It should be noted that there is no problem whether the base portion 31 and the distal end portion 32 are integrally formed from one material, or formed separately and joined by welding or the like. . It suffices if it is manufactured smoothly without any step at the boundary between the outer surface and the inner surface.

そして、基部31は、サポート3の長手方向に垂直な断面で、断面積が先端に向かって漸減してなる形状を有するものとする。すなわち、サポート3の形状は、基部のうち、ラジアントチューブ曲管部2と接続する側に近いほど、その断面積が、先端部側の断面積に比べてより大きくなる形状とする。なお、曲管部2と接続する側の基部の断面積は、最も小さい先端部側の断面積の1.2倍以上とすることが好ましく、より好ましくは1.5倍以上である。   The base 31 has a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the support 3 and has a shape in which the cross-sectional area gradually decreases toward the tip. That is, the shape of the support 3 is such that, as the base portion is closer to the side connected to the radiant tube curved tube portion 2, the cross-sectional area is larger than the cross-sectional area at the distal end side. The cross-sectional area of the base connected to the curved tube portion 2 is preferably 1.2 times or more, more preferably 1.5 times or more, the cross-sectional area of the smallest distal end.

サポート3の形状を、このような形状とすることにより、サポート3の変形が抑制されるとともに、サポート3が突設されたラジアントチューブ曲管部の変形や亀裂発生が抑制、さらには防止される。これは、サポート3の曲げ剛性が高くなったことと、サポート3からのラジアントチューブ曲管部2への負荷を分散させることができたことによると考えている。サポート3の基部形状を、断面積が一定の、例えば、丸棒形状とすると、サポートの剛性が高くなりすぎて、ラジアントチューブ曲管部に大きな変形を生じる恐れが高くなる。   By setting the shape of the support 3 to such a shape, the deformation of the support 3 is suppressed, and the deformation and crack generation of the radiant tube curved tube portion provided with the support 3 are suppressed and further prevented. . It is considered that this is because the bending stiffness of the support 3 is increased and the load from the support 3 to the radiant tube curved tube portion 2 can be dispersed. If the base of the support 3 has a constant cross-sectional area, for example, a round bar shape, the rigidity of the support becomes too high, and there is a high possibility that the bent portion of the radiant tube is greatly deformed.

また、サポート3の基部31は、中実、中空どちらでも好適であるが、ラジアントチューブとサポートの剛性バランスという観点からは、中空とすることが好ましく、なかでも中空円錐台状を呈する形状とすることが好ましい。また、基部31は、四角、六角等の中空角錐台状としても何ら問題はない。   The base 31 of the support 3 is preferably solid or hollow. However, from the viewpoint of the rigidity balance between the radiant tube and the support, the base 31 is preferably hollow, and in particular, has a shape of a hollow truncated cone. Is preferred. Further, there is no problem even if the base portion 31 has a shape of a truncated hollow pyramid such as a square or a hexagon.

また、サポート3の先端部32は、基部31の上端部で、基部31と同一の軸方向に配設(固設)される。先端部32は、サポート3の長手方向に垂直な断面で、断面積が一定である形状を有することが好ましい。先端部32は、基部31と同様に、中実、中空どちらでも好適であるが、部材重量の増加という観点からは、基部31と同様に、中空とすることが好ましく、なかでも中空円柱状(円筒状)を呈する形状とすることが好ましい。また、先端部32は、中空の角柱状(角筒状)としても何ら問題はない。   The distal end 32 of the support 3 is disposed (fixed) at the upper end of the base 31 in the same axial direction as the base 31. The tip portion 32 preferably has a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the support 3 and a shape having a constant cross-sectional area. The tip portion 32 is preferably solid or hollow, like the base portion 31. However, from the viewpoint of increasing the weight of the member, the tip portion 32 is preferably hollow like the base portion 31. It is preferable to adopt a shape having a cylindrical shape. Further, there is no problem even if the distal end portion 32 is formed in a hollow prismatic shape (square tubular shape).

なお、ラジアントチューブを熱処理炉に設置する場合には、サポート3の先端部32は、先端側の一部で、熱処理炉の炉壁5から延びる受金物4の上面と当接するように配置され、ラジアントチューブ等の自重を支える。このために、ラジアントチューブを設置する熱処理炉では、炉壁5に受金物4を、サポート3に応じて所定の個数、配設しておく。そのため、先端部32には、ラジアントチューブ等の自重を支えるに十分な、当接長さを確保しておく必要がある。なお、サポート3は、ラジアントチューブ曲管部のすべてに設置する必要はない。ラジアントチューブの重量を支持するに十分な個数としてもよいことは言うまでもない。   When the radiant tube is installed in the heat treatment furnace, the distal end portion 32 of the support 3 is disposed so as to be in contact with the upper surface of the metal receiving member 4 extending from the furnace wall 5 of the heat treatment furnace at a part of the distal end side. Supports its own weight, such as a radiant tube. For this purpose, in a heat treatment furnace in which radiant tubes are installed, a predetermined number of receivers 4 are arranged on a furnace wall 5 according to the support 3. Therefore, it is necessary to secure a sufficient contact length at the distal end portion 32 to support the weight of the radiant tube or the like. In addition, the support 3 does not need to be installed in all the radiant tube curved tube portions. Needless to say, the number may be sufficient to support the weight of the radiant tube.

さらに、熱処理炉の稼動により炉内温度が上昇するに伴い、ラジアントチューブ本体10の熱膨張により、サポート3が受金物4の上面を滑りながら、炉壁側に移動する。熱処理炉の稼動が終了し、冷却されれば、サポート3は受金物4の上面を滑りながら、炉壁側から遠ざかるように移動する。この際、サポート3の基部31と受金物4とが干渉しないようにするため、先端部32に、熱伸び代として、適正な長さを保持しておくことが必要になる。なお、熱伸び代は、ラジアントチューブ長さ、ラジアントチューブの材質、炉内温度等により影響され、それらに応じて適宜設定する必要があることは言うまでもない。   Further, as the temperature inside the furnace rises due to the operation of the heat treatment furnace, the support 3 moves to the furnace wall side while sliding on the upper surface of the receiver 4 due to the thermal expansion of the radiant tube body 10. When the operation of the heat treatment furnace is completed and cooled, the support 3 moves away from the furnace wall side while sliding on the upper surface of the receiving object 4. At this time, in order to prevent the base portion 31 of the support 3 from interfering with the metal receiving object 4, it is necessary to maintain an appropriate length at the distal end portion 32 as a thermal expansion allowance. Note that the thermal expansion allowance is affected by the length of the radiant tube, the material of the radiant tube, the temperature in the furnace, and the like, and it is needless to say that it is necessary to appropriately set the heat expansion allowance.

なお、ラジアントチューブ本体とサポートとの剛性のバランスは、ラジアントチューブの径、肉厚、材質等に応じて変化するため、使用条件に適合してサポートの断面積、材質を選定することが必要になる。また、サポート3には、受金物4の上面との滑りをなめらかにするため、回転部材を付設してもよいことは言うまでもない。   Since the rigidity balance between the radiant tube body and the support changes according to the diameter, wall thickness, material, etc. of the radiant tube, it is necessary to select the cross-sectional area and material of the support according to the usage conditions. Become. Needless to say, the support 3 may be provided with a rotating member in order to smooth the sliding with the upper surface of the receiving object 4.

上記した構成のラジアントチューブは、熱処理炉での炉内の適正な配置に配設されて、鋼板等の被加熱材を間接加熱する。熱処理炉内には、サポート3に対応する位置に炉壁5から延びる受金物4が設けられる。受金物4は、その上面と当接するようにサポート3が配置され、ラジアントチューブ等の自重を支える。   The radiant tube having the above-described configuration is disposed at an appropriate position in the furnace of the heat treatment furnace, and indirectly heats a material to be heated such as a steel plate. In the heat treatment furnace, a metal receiving object 4 extending from the furnace wall 5 is provided at a position corresponding to the support 3. The support 4 is arranged so that the metal receiving object 4 may contact the upper surface, and supports the weight of a radiant tube or the like.

炉内に設置されたラジアントチューブでは、通常、高温環境下での使用により、自重や熱膨張等により、サポート自体の変形や、サポートのラジアントチューブ曲管部への食い込み変形などが生じ、ラジアントチューブ本体の垂れ下がり変形が生じる。所定量以上の垂れ下がりが生じれば、ラジアントチューブを交換することになる。本発明になるラジアントチューブによれば、ラジアントチューブの耐久性が向上し、サポート自体の変形や、ラジアントチューブ曲管部の変形が少なく、したがって、ラジアントチューブの垂れ下がり量が少なく、ラジアントチューブの交換頻度が少なくなる。   In a radiant tube installed in a furnace, use of the radiant tube in a high-temperature environment usually causes deformation of the support itself and biting deformation of the support into the radiant tube curved tube due to its own weight or thermal expansion. Hanging deformation of the main body occurs. If the sag exceeds a predetermined amount, the radiant tube must be replaced. According to the radiant tube according to the present invention, the durability of the radiant tube is improved, the deformation of the support itself and the deformation of the bent portion of the radiant tube are small, and therefore, the amount of sag of the radiant tube is small, and the frequency of radiant tube replacement is reduced. Is reduced.

以下、さらに実施例に基づき、本発明について説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on examples.

ラジアントチューブによる間接加熱で鋼板を加熱する焼鈍炉(熱処理炉)の最も負荷が高いゾーンに、W型ラジアントチューブ(耐熱合金製)を設置した。設置したW型ラジアントチューブは、図1に示すような位置で、本体の曲管の頂上近傍に、サポートを突設したラジアントチューブとした。本発明例のラジアントチューブでは、曲管部に、当板(肉厚:ラジアントチューブ曲管部肉厚の2倍)を介して基部と先端部とからなるサポートを溶接した。サポートの基部は、長手方向に垂直な断面で、断面積が先端に向かって漸減してなる形状である、中空円錐台形状((曲管部側の外径)/(先端部側の外径):1.5)を、先端部は長手方向に垂直な断面で、断面積が一定である、円筒形状(外径、肉厚:中空円錐台の先端部側の外径、肉厚と同じ)を呈するものとし、当板を含めたサポートの長さは200mmとした。なお、先端部では受金物との当接長さが80mm以上確保できるようにした。一方、比較例のラジアントチューブでは、曲管部に、当板(肉厚:ラジアントチューブ曲管部の肉厚と同じ)を介して円筒形状(外径、肉厚:本発明例の先端部と同じ外径、肉厚)を呈するサポート(比較例)を溶接した。なお、サポートはいずれもラジアントチューブと同じ材質(耐熱合金)製とした。   A W-shaped radiant tube (made of a heat-resistant alloy) was installed in a zone where the load was highest in an annealing furnace (heat treatment furnace) for heating a steel sheet by indirect heating using a radiant tube. The installed W-shaped radiant tube was a radiant tube having a support protruding near the top of the curved tube of the main body at a position as shown in FIG. In the radiant tube of the example of the present invention, a support consisting of a base portion and a distal end portion was welded to the curved tube portion via a plate (thickness: twice the thickness of the radiant tube curved tube portion). The base of the support has a cross section perpendicular to the longitudinal direction, and has a shape in which the cross-sectional area gradually decreases toward the distal end, and has a shape of a truncated cone ((outer diameter on the curved tube side) / (outer diameter on the distal end side) ): 1.5), a cylindrical shape (outer diameter, thickness: the same as the outer diameter and thickness at the tip side of the hollow truncated cone) whose tip is a section perpendicular to the longitudinal direction and the cross-sectional area is constant The length of the support including this plate was 200 mm. At the tip, the contact length with the receiving object can be secured to 80 mm or more. On the other hand, in the radiant tube of the comparative example, the curved tube portion has a cylindrical shape (outer diameter, wall thickness: the tip portion of the present invention example) via a plate (thickness: the same as the thickness of the radiant tube curved tube portion). A support (comparative example) exhibiting the same outer diameter and wall thickness) was welded. Each support was made of the same material (heat-resistant alloy) as the radiant tube.

ラジアントチューブを設置したのち、2年が経過した時点で、設置したラジアントチューブを取り外して、変形状況を調査した。その結果、比較例のラジアントチューブでは、331mmの垂れ下がり変形を確認した。このため、交換対象とした。比較例のラジアントチューブでは、サポートがラジアントチューブ曲管部に食い込みながら上反り変形していた。一方、本発明例のラジアントチューブでは、垂れ下がり変形は35mmであった。本発明例のラジアントチューブでは、サポートおよびラジアントチューブ曲管部の変形は認められなかった。このため、継続使用とした。   Two years after the installation of the radiant tube, the installed radiant tube was removed, and the deformation state was investigated. As a result, in the radiant tube of the comparative example, sag deformation of 331 mm was confirmed. Therefore, it was replaced. In the radiant tube of the comparative example, the support was bent upward while being bitten into the curved portion of the radiant tube. On the other hand, in the radiant tube of the example of the present invention, the hanging deformation was 35 mm. In the radiant tube of the example of the present invention, no deformation of the support and the bent portion of the radiant tube was observed. For this reason, it was used continuously.

1、1a、1c、1d 直管
2、2a、2b、2c 曲管
3、3a、3b、3c サポート(突設部)
4、4a、4b、4c 受金物(支持部)
5、5a、5b 炉壁
6 ローラ(丸棒材)
7 シャフト
10 ラジアントチューブ本体
30 当板
31 基部
32 先端部
1, 1a, 1c, 1d Straight pipe 2, 2a, 2b, 2c Curved pipe 3, 3a, 3b, 3c Support (projection part)
4, 4a, 4b, 4c Receiving object (support part)
5, 5a, 5b Furnace wall 6 Roller (round bar)
7 Shaft 10 Radiant tube main body 30 This plate 31 Base 32 Tip

Claims (4)

繋ぎ合わせた直管部と曲管部からなり、1つの燃焼ガス流路を形成するラジアントチューブ本体と、該ラジアントチューブ本体の前記曲管部の頂点近傍で炉幅方向に突設されてなるサポートを有するラジアントチューブであって、前記突設されてなるサポートが、当板と基部と先端部とからなり、前記当板を介して前記曲管部に接合されてなり、かつ、少なくとも前記基部が、長手方向に垂直な断面で、断面積が先端に向かって漸減してなる形状を有し、前記先端部が長手方向に垂直な断面で、断面積が一定である形状を有することを特徴とするラジアントチューブ。 A radiant tube main body comprising a straight pipe portion and a curved pipe portion joined together to form one combustion gas flow path; and a support protruding in the furnace width direction near an apex of the curved pipe portion of the radiant tube main body. A radiant tube having a support, wherein the projecting support is composed of an abutment plate, a base portion, and a distal end portion, is joined to the curved tube portion via the abutment plate, and at least the base portion is in a cross section perpendicular to the longitudinal direction, characterized in that the cross-sectional area have a shape formed by gradually decreasing toward the tip, the tip in cross section perpendicular to the longitudinal direction, the cross-sectional area to have a shape that is constant And radiant tube. 前記基部が中空円錐台状を呈し、前記先端部が円筒状を呈することを特徴とする請求項1に記載のラジアントチューブ。 The radiant tube according to claim 1, wherein the base has a hollow truncated cone shape, and the tip has a cylindrical shape. 前記基部が中空角錐台状を呈し、前記先端部が中空角柱状を呈することを特徴とする請求項1に記載のラジアントチューブ。 The radiant tube according to claim 1, wherein the base has a truncated hollow pyramid shape, and the tip has a hollow prism shape. 炉内にラジアントチューブを配置してなる熱処理炉であって、前記ラジアントチューブを請求項1ないしのいずれかに記載のラジアントチューブとし、該ラジアントチューブの前記サポートに対応する炉壁の位置に受金物を配設してなることを特徴とする熱処理炉。 A heat treatment furnace comprising a radiant tube disposed in a furnace, wherein the radiant tube is the radiant tube according to any one of claims 1 to 3 , and the radiant tube is received at a position of a furnace wall corresponding to the support of the radiant tube. A heat treatment furnace characterized by disposing hardware.
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