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JPH08278001A - Radiant tube mounting structure - Google Patents

Radiant tube mounting structure

Info

Publication number
JPH08278001A
JPH08278001A JP7101596A JP10159695A JPH08278001A JP H08278001 A JPH08278001 A JP H08278001A JP 7101596 A JP7101596 A JP 7101596A JP 10159695 A JP10159695 A JP 10159695A JP H08278001 A JPH08278001 A JP H08278001A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
radiant tube
bank
straight pipe
tube
burner
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP7101596A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuto Yamamura
和人 山村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP7101596A priority Critical patent/JPH08278001A/en
Publication of JPH08278001A publication Critical patent/JPH08278001A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱炉に用いるラジアントチューブの軸方向
および高さ方向の熱膨張を自由にして、安定性に優れ、
長寿命化を可能とする取付構造を提供する。 【構成】 W型又はU型のラジアントチューブの排ガス
側をバンク14に固定し、このラジアントチューブのバ
ーナー側直管3の下部を、バンクに取り付けたトーショ
ンバー36を介した台座35によって支えるとともに、
バーナー側端部はバンク14より間隙をあけて炉外へ貫
通させ、バンクとバーナー側端部の間に伸縮自在な炉内
ガスシール用のベローズ32を取り付けたラジアントチ
ューブの取付構造である。 【効果】 チューブ取り付け部品の破損を防止して支持
の安定化と長寿命化を達成でき、安定した操業とメンテ
ナンス費用の節減を図り得る。
(57) [Summary] [Purpose] The radiant tube used in the heating furnace is free from thermal expansion in the axial and height directions, and has excellent stability.
Provide a mounting structure that can extend the service life. [Structure] The exhaust gas side of a W-type or U-type radiant tube is fixed to a bank 14, and the lower portion of the burner side straight pipe 3 of this radiant tube is supported by a pedestal 35 via a torsion bar 36 attached to the bank,
The burner-side end portion is a radiant tube mounting structure in which a bellows 32 for allowing inflatable in-furnace gas sealing is mounted between the bank and the burner-side end portion while penetrating outside the furnace with a gap from the bank 14. [Effect] It is possible to prevent damage to the tube attachment part, achieve stable support and a long service life, and achieve stable operation and reduction in maintenance costs.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、連続焼鈍炉、連続亜鉛
メッキなどの加熱炉に用いられるW型又はU型のラジア
ントチューブの取付構造に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a W-type or U-type radiant tube mounting structure used in a heating furnace such as a continuous annealing furnace or a continuous galvanizing furnace.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の典型的なW型ラジアントチューブ
の構造を図8に示す。ラジアントチューブ1は、炉内に
酸素が侵入するのを防止するため、バーナー17側の端
部2,およびレキュペレータ18側の端部10はともに
バンク14に溶接され、さらにバンク14は、炉壁15
に溶接されそれぞれ固定されている。
2. Description of the Related Art The structure of a typical conventional W type radiant tube is shown in FIG. In order to prevent oxygen from entering the furnace, the radiant tube 1 is welded to the bank 14 at the end 2 on the burner 17 side and the end 10 on the recuperator 18 side, and the bank 14 is further connected to the furnace wall 15
Welded to and fixed to each.

【0003】また炉内においては、第3ベンド8の先端
の支持受け部13は、バーナーとは反対側の炉壁からの
支持治具16によって支えられており、さらに第1ベン
ド4あるいは第2直管5の下部と、第3ベンド8あるい
は第3直管7の上部との間にサドル11が、また第2ベ
ンド6あるいは第3直管7と第4直管9の間にサドル1
2が設けられている。
In the furnace, the support receiving portion 13 at the tip of the third bend 8 is supported by a supporting jig 16 from the furnace wall on the side opposite to the burner, and the first bend 4 or the second bend 4 is used. A saddle 11 is provided between a lower portion of the straight pipe 5 and an upper portion of the third bend 8 or the third straight pipe 7, and a saddle 1 is provided between the second bend 6 or the third straight pipe 7 and the fourth straight pipe 9.
2 are provided.

【0004】ところで、ラジアントチューブは高温加熱
により、熱膨張に対して上述した支持及び取り付け構造
による拘束を受け、熱応力と変形が発生し、長期間の使
用によるチューブ材質の強度劣化に伴い、亀裂や板に接
触するような変形が発生して使用不能となるので、その
都度取り替える必要がある。
By the way, the radiant tube is heated by high temperature and is restrained by the above-mentioned supporting and mounting structure against thermal expansion, and thermal stress and deformation occur. As a result, the strength of the tube material deteriorates due to long-term use, and the radiant tube cracks. It becomes unusable due to deformation such that it touches the board or plate, so it must be replaced each time.

【0005】この熱応力と変形について図9及び図10
により詳しく説明する。ラジアントチューブへの熱負荷
状態として、炉昇温時と通常操業時の2つを考える。
Regarding this thermal stress and deformation, FIG. 9 and FIG.
Will be described in more detail. There are two conditions of heat load on the radiant tube, namely, when the furnace is heated and when it is in normal operation.

【0006】図9は常温から通常操業状態までの炉昇温
時の状態を示す。バーナー17の燃焼により、第1直管
3の温度は急激に上昇し、第1ベンド4以降の部分との
温度差が大きく開く。この温度差は、第1直管3と第4
直管9では瞬時的には数100℃に達することがある。
FIG. 9 shows a state in which the furnace is heated from room temperature to a normal operating state. Due to the combustion of the burner 17, the temperature of the first straight pipe 3 rapidly rises, and the temperature difference between the portion after the first bend 4 and the portion thereof greatly opens. This temperature difference is due to the difference between the first straight pipe 3 and the fourth straight pipe.
The straight pipe 9 may reach several hundreds of degrees Celsius in an instant.

【0007】この場合、第1直管3は急激に軸方向19
に熱膨張を始める。例えば、ラジアントチューブの第1
直管から第4直管に到る各直管の代表温度を600℃,
400℃,300℃,200℃,長さを2000mm,
1600mm,1600mm,2000mmとし、チュ
ーブの線膨張率を17×10-6と仮定すると、レキュペ
レータ側端部10が固定されている場合のバーナー側端
部2は、炉外側へ約11mm移動しようとする。
In this case, the first straight pipe 3 suddenly moves in the axial direction 19
Begins thermal expansion. For example, the first of the radiant tubes
The typical temperature of each straight pipe from the straight pipe to the fourth straight pipe is 600 ° C,
400 ℃, 300 ℃, 200 ℃, length 2000mm,
Assuming that the linear expansion coefficient of the tube is 17 × 10 −6 and the linear expansion coefficient of the tube is 17 × 10 −6 mm, the burner side end portion 2 when the recuperator side end portion 10 is fixed tends to move to the outside of the furnace by about 11 mm. .

【0008】この熱膨張に対して、バーナー側端部2が
バンク14に固定されている場合、バンクと第1ベンド
4以降との間で熱膨張の拘束を受けるため、第1直管3
には大きな圧縮力21が発生し、ベンド部によって曲げ
モーメント22が発生する。この結果、第1直管に大き
な応力が発生する。
With respect to this thermal expansion, when the burner side end 2 is fixed to the bank 14, thermal expansion is restricted between the bank and the first bend 4 and thereafter, so that the first straight pipe 3
A large compressive force 21 is generated at, and a bending moment 22 is generated at the bend portion. As a result, a large stress is generated in the first straight pipe.

【0009】またサドル11による変形拘束により、第
1ベンド4には大きな曲げモーメント23が発生する。
これによってベンド部側面に応力集中が発生し、またサ
ドルの上部は大きな力を受ける。
A large bending moment 23 is generated in the first bend 4 due to the deformation restraint of the saddle 11.
As a result, stress concentration occurs on the side surface of the bend portion, and the upper portion of the saddle receives a large force.

【0010】通常炉修のため、定期的に炉の昇降温を繰
り返すが、材質の経年劣化や酸化減肉,さらに熱疲労の
蓄積や、スケールの発生等による温度偏差が加わり、前
述の大きな応力発生時に第1直管バーナー側に亀裂24
が、あるいは第1ベンド側面に亀裂25が発生する。
Normally, the temperature of the furnace is raised and lowered repeatedly for repairing the furnace. However, the above-mentioned large stress is caused by the deterioration of the material due to aging, the thinning of oxidation, the accumulation of thermal fatigue, and the temperature deviation due to the generation of scale. At the time of occurrence, cracks 24 on the first straight pipe burner side
Or a crack 25 occurs on the side surface of the first bend.

【0011】図10は通常の操業時の状態を示す。炉内
の温度は900℃付近に達し、またラジアントチューブ
1の温度は、それより数10℃以上高くなる。この時バ
ンク14の温度は、通常100℃から200℃であるの
に対し、炉内のラジアントチューブ1は950℃を越え
る高温であるため、第3ベンド8の先端の炉壁の支持治
具16を起点とし、第3ベンド8,サドル11,第1ベ
ンド4に到る高さ方向20の熱膨張により、第1直管3
の先端部はかなり上向きの変形を余儀無くされる。
FIG. 10 shows a state during normal operation. The temperature in the furnace reaches around 900 ° C., and the temperature of the radiant tube 1 becomes several tens of degrees higher than that. At this time, the temperature of the bank 14 is usually 100 ° C. to 200 ° C., whereas the radiant tube 1 in the furnace is a high temperature exceeding 950 ° C., and therefore the jig 16 for supporting the furnace wall at the tip of the third bend 8 is used. As a starting point, thermal expansion in the height direction 20 reaching the third bend 8, the saddle 11, and the first bend 4 causes the first straight pipe 3
The tip of the is forced to deform upwards considerably.

【0012】例えば、第1直管と第4直管の軸芯間距離
が900mmのラジアントチューブの場合、バンクの温
度を150℃,炉内のラジアントチューブの温度を95
0℃,ラジアントチューブの熱膨張率を17×10-6
仮定すると、バンク部分の垂直方向伸びは約2.3m
m,先端部分の垂直方向伸びは約14.5mmであり、
10mm以上の差がある。
For example, in the case of a radiant tube in which the axial distance between the first straight pipe and the fourth straight pipe is 900 mm, the bank temperature is 150 ° C. and the radiant tube temperature in the furnace is 95.
0 ° C., assuming a thermal expansion coefficient of the radiant tube and 17 × 10 -6, the vertical extension of the bank portions about 2.3m
m, the vertical extension of the tip is about 14.5 mm,
There is a difference of 10 mm or more.

【0013】以上の結果及びサドル11による変形拘束
のため、第1直管にきわめて大きな曲げモーメント26
が発生するとともに、第1ベンド3にも大きな曲げモー
メント27が発生する。これによりベンド部側面に応力
集中が発生し、またサドル上部は大きな力を受ける。
Due to the above results and the restraint of deformation by the saddle 11, an extremely large bending moment 26 is applied to the first straight pipe.
And a large bending moment 27 is also generated in the first bend 3. As a result, stress concentration occurs on the side surface of the bend portion, and the upper portion of the saddle receives a large force.

【0014】この時、各直管の軸方向19の熱膨張差は
小さく昇温時ほど問題にならない。ラジアントチューブ
は高温にさらされている時間が長く、前述の応力,さら
には自重の影響によりクリープ変形し、また材質の経年
劣化や酸化減肉、さらにはスケールの発生等による温度
偏差が加わり、図10の24と同様の第1直管の亀裂2
8,あるいは第1ベンド下の座屈29と、これによるチ
ューブの断面剛性の極端な低下が第2直管の座屈30に
つながり、ラジアントチューブの使用寿命末期に到る。
At this time, the difference in thermal expansion between the straight pipes in the axial direction 19 is small and does not pose a problem as much as when the temperature is raised. The radiant tube is exposed to high temperatures for a long time, undergoes creep deformation due to the above-mentioned stress and the effect of its own weight, and is subject to temperature deviation due to aging deterioration of the material, oxidative thinning, and generation of scale. 1st straight pipe crack 2 similar to 24 of 10
8, or the buckling 29 under the first bend and the extreme decrease in the sectional rigidity of the tube due to the buckling 29 lead to the buckling 30 of the second straight pipe, and the end of the service life of the radiant tube is reached.

【0015】以上のように、ラジアントチューブ,特に
第1直管及び第1ベンドは、炉壁からの支持部,チュー
ブ間のサドル,チューブ自身の剛性によって拘束を受
け、昇温時には軸力と曲げモーメントの、また通常操業
時には曲げモーメントの作用を大きく受ける。従って拘
束力を緩和することが、ラジアントチューブの寿命を延
ばすことになる。
As described above, the radiant tube, particularly the first straight tube and the first bend, is restrained by the supporting portion from the furnace wall, the saddle between the tubes, and the rigidity of the tube itself, and when the temperature rises, the axial force and bending It is greatly affected by the moment and bending moment during normal operation. Therefore, relaxing the binding force extends the life of the radiant tube.

【0016】この拘束を緩和する手段として、バーナー
側端部を炉壁部分にベローズを介してしゅう動可能に取
付ける構造が特開平05−272708号公報,ならび
に実開平01−38415号公報に開示されている。
As a means for relaxing this constraint, a structure in which the burner side end is slidably attached to the furnace wall through a bellows is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 05-272708 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 01-38415. ing.

【0017】特開平05−272708号公報では、バ
ーナー側端部にバーナー側直管の軸方向伸びを吸収する
ベローズを取り付けた構造を示している。また実開平0
1−38415号公報では、チューブの片端部をバンク
には固定せず、チューブの軸方向ならびに高さ方向の熱
膨張が自由となるように間隙を設け、また酸素が炉内に
侵入しないように、チューブとバンクとの間にベローズ
を設けて炉内をシールするとともに、バーナー及びチュ
ーブ自重の一部を、バーナーとレキュペレータの間に取
り付けたベローズと併設したバネで支えるようにしたも
のである。
Japanese Patent Laying-Open No. 05-272708 shows a structure in which a bellows for absorbing the axial extension of the burner side straight pipe is attached to the end portion on the burner side. See also Kaihei 0
In Japanese Patent Publication No. 1-38415, one end of a tube is not fixed to a bank, a gap is provided so that thermal expansion in the axial direction and height direction of the tube is free, and oxygen is prevented from entering the furnace. , A bellows is provided between the tube and the bank to seal the inside of the furnace, and a part of the burner and the tube weight is supported by a spring attached to the bellows installed between the burner and the recuperator.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら特開平0
5−272708号公報の構造では、チューブに生じる
垂直方向の伸びを吸収することはできない。また実開平
01−38415号公報の構造では、チューブは基本的
にレキュペレータ側端部と第3ベンド先端と炉壁間の支
持装置で支持されているだけであり、バネならびにバー
ナーを介した第1直管の支持は不安定である。
[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No.
The structure of Japanese Patent No. 5-272708 cannot absorb the elongation in the vertical direction that occurs in the tube. In the structure of Japanese Utility Model Laid-Open No. 01-38415, the tube is basically only supported by the supporting device between the recuperator side end, the third bend tip and the furnace wall, and the first via the spring and the burner. Straight tube support is unstable.

【0019】従って、チューブの傾動等によってベロー
ズに大きな変位がかかり、また、チューブの上方への変
位によっては第1ベンドにバーナーや第1直管の自重が
負荷され、クリープ変形が進展する。
Therefore, the bellows is largely displaced due to the tilting of the tube, and the upward displacement of the tube causes the first bend to be loaded with the weight of the burner and the first straight pipe, and creep deformation progresses.

【0020】本発明は上記の問題点を解決するために提
案されたものであり、チューブの軸方向および高さ方向
の熱膨張を自由にして、チューブに発生する亀裂や変形
を低減するとともに、バーナーやチューブの自重も受け
る構造により、安定性に優れ、長寿命化を可能にするラ
ジアントチューブの取付構造を提供するものである。
The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems, and frees the thermal expansion in the axial direction and the height direction of the tube to reduce cracks and deformation generated in the tube, and This structure provides a radiant tube mounting structure that has excellent stability and long life due to the structure that receives the weight of the burner and the tube itself.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明は、W型又はU型
のラジアントチューブの排ガス側をバンクに固定し、該
ラジアントチューブのバーナー側直管の下部を、バンク
に取り付けたトーションバーを介した台座によって支え
るとともに、バーナー側端部はバンクより間隙をあけて
炉外へ貫通させ、バンクと該バーナー側端部の間に伸縮
自在な炉内ガスシール用のベローズを取り付けたことを
特徴とするラジアントチューブの取付構造である。
According to the present invention, the exhaust gas side of a W-type or U-type radiant tube is fixed to a bank, and the lower portion of the burner side straight pipe of the radiant tube is inserted into a bank via a torsion bar. It is supported by a pedestal, and the burner side end is penetrated outside the furnace with a gap from the bank, and an expandable bellows for in-furnace gas sealing is attached between the bank and the burner side end. It is a radiant tube mounting structure.

【0022】[0022]

【作用】本発明の作用について、以下に説明する。The operation of the present invention will be described below.

【0023】図1は本発明の構造例を示す図面である。
図示のようにラジアントチューブ1のレキュペレータ1
8側端部10はバンク14に溶接され、一方バーナー1
7側端部は、バンク14より間隙31をあけて炉外へ貫
通させ、バンクとチューブ間に伸縮自在なシールを目的
としたベローズ32を取り付ける。
FIG. 1 is a drawing showing a structural example of the present invention.
Recuperator 1 of radiant tube 1 as shown
8 side end 10 is welded to bank 14 while burner 1
The end on the 7th side is penetrated to the outside of the furnace by leaving a gap 31 from the bank 14, and a bellows 32 for the purpose of a stretchable seal is attached between the bank and the tube.

【0024】なお、炉内の支持構造は従来と相違なく、
即ち、第3ベンド8の先端の支持受け部13は、バーナ
ーとは反対側の炉壁からの支持治具16によって支えら
れており、さらに第1ベンド4あるいは第2直管5の下
部と、第3ベンド8あるいは第3直管7の上部との間に
サドル11が、また第2ベンド6あるいは第3直間7と
第4直管9の間にサドル12が設けられている。バーナ
ー側直管下部は、バンク14に取り付けたバネ固定用治
具33に取り付けられた、バネ34ならびにバネ上の台
座35により支えられている。
The supporting structure in the furnace is the same as the conventional one.
That is, the support receiving portion 13 at the tip of the third bend 8 is supported by the support jig 16 from the furnace wall on the side opposite to the burner, and further, the lower portion of the first bend 4 or the second straight pipe 5, A saddle 11 is provided between the third bend 8 and the upper portion of the third straight pipe 7, and a saddle 12 is provided between the second bend 6 or the third straight gap 7 and the fourth straight pipe 9. The lower part of the burner-side straight pipe is supported by a spring 34 and a pedestal 35 on the spring, which are attached to a spring fixing jig 33 attached to the bank 14.

【0025】図2はトーションバーを用いた取付構造の
詳細図である。トーションバー36は、バンク14に取
り付けた固定用治具33に固定されており、トーション
バーより突設したレバー34には、ピン37により回転
可能な治具38を介して、第1直管3を下から支える台
座35が取り付けられている。
FIG. 2 is a detailed view of a mounting structure using a torsion bar. The torsion bar 36 is fixed to a fixing jig 33 attached to the bank 14, and the lever 34 protruding from the torsion bar is connected to the first straight pipe 3 via a jig 38 rotatable by a pin 37. A pedestal 35 that supports the above from below is attached.

【0026】図中位置Aは、ラジアントチューブが取り
付けられていない状態での台座の位置であり、トーショ
ンバーにはトルクがかかっていない。位置Cはラジアン
トチューブが取り付けられた初期の台座の位置であり、
トーションバーにはレバーを介して初期の回転が与えら
れており、トルクが発生している。この位置では、第1
直管3は台座35によって垂直方向に押し上げられた状
態となる。
The position A in the figure is the position of the pedestal when the radiant tube is not attached, and no torque is applied to the torsion bar. Position C is the position of the initial pedestal with the radiant tube attached,
Initial rotation is given to the torsion bar via a lever, and torque is generated. In this position, the first
The straight pipe 3 is pushed up vertically by the pedestal 35.

【0027】ラジアントチューブ昇温時には、第1直管
3の軸方向に熱膨張40が生じ、チューブは台座の上を
スライドする。この時点では第1直管3の垂直方向の変
位は顕著でなく、チューブは台座との摩擦に打ち勝つ必
要がある。通常、バーナー側を固定した場合、バンクが
受ける力は2〜3ton程度に達するので、摩擦力に対
して十分高く問題はない。以上のように水平方向ならび
に垂直方向に変形が自由であり、かつバーナーやチュー
ブの一部の自重を常に受けるような構造が実現できる。
When the temperature of the radiant tube is raised, thermal expansion 40 occurs in the axial direction of the first straight pipe 3, and the tube slides on the pedestal. At this point, the vertical displacement of the first straight pipe 3 is not remarkable, and the tube needs to overcome the friction with the pedestal. Normally, when the burner side is fixed, the force received by the bank reaches about 2 to 3 ton, so there is no problem with the frictional force being sufficiently high. As described above, a structure that can be freely deformed in the horizontal direction and the vertical direction and that is always subjected to the weight of the burner or a part of the tube can be realized.

【0028】通常操業時には、熱膨張によって第1直管
に上向きの変位39が生じ、トーションバーはトルクが
開放される方向に回転し、レバー34が回転し、台座3
5は第1直管の変位に追従して上昇する。位置Bは、稼
働後の上向きの最大変位時を示しており、この位置にお
いてもバーナーやチューブの一部の自重を受けるよう
に、無負荷時の位置Aよりトルクがかかった状態になる
ようにトーションバーを設計しておく必要がある。
During normal operation, thermal expansion causes upward displacement 39 in the first straight pipe, the torsion bar rotates in the direction in which the torque is released, the lever 34 rotates, and the pedestal 3 moves.
5 rises following the displacement of the first straight pipe. Position B shows the maximum upward displacement after operation. Even at this position, torque should be applied more than position A when there is no load so that the burner and part of the tube may be under their own weight. It is necessary to design the torsion bar.

【0029】次に図3を用いて、実際の設計手順につい
て説明する。ここでトーションバーのレバーの長さを
R,無負荷状態でのレバーの角度をθA ,上向き最大変
位時のレバーの角度をθB ,昇温前取り付け初期のレバ
ーの角度をθC を仮定する。
Next, the actual design procedure will be described with reference to FIG. Here, assume that the length of the torsion bar lever is R, the lever angle in the unloaded state is θ A , the lever angle at the maximum upward displacement is θ B , and the lever angle before mounting the temperature is θ C. To do.

【0030】前記θA ,θB ,θC は、取り付け初期か
らの熱膨張による上向きの変位δBCが最大変位を満足す
るとともに、最大変位時にも台座に押し上げ力がかかる
必要がある。即ち下記(1),(2)式が成り立つ必要
がある。
Regarding the above θ A , θ B , and θ C , the upward displacement δ BC due to thermal expansion from the initial stage of mounting must satisfy the maximum displacement, and the pedestal must be pushed up even during the maximum displacement. That is, the following expressions (1) and (2) need to be established.

【0031】[0031]

【数1】 θA ≧θB ≧θC …………(1)[Equation 1] θ A ≧ θ B ≧ θ C ………… (1)

【0032】[0032]

【数2】 δBC=R・(sinθB −sinθC ) …………(2)(2) δ BC = R · (sin θ B −sin θ C ) ... (2)

【0033】一例として、δBCは下記(3)式で決定す
ればよい。
As an example, δ BC may be determined by the following equation (3).

【0034】[0034]

【数3】 δBC=H・α・(TT −TR ) …………(3)(3) δ BC = H ・ α ・ (T T −T R ) ... (3)

【0035】ここで、Hは第1直管と第4直管の軸芯間
距離,αはチューブ材質の線膨張率,TT はチューブ平
均温度,TR は昇温前のチューブ温度である。
Here, H is the distance between the axes of the first straight pipe and the fourth straight pipe, α is the coefficient of linear expansion of the tube material, T T is the average temperature of the tube, and T R is the tube temperature before temperature rise. .

【0036】次に、上向き最大変位時の台座による第1
直管の押し上げ力FB を仮定する。FB は最大変位時に
おいても台座の押し上げ力はバーナー自重及びチューブ
の自重の一部を支える必要がある。一例として下記
(4)式で決めればよい。
Next, the first pedestal by the maximum upward displacement
Assume a straight pipe pushing force F B. F B is push-up force of the pedestal even during maximum displacement needs to support a portion of the burner to its own weight and self-weight of the tube. As an example, it may be determined by the following formula (4).

【0037】[0037]

【数4】 FB =WV +WT …………(4)[Formula 4] F B = W V + W T ………… (4)

【0038】ここで、WV はバーナーの自重,WT は第
1直管の自重である。
Here, W V is the dead weight of the burner, and W T is the dead weight of the first straight pipe.

【0039】前記の仮定により、上向き最大変位時のト
ーションバーに作用するトルクは(5)式となり、従っ
てトーションバーの直径は(6)式で決定できる。
Under the above assumption, the torque acting on the torsion bar at the time of the maximum upward displacement is given by the equation (5), and therefore the diameter of the torsion bar can be determined by the equation (6).

【0040】[0040]

【数5】 TB =FB ・R・cosθB …………(5)[Formula 5] T B = F B · R · cos θ B ………… (5)

【0041】[0041]

【数6】 D=〔32・TB ・L/{(θA −θB )・π・G}〕1/4 …(6)[Equation 6] D = [32 · T B · L / {(θ A −θ B ) · π · G}] 1/4 (6)

【0042】ここで、Lはトーションバーの長さ,Gは
トーションバー材質の横弾性係数である。
Here, L is the length of the torsion bar, and G is the transverse elastic coefficient of the material of the torsion bar.

【0043】前記(6)式で決定されたトーションバー
には、ラジアントチューブがバンクに取り付けられた時
点Cでは、下記(7)式で定まるトルクが作用する。
At the time point C when the radiant tube is attached to the bank, the torque determined by the equation (7) acts on the torsion bar determined by the equation (6).

【0044】[0044]

【数7】 TC =(θA −θC )・π・D4 ・G/(32・L)……(7)[Equation 7] T C = (θ A −θ C ) · π · D 4 · G / (32 · L) …… (7)

【0045】従って第1直管は、台座より(8)式で定
まる力を受けることになる。
Therefore, the first straight pipe receives the force determined by the equation (8) from the pedestal.

【0046】[0046]

【数8】 FC =TC /R・conθC …………(8)[Equation 8] F C = T C / R · con θ C ………… (8)

【0047】前記の(1)〜(8)式を用いて最適なト
ーションバーを設計できるが、制約条件として、昇温前
の初期トルク負荷時に、トーションバーに働く剪断応力
と押し上げ力を限界以内とするものとする。
The optimum torsion bar can be designed by using the above equations (1) to (8), but as a constraint condition, the shear stress and the pushing force acting on the torsion bar at the time of initial torque load before temperature rise are within the limits. Shall be

【0048】前者の剪断応力は(9)式で表され、許容
剪断応力に対し、(10)式を満足する必要がある。な
お、最大変位時にトーションバーに働く剪断応力τB
τCに比べてかなり小さくなるようにθA とθB の差を
小さくする。
The former shear stress is expressed by the equation (9), and it is necessary to satisfy the equation (10) with respect to the allowable shear stress. The difference between θ A and θ B is made small so that the shear stress τ B acting on the torsion bar at the time of maximum displacement becomes considerably smaller than τ C.

【0049】[0049]

【数9】 τC =16・TC /(π・D3 ) …………(9)[Formula 9] τ C = 16 · T C / (π · D 3 ) ………… (9)

【0050】[0050]

【数10】 τC ≦τS ………(10)[Equation 10] τ C ≤ τ S ……… (10)

【0051】また、初期トルク負荷時の押し上げ荷重F
C は必然的にFB より高くなるが、極力小さくする必要
がある。一例として(11)式の制約内で考えるとよ
い。
Further, the pushing-up load F when the initial torque is applied
C inevitably becomes higher than F B, but it is necessary to make it as small as possible. As an example, it may be considered within the constraints of Expression (11).

【0052】[0052]

【数11】 FC <2×FB ………(11)[Equation 11] F C <2 × F B ………… (11)

【0053】以上の制約条件を満足するようにトーショ
ンバーの仕様を決定する。なお、本トーションバーによ
ってラジアントチューブ本体が受ける力は、バーナー重
量とラジアントチューブの自重の一部を差し引いた大き
さとなる。
The specifications of the torsion bar are determined so as to satisfy the above constraint conditions. The force applied to the radiant tube body by this torsion bar is the magnitude obtained by subtracting the burner weight and a part of the radiant tube's own weight.

【0054】バーナー側のベローズ32は、単にシール
のみを目的にすればよく、また変形は、長手方向で約2
0mm,高さ方向で約15mm変動できればよく、容易
に一般的なシール兼用のベローズを用いることができ、
なおかつ、メンテナンス性は非常によい。
The bellows 32 on the burner side only has a purpose of sealing, and the deformation is about 2 in the longitudinal direction.
It is only necessary to be able to vary by 0 mm and about 15 mm in the height direction, and it is possible to easily use a general bellows that also serves as a seal.
Moreover, maintainability is very good.

【0055】[0055]

【実施例】本発明の実施例を図1,及びその要部拡大詳
細図を図4に示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention is shown in FIG. 1 and an enlarged detailed view of essential parts thereof.

【0056】ラジアントチューブは連続焼鈍炉に用いる
もので、第1直管及び第4直管の長さは2500mm,
第2直管及び第3直管は1650mmである。各直管の
軸芯間距離はそれぞれ300mmである。外径,内径は
それぞれ194mmと177mm,材質はJIS G5
122・SCH22である。
The radiant tube is used in a continuous annealing furnace, and the lengths of the first straight pipe and the fourth straight pipe are 2500 mm,
The second straight pipe and the third straight pipe are 1650 mm. The distance between the axes of the straight pipes is 300 mm. The outer and inner diameters are 194 mm and 177 mm, respectively, and the material is JIS G5
122 / SCH22.

【0057】トーションバーを用いた支持構造は、図4
(a),(b)に示すようにトーションバー2本36
a,36bを用いた構造とした。トーションバーの長さ
Lを200mm,レバーの長さRを200mm,無負荷
時のレバーの位置θA を34°,最大熱負荷時のレバー
の位置θB を30°,その時の台座による押し上げ力を
150kg(トーションバー1本当たりは75kg),
トーションバー材質の横弾性係数を8000kg/mm
2 とすると、トーションバーの直径は15mmとなる。
The support structure using the torsion bar is shown in FIG.
As shown in (a) and (b), two torsion bars 36
The structure using a and 36b was used. The length L of the torsion bar is 200 mm, the length R of the lever is 200 mm, the lever position θ A at no load is 34 °, the lever position θ B at maximum heat load is 30 °, and the pushing force by the pedestal at that time. 150 kg (75 kg per torsion bar),
Lateral elastic modulus of torsion bar material is 8000kg / mm
If the value is 2 , the diameter of the torsion bar is 15 mm.

【0058】また最大熱負荷時の垂直方向の最大変位を
12mm,と仮定すると、初期のレバーの位置θC は2
6°となり、その時の台座による押し上げ力は290k
gとなる(トーションバー1本当たりは145kg)。
なおトーションバーに発生する剪断応力は、初期に41
kg/mm2 ,最大熱負荷時に21kg/mm2 とな
り、強度的に問題はない。
Assuming that the maximum vertical displacement at the time of maximum heat load is 12 mm, the initial lever position θ C is 2
It becomes 6 °, and the pushing force by the pedestal at that time is 290 k
g (145 kg per torsion bar).
The shear stress generated in the torsion bar is 41
kg / mm 2, no problem at maximum heat load 21 kg / mm 2, and the in strength.

【0059】本構造によるラジアントチューブを、図8
に示す従来構造のラジアントチューブとともに製作し、
燃焼テストを行った。燃焼テストで得られたラジアント
チューブの温度からチューブに発生する軸力と曲げモー
メントを試算した結果を図5及び図6に示し、また最大
熱負荷時の第1直管の垂直方向の変位の実測値を図7に
示す。
A radiant tube having this structure is shown in FIG.
Produced with the conventional radiant tube shown in
A combustion test was performed. Figures 5 and 6 show the results of trial calculation of the axial force and bending moment generated in the tube from the temperature of the radiant tube obtained in the combustion test, and the actual measurement of the vertical displacement of the first straight pipe under the maximum heat load. Values are shown in FIG.

【0060】これらの図より、本発明による取り付け構
造の場合、軸力と曲げモーメントともに大幅に低減して
いること、及び第1直管が全体的に平行移動しており、
曲げ変形が小さくなっているのが判る。
From these figures, in the case of the mounting structure according to the present invention, both the axial force and the bending moment are greatly reduced, and the first straight pipe is moved in parallel as a whole.
It can be seen that the bending deformation is small.

【0061】本発明によるラジアントチューブを実炉に
入れて6年を経過するが、異常なく稼働している。従来
構造は平均的に3〜4年であり、長寿命化が実現でき
た。
Six years have passed since the radiant tube according to the present invention was put into an actual furnace, but it has been operating without any abnormality. The conventional structure has an average of 3 to 4 years, and it has been possible to extend the service life.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ラジアン
トチューブのバーナー側直管の下部をトーションバーを
介した台座によって支え、またバーナー側端部はバンク
より炉外へ貫通させてバンクとの間に伸縮自在なシール
用のベローズを取り付けた取付構造とすることにより、
熱歪みや熱膨張によりチューブに発生する亀裂や変形を
低減するとともに、チューブの取り付け部品の破損を防
止し、ラジアントチューブ支持の安定化と長寿命化を図
ることができ、安定した操業が維持され、またメンテナ
ンス費用が節減できる等、優れた効果を奏する。
As described above, according to the present invention, the lower portion of the straight pipe on the burner side of the radiant tube is supported by the pedestal via the torsion bar, and the end portion on the burner side is penetrated from the bank to the outside of the furnace to form a bank. By using a mounting structure with a bellows for sealing that can expand and contract between
It reduces cracks and deformations that occur in the tube due to thermal distortion and thermal expansion, prevents damage to the tube attachment parts, and stabilizes the radiant tube support and prolongs its service life, thus maintaining stable operation. Also, it has excellent effects such as reduction of maintenance cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例であり、取付構造例を示す側
断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing an example of a mounting structure according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の取付構造の作用を説明する図面であ
る。
FIG. 2 is a view for explaining the operation of the mounting structure of the present invention.

【図3】本発明の設計方法を説明する図面である。FIG. 3 is a diagram illustrating a designing method of the present invention.

【図4】図1に示す実施例の要部詳細図であり、(a)
は側断面図,(b)は正面図である。
FIG. 4 is a detailed view of essential parts of the embodiment shown in FIG. 1, (a)
Is a side sectional view, and (b) is a front view.

【図5】チューブに発生する軸力の試算結果を示す図面
である。
FIG. 5 is a drawing showing a result of trial calculation of an axial force generated in a tube.

【図6】チューブに発生する曲げモーメントの試算結果
を示す図面である。
FIG. 6 is a drawing showing a result of trial calculation of a bending moment generated in a tube.

【図7】燃焼テストにおける第1直管の変位測定結果を
示した図面である。
FIG. 7 is a diagram showing a displacement measurement result of a first straight pipe in a combustion test.

【図8】従来の一般的なW型ラジアントチューブの構造
を示す側断面図である。
FIG. 8 is a side sectional view showing a structure of a conventional general W-shaped radiant tube.

【図9】従来のラジアントチューブの昇温時における変
形及び損傷形態を説明する図面である。
FIG. 9 is a view for explaining deformation and damage form of a conventional radiant tube during temperature rise.

【図10】従来のラジアントチューブの通常操業時にお
ける変形及び損傷形態を説明する図面である。
FIG. 10 is a view for explaining deformation and damage of a conventional radiant tube during normal operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ラジアントチューブ 2 ラジアントチューブのバーナー側端部 3 第1直管 4 第1ベンド 5 第2直管 6 第2ベンド 7 第3直管 8 第3ベンド 9 第4直管 10 ラジアントチューブのレキュペレータ側端部 11 ラジアントチューブ間サドル 12 ラジアントチューブ間サドル 13 第3ベンド先端支持受け部 14 バンク 15 加熱炉炉壁 16 炉壁支持治具 17 バーナー 18 レキュペレータ 19 軸方向(水平方向) 20 高さ方向(垂直方向) 21 第1直管軸方向力 22 第1直管曲げモーメント(昇温時) 23 第1ベンド曲げモーメント(昇温時) 24 第1ベンド亀裂(例) 25 第1ベンド下部座屈(昇温時) 26 第1直管曲げモーメント(通常操業時) 27 第1ベンド曲げモーメント(通常操業時) 28 第1直管亀裂(通常操業時) 29 第1ベンド下部座屈(通常操業時) 30 第2直管座屈 31 バーナー側間隙 32 炉内ガスシール用ベローズ 33 バンク側トーションバー取り付け治具 34 トーションバーのレバー 35 台座 36 トーションバー 37 ピン 38 台座側レバー取り付け治具 39 第1直管垂直方向変位 40 第1直管水平方向変位 41 バンクに取り付けられた耐火物 1 Radiant tube 2 Burner side end of radiant tube 3 1st straight pipe 4 1st bend 5 2nd straight pipe 6 2nd bend 7 3rd straight pipe 8 3rd bend 9 4th straight pipe 10 Radiator tube recuperator side end Part 11 Saddle between radiant tubes 12 Saddle between radiant tubes 13 Third bend tip support receiving part 14 Bank 15 Heating furnace furnace wall 16 Furnace wall supporting jig 17 Burner 18 Recuperator 19 Axial direction (horizontal direction) 20 Height direction (vertical direction) ) 21 1st straight pipe axial direction force 22 1st straight pipe bending moment (at temperature rise) 23 1st bend bending moment (at temperature rise) 24 1st bend crack (example) 25 1st bend lower part buckling (temperature rise) 26) 1st straight pipe bending moment (during normal operation) 27 1st bend bending moment (during normal operation) 28 1st straight pipe crack ( Normal operation) 29 First bend lower buckling (during normal operation) 30 Second straight pipe buckling 31 Burner side clearance 32 Core bellows for gas seal 33 Bank side torsion bar mounting jig 34 Torsion bar lever 35 Pedestal 36 Torsion bar 37 pins 38 Pedestal side lever mounting jig 39 First straight pipe vertical displacement 40 First straight pipe horizontal displacement 41 Refractory attached to bank

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 W型又はU型のラジアントチューブの排
ガス側をバンクに固定し、該ラジアントチューブのバー
ナー側直管の下部を、バンクに取り付けたトーションバ
ーを介した台座によって支えるとともに、バーナー側端
部はバンクより間隙をあけて炉外へ貫通させ、バンクと
該バーナー側端部の間に伸縮自在な炉内ガスシール用の
ベローズを取り付けたことを特徴とするラジアントチュ
ーブの取付構造。
1. An exhaust gas side of a W-type or U-type radiant tube is fixed to a bank, and a lower portion of a straight pipe on a burner side of the radiant tube is supported by a pedestal via a torsion bar attached to the bank, and the burner side is supported. The radiant tube mounting structure is characterized in that an end portion is penetrated to the outside of the furnace with a gap from the bank, and a bellows for expanding and contracting a gas inside the furnace is mounted between the bank and the end portion on the burner side.
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