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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-02-10
(45)【発行日】2025-02-19
(54)【発明の名称】加熱炉、及びその操業方法
(51)【国際特許分類】
F27B 9/06 20060101AFI20250212BHJP
F27B 9/36 20060101ALI20250212BHJP
F27D 19/00 20060101ALI20250212BHJP
F27D 21/00 20060101ALI20250212BHJP
F23D 14/12 20060101ALI20250212BHJP
F23L 15/04 20060101ALI20250212BHJP
F23L 15/02 20060101ALI20250212BHJP
F23C 99/00 20060101ALI20250212BHJP
C21D 9/56 20060101ALI20250212BHJP
C21D 1/34 20060101ALI20250212BHJP
【ＦＩ】
F27B9/06 Z
F27B9/36
F27D19/00 Z
F27D21/00 A
F23D14/12 A
F23L15/04
F23L15/02
F23C99/00
C21D9/56 101B
C21D1/34 P
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2022135901
(22)【出願日】2022-08-29
(65)【公開番号】P2024032314
(43)【公開日】2024-03-12
【審査請求日】2024-03-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000001258
【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(74)【代理人】
【識別番号】100105854
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 一
(74)【代理人】
【識別番号】100116012
【弁理士】
【氏名又は名称】宮坂 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也
(72)【発明者】
【氏名】川島 知之
(72)【発明者】
【氏名】小林 祥大
(72)【発明者】
【氏名】布川 亨
(72)【発明者】
【氏名】小澤 典子
【審査官】杉田 隼一
(56)【参考文献】
【文献】特開平０４－２９３７３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１０１３３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３１７９０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０４８７８４８０（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２７Ｂ ９／０６
Ｆ２７Ｂ ９／３６
Ｆ２７Ｄ １９／００
Ｆ２７Ｄ ２１／００
Ｆ２３Ｄ １４／１２
Ｆ２３Ｌ １５／０４
Ｆ２３Ｌ １５／０２
Ｆ２３Ｃ ９９／００
Ｃ２１Ｄ ９／５６
Ｃ２１Ｄ １／３４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ラジアントチューブとチューブ内で燃焼してチューブ内を加熱するバーナー部とを備えるラジアントチューブバーナーを複数組有し、炉内で所定の配列方向に沿って並んだ複数のラジアントチューブからの間接加熱で炉内を加熱する加熱炉の操業方法であって、上記ラジアントチューブの変形の有無を検査し、
上記検査で変形のあると検知されたラジアントチューブである検出ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部、及び、上記検出ラジアントチューブと上記配列方向で隣り合うラジアントチューブのうちの、上記検出ラジアントチューブの排気部側に位置するラジアントチューブである隣接ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部をそれぞれ、燃焼を停止した消火状態若しくはチューブ内の温度が炉温以下とする低出力燃焼状態とする、
ことを特徴とする加熱炉の操業方法。
【請求項2】
上記検出ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部及び上記隣接ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部のうちの少なくとも一方のバーナー部を、消火状態とすると共に、消火状態としたラジアントチューブバーナーのうちの少なくとも一つのラジアントチューブバーナーのラジアントチューブ内に炉温未満の温度の空気を流通させる、ことを特徴とする請求項１に記載した加熱炉の操業方法。
【請求項3】
上記複数のラジアントチューブの配列方向は、上下方向であり、上記隣接ラジアントチューブは、上記検出ラジアントチューブの下側に位置するラジアントチューブである、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した加熱炉の操業方法。
【請求項4】
上記ラジアントチューブは、Ｗ型ラジアントチューブである、ことを特徴とする請求項１に記載した加熱炉の操業方法。
【請求項5】
ラジアントチューブとチューブ内で燃焼してチューブ内を加熱するバーナー部とを備えるラジアントチューブバーナーを複数組有し、炉内で所定の配列方向に沿って並んだ複数のラジアントチューブからの間接加熱で炉内を加熱する加熱炉であって、各ラジアントチューブの変形の有無を検出するチューブ変形検出部と、
上記チューブ変形検出部の判定に基づき、チューブの変形があるラジアントチューブである検出ラジアントチューブが存在すると判定すると、その検出ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部、及び、上記検出ラジアントチューブと上記配列方向で隣り合うラジアントチューブのうちの、上記検出ラジアントチューブの排気部側に位置するラジアントチューブである隣接ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部をそれぞれ、燃焼を停止した消火状態、若しくはチューブ内の温度が炉温以下とする低出力燃焼状態とするバーナー制御変更部と、
を備えることを特徴とする加熱炉。
【請求項6】
上記バーナー制御変更部は、上記検出ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部及び上記隣接ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部のうちの少なくとも一方のバーナー部を消火状態とし、更に、上記バーナー制御変更部の処理によって消火状態となったラジアントチューブバーナーのうちの少なくとも一つのラジアントチューブバーナーのラジアントチューブ内に炉温未満の温度の空気を流す空気送風部を備える、
ことを特徴とする請求項５に記載した加熱炉。
【請求項7】
上記複数のラジアントチューブの配列方向は、上下方向であり、上記隣接ラジアントチューブは、上記検出ラジアントチューブの下側に位置するラジアントチューブとする、
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載した加熱炉。
【請求項8】
上記ラジアントチューブは、Ｗ型ラジアントチューブである、ことを特徴とする請求項５に記載した加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数のラジアントチューブバーナーで炉内の加熱を行う加熱炉、及びその加熱炉の操業に関する技術である。本発明は、例えば、連続焼鈍炉や、亜鉛メッキ鋼板を連続して加熱する加熱炉など、被加熱材が炉内を移動しながら加熱される構成の工業用加熱炉に好適な技術である。
【背景技術】
【0002】
連続焼鈍炉などの加熱炉で用いられる加熱装置として、ラジアントチューブとバーナー部とを備えたラジアントチューブバーナーが採用されることが多い（特許文献１、２参照）。
【0003】
特許文献１には、ラジアントチューブバーナーのラジアントチューブの一例としてＷ型ラジアントチューブが記載されている。特許文献１に記載のラジアントチューブは、上下に並ぶ４本の円形断面の直管部と、隣り合う直管部同士をそれぞれ連結する３本の円形断面の曲管部を備えたチューブ構造となっている。このようなチューブ構造の複数のラジアントチューブが、加熱炉内を走行する鋼板等の被加熱材の搬送方向に沿って並ぶ。これによって、被加熱材の表面に各直管部の側面が対向するように配置されている。そして、バーナー部から噴射された燃焼ガスが、ラジアントチューブの内部を通過し、下流の直管部から排ガスとして系外に排出される。このラジアントチューブで炉内を間接加熱する際に、燃焼ガスの温度が１０００℃以上となる極めて高温で操業する場合がある。そのため、ラジアントチューブの各管は、それぞれ管軸方向に熱伸びが発生する。
【0004】
これに対し、特許文献１では、炉壁に設置された受け金具とラジアントチューブ側に設けられた曲管部サポート部材によってラジアントチューブを支持している。そして、受け金具と曲管部サポート部材の間の摺動部にて、上記の熱伸び分だけ摺動することで、ラジアントチューブに熱拘束力が生じない構造にしている。更に、軸力及び曲げモーメントの作用を特に大きく受ける第１直管部及び第１曲管部の熱応力と変形を緩和するために、第１曲管部の先端中央部に支持受け部を設けている。これによって、第１直管部の長さを第４直管部の長さより短くすることにより支持受け部を第３曲管部上部に位置させる。そして、該支持受け部を第３曲管部上部に突設した支持部により支持する構造を提案している。
【0005】
また特許文献２では、第２直管部と第３直管部を接続することで、全体の座屈を防止することが記載されている。
【0006】
また、特許文献１に記載のように、各直管部が曲げ荷重によってラジアントチューブが垂れ下がるという問題がある。すなわち、ラジアントチューブ内のガス温度は、ガスの流れ方向の下流ほど温度が低くなるので、各直管部が等しくは熱伸びしない。そのため、上述した摺動部での熱伸び吸収作用が適切に機能しなくなり、ラジアントチューブ全体が歪んで曲げ荷重が作用し、各直管部が垂れ下がりに至るおそれがある。
【0007】
この問題に対し、断面形状が楕円形であるようなラジアントチューブが提案されている（特許文献２参照）。この文献では、断面の楕円形は、上下方向（被加熱材の走行方向）を長軸としている。楕円形断面の直管部を用いることによって、円形断面の直管部に比べて断面性能が向上するため、曲げ荷重による直管部の垂れ下がりを低減させることができる。
【0008】
更に、最近、工業製品に対する高性能・高品質の要求が強くなり、工業用加熱炉における加熱条件も厳しくなったため、ラジアントチューブの熱負荷もますます大きくなってきている。
なお、ラジアントチューブの形状には、Ｗ型以外に、Ｕ型（特許文献３参照）、Ｐ型などのチューブがある。
なお、ラジアントチューブの形状には、Ｗ型以外に、Ｕ型（特許文献３参照）、Ｐ型などのチューブがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】特開２０２０－１０１３３９号公報
【文献】特開平９－３０３７１１号公報
【文献】特開平５－２８５５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
上記の各特許文献には、種々のラジアントチューブに対する変形抑止策が提案されている。しかし、このような変形抑止対策を施しても、ラジアントチューブの経年的な変形を完全に止めることはできない。
【0011】
ここで、各ラジアントチューブにおける変形の有無の確認は、例えば、定期的な加熱炉の補修時に炉の操業を１度停止した上で実施される。このとき、ラジアントチューブに対し、今回取り替えるほどの変形ではないが、所定以上の変形（例えば直管部径と同程度の初期位置からの変形）が確認される場合がある。この場合、そのラジアントチューブは、次回の補修時の交換対象となる。このため、前回の補修時に変形が少なく前回の補修での交換対象とならなかったラジアントチューブについて、今回の補修で変形が確認された場合、次のように処理される場合が多い。すなわち、次回の補修時に加熱炉が停止するまで、今回変形が確認されたラジアントチューブは、交換されずに加熱炉内に設置されたままになる場合が多い。
【0012】
ここで、今回の点検で所定以上の変形が確認され次回の交換対象となったラジアントチューブのバーナー部は、運転されず消火されて燃焼が停止される。
【0013】
発明者は、この消火状態となった交換対象のラジアントチューブの変形の挙動について種々の調査を行って、次の知見を得た。
【0014】
ラジアントチューブは、チューブ全長が例えば３～５ｍになる。このため、バーナー部に接続している直管部（Ｗ型の場合は第１直管部）と排気部に接続している直管部（Ｗ型では第４直管部）で大きく温度が異なることがある。ここで、炉内に複数のラジアントチューブが並んで配置されている場合とする。この場合、交換対象のラジアントチューブの排気部に接続された直管部（最下流の直管部）は、隣接するラジアントチューブのバーナー部に接続した直管部からの輻射熱の影響を大きく受ける。そのため、次回交換対象のラジアントチューブは、バーナーを消火しているにも関わらず、予想以上に変形が進行してしまうおそれがある、との知見を得た。なお、図７に示すように、実際の加熱炉内でのラジアントチューブでも、排気部に接続された最下流の直管部１１Ｄに大きな変形が確認されている。
【0015】
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、加熱炉に用いられるラジアントチューブの長寿命化が可能な加熱炉の操業方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0016】
発明者らは、ラジアントチューブの更なる長寿命化を達成するために、炉内にラジアントチューブが複数本縦並んで配列した構成からなる工業用加熱炉の高精度シミュレーターを開発した。そして、その高精度シミュレーターで工業用加熱炉内のラジアントチューブ表面温度分布を推定した。発明者らは、その結果から、変形が進行しているラジアントチューブについて、そのラジアントチューブのバーナー部の燃焼停止（消火）だけでは、変形の進行を抑止できないことが分かった。これは、例えば、変形が進行しているラジアントチューブの排気部側の直管部に対し、隣のラジアントチューブのバーナー部側の直管部が隣接する場合に発生する。具体的には、隣接するラジアントチューブからの輻射熱により、変形が進行しているラジアントチューブの排気部につながる直管部が加熱され、温度が低下しないからである。このことは、チューブの高温クリープ変形が抑止できないことを意味する。そこで、発明者らは、変形が進行しているラジアントチューブの隣に位置するラジアントチューブも同時に消火することで、変形が進行しているラジアントチューブの変形を抑止できることを見出した。
【0017】
そして、課題解決のために、本発明の一態様は、ラジアントチューブとチューブ内で燃焼してチューブ内を加熱するバーナー部とを備えるラジアントチューブバーナーを複数組有し、炉内で所定の配列方向に沿って並んだ複数のラジアントチューブからの間接加熱で炉内を加熱する加熱炉の操業方法であって、上記ラジアントチューブの変形の有無を検査し、上記検査で変形のあると検知されたラジアントチューブである検出ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部、及び、上記検出ラジアントチューブと上記配列方向で隣り合うラジアントチューブのうちの少なくとも一方のラジアントチューブである隣接ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部をそれぞれ、燃焼を停止した消火状態若しくはチューブ内の温度が炉温以下とする低出力燃焼状態とする。
【発明の効果】
【0018】
本発明の態様によれば、変形が進行しているラジアントチューブに対し、そのラジアントチューブに隣接する他のラジアントチューブからの輻射熱が抑制される。この結果、本発明の態様によれば、当該変形が進行しているラジアントチューブの変形促進が防止される。これによって、本発明の態様によれば、加熱炉に用いられるラジアントチューブの更なる長寿命化が可能な加熱炉及びその操業方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明に基づく実施形態に係る加熱炉の例を示す模式図である。
【図2】本発明に基づく実施形態に係るラジアントチューブの並びなどを説明するための図である。
【図3】本発明に基づく実施形態に係るラジアントチューブバーナーを説明する図である。
【図4】炉温制御部の構成を説明する図である。
【図5】Ｐ型のラジアントチューブを示す斜視図である。
【図6】ラジアントチューブの配列状態の、他の例を示す模式図である。
【図7】ラジアントチューブの変形の一例を示す図である。
【図8】正規化距離と表面温度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではない。
本実施形態では、ラジアントチューブバーナーのラジアントチューブの形状がＷ型（図２参照）の場合を例にして説明する。ただし、本開示のラジアントチューブの形状は、Ｗ型に限定されず、２つの直管部を有するＵ型（特許文献３参照）やＰ型（図５参照）、１つの直管部を有するシングル型等であってもよい。
なお、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではない。
本実施形態では、ラジアントチューブバーナーのラジアントチューブの形状がＷ型（図２参照）の場合を例にして説明する。ただし、本開示のラジアントチューブの形状は、Ｗ型に限定されず、２つの直管部を有するＵ型（特許文献３参照）やＰ型（図５参照）、１つの直管部を有するシングル型等であってもよい。
【0021】
また本実施形態では、帯状の鋼板を加熱する加熱連続焼鈍炉を例にして説明する。しかし、本開示は、他の工業用加熱炉であっても良い。
【0022】
（構成）
本実施形態の加熱炉１は、図１に示すように、ペイオフリールから巻き戻された被加熱材である鋼板２が、炉１内に進入し、炉１内をパスラインに沿って移動されながら加熱されてから抽出される。符号３は、鋼板２の搬送方向の向きを変更するハースロールである。このように、本実施形態の連続加熱炉１は、ルーパー機構などによって、図１のように、加熱する鋼板２を上下に搬送する。当該鋼板２が上方及び下方に移動するときに、ラジアントチューブ１１からの輻射熱で加熱する。すなわち、加熱炉１は、図２に示すように、鋼板２の搬送方向（パスライン）に沿って、複数組のラジアントチューブバーナー１０を有する。なお、鋼板２の搬送方向は、図６のように、横方向などでもよい。複数組のラジアントチューブバーナー１０は、鋼板２の搬送方向に配列するように配置されていれば良い。なお、加熱炉は、図６のように、鋼板２の板厚方向の両面側から加熱する構成となっている場合が多い。この図６のような場合、ラジアントチューブバーナー１１Ａが検出ラジアントチューブの場合、隣接ラジアントチューブは、符号１１Ｂのラジアントチューブとなる。同様に、ラジアントチューブバーナー１１Ｃが検出ラジアントチューブの場合、隣接ラジアントチューブは、符号１１Ｄのラジアントチューブとなる。
本実施形態の加熱炉１は、図１に示すように、ペイオフリールから巻き戻された被加熱材である鋼板２が、炉１内に進入し、炉１内をパスラインに沿って移動されながら加熱されてから抽出される。符号３は、鋼板２の搬送方向の向きを変更するハースロールである。このように、本実施形態の連続加熱炉１は、ルーパー機構などによって、図１のように、加熱する鋼板２を上下に搬送する。当該鋼板２が上方及び下方に移動するときに、ラジアントチューブ１１からの輻射熱で加熱する。すなわち、加熱炉１は、図２に示すように、鋼板２の搬送方向（パスライン）に沿って、複数組のラジアントチューブバーナー１０を有する。なお、鋼板２の搬送方向は、図６のように、横方向などでもよい。複数組のラジアントチューブバーナー１０は、鋼板２の搬送方向に配列するように配置されていれば良い。なお、加熱炉は、図６のように、鋼板２の板厚方向の両面側から加熱する構成となっている場合が多い。この図６のような場合、ラジアントチューブバーナー１１Ａが検出ラジアントチューブの場合、隣接ラジアントチューブは、符号１１Ｂのラジアントチューブとなる。同様に、ラジアントチューブバーナー１１Ｃが検出ラジアントチューブの場合、隣接ラジアントチューブは、符号１１Ｄのラジアントチューブとなる。
【0023】
各ラジアントチューブバーナー１０は、図３に示すように、ラジアントチューブ１１とバーナー部１２とを備える。バーナー部１２は、チューブ内で燃焼してチューブ内を加熱する加熱装置である。
【0024】
本実施形態の各ラジアントチューブ１１は、図３に示すように、４本の直管部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを有する。更に、ラジアントチューブ１１は、隣り合う直管部同士を連結する３本の曲管部１１Ｅ、１１Ｆ、１１Ｇを有することで、１つの燃焼ガス流路を形成する。また、ラジアントチューブ１１の一方の開口端部にバーナー部１２が連結する。本実施形態では、最上流の直管部１１Ａにバーナー部１２が連結する。
ここで、４本の直管部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを区別する場合には、次のように記載する。すなわち、図３に示すように、バーナー部１２に近い側から第１直管部１１Ａ、第２直管部１１Ｂ、第３直管部１１Ｃ、第４直管部１１Ｄと呼ぶこととする。
ここで、４本の直管部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを区別する場合には、次のように記載する。すなわち、図３に示すように、バーナー部１２に近い側から第１直管部１１Ａ、第２直管部１１Ｂ、第３直管部１１Ｃ、第４直管部１１Ｄと呼ぶこととする。
【0025】
また、ラジアントチューブ１１は、図３に示すように、左右方向端部である、チューブの開口端部及び曲管部１１Ｆ、１１Ｇの位置で、炉壁１Ａに支持されている。
このため、ラジアントチューブ１１は、複数の直管部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄが、それぞれ横方向に延在すると共に、上下に配列した状態で配置されている。そして、操業中は、その直管部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの配列方向に沿って、加熱する鋼板２が移動する。
このため、ラジアントチューブ１１は、複数の直管部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄが、それぞれ横方向に延在すると共に、上下に配列した状態で配置されている。そして、操業中は、その直管部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの配列方向に沿って、加熱する鋼板２が移動する。
【0026】
（変形抑止構造）
４本の直管部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄのうち、自身の熱によって、第１直管部１１Ａが一番熱負荷を受け、自重及び熱影響によるクリープ現象によって変形しやすい。第２及び第３直管部１１Ｂ、１１Ｃにも変形が発生するが、第１直管部１１Ａの変形に伴う変形が大きい。
４本の直管部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄのうち、自身の熱によって、第１直管部１１Ａが一番熱負荷を受け、自重及び熱影響によるクリープ現象によって変形しやすい。第２及び第３直管部１１Ｂ、１１Ｃにも変形が発生するが、第１直管部１１Ａの変形に伴う変形が大きい。
【0027】
本実施形態では、図３に示すように、第２直管部１１Ｂと第３直管部１１Ｃとを第１補強リブで上下に連結する。これにより、第１直管部１１Ａの変形を、第２、第３直管部１１Ｂ、１１Ｃで受ける。また、第２直管部１１Ｂと第３直管部１１Ｃとを連結する曲管部１１Ｆ、及び第３直管部１１Ｃと第４直管部１１Ｄとを連結する曲管部１１Ｇにサポート部材２０を設け、そのサポート部材２０を、炉壁１Ａに取り付けた受け金具２１で下側から支持させる。これによって、直管部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの変形に伴う曲げモーメントを受けることで、直管部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの変形を抑制する。
【0028】
ここで、直管部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの自重及び熱影響等によるラジアントチューブ１１の変形を防止する変形抑止構造は、これに限定されず、他の公知の構造を採用しても良い。
これによって、ラジアントチューブ１１の下方への変形を抑えて、ラジアントチューブ１１の寿命向上や炉１の歩留まり向上を図ることが可能となる。
これによって、ラジアントチューブ１１の下方への変形を抑えて、ラジアントチューブ１１の寿命向上や炉１の歩留まり向上を図ることが可能となる。
【0029】
（チューブの配列）
上述の通り、複数のラジアントチューブバーナー１０の各ラジアントチューブ１１は、搬送される被加熱材である鋼板２の移動方向に沿って並ぶように配置される。具体的には、図２及び図３のように、複数のラジアントチューブ１１が、加熱炉１内を走行する鋼板２の搬送方向に沿って並び、且つ鋼板２の表面に各直管部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの側面が対向するように配置されている。
そして、各ラジアントチューブ１１は、バーナー部１２から噴射された燃焼ガスが、ラジアントチューブ１１の内部を通過し、下流の直管部１１Ｄから排ガスとして系外に排出されることで、加熱される。
上述の通り、複数のラジアントチューブバーナー１０の各ラジアントチューブ１１は、搬送される被加熱材である鋼板２の移動方向に沿って並ぶように配置される。具体的には、図２及び図３のように、複数のラジアントチューブ１１が、加熱炉１内を走行する鋼板２の搬送方向に沿って並び、且つ鋼板２の表面に各直管部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの側面が対向するように配置されている。
そして、各ラジアントチューブ１１は、バーナー部１２から噴射された燃焼ガスが、ラジアントチューブ１１の内部を通過し、下流の直管部１１Ｄから排ガスとして系外に排出されることで、加熱される。
【0030】
【0031】
（バーナー部１２）
各バーナー部１２は、炉温制御部３０からの指令に基づき、燃料ガスと燃焼用空気との流量が調整されることで、ラジアントチューブ１１の第１直管部１１Ａ内で燃焼して、チューブ内を加熱する燃焼ガスを発生する。
図２中、符号１３は、燃料ガスの流量を調整する調整弁であり、符号１４は、燃焼用空気量を調整する調整弁である。
各バーナー部１２は、炉温制御部３０からの指令に基づき、燃料ガスと燃焼用空気との流量が調整されることで、ラジアントチューブ１１の第１直管部１１Ａ内で燃焼して、チューブ内を加熱する燃焼ガスを発生する。
図２中、符号１３は、燃料ガスの流量を調整する調整弁であり、符号１４は、燃焼用空気量を調整する調整弁である。
【0032】
（制御部）
炉温を制御する炉温制御部３０を備える。なお、図２中、符号１５は、炉１内温度を検出する温度センサを示す。
炉温を制御する炉温制御部３０を備える。なお、図２中、符号１５は、炉１内温度を検出する温度センサを示す。
【0033】
炉温制御部３０は、炉温と炉温目標値（目標抽出温度）とに基づき、各ラジアントチューブバーナー１０のバーナー部１２の燃焼制御を行う。各ラジアントチューブバーナー１０毎にバーナー制御部を設け、炉温制御部３０から各バーナー制御部に燃焼の指令値を供給する構成でもよい。制御方法は、公知のバーナー制御方法を適用すれば良い。
炉温制御部３０は、図４に示すように、制御部本体３０Ａ、チューブ変形検出部３０Ｃ、バーナー制御変更部３０Ｂ、及び空気送風部３０Ｄ及びを備える。
炉温制御部３０は、図４に示すように、制御部本体３０Ａ、チューブ変形検出部３０Ｃ、バーナー制御変更部３０Ｂ、及び空気送風部３０Ｄ及びを備える。
【0034】
＜制御部本体３０Ａ＞
制御部本体３０Ａは、加熱操業に使用可能なラジアントチューブバーナー１０を認識し、炉温と、被加熱材である鋼板２の目標抽出温度とに基づき、加熱に使用する各ラジアントチューブバーナー１０の燃焼状態を演算する。そして、演算した燃焼状態になるように、各バーナー制御部を制御する。この制御は、公知の制御方法を適用すれば良く、特に制御方法は限定されない。
制御部本体３０Ａは、加熱操業に使用可能なラジアントチューブバーナー１０を認識し、炉温と、被加熱材である鋼板２の目標抽出温度とに基づき、加熱に使用する各ラジアントチューブバーナー１０の燃焼状態を演算する。そして、演算した燃焼状態になるように、各バーナー制御部を制御する。この制御は、公知の制御方法を適用すれば良く、特に制御方法は限定されない。
【0035】
＜チューブ変形検出部３０Ｃ＞
チューブ変形検出部３０Ｃは、各ラジアントチューブ１１の変形の有無を検出する検出部である。
チューブ変形検出部３０Ｃは、各ラジアントチューブ１１の変形に関する情報を取得する変形検出センサ３１からの信号に基づき、各ラジアントチューブ１１の変形を検出する。
チューブ変形検出部３０Ｃは、各ラジアントチューブ１１の変形の有無を検出する検出部である。
チューブ変形検出部３０Ｃは、各ラジアントチューブ１１の変形に関する情報を取得する変形検出センサ３１からの信号に基づき、各ラジアントチューブ１１の変形を検出する。
【0036】
例えば、定期検査のために炉１の操業を一時停止した際に、炉１内を３Ｄスキャンするデジタルスキャナ装置が取得した炉１内の３Ｄ画像情報を、チューブ変形検出部３０Ｃが取得する。ここでは、デジタルスキャナ装置が変形検出センサ３１を構成する。そして、チューブ変形検出部３０Ｃは、取得した３Ｄ画像情報に基づき、各ラジアントチューブ１１の直管部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの位置情報（例えば各直管部の中心軸情報）を求めて、各ラジアントチューブ１１に所定以上の変形が発生していないか否かを判定する。なお、変形の判定は、ラジアントチューブ１１を構成する複数の直管部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄのうちの一つ、例えば最下部に位置する直管部１１Ｄの変形状態の判定だけでよい。
【0037】
また、所定以上の変形は、例えばラジアントチューブ１１の外径の直径以上とする。
又は、例えば、ラジアントチューブ１１から張り出したサポート部材２０を受ける受け金具２１の変位を検出する変位計を変形検出センサ３１として設けておく。そして、チューブ変形検出部３０Ｃは、各ラジアントチューブ１１を保持する受け金具２１の変位量から、各ラジアントチューブ１１の変形の有無を判定する。
又は、例えば、ラジアントチューブ１１から張り出したサポート部材２０を受ける受け金具２１の変位を検出する変位計を変形検出センサ３１として設けておく。そして、チューブ変形検出部３０Ｃは、各ラジアントチューブ１１を保持する受け金具２１の変位量から、各ラジアントチューブ１１の変形の有無を判定する。
【0038】
又は、炉１内の温度分布を検出する炉温分布検出センサを設ける。そして、チューブ変形検出部３０Ｃは、ラジアントチューブ１１の配置周りの温度分布から、各ラジアントチューブ１１の変位の有無を推定（検出）するようにしてもよい。
【0039】
＜バーナー制御変更部３０Ｂ＞
ここで、チューブ変形検出部３０Ｃの判定に基づき、チューブに変形があると判定されたラジアントチューブ１１を、検出ラジアントチューブと記載する。また、その検出ラジアントチューブとラジアントチューブ１１の配列方向（本実施形態では上下方向）で隣り合うラジアントチューブ１１のうちの少なくとも一方のラジアントチューブ１１を、隣接ラジアントチューブと記載する。本実施形態では、検出ラジアントチューブの下側に位置するラジアントチューブ１１を隣接ラジアントチューブとする。検出ラジアントチューブの配列方向両側に位置する２つのラジアントチューブ１１を、共に隣接ラジアントチューブとしても良い。
ここで、チューブ変形検出部３０Ｃの判定に基づき、チューブに変形があると判定されたラジアントチューブ１１を、検出ラジアントチューブと記載する。また、その検出ラジアントチューブとラジアントチューブ１１の配列方向（本実施形態では上下方向）で隣り合うラジアントチューブ１１のうちの少なくとも一方のラジアントチューブ１１を、隣接ラジアントチューブと記載する。本実施形態では、検出ラジアントチューブの下側に位置するラジアントチューブ１１を隣接ラジアントチューブとする。検出ラジアントチューブの配列方向両側に位置する２つのラジアントチューブ１１を、共に隣接ラジアントチューブとしても良い。
【0040】
バーナー制御変更部３０Ｂは、まず、チューブ変形検出部３０Ｃの判定に基づき、検出ラジアントチューブの有無を判定する。
【0041】
バーナー制御変更部３０Ｂは、検出ラジアントチューブがあると判定すると、その検出ラジアントチューブに対する隣接ラジアントチューブを特定する。２以上の検出ラジアントチューブがある場合には、各検出ラジアントチューブ毎に隣接ラジアントチューブの特定を行う。なお、検出ラジアントチューブが連続して存在する場合、一部の検出ラジアントチューブは、隣接ラジアントチューブでもあるが、検出ラジアントチューブとして処理を実行する。ラジアントチューブ１１の識別は、例えば、ラジアントチューブ１１の並びに沿って識別番号を付与しておくことで実行できる。
【0042】
そして、バーナー制御変更部３０Ｂは、各検出ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部１２、及び各隣接ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部１２の各ステータスを、非加熱制御状態に変更する。
非加熱制御状態は、バーナー部１２の燃焼を停止した消火状態、若しくはバーナー部１２の制御を、チューブ内の温度が炉温以下とする低出力燃焼状態とする。そして、また、検出ラジアントチューブ及び隣接ラジアントチューブを加熱操業に利用できない使用不可状態にステータスを設定する。
非加熱制御状態は、バーナー部１２の燃焼を停止した消火状態、若しくはバーナー部１２の制御を、チューブ内の温度が炉温以下とする低出力燃焼状態とする。そして、また、検出ラジアントチューブ及び隣接ラジアントチューブを加熱操業に利用できない使用不可状態にステータスを設定する。
【0043】
＜空気送風部３０Ｄ＞
空気送風部３０Ｄは、バーナー制御変更部３０Ｂが消火状態に変更したラジアントチューブバーナー１０のラジアントチューブ１１の少なくとも一つのラジアントチューブ１１内に、炉温未満の温度の空気を流す処理を実行する。
空気送風部３０Ｄは、バーナー制御変更部３０Ｂが消火状態に変更したラジアントチューブバーナー１０のラジアントチューブ１１の少なくとも一つのラジアントチューブ１１内に、炉温未満の温度の空気を流す処理を実行する。
【0044】
空気送風部３０Ｄは、例えば、対象とするバーナー部１２に対し、燃焼ガスの圧送を停止すると共に、燃焼用空気の圧送で実現する。圧送する燃焼用空気は、温度が大気温度程度であり、一般に炉温よりも低い温度となっている。
なお、一般に燃焼用空気は、ラジアントチューブ入口前で予熱（３００～５００℃）されるが、予熱するための熱源は、燃焼排ガス顕熱であるため、燃焼ガスの圧送を停止した場合、燃焼用空気は予熱されていない。
なお、一般に燃焼用空気は、ラジアントチューブ入口前で予熱（３００～５００℃）されるが、予熱するための熱源は、燃焼排ガス顕熱であるため、燃焼ガスの圧送を停止した場合、燃焼用空気は予熱されていない。
【0045】
バーナー部１２とは別に、ラジアントチューブ１１内に大気を送風する送風装置を設け、その送風装置でラジアントチューブ１１内への送風を実現しても良い。
【0046】
ここで、空気送風部３０Ｄは、無くても良い。また、空気送風部３０Ｄの処理は、隣接ラジアントチューブだけに適用しても良いし、検出ラジアントチューブだけに適用してもよい。
また、検出ラジアントチューブ及び隣接ラジアントチューブのバーナー部１２の状態は、同じ非加熱制御状態でなくても良い。例えば、検出ラジアントチューブのバーナー部１２は消火状態だけとし、隣接ラジアントチューブのバーナー部１２は、温度が炉温以下とする低出力燃焼状態に設定してもよい。
また、検出ラジアントチューブ及び隣接ラジアントチューブのバーナー部１２の状態は、同じ非加熱制御状態でなくても良い。例えば、検出ラジアントチューブのバーナー部１２は消火状態だけとし、隣接ラジアントチューブのバーナー部１２は、温度が炉温以下とする低出力燃焼状態に設定してもよい。
【0047】
また、検出ラジアントチューブバーナー及び隣接ラジアントチューブバーナーを消火状態とした後に、検出ラジアントチューブバーナー及び隣接ラジアントチューブバーナーのチューブ内の温度が所定以上（例えば炉温よりも高くなった）となったときに、空気送風部３０Ｄを作動させるように構成してもよい。
【0048】
また、各ラジアントチューブ１１の変形の有無の検出を、定期検査時に作業員の目視確認によって実行するようにしてもよい。この場合には、手動でステータスを、非加熱制御状態に変更する。
【0049】
（動作その他）
本実施形態によれば、変形が進行しているラジアントチューブ１１に対し、そのラジアントチューブ１１に隣接する他のラジアントチューブ１１からの輻射熱が抑制される。この結果、当該変形が進行しているラジアントチューブ１１の変形促進が防止される。これによって、加熱炉１に用いられるラジアントチューブ１１の更なる長寿命化が可能な加熱炉１及びその操業方法を提供することが可能となる。
本実施形態によれば、変形が進行しているラジアントチューブ１１に対し、そのラジアントチューブ１１に隣接する他のラジアントチューブ１１からの輻射熱が抑制される。この結果、当該変形が進行しているラジアントチューブ１１の変形促進が防止される。これによって、加熱炉１に用いられるラジアントチューブ１１の更なる長寿命化が可能な加熱炉１及びその操業方法を提供することが可能となる。
【0050】
また、消火状態のラジアントチューブ１１であっても、炉１内の熱によって加熱されて輻射熱を発生する。これに対し、消火状態のラジアントチューブ１１内に炉温未満の空気を流通（圧送）することで、そのラジアントチューブ１１からの輻射熱を低減することが可能となる。
【0051】
（その他）
本開示は、次の構成も取り得る。
（１）ラジアントチューブとチューブ内で燃焼してチューブ内を加熱するバーナー部とを備えるラジアントチューブバーナーを複数組有し、炉内で所定の配列方向に沿って並んだ複数のラジアントチューブからの間接加熱で炉内を加熱する加熱炉の操業方法であって、
上記ラジアントチューブの変形の有無を検査し、
上記検査で変形のあると検知されたラジアントチューブである検出ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部、及び、上記検出ラジアントチューブと上記配列方向で隣り合うラジアントチューブのうちの少なくとも一方のラジアントチューブである隣接ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部をそれぞれ、燃焼を停止した消火状態若しくはチューブ内の温度が炉温以下とする低出力燃焼状態とする、
ことを特徴とする加熱炉の操業方法。
（２）上記検出ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部及び上記隣接ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部のうちの少なくとも一方のバーナー部を、消火状態とすると共に、消火状態としたラジアントチューブバーナーのうちの少なくとも一つのラジアントチューブバーナーのラジアントチューブ内に炉温未満の温度の空気を流通させる。
（３）上記複数のラジアントチューブの配列方向は、上下方向であり、
上記隣接ラジアントチューブは、上記検出ラジアントチューブの下側に位置するラジアントチューブである。
（４）上記ラジアントチューブは、Ｗ型ラジアントチューブである。
（５）ラジアントチューブとチューブ内で燃焼してチューブ内を加熱するバーナー部とを備えるラジアントチューブバーナーを複数組有し、炉内で所定の配列方向に沿って並んだ複数のラジアントチューブからの間接加熱で炉内を加熱する加熱炉であって、
各ラジアントチューブの変形の有無を検出するチューブ変形検出部と、
上記チューブ変形検出部の判定に基づき、チューブの変形があるラジアントチューブである検出ラジアントチューブが存在すると判定すると、その検出ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部、及び、上記検出ラジアントチューブと上記配列方向で隣り合うラジアントチューブのうちの少なくとも一方のラジアントチューブである隣接ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部をそれぞれ、燃焼を停止した消火状態、若しくはチューブ内の温度が炉温以下とする低出力燃焼状態とするバーナー制御変更部と、
を備える。
（６）上記バーナー制御変更部は、上記検出ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部及び上記隣接ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部のうちの少なくとも一方のバーナー部を消火状態とし、
更に、上記バーナー制御変更部の処理によって消火状態となったラジアントチューブバーナーのラジアントチューブ内に炉温未満の温度の空気を流す空気送風部を備える。
（７）上記複数のラジアントチューブの配列方向は、上下方向であり、
上記隣接ラジアントチューブは、上記検出ラジアントチューブの下側に位置するラジアントチューブとする。
（８）上記ラジアントチューブは、Ｗ型ラジアントチューブである。
本開示は、次の構成も取り得る。
（１）ラジアントチューブとチューブ内で燃焼してチューブ内を加熱するバーナー部とを備えるラジアントチューブバーナーを複数組有し、炉内で所定の配列方向に沿って並んだ複数のラジアントチューブからの間接加熱で炉内を加熱する加熱炉の操業方法であって、
上記ラジアントチューブの変形の有無を検査し、
上記検査で変形のあると検知されたラジアントチューブである検出ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部、及び、上記検出ラジアントチューブと上記配列方向で隣り合うラジアントチューブのうちの少なくとも一方のラジアントチューブである隣接ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部をそれぞれ、燃焼を停止した消火状態若しくはチューブ内の温度が炉温以下とする低出力燃焼状態とする、
ことを特徴とする加熱炉の操業方法。
（２）上記検出ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部及び上記隣接ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部のうちの少なくとも一方のバーナー部を、消火状態とすると共に、消火状態としたラジアントチューブバーナーのうちの少なくとも一つのラジアントチューブバーナーのラジアントチューブ内に炉温未満の温度の空気を流通させる。
（３）上記複数のラジアントチューブの配列方向は、上下方向であり、
上記隣接ラジアントチューブは、上記検出ラジアントチューブの下側に位置するラジアントチューブである。
（４）上記ラジアントチューブは、Ｗ型ラジアントチューブである。
（５）ラジアントチューブとチューブ内で燃焼してチューブ内を加熱するバーナー部とを備えるラジアントチューブバーナーを複数組有し、炉内で所定の配列方向に沿って並んだ複数のラジアントチューブからの間接加熱で炉内を加熱する加熱炉であって、
各ラジアントチューブの変形の有無を検出するチューブ変形検出部と、
上記チューブ変形検出部の判定に基づき、チューブの変形があるラジアントチューブである検出ラジアントチューブが存在すると判定すると、その検出ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部、及び、上記検出ラジアントチューブと上記配列方向で隣り合うラジアントチューブのうちの少なくとも一方のラジアントチューブである隣接ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部をそれぞれ、燃焼を停止した消火状態、若しくはチューブ内の温度が炉温以下とする低出力燃焼状態とするバーナー制御変更部と、
を備える。
（６）上記バーナー制御変更部は、上記検出ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部及び上記隣接ラジアントチューブ内を加熱するバーナー部のうちの少なくとも一方のバーナー部を消火状態とし、
更に、上記バーナー制御変更部の処理によって消火状態となったラジアントチューブバーナーのラジアントチューブ内に炉温未満の温度の空気を流す空気送風部を備える。
（７）上記複数のラジアントチューブの配列方向は、上下方向であり、
上記隣接ラジアントチューブは、上記検出ラジアントチューブの下側に位置するラジアントチューブとする。
（８）上記ラジアントチューブは、Ｗ型ラジアントチューブである。
【実施例】
【0052】
本実施例では、図３に示す構成のように、上下に設置された、Ｗ型ラジアントチューブ１１を有する２本のラジアントチューブバーナー１０に対し、上下に鋼板２を通過させる数値シミュレーションを作成し、そのシミュレーションを実行した。鋼板２の温度は６００℃一定と仮定している。
【0053】
（サンプル条件）
＜ケース１＞
ケース１では、２つのラジアントチューブバーナー１０をともにバーナー運転状態とした場合である。
＜ケース１＞
ケース１では、２つのラジアントチューブバーナー１０をともにバーナー運転状態とした場合である。
【0054】
＜ケース２＞
ケース２には、上側のラジアントチューブバーナーを消火状態とし、下側のラジアントチューブバーナー１０をバーナー運転状態とした場合である。
＜ケース３＞
ケース３は、２つのラジアントチューブバーナー１０とも消火状態とした場合である。
ケース２には、上側のラジアントチューブバーナーを消火状態とし、下側のラジアントチューブバーナー１０をバーナー運転状態とした場合である。
＜ケース３＞
ケース３は、２つのラジアントチューブバーナー１０とも消火状態とした場合である。
【0055】
なお、消火状態では、燃料ガス及び燃焼用空気を供給しないで、バーナーを停止した状態とする。バーナー状態は、燃料ガス及び燃焼用空気を供給して、ラジアントチューブ１１内で燃焼してチューブを加熱する状態とする。
【0056】
【0057】
ケース２では上側のラジアントチューブ１１を消火状態としている。しかし、図８から分かるように、ケース１とケース２における第４直管部１１Ｄにおける上記測温位置Ｔの温度の違いは３０℃以下と小さかった。これは、上記測温位置Ｔは、下側のラジアントチューブ１１の第１直管部１１Ａからの輻射熱を受けるためである。
この結果から分かるように、上側のラジアントチューブ１１における第４直管部１１Ｄの変形が進行している場合、上側のラジアントチューブバーナー１０を消火状態としても変形が進行する。すなわち、ケース２では、上側のラジアントチューブ１１での変形、特に最下部の直管部１Ｄでの変形は継続するものと考えられる。
この結果から分かるように、上側のラジアントチューブ１１における第４直管部１１Ｄの変形が進行している場合、上側のラジアントチューブバーナー１０を消火状態としても変形が進行する。すなわち、ケース２では、上側のラジアントチューブ１１での変形、特に最下部の直管部１Ｄでの変形は継続するものと考えられる。
【0058】
一方、ケース３のように、下側のラジアントチューブバーナー１０も消火状態とすることで、上側のラジアントチューブ１１の上記測温位置Ｔは、ほぼ鋼板２と同じ温度となった。つまり、本発明に基づけば、上側のラジアントチューブ１１にうち、第４直管部１１Ｄの変形の進行を抑制できることが分かった。
【符号の説明】
【0059】
１ 加熱炉
１Ａ 炉壁
２ 鋼板（被加熱材）
１０ ラジアントチューブバーナー
１１ ラジアントチューブ
１２ バーナー部
１５ 炉温検出センサ
２０ サポート部材
２１ 受け金具
３０ 炉温制御部
３０Ａ 制御部本体
３０Ｂ バーナー制御変更部
３０Ｃ チューブ変形検出部
３０Ｄ 空気送風部
１Ａ 炉壁
２ 鋼板（被加熱材）
１０ ラジアントチューブバーナー
１１ ラジアントチューブ
１２ バーナー部
１５ 炉温検出センサ
２０ サポート部材
２１ 受け金具
３０ 炉温制御部
３０Ａ 制御部本体
３０Ｂ バーナー制御変更部
３０Ｃ チューブ変形検出部
３０Ｄ 空気送風部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】