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JP6323366B2 - Radiant tube - Google Patents
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Description

本発明は、工業用加熱炉に用いられるラジアントチューブに関するものである。   The present invention relates to a radiant tube used in an industrial heating furnace.

従来から、工業用加熱炉における金属帯等の加熱装置として、ラジアントチューブを用いたバーナ(ラジアントチューブバーナ)が設置されることが多い(例えば、特許文献1)。   Conventionally, a burner using a radiant tube (radiant tube burner) is often installed as a heating device for a metal strip or the like in an industrial heating furnace (for example, Patent Document 1).

ラジアントチューブには、その形状によって、U型、W型、Z型などがあるが、ここでは、W型のラジアントチューブを例にして述べる。   The radiant tube includes a U type, a W type, a Z type, and the like depending on the shape thereof. Here, a W type radiant tube will be described as an example.

そのような従来のラジアントチューブの一例を図5に示す。図5(a)は側面図、図5(b)は図5(a)におけるP断面図、図5(c)は図5(a)におけるQ断面図である。   An example of such a conventional radiant tube is shown in FIG. 5 (a) is a side view, FIG. 5 (b) is a P sectional view in FIG. 5 (a), and FIG. 5 (c) is a Q sectional view in FIG. 5 (a).

図5に示すように、このラジアントチューブ80は、4本の円形断面の直管(第1直管81、第2直管82、第3直管83、第4直管84)と3本の円形断面の曲管(第1曲管85、第2曲管86、第3曲管87)を備えた構造となっている。   As shown in FIG. 5, the radiant tube 80 includes four straight pipes (a first straight pipe 81, a second straight pipe 82, a third straight pipe 83, and a fourth straight pipe 84) having a circular cross section. It has a structure including a curved pipe (a first curved pipe 85, a second curved pipe 86, and a third curved pipe 87) having a circular cross section.

そして、ラジアントチューブ80は加熱炉内に設置されて、加熱炉内を上下方向に走行する金属帯等の被加熱材(図示せず)の表面に直管81〜84の側面が対向するように配置されている。バーナ本体(図示せず)から噴射された燃焼ガス7は、ラジアントチューブ80の内部を通過し、排ガス8として系外に排出される。   And the radiant tube 80 is installed in a heating furnace, and the side surface of the straight pipes 81-84 is opposed to the surface of a heated material (not shown) such as a metal strip that travels in the vertical direction in the heating furnace. Has been placed. The combustion gas 7 injected from the burner body (not shown) passes through the radiant tube 80 and is discharged out of the system as the exhaust gas 8.

その際に、燃焼ガス7の温度が1000℃以上となる極めて高温で操業する場合があり、そのためにラジアントチューブ80の各管81〜87(特に、直管81〜84)はそれぞれ管軸方向に熱伸びする。そこで、炉壁1に設置された炉側サポート2とラジアントチューブ80側に設けられた管側サポート3によってラジアントチューブ80が支持されるようにし、炉側サポート2と管側サポート3の間の摺動部4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80に熱拘束力が生じない構造にしている。   At that time, the combustion gas 7 may be operated at an extremely high temperature of 1000 ° C. or higher. For this reason, the tubes 81 to 87 (particularly, the straight tubes 81 to 84) of the radiant tube 80 are respectively in the tube axis direction. It grows hot. Therefore, the radiant tube 80 is supported by the furnace side support 2 installed on the furnace wall 1 and the tube side support 3 provided on the radiant tube 80 side, and the sliding between the furnace side support 2 and the tube side support 3 is performed. The moving part 4 is slid by the amount corresponding to the thermal elongation, so that the heat restraining force is not generated in the radiant tube 80.

従来、このようなラジアントチューブ80は、鋳造によって一体的に製造されるのが一般的であったが、鋳造特有の引き巣とよばれる鋳造欠陥が生じるため、溶湯が満遍なくいきわたるように、ある程度の肉厚(例えば、8mm程度)で鋳造する必要があった。その結果、重量が大きくなり、加熱炉内で自重によるクリープ変形が大きくなることが問題であった。   Conventionally, such a radiant tube 80 has been generally manufactured integrally by casting. However, since a casting defect called a puddle peculiar to casting occurs, a certain amount of the molten metal spreads uniformly. It was necessary to cast with a wall thickness (for example, about 8 mm). As a result, there is a problem that the weight increases and the creep deformation due to its own weight increases in the heating furnace.

そこで、近年は、耐熱金属板を成形して溶接接合した溶接管をラジアントチューブ80の直管81〜84と曲管85〜87に用い、それらの各管81〜87を溶接で接続する構造(溶接構造)とするのが主流となっている。これによって、ラジアントチューブ80の各管81〜87の薄肉化(例えば、3mm程度)・軽量化が可能となり、自重によるクリープ変形は防止できるようになった。   Therefore, in recent years, welded pipes formed by heat-resistant metal plates and welded are used for the straight pipes 81 to 84 and the curved pipes 85 to 87 of the radiant tube 80, and these pipes 81 to 87 are connected by welding ( Welding structure) has become the mainstream. As a result, each of the tubes 81 to 87 of the radiant tube 80 can be made thinner (for example, about 3 mm) and lighter, and creep deformation due to its own weight can be prevented.

しかしながら、ラジアントチューブ80の各管81〜87を薄肉化したことに伴って、ラジアントチューブ80の各管81〜87の断面性能が著しく低下し、特に、直管81〜84が曲げ荷重によって割損するという問題があった。すなわち、ラジアントチューブ80内のガス温度は、ガス流れ方向の下流ほど温度が低くなるので、直管部81、82、83、84が等しくは熱伸びしない。そのため、上述した摺動部4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80全体が歪んで曲げ荷重が作用し、直管81〜84が割損に至ることになる。   However, as each of the tubes 81 to 87 of the radiant tube 80 is thinned, the cross-sectional performance of each of the tubes 81 to 87 of the radiant tube 80 is remarkably deteriorated. In particular, the straight tubes 81 to 84 are damaged by the bending load. There was a problem. That is, since the temperature of the gas in the radiant tube 80 becomes lower as it goes downstream in the gas flow direction, the straight pipe portions 81, 82, 83, 84 do not heat equally. For this reason, the heat elongation absorbing action at the sliding portion 4 described above does not function properly, the entire radiant tube 80 is distorted and a bending load is applied, and the straight pipes 81 to 84 are damaged.

この問題に対して、図6に示すようなラジアントチューブが提案されている(例えば、特許文献2)。ここで、図6(a)は側面図、図6(b)は図6(a)におけるR断面図、図6(c)は図6(a)におけるS断面図である。   For this problem, a radiant tube as shown in FIG. 6 has been proposed (for example, Patent Document 2). 6A is a side view, FIG. 6B is an R sectional view in FIG. 6A, and FIG. 6C is an S sectional view in FIG. 6A.

図6に示すように、このラジアントチューブ90は、4本の楕円形断面の直管(第1直管91、第2直管92、第3直管93、第4直管94)と3本の円形断面の曲管(第1曲管95、第2曲管96、第3曲管97)が接続されて構成されている。なお、直管91〜94の断面の楕円形は、上下方向(被加熱材の走行方向)を長軸としている。   As shown in FIG. 6, this radiant tube 90 includes four straight pipes (first straight pipe 91, second straight pipe 92, third straight pipe 93, and fourth straight pipe 94) having an elliptical cross section. The curved pipes of the circular cross section (the first curved pipe 95, the second curved pipe 96, and the third curved pipe 97) are connected. In addition, the elliptical shape of the cross section of the straight pipes 91 to 94 has the major axis in the vertical direction (traveling direction of the material to be heated).

このように、楕円形断面の直管91〜94を用いることによって、上記の円形断面の直管81〜84に比べて断面性能が向上するので、曲げ荷重による割損を低減させることができる。   Thus, since the cross-sectional performance is improved by using the straight pipes 91 to 94 having an elliptical cross section as compared with the straight pipes 81 to 84 having the circular cross section, it is possible to reduce breakage due to a bending load.

特開平9−303711号公報JP-A-9-303711 特開平5−285533号公報JP-A-5-285533

しかしながら、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た。   However, recently, the demand for high performance and high quality for industrial products has become stronger, and the heating conditions in industrial heating furnaces have become stricter, so that the heat load of radiant tubes has also increased.

それにともなって、図6に示したような、楕円形断面の直管91〜94を有するラジアントチューブ90であっても、曲げ荷重による割損が増加するようになってきた。   Accordingly, even in the radiant tube 90 having the straight pipes 91 to 94 having an elliptical cross section as shown in FIG. 6, the breakage due to the bending load has increased.

しかも、このラジアントチューブ90は、図6に示したように、楕円形断面の直管91〜94と円形断面の曲管95〜97の接続部が断面急変部99となるので、この断面急変部99を起点とした割損も生じるようになってきた。   In addition, as shown in FIG. 6, the radiant tube 90 has an abrupt cross-sectional change portion 99 at the connection portion between the straight pipes 91 to 94 having an elliptical cross section and the curved pipes 95 to 97 having a circular cross section. There is also a breakage starting from 99.

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、工業用加熱炉に用いられる溶接構造のラジアントチューブとして、高強度で長寿命のラジアントチューブを提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a radiant tube having a high strength and a long life as a radiant tube having a welded structure used in an industrial heating furnace. is there.

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。   In order to solve the above problems, the present invention has the following features.

[1]溶接管からなる直管と曲管を溶接で接続した溶接構造のラジアントチューブにおいて、前記直管と前記曲管の断面形状が同一の楕円形であるとともに、直管の曲がり防止用の補強材を有することを特徴とするラジアントチューブ。   [1] In a radiant tube having a welded structure in which a straight pipe made of a welded pipe and a curved pipe are connected by welding, the straight pipe and the curved pipe have the same elliptical cross-sectional shape and are used for preventing the straight pipe from being bent. A radiant tube having a reinforcing material.

[2]前記補強材が、前記直管の内部において前記楕円形の長軸または/および短軸に配置された補強材である前記[1]に記載のラジアントチューブ。   [2] The radiant tube according to [1], wherein the reinforcing material is a reinforcing material arranged on the major axis or / and the minor axis of the ellipse inside the straight pipe.

[3]前記直管の内部に熱伝達用のフィンを有することを特徴とする前記[1]または[2]に記載のラジアントチューブ。   [3] The radiant tube according to [1] or [2], wherein the straight pipe includes a heat transfer fin.

なお、本発明において、直管あるいは曲管の断面形状とは、当該直管あるいは曲管の管軸に垂直な断面の形状を意味している。   In the present invention, the sectional shape of a straight pipe or a curved pipe means a shape of a cross section perpendicular to the tube axis of the straight pipe or the curved pipe.

本発明によれば、工業用加熱炉に用いられる溶接構造のラジアントチューブとして、高強度で長寿命のラジアントチューブを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a high intensity | strength and long life radiant tube can be provided as a radiant tube of the welding structure used for an industrial heating furnace.

本発明の実施形態1に係るラジアントチューブを示す図である。It is a figure which shows the radiant tube which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2に係るラジアントチューブを示す図である。It is a figure which shows the radiant tube which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施例1における断面性能の比較図である。It is a comparison figure of the section performance in Example 1 of the present invention. 本発明の実施例2における温度変化(熱効率)の比較図である。It is a comparison figure of the temperature change (thermal efficiency) in Example 2 of this invention. 従来のラジアントチューブ(直管が円形断面)を示す図である。It is a figure which shows the conventional radiant tube (a straight pipe is circular cross section). 従来のラジアントチューブ(直管が楕円形断面)を示す図である。It is a figure which shows the conventional radiant tube (a straight pipe is an elliptical cross section).

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[実施形態1]
図1は、本発明の実施形態1に係るラジアントチューブ10を示す図である。図1(a)は側面図、図1(b)は図1(a)におけるA断面図、図1(c)は図1(a)におけるB断面図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a view showing a radiant tube 10 according to Embodiment 1 of the present invention. 1 (a) is a side view, FIG. 1 (b) is a cross-sectional view A in FIG. 1 (a), and FIG. 1 (c) is a cross-sectional view B in FIG. 1 (a).

図1に示すように、このラジアントチューブ10は、4本の楕円形断面の直管(第1直管11、第2直管12、第3直管13、第4直管14)と3本の楕円形断面の曲管(第1曲管15、第2曲管16、第3曲管17)が溶接で接続されて構成されている。   As shown in FIG. 1, the radiant tube 10 includes four straight pipes (first straight pipe 11, second straight pipe 12, third straight pipe 13, and fourth straight pipe 14) having an elliptical cross section. The bent pipes having the elliptical cross section (the first bent pipe 15, the second bent pipe 16, and the third bent pipe 17) are connected by welding.

ここで、直管11〜14と曲管15〜17は断面形状が同一の溶接管であり、直管11〜14の断面の楕円形は、上下方向(金属帯等の被加熱材の走行方向)を長軸としていて、曲管15〜17は直管11〜14との間で断面急変部が生じないように接続されている。なお、上記の断面の楕円形については、隣接する直管同士の干渉等を考慮して、長径と短径の比を1.2〜1.4程度にするのが好ましい。   Here, the straight pipes 11 to 14 and the curved pipes 15 to 17 are welded pipes having the same cross-sectional shape. ) Is the long axis, and the curved pipes 15 to 17 are connected to the straight pipes 11 to 14 so as not to cause a sudden change in section. In addition, about the ellipse of said cross section, it is preferable to make ratio of a major axis and a minor axis about 1.2-1.4 in consideration of interference etc. of adjacent straight pipes.

そして、それに加えて、このラジアントチューブ10は、図1(b)に直管11を代表させて示すように、直管11〜14の内部に、直管11〜14の曲がり防止用の補強材31、32が配置されている。ここでは、補強材31は直管11〜14の楕円形断面の長軸に配置され、補強材32は直管11〜14の楕円形断面の短軸に配置されている。なお、補強材31、32は、直管11〜14の管軸方向全体にわたって配置されていてもよいし、場合によっては、直管11〜14の管軸方向に所定の間隔をおいて配置されていてもよい。   In addition, the radiant tube 10 includes a reinforcing material for preventing bending of the straight pipes 11 to 14 inside the straight pipes 11 to 14, as shown in FIG. 31 and 32 are arranged. Here, the reinforcing material 31 is arranged on the long axis of the elliptical cross section of the straight pipes 11 to 14, and the reinforcing material 32 is arranged on the short axis of the elliptical cross section of the straight pipes 11 to 14. The reinforcing members 31 and 32 may be disposed over the entire pipe axis direction of the straight pipes 11 to 14, or depending on the case, may be arranged at a predetermined interval in the pipe axis direction of the straight pipes 11 to 14. It may be.

このようにして、この実施形態1に係るラジアントチューブ10においては、直管11〜14が曲がり防止用の補強材31、32を備えているので、断面性能が向上して、曲げ荷重による直管11〜14の割損が抑制されるとともに、直管11〜14と曲管15〜17の間に断面急変部がないので、断面急変による割損は生じない。   Thus, in the radiant tube 10 according to the first embodiment, since the straight pipes 11 to 14 are provided with the reinforcing members 31 and 32 for preventing the bending, the cross-sectional performance is improved and the straight pipe due to the bending load is provided. While the breakage of 11 to 14 is suppressed and there is no sudden section change between the straight pipes 11 to 14 and the curved pipes 15 to 17, breakage due to sudden section change does not occur.

したがって、この実施形態1に係るラジアントチューブ10は、高強度で長寿命のラジアントチューブとなっている。   Therefore, the radiant tube 10 according to the first embodiment is a radiant tube having a high strength and a long life.

なお、補強材31、32の材質は、直管11〜14、曲管15〜17の材質(例えば、耐熱鋼)と同じものにすればよい。また、補強材31、32の厚さは、5〜10mm程度にすればよい。   In addition, what is necessary is just to make the material of the reinforcing materials 31 and 32 the same as the material (for example, heat resistant steel) of the straight pipes 11-14 and the curved pipes 15-17. Further, the thickness of the reinforcing members 31 and 32 may be about 5 to 10 mm.

そして、上記のように、直管11〜14の内部に補強材31、32を配置する際には、予め、直管11〜14を管軸に沿って2分割しておき、そこに補強材31、32を配置した後、2分割した個所を溶接接合すればよい。   And as mentioned above, when arrange | positioning the reinforcing materials 31 and 32 in the inside of the straight pipes 11-14, the straight pipes 11-14 are divided | segmented into 2 along a pipe axis beforehand, and there is a reinforcing material there. What is necessary is just to weld-join the part divided into 2 after arrange | positioning 31 and 32. FIG.

その際に、補強材31、32は、直管11〜14に接合されていなくとも、直管11〜14の曲がり防止機能は発揮できるので、直管11〜14に対して、管軸方向の位置決めをする程度に溶接接合をされていればよい。   At that time, the reinforcing members 31 and 32 can exhibit the function of preventing the bending of the straight pipes 11 to 14 even if they are not joined to the straight pipes 11 to 14. What is necessary is just to be welded and joined to such an extent that positioning is performed.

また、補強材31、32を直管11〜14の管軸方向全体にわたって配置する場合には、直管11〜14の管端から補強材31、32を差し込むようにしてもよい。   Moreover, when arrange | positioning the reinforcing materials 31 and 32 over the whole pipe-axis direction of the straight pipes 11-14, you may make it insert the reinforcing materials 31 and 32 from the pipe end of the straight pipes 11-14.

なお、この実施形態1では、楕円形の長軸側の補強材31と楕円形の短軸側の補強材32を配置しているが、補強材31、30のいずれか一方だけを配置することでもよい。また、直管11〜14の楕円形の他の個所に補強材を配置してもよい。さらに、直管11〜14の外部に補強材を配置してもよい。   In the first embodiment, the elliptical long-axis side reinforcing material 31 and the elliptical short-axis side reinforcing material 32 are arranged, but only one of the reinforcing materials 31 and 30 is arranged. But you can. Moreover, you may arrange | position a reinforcing material in the other elliptical part of the straight pipes 11-14. Furthermore, you may arrange | position a reinforcing material outside the straight pipes 11-14.

[実施形態2]
図2は、本発明の実施形態2に係るラジアントチューブ20を示す図である。図2(a)は側面図、図2(b)は図2(a)におけるC断面図、図2(c)は図2(a)におけるD断面図である。
[Embodiment 2]
FIG. 2 is a view showing a radiant tube 20 according to Embodiment 2 of the present invention. 2A is a side view, FIG. 2B is a C cross-sectional view in FIG. 2A, and FIG. 2C is a D cross-sectional view in FIG. 2A.

図2に示すように、このラジアントチューブ20の基本的な構成は、上記のラジアントチューブ10と同じである。   As shown in FIG. 2, the basic configuration of the radiant tube 20 is the same as that of the radiant tube 10 described above.

すなわち、このラジアントチューブ20は、4本の楕円形断面の直管(第1直管21、第2直管22、第3直管23、第4直管24)と3本の楕円形断面の曲管(第1曲管25、第2曲管26、第3曲管27)が溶接で接続されて構成されている。   That is, the radiant tube 20 has four oval cross-section straight pipes (first straight pipe 21, second straight pipe 22, third straight pipe 23, fourth straight pipe 24) and three oval cross-sections. The curved pipes (first curved pipe 25, second curved pipe 26, and third curved pipe 27) are connected by welding.

ここで、直管21〜24と曲管25〜27は断面形状が同一の溶接管であり、直管21〜24の断面の楕円形は、上下方向(金属帯等の被加熱材の走行方向)を長軸としていて、曲管25〜27は直管21〜24との間で断面急変部が生じないように接続されている。   Here, the straight pipes 21 to 24 and the curved pipes 25 to 27 are welded pipes having the same cross-sectional shape. ) Is the long axis, and the bent pipes 25 to 27 are connected to the straight pipes 21 to 24 so as not to cause a sudden change in section.

そして、図2(b)に直管21を代表させて示すように、直管21〜24の内部に、直管21〜24の曲がり防止用の補強材31、32が配置されている。ここで、補強材31は直管21〜24の楕円形断面の長軸に配置され、補強材32は直管21〜24の楕円形断面の短軸に配置されている。なお、補強材31、32は、直管21〜24の管軸方向全体にわたって配置されていてもよいし、場合によっては、直管21〜24の管軸方向に所定の間隔をおいて配置されていてもよい。   Then, as shown by the straight pipe 21 as a representative in FIG. 2B, reinforcing members 31 and 32 for preventing the bending of the straight pipes 21 to 24 are arranged inside the straight pipes 21 to 24. Here, the reinforcing material 31 is arranged on the long axis of the elliptical cross section of the straight pipes 21 to 24, and the reinforcing material 32 is arranged on the short axis of the elliptical cross section of the straight pipes 21 to 24. The reinforcing members 31 and 32 may be arranged over the entire pipe axis direction of the straight pipes 21 to 24, or depending on the case, arranged at a predetermined interval in the pipe axis direction of the straight pipes 21 to 24. It may be.

その上で、このラジアントチューブ20は、上記のラジアントチューブ10と異なり、図2(b)に直管21を代表させて示すように、直管21〜24の内部に、熱伝達用のフィン33が配置されている。   In addition, unlike the radiant tube 10, the radiant tube 20 has heat transfer fins 33 in the straight pipes 21 to 24 as shown in FIG. Is arranged.

その理由は、次の如くである。すなわち、直管21〜24の断面を楕円形にすることで、被加熱材(金属帯)の表面と対向する表面積が大きくなるために、輻射効率は上昇するが、一方で、燃焼ガスの流路面積が大きくなるために、燃焼ガスの流速が小さくなり、燃焼ガスから管内面への熱伝達量が小さくなり、全体としては熱効率が低下する可能性がある。そこで、直管21〜24の内部に、熱伝達用のフィン33を配置することによって、燃焼ガスと管内面との接触面積を増加させて、燃焼ガスから管内面への熱伝達量を大きくし、熱効率を向上させている。   The reason is as follows. That is, by making the cross section of the straight pipes 21 to 24 elliptical, the surface area facing the surface of the material to be heated (metal strip) increases, so that the radiation efficiency increases, but on the other hand, the flow of combustion gas Since the road area increases, the flow rate of the combustion gas decreases, the amount of heat transfer from the combustion gas to the inner surface of the pipe decreases, and the overall thermal efficiency may decrease. Therefore, by disposing the heat transfer fins 33 inside the straight pipes 21 to 24, the contact area between the combustion gas and the pipe inner surface is increased, and the amount of heat transfer from the combustion gas to the pipe inner surface is increased. , Improve the thermal efficiency.

なお、フィン33は、直管21〜24の管軸方向全体にわたって配置されているのが好ましいが、場合によっては、直管21〜24の管軸方向に所定の間隔をおいて配置されていてもよい。   In addition, although it is preferable that the fin 33 is arrange | positioned over the whole pipe-axis direction of the straight pipes 21-24, depending on the case, it is arrange | positioned at predetermined intervals in the pipe-axis direction of the straight pipes 21-24. Also good.

このようにして、この実施形態2に係るラジアントチューブ20においては、直管21〜24が曲がり防止用の補強材31、32を備えているので、断面性能が向上して、曲げ荷重による直管21〜24の割損が抑制されるとともに、直管21〜24と曲管25〜27の間に断面急変部がないので、断面急変による割損は生じない。さらに、直管21〜24が熱伝達用のフィン33を備えているので、熱効率を向上させることができる。   Thus, in the radiant tube 20 according to the second embodiment, since the straight pipes 21 to 24 are provided with the reinforcing materials 31 and 32 for preventing the bending, the cross-sectional performance is improved and the straight pipe due to the bending load is provided. Breakage of 21 to 24 is suppressed, and since there is no sudden change section between the straight pipes 21 to 24 and the bent pipes 25 to 27, breakage due to sudden change in cross section does not occur. Furthermore, since the straight pipes 21 to 24 are provided with the heat transfer fins 33, the thermal efficiency can be improved.

したがって、この実施形態2に係るラジアントチューブ20は、高強度で長寿命で高効率のラジアントチューブとなっている。   Therefore, the radiant tube 20 according to the second embodiment is a radiant tube with high strength, long life, and high efficiency.

なお、フィン31の材質は、補強材31、32と同様に、直管21〜24、曲管25〜27の材質(例えば、耐熱鋼)と同じものにすればよい。また、フィン31の寸法は、厚さが2〜4mm程度、幅(管径方向の長さ)が10〜20mm程度にすればよい。   The material of the fin 31 may be the same as the material of the straight pipes 21 to 24 and the curved pipes 25 to 27 (for example, heat resistant steel), similarly to the reinforcing members 31 and 32. In addition, the dimensions of the fin 31 may be about 2 to 4 mm in thickness and about 10 to 20 mm in width (length in the tube diameter direction).

また、上記のように、直管21〜24の内部に補強材31、32とフィン33を配置する際には、予め、直管21〜24を管軸に沿って2分割しておき、そこに補強材31、32とフィン33を配置した後、2分割した個所を溶接接合すればよい。   Further, as described above, when the reinforcing members 31 and 32 and the fins 33 are arranged inside the straight pipes 21 to 24, the straight pipes 21 to 24 are divided into two along the pipe axis in advance. After the reinforcing members 31 and 32 and the fins 33 are arranged, the two parts may be welded and joined.

その際に、補強材31、32は、直管21〜24に接合されていなくとも、直管21〜24の曲がり防止機能は発揮できるので、直管21〜24に対して、管軸方向の位置決めをする程度の溶接接合をされていればよい。   At that time, even if the reinforcing members 31 and 32 are not joined to the straight pipes 21 to 24, the function of preventing the bending of the straight pipes 21 to 24 can be exhibited. What is necessary is just to perform welding joining of the grade which positions.

また、補強材31、32を直管21〜24の管軸方向全体にわたって配置する場合には、直管21〜24の管端から補強材31、32を差し込むようにしてもよい。   Moreover, when arrange | positioning the reinforcing materials 31 and 32 over the whole pipe-axis direction of the straight pipes 21-24, you may make it insert the reinforcing materials 31 and 32 from the pipe end of the straight pipes 21-24.

一方、フィン33は、その熱伝達向上機能を充分に発揮できるように、直管21〜24と溶接接合によって一体化する。   On the other hand, the fin 33 is integrated with the straight pipes 21 to 24 by welding so that the heat transfer improving function can be sufficiently exhibited.

なお、この実施形態2では、楕円形の長軸側の補強材31と楕円形の短軸側の補強材32を配置しているが、補強材31、30のいずれか一方だけを配置することでもよい。また、直管21〜24の楕円形の他の個所に補強材を配置してもよい。さらに、直管21〜24の外部に補強材を配置してもよい。   In the second embodiment, the elliptical long-axis-side reinforcing material 31 and the elliptical short-axis-side reinforcing material 32 are arranged, but only one of the reinforcing materials 31 and 30 is arranged. But you can. Moreover, you may arrange | position a reinforcing material in the elliptical part of the straight pipes 21-24. Further, a reinforcing material may be disposed outside the straight pipes 21 to 24.

そして、上記の実施形態1、2では、W型のラジアントチューブについて説明したが、本発明は、U型やZ型等の他のラジアントチューブについても同じように適用することができる。   In the first and second embodiments, the W-type radiant tube has been described. However, the present invention can be similarly applied to other radiant tubes such as a U-type and a Z-type.

本発明の実施例1として、ラジアントチューブの断面性能について調べた。   As Example 1 of the present invention, the cross-sectional performance of the radiant tube was examined.

その際に、本発明例1として、図1に示した、本発明の実施形態1に係るラジアントチューブ10を用いた。直管11〜14と曲管15〜17は、楕円形断面の長径と短径の比が1.3であり、肉厚が3mmであった。そして、補強材31、32は、厚さが6mmで、直管11〜14の全長にわたって配置した。   At that time, as Example 1 of the present invention, the radiant tube 10 according to Embodiment 1 of the present invention shown in FIG. 1 was used. In the straight pipes 11 to 14 and the curved pipes 15 to 17, the ratio of the major axis to the minor axis of the elliptical cross section was 1.3, and the wall thickness was 3 mm. And the reinforcing materials 31 and 32 were 6 mm in thickness, and were arrange | positioned over the full length of the straight pipes 11-14.

一方、比較のために、従来例1として、図5に示した、従来のラジアントチューブ80を用いた。直管81〜84、曲管85〜87は、円形断面の直径が本発明例1の短径と同じであり、肉厚が3mmであった。   On the other hand, for comparison, a conventional radiant tube 80 shown in FIG. The straight pipes 81 to 84 and the curved pipes 85 to 87 had the same circular cross-sectional diameter as the short diameter of Example 1 of the present invention, and the wall thickness was 3 mm.

また、従来例2として、図6に示した、従来のラジアントチューブ90を用いた。直管91〜94は、楕円形断面の長径と短径の比が1.3であり、肉厚が3mmであった。曲管95〜97は、円形断面の直径が本発明例1の短径と同じであり、肉厚が3mmであった。   Further, as the conventional example 2, a conventional radiant tube 90 shown in FIG. 6 was used. In the straight pipes 91 to 94, the ratio of the major axis to the minor axis of the elliptical cross section was 1.3, and the wall thickness was 3 mm. The curved pipes 95 to 97 had the same circular cross-sectional diameter as that of the first example of the present invention, and a thickness of 3 mm.

図3に、本発明例1と従来例1、2の断面性能(断面係数)の比較を示す。なお、図3では、従来例1の断面係数を1.0としている。   FIG. 3 shows a comparison of the cross-sectional performance (section modulus) between Example 1 of the present invention and Conventional Examples 1 and 2. In FIG. 3, the section modulus of Conventional Example 1 is 1.0.

図3に示すように、本発明例1では、従来例1、2に比べて、断面性能(断面係数)が大幅に向上している。   As shown in FIG. 3, in the first example of the present invention, the cross-sectional performance (section modulus) is greatly improved as compared with the first and second examples.

本発明の実施例2として、ラジアントチューブの熱効率について調べた。   As Example 2 of the present invention, the thermal efficiency of the radiant tube was examined.

その際に、本発明例2として、図2に示した、本発明の実施形態2に係るラジアントチューブ20を用いた。直管21〜24と曲管25〜27は、楕円形断面の長径と短径の比が1.3であり、肉厚が3mmであった。そして、補強材31、32は、厚さが6mmで、直管21〜24の全長にわたって配置した。また、フィン33は、厚さが3mm、幅(管径方向の長さ)が15mmで、直管21〜24の全長にわたって配置した。   At that time, the radiant tube 20 according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. In the straight pipes 21 to 24 and the curved pipes 25 to 27, the ratio of the major axis to the minor axis of the elliptical cross section was 1.3, and the wall thickness was 3 mm. And the reinforcing materials 31 and 32 were 6 mm in thickness, and were arrange | positioned over the full length of the straight pipes 21-24. Further, the fin 33 has a thickness of 3 mm, a width (length in the tube diameter direction) of 15 mm, and is disposed over the entire length of the straight tubes 21 to 24.

一方、比較のために、従来例3として、図5に示した、従来のラジアントチューブ80を用いた。直管81〜84、曲管85〜87は、円形断面の直径が本発明例2の短径と同じであり、肉厚が3mmであった。   On the other hand, for comparison, a conventional radiant tube 80 shown in FIG. The straight pipes 81 to 84 and the curved pipes 85 to 87 had the same circular cross-sectional diameter as that of the short axis of Example 2 of the present invention, and the wall thickness was 3 mm.

同じく、従来例4として、図6に示した、従来のラジアントチューブ90を用いた。直管91〜94は、楕円形断面の長径と短径の比が1.3であり、肉厚が3mmであった。曲管95〜97は、円形断面の直径が本発明例2の短径と同じであり、肉厚が3mmであった。   Similarly, the conventional radiant tube 90 shown in FIG. In the straight pipes 91 to 94, the ratio of the major axis to the minor axis of the elliptical cross section was 1.3, and the wall thickness was 3 mm. The curved pipes 95 to 97 had the same circular cross-sectional diameter as that of the short axis of Example 2 of the present invention and a thickness of 3 mm.

図4に、本発明例2と従来例3、4における第1直管〜第4直管の表面温度と排ガス温度を示す。   FIG. 4 shows the surface temperature and exhaust gas temperature of the first straight pipe to the fourth straight pipe in Invention Example 2 and Conventional Examples 3 and 4.

図4に示すように、本発明例2では、従来例3、4に比べて、第1直管、第2直管、第3直管、第4直管となるにつれて表面温度の低下量が大きくなり、最終的に排ガス温度が従来例3、4に比べて大幅に低くなっている。   As shown in FIG. 4, in Example 2 of the present invention, the amount of decrease in the surface temperature as the first straight pipe, the second straight pipe, the third straight pipe, and the fourth straight pipe are reduced as compared with the conventional examples 3 and 4. Finally, the exhaust gas temperature is significantly lower than that of the conventional examples 3 and 4.

これは、本発明例2においては、従来例3、4に比べて、燃焼ガスから直管への熱伝達量が増加していることを意味しており、熱効率がよいことを示している。   This means that in Example 2 of the present invention, the amount of heat transfer from the combustion gas to the straight pipe is increased as compared with the conventional examples 3 and 4, and the thermal efficiency is good.

1 炉壁
2 炉側サポート
3 管側サポート
4 摺動部
7 燃焼ガス
8 排ガス
10 ラジアントチューブ
11 第1直管
12 第2直管
13 第3直管
14 第4直管
15 第1曲管
16 第2曲管
17 第3曲管
20 ラジアントチューブ
21 第1直管
22 第2直管
23 第3直管
24 第4直管
25 第1曲管
26 第2曲管
27 第3曲管
31 長軸側の補強材
32 短軸側の補強材
33 フィン
80 ラジアントチューブ
81 第1直管
82 第2直管
83 第3直管
84 第4直管
85 第1曲管
86 第2曲管
87 第3曲管
90 ラジアントチューブ
91 第1直管
92 第2直管
93 第3直管
94 第4直管
95 第1曲管
96 第2曲管
97 第3曲管
99 断面急変部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace wall 2 Furnace side support 3 Pipe side support 4 Sliding part 7 Combustion gas 8 Exhaust gas 10 Radiant tube 11 1st straight pipe 12 2nd straight pipe 13 3rd straight pipe 14 4th straight pipe 15 1st curved pipe 16 1st 2nd curved pipe 17 3rd curved pipe 20 Radiant tube 21 1st straight pipe 22 2nd straight pipe 23 3rd straight pipe 24 4th straight pipe 25 1st curved pipe 26 2nd curved pipe 27 3rd curved pipe 31 Long axis side Reinforcing material 32 Short shaft side reinforcing material 33 Fin 80 Radiant tube 81 First straight pipe 82 Second straight pipe 83 Third straight pipe 84 Fourth straight pipe 85 First curved pipe 86 Second curved pipe 87 Third curved pipe 90 Radiant tube 91 1st straight pipe 92 2nd straight pipe 93 3rd straight pipe 94 4th straight pipe 95 1st curved pipe 96 2nd curved pipe 97 3rd curved pipe 99 Section sudden change part

Claims (2)

溶接管からなる直管と曲管を溶接で接続した溶接構造のラジアントチューブにおいて、前記直管と前記曲管の断面形状が同一の楕円形であるとともに、前記直管の内部において前記楕円形の長軸または/および短軸に配置され、前記直管の管軸方向全体にわたって、または、管軸方向に所定の間隔をおいて配置される直管の曲がり防止用の補強材を有し、予め前記管軸を管軸に沿って2分割して、そこに前記直管の曲がり防止用の補強材を配置して、前記2分割した箇所を溶接接合し直管とすることを特徴とするラジアントチューブ。 In a radiant tube having a welded structure in which a straight pipe made of a welded pipe and a curved pipe are connected by welding, the straight pipe and the curved pipe have the same elliptical cross-sectional shape, and the elliptical shape is formed inside the straight pipe. arranged in the longitudinal and / or minor axis, across the tube axis direction of the straight tube, or have a reinforcing member for preventing bending of the straight pipe that is disposed at a predetermined interval in the axial direction of the tube, previously A radiant characterized in that the pipe shaft is divided into two along the pipe axis, a reinforcing material for preventing the bending of the straight pipe is disposed therein, and the two divided portions are welded to form a straight pipe. tube. 前記直管の内部に熱伝達用のフィンを有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, further comprising a heat transfer fin inside the straight pipe.
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