JP2000063958A - 金属帯の連続焼鈍方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 徐冷帯で金属帯の走行形状を所定形状に変化
させることにより、金属帯のＣ反り量を問題がない程度
に抑制することができる金属帯の連続焼鈍方法を提供す
ること。 【解決手段】 比重の小さい還元性ガス（水素ガス）と
比重の大きい不活性ガス（窒素ガス）とを含む雰囲気ガ
スを炉内に供給しながら、金属帯１を炉内へ連続的に通
板させて焼鈍処理を行う竪型連続焼鈍炉２の徐冷帯２２
において、前記金属帯１の両面のそれぞれ異なるレベル
位置へ不活性ガスからなる雰囲気ガス又は不活性ガス濃
度の高い雰囲気ガスを噴射することにより、前記金属帯
１を蛇行させる工程を含むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、竪型連続焼鈍炉
を使用して金属帯を連続焼鈍する場合において、金属帯
の幅方向の反りであるＣ反りをより小さく制御すること
ができる連続焼鈍方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、アップヒート式の竪型連続光輝
焼鈍炉の内部は、下方より順に、加熱帯，均熱帯，徐冷
帯及び冷却帯が配置されており、金属帯を加熱帯，均熱
帯，徐冷帯及び冷却帯へ順次通板させる過程において、
金属帯の両面に水素ガス（還元性ガス）７５ｖｏｌ％以
上で残部が窒素ガス（不活性ガス）からなる雰囲気ガス
を噴射しながら、金属帯へ所定の熱履歴を付与するよう
になっている。

【０００３】ところで、金属帯は、連続焼鈍炉内の加熱
帯及び均熱帯では圧延工程や矯正加工工程中の残留応力
が加熱により開放される。加熱状態の金属帯が均熱帯か
ら徐冷帯に達して冷却されるときに金属帯表面の幅方向
の温度分布の差が大きいと、金属帯には図５の（ａ）図
や（ｂ）図のように、幅方向に対して凸状又は凹状に変
形するいわゆるＣ反りが形成される。このようなＣ反り
を有する金属帯１が、連続焼鈍炉の徐冷帯及び冷却帯を
通過して図示しないターンロールで方向変換される際、
例えば図５の（ａ）（ｂ）各図において、金属帯１の下
面にターンロールが接触する場合には、金属帯１は当該
ターンロールへ密着するように幅方向の両側部が伸びる
ため、金属帯１に発生したＣ反りは解消される。他方、
例えば図５の（ａ）（ｂ）各図において、Ｃ反りを有す
る金属帯１の上面にターンロールが接触する場合には、
Ｃ反り量が例えば１mm（幅５００mmに対して）以上であ
ると、金属帯１はターンロールとの接触によりその幅方
向の両側部が固定されため、幅方向の中央部分が屈曲し
て疵を生ずることが少なくなかった。金属帯１にこのよ
うな疵が発生するとその歩留りが著しく低下するので、
Ｃ反りの発生を防止するための工夫が種々試みられてい
る。

【０００４】金属帯におけるＣ反りの発生メカニズムは
前述のとうりであるので、従来は専ら、連続的に焼鈍処
理される金属帯の温度が最初に低下する連続焼鈍炉内の
徐冷帯において、金属帯表面の幅方向の温度分布をより
均一にする方向で改善がなされていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、連続焼
鈍炉内の徐冷帯において、金属帯表面の幅方向の温度分
布を均一化する技術には限界があるので、金属帯の連続
焼鈍中に発生するＣ反り量を幅方向５００mmに対して１
mm以下に抑制することは困難であった。

【０００６】この発明の目的は、竪型連続焼鈍炉内で処
理中の金属帯の温度が最初に低下する徐冷帯において、
金属帯の走行形状を非接触的に所定形状に変化させるこ
とにより、金属帯のＣ反りを防止し、あるいは、金属帯
のＣ反り量を問題がない程度に抑制することができる金
属帯の連続焼鈍方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明による金属帯の
連続焼鈍方法は、前述の課題を解決するため以下のよう
に構成したものである。すなわち、請求項１に記載の金
属帯の連続焼鈍方法は、比重の小さい還元性ガスと比重
の大きい不活性ガスとを含む雰囲気ガスを炉内に供給し
ながら、金属帯を炉内へ連続的に通板させて焼鈍処理を
行う竪型連続焼鈍炉の徐冷帯において、前記金属帯の両
面のそれぞれ異なるレベル位置へ不活性ガスからなる雰
囲気ガス又は不活性ガス濃度の高い雰囲気ガスを噴射す
ることにより、前記金属帯を蛇行させる工程を含むこと
を特徴としている。

【０００８】請求項２に記載の金属帯の連続焼鈍方法
は、請求項１に記載の連続焼鈍方法において、前記徐冷
帯は前記金属帯の移動方向下流側の第１徐冷帯と上流側
の第２徐冷帯とに区分されており、第２徐冷帯の雰囲気
温度は第１徐冷帯の雰囲気温度よりも低温に保たれてい
ることを特徴とする、請求項１に記載の金属帯の連続焼
鈍方法。

【０００９】請求項３に記載の金属帯の連続焼鈍方法
は、請求項１又は２に記載の連続焼鈍方法において、前
記還元性ガスは水素ガス，前記不活性ガスは窒素ガスで
あり、前記徐冷帯において金属帯に噴射される雰囲気ガ
ス中の不活性ガスの濃度は７０ｖｏｌ％以上であること
を特徴としている。なお、前記雰囲気ガス中の不活性ガ
スの濃度は、７５ｖｏｌ％以上であるのがより好まし
い。

【００１０】請求項４に記載の金属帯の連続焼鈍方法
は、請求項３に記載の連続焼鈍方法において、前記竪型
連続焼鈍炉内全体の平均雰囲気は、還元性ガスの濃度が
７０ｖｏｌ％以上に保たれていることを特徴とする、請
求項３に記載の金属帯の連続焼鈍方法。なお、前記炉内
の平均雰囲気は還元性ガス濃度が７５ｖｏｌ％以上に保
たれていることがより好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】添付図面を参照しながら、この発
明の好ましい実施形態を詳細に説明する。 （第１実施形態）図１は対流式の竪型連続焼鈍炉の全体
を示す縦断面図、図２は図１の竪型連続焼鈍炉２の徐冷
帯を示す拡大縦断面図、図３は図２の徐冷帯の中央部縦
断側面図である。

【００１２】この実施形態における金属帯１は、ＩＣの
枠構造を形成するリードフレーム用材料の母材であり、
厚み０．０５〜１．６mm程度の銅合金ストリップであ
る。コイルから巻き戻された金属帯１は、第１ターンロ
ール１０を介して、上方に設置された対流式竪型連続焼
鈍炉２の入口の入側シールロール１１により、前記連続
焼鈍炉２内部へ導かれる。連続焼鈍炉２内に導かれた金
属帯１は、連続焼鈍炉２へ下部から順に配置されている
加熱帯２０，均熱帯２１，徐冷帯２２及び冷却帯２３を
通過する。

【００１３】冷却帯２３の上方には、第２ターンロール
１２，第３ターンロール１３が順次配置されており、金
属帯１はこれらに導かれた後、出側シールロール１４を
介して対流式竪型連続焼鈍炉２から繰り出され、下方に
設置されている第４ターンロール１５により図１の右方
向に搬送され、図示しない巻取り機によりコイルに巻き
取られるように構成されている。

【００１４】前記加熱帯２０には、炉内雰囲気を加熱す
るヒータ２００、このヒータ２００により加熱昇温され
たガスを循環させる循環ファン２０１、この循環ファン
２０１により、炉内を通過する金属帯１の両面に雰囲気
ガスを噴射する多数の噴射ノズル２０２、及び、各噴射
ノズル２０２へ連通された各ヘッダ２０３が設置されて
いる。

【００１５】均熱帯２１には、前記加熱帯２０と同様
に、ヒータ２１０、循環ファン２１１、噴射ノズル２１
２及び噴射ノズル２１２へ連通された各ヘッダ２１３が
設置されている。

【００１６】冷却帯２３には、炉内の雰囲気を冷却する
クーラ２３０、炉内のガスを循環させる循環ファン２３
１、この循環ファン２３１により、炉内を通過する金属
帯１の両面に雰囲気ガスを噴射する多数の噴射ノズル２
３２、及び、各噴射ノズル２３２へ連通された各ヘッダ
２３３が設置されている。

【００１７】徐冷帯２２には、炉内のガスを循環させる
循環ファン２２０と、この循環ファン２２０により、炉
内を通過する金属帯１の両面へ雰囲気ガスを噴射する複
数の噴射ノズル２２１がそれぞれ設置され、各噴射ノズ
ル２２１はそれぞれ図示しないヘッダへ連通している。
図２及び図３で示されているように、この実施形態の徐
冷帯２２における各噴射ノズル２２１は、図示しないヘ
ッダへそれぞれ連通された水平な分配配管２２２へ、金
属帯１の幅全体に雰囲気ガスを噴射することができるよ
うに一定の間隔に取り付けられている。また、金属帯１
の一方の面に相対する各分配配管２２２と、金属帯１の
他方の面に相対する各分配配管２２２は、それぞれレベ
ル位置を異にして互いに千鳥状を呈するように配置され
ており、それぞれ水平方向へ所定量往復可動になってい
る。

【００１８】次に、前述した連続焼鈍炉２の作用をこの
発明の連続焼鈍方法の実施形態とともに説明する。加熱
帯２０の内部は、ヒータ２００により６００〜９００℃
に保たれるように制御されており、循環ファン２０１に
より、金属帯１に対して還元性ガスと不活性ガスを含む
雰囲気ガスが噴射ノズル２０２から連続的に噴射され
る。この実施形態において、還元性ガスは水素ガス，不
活性ガスは窒素ガスであり、加熱帯２０内へ供給される
雰囲気ガスは、加熱帯２０内を還元性雰囲気にするた
め、水素ガス７５〜１００ｖｏｌ％，残部が窒素ガスで
あるように調整されている。均熱帯２１内の保持温度
や、雰囲気ガスを構成する水素ガスと窒素ガスの構成比
率も、加熱帯２０内のそれらとほぼ同じである。

【００１９】徐冷帯２２内の温度は、合金の材質に応じ
て３００〜５００℃の範囲に保たれるように制御されて
いる。徐冷帯２２内では、循環ファン２２０の作動によ
り、各噴射ノズル２２１から雰囲気ガスが金属帯１の両
面へ噴射される。徐冷帯２２内で金属帯１に噴射される
雰囲気ガスは、水素ガス０〜３０ｖｏｌ％（好ましくは
０〜２５ｖｏｌ％），残部が窒素ガスであるように調整
されており、したがって徐冷帯２２内は不活性雰囲気に
なっている。上下方向に沿って千鳥状に配置された左右
の噴射ノズル２２１からは、前述のように比重の小さい
還元性ガス（水素ガス）よりも比重の大きい不活性ガス
（窒素ガス）濃度の高い雰囲気ガスが噴射される。この
ように、比重の大きい雰囲気ガスが各ノズル２２１から
噴射されると、金属帯１は、噴射ノズル２２１が向く部
分がノズル２２１の向きにしたがって幅方向に沿って凸
状に湾曲するため、徐冷帯２２内では蛇行する。

【００２０】冷却帯２３内では、クーラ２３０によって
１００℃以下に保たれており、冷却帯２３に達した金属
帯１は蛇行状態から直進走行状態に改められる。循環フ
ァン２３１の作動により、金属帯１の両面には、水素ガ
ス７５〜１００ｖｏｌ％，残部が窒素ガスであるように
調整された雰囲気ガスが各噴射ノズル２３２から噴射さ
れ、金属帯１は酸化が防止された状態で冷却される。

【００２１】加熱帯２０，均熱帯２１，徐冷帯２２及び
冷却帯２３等の各処理帯への雰囲気ガスの投入量（m³／
ｈ）は、各処理帯２０〜２３の容積に応じて所定の幅で
設定される。加熱帯２０及び均熱帯２１では金属帯１の
還元度を低下させないようにするため、これらの処理帯
内の雰囲気は、水素ガス７５ｖｏｌ％以上の還元性雰囲
気に保たれている必要がある。他方、前述のように徐冷
帯２２内で金属帯１に噴射される雰囲気ガスは、窒素ガ
ス濃度が高いため連続焼鈍炉２内全体としては還元性ガ
ス（水素ガス）濃度が低下する。したがって、冷却帯２
３では徐冷帯２２における窒素ガスの供給量に応じて水
素ガスの供給量を加減し、炉内全体の平均雰囲気の水素
ガス濃度が７０ｖｏｌ％以上（好ましくは７５ｖｏｌ％
以上）になるように調整している。

【００２２】従来の連続焼鈍方法では、加熱帯，均熱
帯，徐冷帯及び冷却帯の雰囲気ガスは、還元性ガスであ
る低比重の水素ガス濃度の高い（７５ｖｏｌ％以上）ガ
スであったのに対し、この実施形態では、徐冷帯２２に
おいて、比重が大きい窒素ガス濃度の高い雰囲気ガスで
あることに一つの特徴がある。すなわち、従来方法のよ
うに、連続焼鈍炉の徐冷帯で軽い水素ガス濃度の高い雰
囲気ガスを金属帯１に吹き付けても、金属帯１は変形し
ないか、又は変形させるためには膨大な容量の循環ファ
ンが必要になり極めて不経済である。これに対し、前記
実施形態のように、徐冷帯２２において、金属帯１の両
面へ重い雰囲気ガスを交互にレベル位置を変えて吹き付
けることにより、金属帯１を容易に蛇行させることがで
きる。

【００２３】前述のように徐冷帯２２で金属帯１を蛇行
させることによって、均熱帯２１から徐冷帯２２に移行
して金属帯１の温度が下がったときに、金属帯１の表面
の幅方向の温度分布が不均一であっても、金属帯１のＣ
反りが防止され、あるいはＣ反り量が幅５００mm当り１
mm以内になるように抑制される。また、金属帯１の蛇行
変形は、徐冷帯２２の温度下でその変形量が弾性限界内
にあるように付与されるので、金属帯１の蛇行変形は問
題がないレベルに復元する。さらに、前述のように、冷
却帯２３では徐冷帯２２における窒素ガスの供給量に応
じて水素ガスの供給量を加減し、炉内全体の平均的雰囲
気の水素ガス濃度が７０ｖｏｌ％以上（好ましくは７５
ｖｏｌ％以上）になるように調整しているので、金属帯
１の還元度は適正レベルに維持される。

【００２４】（第２実施形態）図４は、この発明方法の
第２実施形態を説明するための連続焼鈍炉における徐冷
帯概略縦断面図である。金属帯１には、材質（合金組
成）により弾性限界内で蛇行変形する温度がかなり異な
るのがある。このような場合には、図４で示すように、
徐冷帯２２を金属帯１の移動方向下流側の第１徐冷帯２
２ａと上流側の第２徐冷帯２２ｂとに区分し、第２徐冷
帯２２ｂの雰囲気温度が第１徐冷帯２２ａの雰囲気温度
よりも低温に保たれるように制御する。第２実施形態の
連続焼鈍方法の他の構成や作用，効果は、第１実施形態
の連続焼鈍方法と同じであるのでそれらの説明は省略す
る。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の発明に係る金属帯の連続焼鈍
方法によれば、第１に、徐冷帯２２で金属帯１を蛇行さ
せることによって、金属帯１のＣ反りが防止されるよう
に、あるいはＣ反り量が幅５００mm当り１mm以内になる
ように、金属帯１の形状が抑制される。第２に、徐冷帯
２２では、比重の大きい不活性ガスからなる雰囲気ガ
ス、又は、比重の小さい還元性ガスよりも比重の大きい
不活性ガスの濃度が高い雰囲気ガスを、金属帯１の両面
に対してそれぞれ交互にレベル位置が異なるように噴射
するので、循環ファン２２０の容量が大きくなくても金
属帯１は蛇行するように円滑に変形する。

【００２６】請求項２の発明に係る金属帯の連続焼鈍方
法によれば、徐冷帯２２を金属帯１の移動方向下流側の
第１徐冷帯２２ａと上流側の第２徐冷帯２２ｂとに区分
し、第２徐冷帯２２ｂの雰囲気温度が第１徐冷帯２２ａ
の雰囲気温度よりも低温に保たれるように制御するの
で、材質（合金組成）により弾性限界内で蛇行変形する
温度が異なる数種の金属帯を焼鈍することができる。

【００２７】請求項３の発明に係る金属帯の連続焼鈍方
法によれば、徐冷帯２２において金属帯１に噴射される
雰囲気ガス中の不活性ガス（窒素ガス）の濃度が７０ｖ
ｏｌ％以上であるので、金属帯１がより確実かつ円滑に
蛇行する。

【００２８】請求項４の発明に係る金属帯の連続焼鈍方
法によれば、竪型連続焼鈍炉内全体の平均雰囲気は、還
元性ガスの濃度が７０ｖｏｌ％以上に保たれるので、金
属帯１の還元度は適正レベルに維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明方法の第１実施形態を説明するための
竪型連続焼鈍炉の全体を示す縦断面図である。

【図２】図１の竪型連続焼鈍炉の徐冷帯を示す拡大縦断
面図である。

【図３】図２の徐冷帯の中央部縦断側面図である。

【図４】この発明方法の第２実施形態を説明するための
竪型連続焼鈍炉の徐冷帯の縦断面図である。

【図５】（ａ）図は金属帯のＣ反りの状態を示す部分斜
視図、（ｂ）は金属帯の他のＣ反りの状態を示す部分斜
視図である。

【符号の説明】

１ 金属帯 １０ 第１ターンロール １１ 入側シールロール １２ 第２ターンロール １３ 第３ターンロール １４ 出側シールロール １５ 第３ターンロール ２ 竪型連続焼鈍炉 ２０ 加熱帯 ２００ ヒータ ２０１ 循環ファン ２０２ 噴射ノズル ２０３ ヘッダ ２１ 均熱帯 ２１０ ヒータ ２１１ 循環ファン ２１２ 噴射ノズル ２１３ ヘッダ ２２ 均熱帯 ２２ａ 第１徐冷帯 ２２ｂ 第２徐冷帯 ２２０ 循環ファン ２２１ 噴射ノズル ２２２ 分岐配管 ｗ 幅

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 比重の小さい還元性ガスと比重の大きい
   不活性ガスとを含む雰囲気ガスを炉内に供給しながら、
   金属帯を炉内へ連続的に通板させて焼鈍処理を行う竪型
   連続焼鈍炉の徐冷帯において、前記金属帯の両面のそれ
   ぞれ異なるレベル位置へ不活性ガスからなる雰囲気ガス
   又は不活性ガス濃度の高い雰囲気ガスを噴射することに
   より、前記金属帯を蛇行させる工程を含むことを特徴と
   する、金属帯の連続焼鈍方法。
2. 【請求項２】 前記徐冷帯は前記金属帯の移動方向下流
   側の第１徐冷帯と上流側の第２徐冷帯とに区分されてお
   り、第２徐冷帯の雰囲気温度は第１徐冷帯の雰囲気温度
   よりも低温に保たれていることを特徴とする、請求項１
   に記載の金属帯の連続焼鈍方法。
3. 【請求項３】 前記還元性ガスは水素ガス，前記不活性
   ガスは窒素ガスであり、前記徐冷帯において金属帯に噴
   射される雰囲気ガス中の不活性ガスの濃度は７０ｖｏｌ
   ％以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載
   の金属帯の連続焼鈍方法。
4. 【請求項４】 前記竪型連続焼鈍炉内全体の平均雰囲気
   は、還元性ガスの濃度が７０ｖｏｌ％以上に保たれてい
   ることを特徴とする、請求項３に記載の金属帯の連続焼
   鈍方法。