JP2002003953A - 連続焼鈍炉内への雰囲気ガス供給方法と装置 - Google Patents
連続焼鈍炉内への雰囲気ガス供給方法と装置Info
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Abstract
抑制し、ハースロール上へのビルドアップを防止する。 【解決手段】 区画形成された複数の炉から構成される
連続焼鈍炉内にN2+H2からなる雰囲気ガスを供給する際
に、各炉毎に雰囲気ガスを分配して供給するとともに、
冷却装置を備えている冷却炉への上記雰囲気ガスの供給
量を他の炉への供給量よりも多くし、かつ該冷却炉か
ら、前後の炉に向かう雰囲気ガスの流れを形成すること
で、炉内の雰囲気ガスの露点の上昇を阻止する。
Description
ルにより搬送しながら、当該ストリップを加熱そして冷
却して連続的に熱処理を行う連続焼鈍炉の内部へ雰囲気
ガスを供給する方法と装置に関する。
いは溶融亜鉛めっき用鋼帯等の製造に採用されている。
す模式的説明図である。この連続焼鈍炉10は主に直火炉
12、加熱炉14、均熱炉16、徐冷炉 (図示せず)、冷却炉2
0、過時効炉22、2次冷却炉24、そして場合により3次
冷却炉26、等のそれぞれ区画形成された複数の炉から構
成されており、ストリップ1はこれら各炉を順次通過す
ることにより加熱そして冷却を受け、所定の製品特性を
得る。3次冷却炉26は最終冷却のために用いられ、水冷
方式をとっている。
ては、鋼板の酸化を防止するため、操業中の炉内雰囲気
を還元性雰囲気とすることが必要で、雰囲気ガスとして
N2+H2等の雰囲気ガスを供給し、還元性雰囲気を確保し
ている。図中、外部から供給されるN2 ガスおよびH2
ガスはガス混合器2で所定比率で混合されてから、各炉
に供給する。
炉に上下方向から、それぞれ供給されているが、連続焼
鈍炉全体の雰囲気ガスの流れは、それぞれの炉へのガス
供給量を調整することで、中央の冷却炉から上流側およ
び下流側に向かってそれぞれ流れ、最終的に入口および
出口から外部に排出される。
れを促進するためにに設けられている。排気ブロア3の
設置位置は、ストリップ搬入口またはストリップ搬出口
だけを有する炉にそれぞれ設けられている。ただし、図
示例では2次冷却炉に設けられているが、これは3次冷
却炉が追加装置として炉外に取り付けられたものである
からである。
たハースロール30に沿って炉内を搬送される。しかしな
がら、操業条件の変動その他の場合、鋼板表面の酸化が
生じるときがあり、特にその傾向は、ストリップが冷却
炉、特に1次冷却炉に入る段階でしばしば見られる。そ
のような鋼板の表面酸化が生じると、今度は、ストリッ
プの冷却時に炉内ハースロール上にビルドアップが生成
することがあり、このような問題は、冷却炉の段階で顕
著となることが知られている。
も、ハースロールに接する前の鋼帯表面に400 ℃以上の
還元性ガスを吹き付ける方法が提案されている (特開昭
55−107720号公報) 。
備えている炉では、以下の理由で炉内ハースロール上に
ビルドアップが生じる場合があり、ストリップに押し込
み疵を発生させ、歩留まりを悪化させている。これは、 還元性雰囲気を確保できない状況が発生する、そして 鋼板表面の酸化物が、冷却されストリップとの熱膨張
差によって、鋼板から剥離しハースロール上にビルドア
ップを生成させるためと考えられている。
露点、ストリップ温度の関係で決定され、この管理を適
正に行うことが必要である。ただし、ストリップ温度は
製品特性上変更できないし、露点も変更することができ
ないため、実質はH2濃度を上げることで、還元性を確保
しているのが実態である。そのため、還元性雰囲気を安
定して確保するため、H2濃度を高めて管理を行ってき
た。このため、雰囲気ガスの使用量が大きくコストアッ
プを招いていた。
前の鋼帯表面に400 ℃以上の還元性ガスを吹き付けるこ
とを特徴とする方法では、冷却帯で高温の雰囲気ガスを
吹き付けるため、製品特性上実施不可能である。
皮膜の生成をできる限り抑制して、ハースロール上への
ビルドアップを防止できる技術を開発することである。
題を解決するため、調査・検討を行ったところ、雰囲気
ガスの流れに滞留部が見られ、その部分において酸化性
雰囲気が形成され易いこと、そしてそのような滞留部は
炉内へ雰囲気ガスを供給するノズルの近傍、ガス循環方
式の炉の場合にはそのような循環系内に見られること、
特に雰囲気ガスを熱交換器を介して冷却ガスとしてスト
リップを冷却する冷却装置を備える冷却炉では、循環系
統内において雰囲気ガスの特に顕著な滞留があることが
明らかになった。
に覆われており、これを雰囲気ガスを吹き付けて冷却し
ているが、表面の微小酸化物が還元したときに発生する
H2Oが、冷却装置の吸引側に入り込み循環系統で徐々に
濃度が高くなり、露点が上昇し、還元性雰囲気が損なわ
れるためである。
いる冷却炉への雰囲気ガスの供給量を他の炉の供給量よ
りも多くし、冷却炉の前後の炉のいずれかの方向あるい
はその両方の方向へ向かう雰囲気ガスの流れを形成する
ことによって、この滞留を防止し、露点の上昇を抑え、
還元性雰囲気を維持することを着想した。
装置として、雰囲気ガスの供給元より、冷却炉の雰囲気
ガスを熱交換器を介して冷却ガスとして循環使用してス
トリップを冷却する循環式冷却装置の循環系統へ直接供
給する構成を採用する。
に、上記循環式冷却装置の熱交換器の入側および出側の
一方または双方にに供給口を設け、そこへ雰囲気ガスを
供給するように構成してもよい。
内にN2+H2からなる雰囲気ガスを供給する方法におい
て、各炉毎に雰囲気ガスを分配して供給するとともに、
冷却装置を備えている冷却炉への上記雰囲気ガスの供給
量を他の炉への供給量よりも多くし、かつ該冷却炉から
前後の炉に向かう雰囲気ガスの流れを形成することを特
徴とする連続焼鈍炉の雰囲気ガス供給方法。
る連続焼鈍炉内にN2+H2からなる雰囲気ガスを供給する
方法において、雰囲気ガスを炉内から取り出して熱交換
器を介して冷却し、再び雰囲気ガスとして炉内に戻して
ストリップを冷却する雰囲気ガス循環式冷却装置を備え
ている冷却炉への上記雰囲気ガスの供給量を他の炉への
供給量よりも多くし、かつ該冷却炉から前後の炉に向か
う雰囲気ガスの流れを形成することを特徴とする連続焼
鈍炉の雰囲気ガス供給方法。
る連続焼鈍炉であって、雰囲気ガス循環式冷却装置を備
え、かつ該装置の循環系統に、系外からN2+H2からなる
雰囲気ガスを供給する供給口を設けた冷却炉を有するこ
とを特徴する連続焼鈍炉。
系統を、熱交換器および循環ブロアーで構成し、該熱交
換器の前後に両方またはその一方に、前記雰囲気ガスを
供給する供給口を設けることを特徴とする上記(3) 記載
の連続焼鈍炉。
ノズル口を設け、該冷却炉の形式として、ストリップの
入口と、出口の高さが同じ場合は、前記ノズル口を該出
口、入口の位置よりほぼ炉高分だけ離れた位置に設け、
また、ストリップの入口と、出口の高さが異なる場合
は、前記ノズル口をこれらの入口、出口の高さのほぼ中
間の高さ位置に設けたことを特徴とする上記(3) または
(4) 記載の連続焼鈍炉。
ガスの流れを促進するために、連続焼鈍炉の各炉のう
ち、ストリップ進入口または/およびストリップ出口だ
けを有する炉については、雰囲気ガスを炉外へ排出する
装置を備えることを特徴とする上記(3) 〜(5) のいずれ
かに記載の連続焼鈍炉。
の態様についてさらに具体的に説明するが、以下の説明
においては、1次冷却炉、つまり冷却炉に雰囲気ガスを
供給する場合を例にとるが、別の態様においては、冷却
炉として、2次冷却炉を対象としてもよい。
囲気ガスの露点が上昇することによる還元性雰囲気の劣
化を防止して、絶えず雰囲気ガスの還元性を維持するこ
とにある。
交換器を介して冷却ガスとしてストリップを冷却する冷
却装置を備えている冷却炉では、雰囲気ガスを循環させ
て、ストリップを冷却するため、表面が微小酸化皮膜(
厚さ200 〜500 オングストローム) に覆われているスト
リップに対し、表面の微小酸化物が還元したときに発生
するH2O が、冷却装置の吸引側に入り込み、循環系統で
徐々に濃度が高くなりこれが置換されないまま露点が上
昇し、還元性雰囲気が損なわれるため、この露点上昇を
抑えることにある。本発明の別の基本的考えはかかる循
環系統における露点上昇を防止することである。
使用することができ、本発明によれば、上述のように雰
囲気ガスの還元性を維持するために、冷却炉20から雰囲
気ガスを供給し、上流側、下流側の前後の炉へ向けて、
雰囲気ガスの流れを形成することで、炉内の雰囲気ガス
の流れの滞留をなくし、H2O の濃度上昇を抑え、これを
もって露点上昇を抑え、還元性雰囲気を安定して維持す
るのである。
えている場合には、この循環系内に外部からの雰囲気ガ
スを供給することで、冷却ガスの露点の上昇を防止する
ように構成してもよい。好ましくは、上述のような方法
を実施する装置において、かかる構成の循環式冷却装置
を設ける。
炉頂部からあるいは炉中央部から行うが、そのときに当
該冷却炉から前後の炉に向かう雰囲気ガス流れを形成す
るには、各炉への雰囲気ガス供給量を調整することで可
能となる。例えば、図1において冷却炉20への雰囲気ガ
ス供給量を500NM3/Hとし、上流および下流の次の均熱炉
および過時効炉22への供給量をそれぞれ200 、300NM3/H
とし、さらにそれらの炉のさらに上流、下流の加熱炉14
およびに2次冷却炉24への供給量をそれぞれ100 、100N
M3/Hとすることで、効果的に雰囲気ガス流れを調整でき
る。連続焼鈍炉での入口に相当する直火炉12および出口
に相当する2次冷却炉24にはそれぞれ雰囲気ガス流れの
排出を促進するために排気ブロア3 が設けられ、上述の
ような上流、下流方向への雰囲気ガス流れが促進され
る。
において使用する冷却炉への冷却ガス供給方式を説明す
る模式図であり、本発明の場合、いずれの方式でもよい
が、還元性雰囲気劣化防止の観点からは、図2(c) の方
式が好ましい。以下、順次説明する。
ノズル32については、冷却炉の形式として、ストリップ
入口と出口の高さが同じ場合、その位置より、ほぼ炉高
分だけ離れた位置とした、雰囲気ガスの供給方法を示
す。ここに「炉高」は炉床と炉頂との間の距離をいう。
については、ストリップの入口と出口の高さが異なる場
合は、中間高さ位置とした、雰囲気ガスの供給方法を示
す。ここに (ストリップ入口高さ−ストリップ出口高
さ) ・1/2 =中間高さ位置である。
却装置36の循環系統にあって、熱交換器8および循環ブ
ロアー7で構成されるもののうち、熱交換器8の前後に
供給口42を設け雰囲気ガスを供給する方法を示す。
囲気ガス( N2 +H2)は、冷却炉4の上方に設けたノズ
ル32から炉内に供給される。ノズル32の分布は炉内全体
の雰囲気が淀みなく、上方から下方に流れるようにすれ
ばよく、特定の配置には制限されない。しかし、特に上
方4隅部にガス流れの滞留部を生じさせないように、好
ましくは、全体に均一に供給ノズルを配置する。このよ
うな雰囲気ガスの流れの中をストリップ1は、炉内の上
下に設けられたハースロールを通過しながら、次の炉に
搬送される。図中、冷却装置5は、通常のガスジェット
冷却装置およびロール冷却装置を用いることがでる。
気ガス( N2 +H2)は、上下ハースロールの中間位置か
ら炉内に供給され、この中間位置に設けられたノズルか
らは上下方向に雰囲気ガスが供給される。この場合に
も、ノズルの配置は炉中央部における炉内雰囲気ガスの
滞留が生じないようにする限り特定の配置に制限されな
い。
で、混合器から供給される雰囲気ガスは、まず、上流側
および下流側に分割され、それぞれにおいて上段および
下段に分けて炉内に雰囲気ガスを供給する。図示例で
は、それぞれの雰囲気ガス供給系は炉内ガスと循環系を
構成しており、途中、熱交換器を備えている。外部から
供給される雰囲気ガスがこの熱交換器の出口、入口の双
方または一方に供給されているのは、一種の希釈作用の
ためであり、仮に露点が高くなった雰囲気ガスを循環さ
せているときでも露点を下げることができるからであ
る。各循環系統のガス供給量は10〜20NM3/H である。好
適態様では熱交換器の出口側の供給口だけから、例えば
10NM3/H 供給する。
えば20℃でN2:98体積%、H2:2体積%である。次に、
実施例によって本発明の作用効果をさらに具体的に説明
する。
焼鈍炉10を使って鋼板の連続焼鈍を行った。ただし、冷
却炉20には雰囲気ガス循環系が設けられており、その詳
細は、図2(a) 、図2(b) 、図2(c) に示す通りであ
る。
冷却炉20、過時効炉22、2次冷却炉24、3次冷却炉26を
有する連続焼鈍炉10で、冷却炉からの前後の炉へ雰囲気
ガスの流れを促進するために、ストリップ搬入口を備え
た直火炉12およびストリップ搬出口を備えた2次冷却炉
24については、雰囲気ガスを炉外へ排出するブロアを備
えている。
す冷却炉を備える構成とした。雰囲気ガスは冷却器の出
口において10NM3/H の割合でそれぞれ循環系統で供給し
た。使用雰囲気ガスはH2ガス2体積%、N2ガス98%の組
成を有し、温度は20℃であった。
通常のガスジェット冷却装置であった。各炉へのガス供
給量は前述の通りであった。かくして、本発明によれ
ば、冷却炉20を中心として、前後の炉へ雰囲気ガスが流
入し、炉全体に雰囲気ガスの流れが生じる。これによ
り、冷却炉に高露点雰囲気ガスを滞留させなくする。こ
れによりハースロールへのビルドアップの発生を防止で
きる。
は図3に示すように、従来方法 (Feの酸化域に存在す
る) に較べ、露点が低く、Feの還元領域に安定して存在
するため、ストリップ表面が、酸化されず、安定して、
還元領域に存在することが確認された。
いため雰囲気ガスの供給量を200NM3/Hとした以外は、加
熱炉、均熱炉、冷却炉および2次冷却炉のいずれも100N
M3/Hだけ供給した。各炉へのガスの供給は炉の上下から
行った。
ップの形成状況を図4、図5に示す。図4は、ハースロ
ールビルドアップの個数を、図5は、ビルドアップ高
さ、つまり有害度を示すが、いずれのケースにおいて
も、本発明の優位性が明らかである。
ば、炉内の還元性雰囲気が安定して維持でき、その結
果、ストリップの表面酸化が見られず、そしてビルドア
ップの形成はほぼ1/10以下と大幅に減少し、その高さも
ほぼ1/4 となり、実用上問題とならない程度にまで解消
できるのであって、本発明の実用上の意義は大きく、斯
界の技術進歩に対する貢献には大きいものがある。
示す説明図である。
却炉への雰囲気ガス投入方法を示す説明図である。
元性を示すグラフである。
成状況を示すがグラフである。
成状況を示すがグラフである。
Claims (6)
- 【請求項1】 区画形成された複数の炉から構成される
連続焼鈍炉内にN2+H2からなる雰囲気ガスを供給する方
法において、各炉毎に雰囲気ガスを分配して供給すると
ともに、冷却装置を備えている冷却炉への上記雰囲気ガ
スの供給量を他の炉への供給量よりも多くし、かつ該冷
却炉から前後の炉に向かう雰囲気ガスの流れを形成する
ことを特徴とする連続焼鈍炉の雰囲気ガス供給方法。 - 【請求項2】 区画形成された複数の炉から構成される
連続焼鈍炉内にN2+H2からなる雰囲気ガスを供給する方
法において、雰囲気ガスを炉内から取り出して熱交換器
を介して冷却し、再び雰囲気ガスとして炉内に戻してス
トリップを冷却する雰囲気ガス循環式冷却装置を備えて
いる冷却炉への上記雰囲気ガスの供給量を他の炉への供
給量よりも多くし、かつ該冷却炉から前後の炉に向かう
雰囲気ガスの流れを形成することを特徴とする連続焼鈍
炉の雰囲気ガス供給方法。 - 【請求項3】 区画形成された複数の炉から構成される
連続焼鈍炉であって、雰囲気ガス循環式冷却装置を備
え、かつ該装置の循環系統に、系外からN2+H2からなる
雰囲気ガスを供給する供給口を設けた冷却炉を有するこ
とを特徴する連続焼鈍炉。 - 【請求項4】 前記雰囲気ガス循環式冷却装置の循環系
統を、熱交換器および循環ブロアーで構成し、該熱交換
器の前後の両方または一方に、前記雰囲気ガスを供給す
る供給口を設けることを特徴とする請求項3記載の連続
焼鈍炉。 - 【請求項5】 前記冷却炉への雰囲気ガスを供給するノ
ズル口を設け、該冷却炉の形式として、ストリップの入
口と、出口の高さが同じ場合は、前記ノズル口を該出
口、入口の位置よりほぼ炉高分だけ離れた位置に設け、
また、ストリップの入口と、出口の高さが異なる場合
は、前記ノズル口をこれらの入口、出口の高さのほぼ中
間の高さ位置に設けたことを特徴とする請求項3または
4記載の連続焼鈍炉。 - 【請求項6】 前記冷却炉からの、前後の炉へ雰囲気ガ
スの流れを促進するために、連続焼鈍炉の各炉のうち、
ストリップ搬入口または/およびストリップ搬出口だけ
を有する炉については、雰囲気ガスを炉外へ排出する装
置を備えることを特徴とする請求項3〜5のいずれかに
記載の連続焼鈍炉。
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JP2000184700A JP4123690B2 (ja) | 2000-06-20 | 2000-06-20 | 連続焼鈍炉内への雰囲気ガス供給方法 |
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