JP2002538310A - 金属ストリップの加熱方法およびその装置 - Google Patents

金属ストリップの加熱方法およびその装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、金属ストリップまたは他のらせん状に巻けるストランド金属物体を高温度に加熱することに関するものであって、その金属物体は、保護する非酸化性のガスまたはガス混合物を含む前記室の外部に設置されている横フラックス誘導加熱要素(15、16)を用いて横フラックス誘導加熱(TFIH)により加熱されている間に、少なくとも部分的に断熱性で電気的に非導電性の材料で作られている炉室(17)を通って加熱部分(5)の中に通される方法である。本発明は、その金属物体が、非常に高程度の表面反射率まで冷間圧延されたステンレス鋼物体であること、その冷間圧延されたステンレス鋼物体が前記炉室に通され、前記室で700と1200℃との間の加工温度まで加熱されること、その冷間圧延されたステンレス鋼物体を、その鋼が完全に再結晶するだけ十分に長く、700と1200℃との間の前記温度に維持すること、次いで、その熱処理した金属物体を、非酸化性ガスが通っている気密の冷却部分(6、27)で、その加工温度から600℃の温度の下まで急速に冷却することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (技術分野) 本発明は、金属ストリップまたは他のらせん状に巻けるストランド金属物体を
、高温度の空気中で酸化できる前記金属物体を酸化させることなく前記高温度に
加熱する方法に関するものであり、その方法ではその金属物体が、保護する非酸
化性のガスまたはガス混合物を含んでいる加熱室の外側に取り付けられている横
フラックス誘導加熱要素を用いて横フラックス誘導加熱により前記加熱室の少な
くとも2つの相対する壁の作用により加熱されている間に、断熱性で電気的に非
電導性の物質で少なくとも部分的に作られている気密の加熱室を通っている加熱
部分に通される。
【0002】 本発明は、また、金属ストリップまたは他のらせん状に巻ける金属物体を、高
温度の空気または他の酸化性ガス中で酸化できる前記金属物体を酸化させること
なく前記高温度に加熱するための装置に関するものであり、その装置は、その金
属物体が供給されて通過する密閉加熱室を含んでおり、前記室は少なくとも部分
的に断熱性で電気的に非電導性の材料で作られており、しかも保護用非酸化性ガ
スを含んでおり、前記加熱室はその末端に金属物体のための入口ポートおよび出
口ポートを有しており、そして横フラックス誘導加熱要素が、その金属物体がそ
の室を通って運ばれる時に、その加熱室の2つの相対する壁によるフラックス誘
導加熱要素の作用により前記金属物を横フラックス誘導加熱するためにその加熱
室の外側に互いに相対して設置されている。
【0003】 さらに、本発明は、金属ストリップまたは他のらせん状に巻けるストランド金
属物体を加熱処理するための一体化炉を形成するための加工ラインに関する。加
工ラインは、入口端と出口端を含み、さらに、加工ラインに沿って入口端から出
口端まで伸びるそのストランド物体のための通路を含み、前記通路は大気から仕
切られて囲まれている。さらに、その加工ラインは、前記金属ストリップまたは
他のらせん状に巻けるストランド金属物体を、高温度の空気または他の酸化性ガ
ス中で酸化できる前記金属物体を酸化させることなく、前記高温度に加熱するた
めの装置を含んでおり、その装置は、その金属物体を供給して通過させる気密の
加熱室を含んでおり、前記加熱室は前記の取り囲まれた通路の一部を形成し、少
なくとも部分的に断熱性で電気的に非電導性の材料から作られており、保護用非
酸化性ガスを含んでいる。その中では、横フラックス誘導加熱要素が、金属物体
がその加熱室を通して運ばれている時にその加熱室の相対する壁を通してそのフ
ラックス誘導加熱要素の作用により、前記金属物体を横フラックス誘導加熱する
ために、その加熱室の外側に互いに相対して設置されており、そして冷却部分が
前記加熱室の下流に冷却室を含んでおり、前記冷却室も前記の取り囲まれた通路
の一部を形成している。
【0004】 (発明の背景) 各種金属および合金のストリップは、冷間圧延、冷間引抜き、または冷延伸さ
れると、ねじれて硬化する。そのために、それらを再度結晶させるために、加熱
して、焼きなます必要がある。これは、特に、ステンレス鋼のストリップに関係
するが、一般に、金属にとって有効である。慣例的には、連続焼なまし炉が使用
され、そこではそのストリップが通過して伝導および/または輻射によって加熱
される室において燃料または輻射電気加熱を採用している。昇温速度は比較的に
遅く、そのために炉の全長は相応して長くなる必要がある。
【0005】 金属ストリップおよび他のストランド金属物体を加熱するために誘導加熱を採
用することも、当技術分野では知られている。原則として、2種類の誘導加熱技
術、すなわち、軸誘導加熱(AIH)および横フラックス誘導加熱(TFIH)
がある。
【0006】 AIHは、電線に電流を通すことによって生じるが、その電線は加熱される金
属の周囲に巻かれているが、接触はしていない。その電流は、金属に磁流を引き
起こし、それによって金属は加熱される。この方法で加熱されるためには、金属
は本質的に磁性でなければならない。従って、この技術により、銅、アルミニウ
ム、およびオーステナイト系ステンレス鋼のような金属を、簡単に加熱すること
はできない。
【0007】 TFIHは、加熱されるべき金属の相対する側に設置されている対極の電磁石
を用いる。金属の中に磁界を通すという作用により、金属が加熱される。この場
合、金属は電気的に導電性である必要はあるが、磁性である必要はない。従って
、銅、アルミニウム、およびステンレス鋼もこの技術によって加熱しても良い。
金属ストリップを加熱するために横フラックス誘導加熱を使用することは、例え
ば、英国特許2155740A、米国特許A−4585916、欧州特許024
6660 B1、欧州特許0346547 B1、および欧州特許066773
2 A2に開示されている。
【0008】 冷間圧延されたまたは最終的に焼なましされたステンレス鋼ストリップを製造
する設備は、通常、少なくとも2つの焼なまし部分、すなわち、予備焼なまし部
分と光輝焼なまし部分を含んでいる。予備焼なまし部分では、熱間圧延したコイ
ルを熱処理して、後の冷間圧延の間の形成を容易にする。熱間圧延したオーステ
ナイト鋼ストリップは、例えば、熱間圧延プロセスからのスケールの残余の表面
層を持つことになるので、大気(空気)に開かれている連続焼なまし炉において
適切な温度でそのストリップを焼なましすることで十分である。このプロセスの
後にスケール除去操作が続き、熱間圧延スケールおよび焼なましプロセスによっ
て生成したスケールを除去する。洗浄して乾燥した後、そのストリップを冷間圧
延に適した条件に入れる。
【0009】 高程度の表面反射率が必要とされる表面の重要な中間焼なましおよび最終焼な
ましの場合は、そのストリップの表面を酸化から保護することが必要である。こ
れは、保護用非酸化性ガスを含む連続ストランド炉でもたらされる。そのような
炉は、保護ガスを含みそして外部から加熱される金属レトルトからの保護ガスの
伝導または間接的な輻射熱によって助けられる直接的な輻射熱を用いることがで
きる。これらの先行技術の方法に関する主な欠点は、輻射加熱、特にガス媒体経
由の輻射加熱が遅いプロセスであるということである。したがって、望まれる焼
なまし温度へその厚さ全体にわたりそのストリップの温度を上げるのに必要な時
間のために、そして適当な処理量速度を維持するために、この種の焼なまし炉は
、通常、比較的に長い。したがって、そのような炉の投資コストは比較的高い。
これら欠点にもかかわらず、この種の焼なまし炉は新しい設備の場合にも恒常的
に採用されているが、それに対して、横フラックス誘導加熱技術を実際に使用す
るのは基本的に非鉄産業、典型的には銅およびアルミニウムのストリップ材料を
中程度の温度に加熱するのに限定されてきた。
【0010】 (発明の開示) 上記の欠点を克服できる方法を提案し、その装置および加工ラインを提供する
のが本発明の目的である。したがって、本発明は、加熱される金属物体が非常に
高程度の表面反射率に冷間圧延されてきたステンレス鋼の物体である上記の序文
で定義されたような方法を提案する。すなわち、冷間圧延ステンレス鋼の物体を
前記加熱室中に通し、前記室中で700℃と1200℃の間の加工温度に加熱す
る。冷間圧延ステンレス鋼の物体を700℃と1200℃の間の前記温度に、完
全に再結晶するのに十分に長く維持する。それから、加熱処理された金属物体を
、非酸化性ガスが通されている気密の冷却部分に入れて、加工温度から600℃
より低い温度に急速に直接冷却する。
【0011】 上記の温度範囲内で、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼を1050〜1
200℃の範囲の温度で連続的に焼なましすることができ、各等級についての温
度の正確な選択はその固有の化学的性質にかかっている。対照的に、冷間圧延マ
ルテンサイト系ステンレス鋼は700〜800℃の範囲の加熱室で柔らかくでき
るが、ここでもその固有の化学的性質にかかっている。
【0012】 保護ガスは、原則として、焼なまし温度で熱処理される金属を酸化させないガ
ス、またはそうではなくて反応性であるが水素または他の任意の還元性ガスまた
は還元性ガス混合物、例えば、窒素またはアルゴンと混合した水素から適度に成
るガスならどれでもよい。
【0013】 本発明は、もともと、一般的には幅を200mmから1500mmまで変える
ことができる光輝焼なましステンレス鋼のストリップのために開発された。異な
る幅を有するが、最も広いと考えられるストリップと最も狭いと考えられるスト
リップの間の比が2:1を超えないストリップを、その装置で加熱可能性のある
ということが本発明の目的である。それゆえに、加熱エンクロージャは非常に広
く作られているので、加熱されるべき最も広いストリップをその加熱ラインに収
容できる。さらに、横フラックス誘導加熱要素の良好な加熱効率を達成するため
に、その誘導子を、加熱室または加熱エンクロージャの広い側面に近くまたはそ
れに隣接して設置することができ、その中で冷却チャネルをその室の壁とその誘
導子の間に装備できる。誘導子の表面は、また、非電気的導電性である断熱材の
覆いによって、過度の加熱から隔離できる。
【0014】 上記から理解できるように、加熱室は、ストリップの面に垂直な方向では比較
的狭い。この寸法の値は、加熱されるべきストリップの物理的性質によって決ま
るが、誘導子から最大の加熱をもたらすために、できるだけ小さいものであるべ
きである。横フラックス誘導加熱によって達成できる熱入力の割合が比較的高い
ために、従来の加熱源を用いる炉と比較すると、その加熱室の長さは短い。加熱
室の大きさは、従来の加熱焼きなまし炉と比較して小さいので、必要な保護ガス
量はそれ相応に少なく、そのプロセスのコスト効率を良くしている。
【0015】 加熱室の設計は、ストリップの入口ポートと出口ポートを持っている管(マッ
フル)またはエンクロージャのどちらでもよく、その室の中では、少なくとも断
熱構造物(ボード)が、ストリップの面に対して平行にその室を埋めており、ス
トリップの面に垂直な室の寸法は相対的に小さい。それは一般に長方形の断面を
持つのが代表的であるが、その形は細長い長円形であることもできるし、または
他の断面を持つこともできる。
【0016】 序文で述べた装置に関する本発明の態様によれば、前記加熱室に含まれている
保護ガスは、少なくとも実質的に水素から成っており、その中で、前記外部室と
その室の外部で互いに相対して位置している前記横フラックス誘導加熱要素とを
備えているその組立品は、水素を含んでいるその室が思いがけず破裂した場合に
安全囲い板として作用可能性のある非爆発性ガスを含んでいる気密エンクロージ
ャの中に取り囲まれている。
【0017】 加工ラインに関する本発明のもう1つの態様によれば、取り囲まれた通路には
、また、前記入口端と前記加熱室の間の入口部分、そして前記冷却室と前記出口
端の間の出口部分が含まれており、そこでは、一体化炉からの保護ガスの損失を
、保護ガスの発生源からの新鮮な保護ガスによって補充するために、そしてその
炉の正圧を維持して空気がその装置に入るのを防ぐために、少なくとも1本のガ
ス導管が前記入口部分に接続されており、そして少なくとも1本のガス導管が前
記出口部分に接続されている。加熱室を通過するガスの流れを制御するための、
および/または最少にするための対策も提案されている。
【0018】 さらに、金属ストリップを加熱するのに適応している時の加工ラインのもう1
つの態様によれば、その加工ラインには、TFIH要素に、および/またはTF
IH要素とその加熱室との間の加熱炉の両側面に設置されているシェーディング
板に関してそのストリップ両端の横の位置を記録するために、少なくとも1つの
センサーが含まれている。加工ラインは、さらに、前記の少なくとも1つのセン
サーからの出力信号が伝送され、そしてその出力信号が変換される制御装置と、
そして制御装置に伝送されてそこで変換された前記信号に依存して前記制御装置
によって制御される運動手段とを含む。その運動手段はTFIH要素および/ま
たはTFIH要素と加熱室の間に設置されているシェーディング板を動かして、
そのTFIH要素および/またはそのシェーディング板に関してそのストリップ
両端の望ましい横の位置を維持するのに役立つ。
【0019】 本発明の加工ラインでは、TFIHを、鋼の微粒組織中に望ましくない相を溶
かすために、および/またはその材料の望ましい特性を達成するために、特に長
く均熱することが必要である予熱部分のような従来の加熱した装置と組み合わせ
ることも可能である。
【0020】 さらに、本発明の加工ラインでは、TFIHを、TFIH光輝焼きなまし部分
に続く、またはおそらくその前の、追加のまたは補助の従来の光輝焼きなまし炉
の部分における輻射加熱要素による従来の電熱加熱と組み合わせることも可能で
ある。
【0021】 本発明に従って採用されたように、TFIHは主として急速加熱の方法である
。しかしながら、これは、本発明の方法の考えられる変形によれば、金属が加熱
される必要がある速度を制御する必要がある用途にもTFIHを有利に利用可能
性のあるということを除外するものではない。従って、薄い基準寸法のストリッ
プの場合には、歪みを避けるために、作動温度へのよりゆっくりとした加熱速度
が必要であるかもしれない。これは、複数の誘導子、すなわち、その金属を決め
られた最終温度へに到る途中まで比較的ゆっくりと加熱するための低電力誘導子
も、それに続いて加熱サイクルの残りのために1つまたはそれ以上の高電力誘導
子とを検討し選択することによって達成できる。したがって、この用途の場合、
従来の加熱装置によって急速加熱が可能であるが、加熱速度に関するかぎり徐々
にという用語が急速にという用語よりも適切である。
【0022】 誘導子または複数の誘導子に、交流電気を供給する。鉄鋼材料の場合、周波数
は3MW以上までの出力定格で、200Hzから3000Hzまたはそれ以上の
どんな周波数であってもよい。その選択は、ストリップまたは他のストランドの
大きさと、必要とされるまたは望ましい処理量割合とによって決まる。
【0023】 焼きなまし操作の他の加熱用途に関しても、本発明を同じく利用することがで
きるが、その主な利点はスペースが限られているところ、および/または従来の
加熱装置が高価であるところである。
【0024】 本発明のさらに特徴的な機能および態様は、そのいくつかの実施形態について
の以下の説明と添付の請求範囲から明白となろう。
【0025】 添付図面を参照して本発明をより詳細に記述する。
【0026】 (発明の詳細な説明) 図1は、非常に高程度の表面反射率を持つステンレス鋼ストリップを製造する
ための冷間圧延機に含めることができる光輝焼なましラインを非常に概略的に示
している。図1に示されているその光輝焼なましラインは、冷間圧延ステンレス
鋼のストリップ2を巻き戻すための巻き戻しキャプスタン1、脱脂装置3、入口
部分4、横フラックス誘導加熱(TFIH)部分5、冷却部分6、その冷却部分
6に続いている細長い室(トンネル)の形の出口部分11、そしてその光輝焼き
なました鋼のストリップを取るリコイラー10を備えている。さらに、そのライ
ンには、使用して加熱された保護ガスを繰り返して使用するために再循環させる
前に冷却するための熱交換器7、冷却して再循環される保護ガスを冷却部分6に
吹き込むファン8、鋼のストリップ2をそのラインを通して進めるための移動手
段(モータ)9、そして数字で示されていなかった多くの案内ロールおよび引っ
張りロールが含まれている。そのラインには、また、せん断装置および溶接装置
、ルーパー、引っ張りロールなどのような補助設備、そして金属ストルップおよ
び保護ガスを光輝焼きなましラインを通して連続的に運ぶためのその他の従来の
または自由な部材および手段が含まれる可能性があることを理解すべきである。
そのような補助設備は、参照数字A1およびA2によって表され、示されている
【0027】 光輝焼きなまし部分5には、ストリップ2の各側面に横フラックス誘導加熱要
素15および16が、そしてその2つの横フラックス誘導加熱要素の間には、ス
トリップ2がそこを通って運ばれるマッフル17の形をした炉室が装備されてい
る。マッフル17は、横フラックス誘導加熱部分4の全長に沿って、および横フ
ラックス誘導加熱要素15および16の端を越えて延びている。
【0028】 さて、また、図2に関連して、マッフル17は、その実施形態によれば、長方
形の断面をした比較的平らなチューブから成っている。2つの広い側壁18およ
び19は、横フラックス誘導加熱要素15および16にそれぞれ面している。広
い壁18および19の内部表面の幅は、焼きなましラインで加工されることにな
る任意のストリップ2の最大幅を越える。
【0029】 その広い側壁18および19に直角の末端壁は、それぞれ20および21と表
記されている。その広い側壁18および19の内部表面の距離は、ストリップ2
がマッフルの壁に触れないでマッフル17を通して運ばれる場合に可能であるほ
どに小さく、しかも約25〜100mm、好ましくはたった35〜60mmにま
で達するかもしれない。
【0030】 マッフルは、その実施形態によれば、断熱性で電気的に非導電性のシート状の
セラミック材料から製作されているが、そのほかに他の断熱性で電気的に非導電
性の材料を使うこともできる。もし選ばれたセラミック材料の性質が許せば、マ
ッフルは鋳造される、または噴霧技術によって製造される可能性もあるというこ
とが考えられる。充分な機械的強度を持っているマッフルを提供するために、そ
の末端壁20および21が、横フラックス誘導加熱要素15および16に面して
いる広い側壁18および19よりかなり厚く作られる場合がある。リブおよび/
または積層手段の構造によって強化する目的で、広い側壁18および19の外側
および/または内側に補強手段を装備することも可能である。マッフルの最も便
利な断面形状は、特にマッフルの製造に噴霧技術を利用するときには、細長い楕
円形かもしれない。
【0031】 理想的には、マッフルは気密であるべきである。しかしながら、マッフルが偶
然に破裂した場合またはマッフルを通してガスが浸透した場合の安全囲い板とし
て作用する非爆発性ガスを含むことができる気密エンクロージャの中にその組立
品(マッフルと誘導子)を入れることができる。その室の種類を設計する場合に
、誘導子を含む外の部分もまた保護ガスを含むかもしれない。どちらの建造方法
の場合でも、マッフルまたは焼きなまし室を囲んでいるガスは、焼きなまし室に
存在するガスと同じガスを含むかもしれない。もしこのガスが本質的に爆発性で
あり、もし焼きなまし温度で大気に曝される場合には、炉全体を不活性ガスで素
早くパージすることが、従来の設計炉の場合の共通の安全慣例に合致しており、
賢明であろう。
【0032】 マッフル17の長方形の入口ポート24は、気密の方法で、最初の、入口の、
管状部分4に接続されている。その入口の管4は鋼板で出来ていて、断面は長方
形であるかもしれないが、寸法的には、マッフルよりも大きい。その入口の管4
は、その入口に、炉への空気の侵入を防止するために、密封ロールまたはフェル
トの密封パッド26のような装置を持っている。マッフル17の長方形の出口ポ
ート25は、気密の方法で、冷却部分6の冷却室27に接続されており、そこで
は、そのストリップの焼きなまし加工を完成させるために必要な速度で、ステン
レス鋼の場合一般的には100℃/秒の速度で、そのストリップを冷却するため
に、事前に冷却された保護ガスが充分な速さでそのストリップの両表面に向けら
れる。その冷却ガスを冷却して循環させる装置は、一般的には、必要に応じて冷
凍によって増強される熱交換器7である。そのガスは、枝導管23に配置された
ファン8によって、冷却室27を通して、および熱交換器7を通して循環させら
れる。
【0033】 残りの構造物には、入口管4と同じ構造の管から成り、次に装置内への空気の
侵入を防ぐための装置28で終わる出口部分11が含まれる。
【0034】 シーリング26および28が、一体化炉の入口端および出口端に装備されてい
るけれども、ガスの損失を完全に避けることはできない。そのような損失は、示
されていない保護ガス源から、入口部分および出口部分の4および11に、それ
ぞれ導管31および32を通して導入される新鮮な保護ガスによって補充される
。経済的な観点から最も都合がよいのは、マッフル/加熱室17を通るガス流が
少しもあるべきではないということである。もし静止状態でない場合には、少な
くともマッフル17を通るガスの流れを低く制御して、そのガスによるストリッ
プの冷却を減少させ、そしてマッフルを通過するストリップ2の急速で且つ均一
な加熱を促進するべきである。したがって、入口部分4のガス圧ならびにマッフ
ル17の入口および出口ポート24および25周辺の冷却部分のガス圧を、それ
ぞれ、等しくするまたは制御すべきである。マッフルには、前記入口ポートと出
口ポートの間でガスの入口または出口開口部は全くない。それゆえに、ガス圧セ
ンサー33および34を前記入口と出口のポート24および25にそれぞれ装備
する場合がある。前記センサー33および34は、マッフルを通るガスの流れを
低くまたは最少に制御可能性のあるマッフル17の入口側および出口側の上での
ガスの圧力平衡または制御圧力差を維持するために、入口部分および出口部分の
4および11に導管31および32を通して送られる新鮮な保護ガスの流れを調
整するという目的で、測定されたガスの圧力値を前記制御装置に伝送するために
、示されていない制御装置に接続されている。マッフルの入口と出口のポート2
4および25に隣接して、ロール35および36が装備されており、そのロール
はストリップを導き、そしてまたガスの動きを減少させるのに役立つ。
【0035】 図1および2に示されている光輝焼なましラインおよび設備は、以下の方法で
作動する。非常に高程度の表面反射率まで冷間圧延されたと考えられるステンレ
ス鋼のストリップ2がキャプスタン1から巻き戻され、横フラックス誘導加熱部
分5の入口管4の入口ポートに入る前に脱脂装置3で脱脂される。そのストリッ
プが横フラックス誘導加熱部分5のマッフル17に入ると、それは、横フラック
ス誘導要素15、16の作用により、そして同じくマッフルに存在する熱い、保
護の、静止ガスによって、ステンレス鋼の場合700から1200℃の範囲にあ
ってよい、ある望ましい焼きなまし温度まで、直ちに加熱され、鋼が完全に再結
晶するのに十分長い間、この温度でマッフル内に維持される。マッフル17の典
型的な長さは2メートルである。熱いストリップが保護ガス、適切には水素また
はおそらく窒素またはアルゴンおよび/または他の任意の不活性ガスによって保
護されるので、その温度で空気または他の酸化性ガスと接触すると酸化するだろ
うその熱いストリップの表面は酸化しない。
【0036】 そのストリップが正しく加熱された場合、そのストリップは冷却部分6に入り
、そこでは冷却室27で、冷却されるべきストリップを囲んでいる2つの角ばっ
たガスの入口室37および38を通ってファン8によってストリップの表面に吹
き付けられるあらかじめ冷却された保護ガスによって冷却されるので、熱損失速
度は、オーステナイト系ステンレス鋼の場合600℃より下の温度まで1秒あた
り少なくとも100℃である。そのストリップが冷却部分6を出ると、その冷却
部分6に続いている長いトンネル11を通過し、100℃以下の温度で大気中に
出るまで熱を放出する。最後に、そのストリップはリコイラー10の上にぐるぐ
る巻かれる。
【0037】 さて、図3に関して、追加のまたは補助の、従来の光輝焼きなまし部分5Aが
横フラックス誘導加熱部分5と冷却部分6の間に装備されている。この構成は、
再結晶が比較的遅い合金用の焼きなまし温度でストリップを均熱するための余分
な時間を与える。この場合、ガス圧センサー33および34は、マッフル17ば
かりでなく補助の加熱部分5Aにおいてもガスの静止を保つ代わり以外に、2つ
の加熱部分5および5Aを通る保護ガスの流れを防ぐために、それぞれ、通風筒
17の入口ポートの近辺および補助の光輝焼きなまし部分5Aの出口ポートの近
辺に設置されるのが適している。他の点で、設備は、図1および2に関して記述
されたものと同様または一致している。
【0038】 上記で述べたように、マッフルが偶然破壊した場合に安全囲い板として作用す
るだろう非爆発性ガスを含むことができる気密のエンクロージャの中に横フラッ
クス誘導加熱組立品(誘導子15、16およびマッフル17)を納めることは可
能である。そのような構造は、さもなければ広いマッフルの壁18、19からの
熱輻射のために損傷する危険がある誘導子15、16を冷却するのにも役立てる
ことができる。図4および図5は2つの実施形態を示している。
【0039】 図4によれば、耐火性物質でライニングした鋼で出来ている外部エンクロージ
ャ40は、誘導子15および16ならびにマッフル17を取り囲んでいる。外部
エンクロージャ40の内部空間41は非爆発性ガス、例えば、窒素で満たされて
おり、マッフルは保護ガスを収容している。保護ガスは、水素ガス、すなわち、
空気と混合すると爆発性であるガスであってもよい。空間41に非爆発ガスを循
環させるための設備を作ることもできる。その中で、そのガス流は特に、誘導子
15、16とマッフル17との間の間隙42および43を通して向けられる。外
部エンクロージャ40の内部の非爆発ガスは、上記の冷却部分6に関して記述さ
れているものと同じようにファンおよび熱交換器を含んでいる冷却装置を通して
適当に循環させられる。
【0040】 図5によれば、横フラックス誘導加熱部分の室は17’と表記されている。室
17’は、室17’の広い側壁を形成している2つのボード18’および19’
で出来ており、前記ボード18’および19’は外部エンクロージャ40の2つ
の相対する末端壁に間に伸びて、その2つの末端壁に接続している。その室17
’は、誘導子15および誘導子16をそれぞれ含んでいる2つの室41Aおよび
41Bを分離している外部エンクロージャ40の隔壁を形成する。その2つの室
41Aおよび41Bは、誘導子と室17’の壁18’および19’の外面とを冷
却するために循環している非爆発性ガス、例えば窒素で満たされている。同じく
、この実施形態では、ファンと1つまたはそれ以上の冷凍機を含むかもしれない
熱交換器がその装置に含まれる場合がある。
【0041】 図6に示されていいる加工ラインおよび一体化炉は、原則として、図1および
図2に関して上記で記述された概念に基づいている。相当する細部には、同じ参
照数字が用いられている。
【0042】 さて、図6および図7にも関連して、ステンレス鋼のストリップを焼きなまし
するために明示されている加工ラインは、炉入口の添え金50、炉入口のステア
リング51、設計された入口の密封ロール52(図7)、新鮮な保護ガスを導入
するための導管31および最初の遮断ゲート80を持っている入口部分4、炉に
入ってくる一組のグラファイトロール53(図7)、上記で記述されたものと同
じ種類の炉のマッフル17を含んでいる加熱部分5、マッフル17の各側面にあ
る横フラックス誘導加熱要素15および16、一組の出ていくグラファイトロー
ル54(図7)、弁をつけた出口管84を持っている頭部ステアリング装置56
、トンネル11、その出口端および二番目の遮断ゲート81でも新鮮な保護ガス
を供給するための導管32を持つ出口部分57、一組の出口密封ロール58、炉
の出口ステアリング59、および炉出口の添え金60を備えている。支持枠は、
一般に62と表記される。
【0043】 グラファイトロール53、54の主な目的は、それぞれグラファイトロール5
3および54の上流および下流にあるより冷たい区域の中への、マッフル17中
の横フラックス誘導加熱された金属ストリップ2からのガスの動きと輻射熱の損
失を制限することである。グラファイトロール53および54は、また、マッフ
ル17の壁18、19(図1)の間の中心にあるストリップ2を導くのに役立つ
。しかしながら、そのロールはそのストリップに接触しない。なぜなら、そのロ
ールとストリップとの間の最少間隙は2mmであり、したがって、ロールはその
炉内でストリップの張力に対する効果を持っていない。これは、炉出口の添え金
60によって制御される。グラファイトロール53、54は、それぞれ速度を制
御された直流モータ63および64によって駆動される。モータは、ロールの周
速がストリップの速度と同じであるように制御される。これは、もしストリップ
がロールと接触してくる時は、両者は同じ速度で動いており、ストリップにかき
傷がつくことは起こらないということを保証することである。ロール材料として
グラファイトを使用することも、その目的に対してある程度の利点を持っている
かもしれないが、同じく、他のロール材料もまた使用可能性のある。ロール材料
は、それがグラファイトまたは他のどんな選ばれた耐熱性ロール材料であるとし
ても、鋼のストリップよりも柔らかく、それでゆえ、ロールが故障した場合には
、損害を受けるのは流れているものよりもロールである。
【0044】 純粋に経済的な観点から、マッフル17中のガスは、マッフルを通るガス流に
よる熱損失を避けるために、静止しているべきである。しかしながら、マッフル
中のガスは乾燥して清潔な状態を保っていること、そしてまた、そのガスの還元
能力が維持されていることも望ましい。そのために、図6に関して記述された一
体化炉は、炉内の空気は絶えず交換されるべきであるということを基にして設計
されている。本発明の炉では、新鮮なガスが、導管31および32を通して炉の
入口部分および出口部分に入れられるが、それに対して、汚染された、または「
消費された」、または言い換えれば「使用された」ガスは、一体化炉の頭部の部
分56にある弁の付いた出口管84を通して、制御された速度で、炉から除かれ
る。これは、本発明の好ましい実施形態によれば、マッフル17を通るある種の
制御された新鮮なガスの流れが達成されること、およびそのマッフルを通るガス
の方向は、加熱されるストリップの方向と同じである、すなわち冷えた入口端か
ら熱い出口端へ向かうということを意味する。これはまた、入口端に入る新鮮な
ガスは、ストリップがマッフルを通ってマッフルの出口端へ向かって動くにつれ
て、そのストリップからの輻射により連続的に加熱されるということを意味する
。そこではマッフルを通るガス流に起因する、加熱された金属ストリップのどん
な望ましくない、有害な冷却も避けられる。
【0045】 ガス流の制御を通して、炉も水位計で数インチ、または少なくとも5”wgと
いう正圧に維持されて、空気が装置内に入るのを防止する。
【0046】 加熱部分5の頭部において、通風筒17と出て行くグラファイトロール54と
の間に、第1のセンサー67および第2のセンサー68が装備されている。走査
式高温計67である第1のセンサーには、回転鏡の組立品が、室17の真上およ
び出ていくグラファイトロールの真下で、炉の外側に固定されている検知ヘッド
の内側に取り付けられている。その回転が60度の場合、鏡が炉の内部を指すほ
ど炉の内側にビュー・スロットがある。ストリップの全幅が鏡のすべての回転に
よって見られるような鏡からの距離にある熱いストリップにより放射されるどん
な赤外線でも、赤外線検出器の上にある、やはり検知ヘッドの内側にも取り付け
られている鏡によって反射される。それから、この検知器は処理した信号を、熱
いストリップの温度分布に関するさまざまな情報を表示する制御装置69にある
コンピュータに供給する。
【0047】 横フラックス誘導加熱は、エネルギーをストリップの両端に優先的に集中させ
る。そのことは、ストリップの位置に関連して誘導子15、16を正確に配置す
ることによって、および/またはその両端に提供されるエネルギーを制御するた
めに誘導子15、16とマッフル17との間にシェーディング板72、73を装
備することによって、これを避けるために特別な予防策を取らない限り、その両
端に望ましくない高温度をもたらす可能性がある。誘導子15、16および/ま
たはシェーディング板72、73は、横方向に移動可能である、すなわち、それ
ぞれ運動手段74、75および/または76、77によるストリップの方向に垂
直にストリップの表面に対して平行に移動可能である。その運動手段には、スト
リップの端の位置に関連する走査式高温計67から、制御装置69に送信される
情報に依存して制御装置69によって制御されるモータが含まれているので、誘
導子15、16の位置はそのモータ74、75によって調整されて、ストリップ
の両端の位置と一致する、および/またはシェーディング板72、73が、スト
リップの両端の過熱を避けるようにストリップの両端に正確について行くことに
なる。
【0048】 第2のセンサー68は、中心線の高温計であり、走査式高温計に似ている1個
の装置であるが、回転鏡を使用しない。その装置は、セラミック管を通して、走
査式高温計と同じ垂直高さで、ストリップの垂直中心線にある点を見るためにセ
ットされているが、しかしそのストリップの反対側の面にある。それは、誘導子
電力制御装置機構内にモニター機能を持ち、その電力制御装置は図7の詳細79
によって概略的に示されている。誘導子15、16への電力の必要条件は、入っ
てくる温度から望ましい焼きなまし温度までストリップの温度を上げるのに必要
なエネルギー量として計算される。次いで、その装置はこれを電力レベルに変換
し、そのレベルのために、電圧、電流および周波数を監視することによって制御
する。
【0049】 入口部分および出口部分の4、57で、送風ゲート80、81は、入口または
出口の密封ロール52、58の区域で火が出た場合に作動する。密封ロールは火
が出た場合には疑いなく故障するので、一体化炉の中に空気が侵入するのを防ぐ
ためにそのゲートが閉まり、爆発の危険を下げる。そんな可能性のある出来事の
場合には、導管31、32を通る新鮮な保護ガスの供給も停められる。
【0050】 本発明は、上記で記述された実施形態に限定されるものではなく、様々な修正
が考えられる。記述された実施例では、ストリップは加熱室を通って垂直に上向
きに動かされているが、反対の方向にも可能である、ただしその場合は冷却部分
が加熱室の下に設置されるものとする。誘導子および/または影の板に関してス
トリップの横の位置を検出するために、そして加熱された金属物体が加熱炉を離
れる時にその熱を制御するために、上記で記述された種類の高温計以外に他のセ
ンサーも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の好ましい実施形態による本発明の原理を非常に概略的に示す図である。
【図2】 図1のラインII−IIに沿ったTFIH部分を非常に概略的に示す図である
【図3】 TFIH部分をより多くの従来タイプの補足的な光輝焼なまし部分と組み合わ
せた加熱ラインを非常に概略的に示す図である。
【図4】 外部エンクロージャの中のマッフルを利用するTFIH部分についての実施形
態を非常に概略的に示す図である。
【図5】 外部エンクロージャと一体化された加熱室が含まれているTFIH部分につい
ての実施形態を非常に概略的に示す図である。
【図6】 本発明の方法を利用可能性のある加工ラインの実施形態をより詳細に示す図で
ある。
【図7】 加工ラインの一部を大きなスケールで示しており、そこでは設備のある種の詳
細を単に概略的に示す図である。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成13年4月11日(2001.4.11)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高温度の空気中で酸化可能性のある金属ストリップまたは他
    のらせん状に巻けるストランド金属物体を、前記金属物体を酸化させることなく
    前記高温度まで加熱する方法であって、その金属物体は、保護する非酸化性のガ
    スまたはガス混合物を含んでいる炉室(17)の外部に取り付けられている横フ
    ラックス誘導加熱要素(15、16)を用いて横フラックス誘導加熱(TFIH
    )により加熱されている間に、断熱性で電気的に非導電性の材料で少なくとも部
    分的に作られている前記炉室を通って、加熱部分(5)に中に通される方法であ
    り、 a)その金属物体が、非常に高程度の表面反射率まで冷間圧延されたステンレ
    ス鋼物体であること、 b)その冷間圧延されたステンレス鋼物体が前記炉室に通され、前記炉室で7
    00℃と1200℃との間の加工温度まで加熱されること、 c)その冷間圧延されたステンレス鋼物体を、その鋼が完全に再結晶するだけ
    十分に長く、700℃と1200℃との間の前記温度に維持すること、そして d)次いで、その熱処理した金属物体を、非酸化性ガスが通っている気密の冷
    却部分(6、27)で、その加工温度から600℃の温度未満まで急速に直接冷
    却することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 その金属物体が前記加工温度で焼きなましされ、そしてその
    焼きなましされた金属物体は前記冷却部分で少なくとも100℃/秒の速度で冷
    却されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記炉室(17)の保護ガスが実質的に静止した状態に維持
    されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 その保護ガスが、その金属物体がその室を通って進むのと同
    じ方向に制御された速度で、その炉室(17)を通って制御された速度で流され
    ることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 その金属物体が前記炉室を通して垂直方向に通されることを
    特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項6】 その保護ガスが少なくとも実質的に還元性のガスまたはガス
    混合物から成ることを特徴とする、請求項1から5のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項7】 その金属物体はストリップであること、そして横フラックス
    誘導加熱要素(15、16)および/または横フラックス誘導加熱要素と加熱室
    との間の加熱炉の両側に取り付けられているシェーディング板(72、73)に
    関してそのストリップ両端の横の位置が、少なくとも1つのセンサー(67)を
    用いて検知されること、そして前記の少なくとも1つのセンサーからの出力信号
    が、その横フラックス誘導加熱要素および/またはそのシェーディング板を動か
    すための運動手段(74、75、76、77)を制御するのに使用されて、横フ
    ラックス誘導加熱要素および/またはシェーディング板に関するそのストリップ
    両端の望ましい横の位置を維持することを特徴とする、請求項5に記載の方法。
  8. 【請求項8】 そのストランド金属物体を、入口部分、その金属物体が加熱
    される前記炉室、その加熱されたストランド物体が冷却される冷却部分、および
    出口部分を含んでいるエンクロージャを通る通路に沿って通すこと、新鮮な保護
    ガスをその炉室(17)の上流にある前記エンクロージャの中に導入すること、
    そして使用された保護ガスは、そのストランド金属物体がその炉室を通って進む
    のと同じ方向にその炉室を通して制御された速度で前記保護ガスの流れがその炉
    室を進むという条件で、制御された速度で前記冷却室(27)の下流にあるエン
    クロージャから出されることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
  9. 【請求項9】 金属ストリップまたは他のらせん状に巻けるストランド金属
    物体を、高温度の空気または他の酸化性ガス中で酸化できる前記金属物体を酸化
    させることなく前記高温度まで加熱する装置であって、その装置は、それを通っ
    てその金属物体が供給される気密室(17)を備えており、前記室は少なくとも
    部分的に、断熱性で電気的に非導電性の材料で作られ、しかも保護用非酸化性ガ
    スを含んでおり、前記室はその両端にその金属物体および前記保護用非酸化性ガ
    スのための入口ポート(24)および出口ポート(25)を持っており、そして
    横フラックス誘導加熱(TFIH)要素(15、16)が、その金属物体がその
    室を通して運ばれる時に、その室の2つの相対する壁(18、19)を通してフ
    ラックス誘導加熱要素の作用により前記金属物体を横フラックス誘導加熱するた
    めにその室の外に互いに相対して取り付けられており、前記ガス室に含まれてい
    る保護ガスは少なくとも実質的に水素であること、および、前記外部室(17)
    およびその室の外で互いに相対して取り付けられている前記フラックス誘導加熱
    要素(15、16)を備えている組立品が、水素を含んでいるその室が偶然破壊
    した場合に安全囲い板として作用可能性のある非爆発性のガスを含んでいる気密
    エンクロージャ(40)の中に取り囲まれていることを特徴とする装置。
  10. 【請求項10】 その外部エンクロージャ(40)は不活性ガスで満たされ
    ていることを特徴とする、請求項9に記載の装置。
  11. 【請求項11】 その外部エンクロージャ(40)は窒素で満たされている
    ことを特徴とする、請求項10に記載の装置。
  12. 【請求項12】 前記外部エンクロージャ(40)の内部の空間(41)に
    非爆発性のガスを循環させるための手段を特徴とする、請求項9から11のいず
    れかに記載の装置。
  13. 【請求項13】 前記循環ガスのガス流が、誘導子(15、16)と前記水
    素ガスを含んでいる室(17)との間に存在する間隙(42、43)を通って向
    けられていることを特徴とする、請求項12に記載の装置。
  14. 【請求項14】 その外部エンクロージャの内部を循環している非爆発性ガ
    スが冷却装置を通して循環していることを特徴とする、請求項12または13に
    記載の装置。
  15. 【請求項15】 その外部エンクロージャ(40)は耐火性物質でライニン
    グされた鋼で作られていることを特徴とする、請求項9から14のいずれかに記
    載の装置。
  16. 【請求項16】 その炉室がマッフルの形を有することを特徴とする、請求
    項9から15に記載の装置。
  17. 【請求項17】 金属ストリップを熱処理するための一体化炉を形成してい
    る加工ラインであって、入口端と出口端、その入口端から出口端まで加工ライン
    に沿って伸びているストリップ用の通路であって、前記通路は周囲の環境に備え
    て取り囲まれている通路、および炉室(17)内で前記金属ストリップを高温ま
    で加熱する装置を含み、その炉室はマッフルの炉室(17)であること、横フラ
    ックス誘導(TFIH)要素(15、16)は、ストリップの両面と平行なこれ
    らのマッフルの壁(18、19)に沿ったマッフルの両側にあるマッフルの炉室
    の外側に取り付けられていること、加工ラインは、横フラックス誘導加熱要素(
    15、16)および/または横フラックス誘導加熱要素と炉室(17)の間の炉
    室の両側面に取り付けられているシェーディング板(72、73)に関するその
    ストリップの両端の横の位置を記録するための少なくとも1つのセンサー(67
    )を含む装置であり、前記少なくとも1つのセンサーからの出力信号が送信され
    、その中でその出力信号が変換される制御装置(69)、そしてその制御装置に
    送信されてそこで変換される前記信号に依存して前記制御装置(69)によって
    制御される運動手段(74、75、76、77)であって、その運動手段は、横
    フラックス誘導加熱要素および/またはその横フラックス誘導加熱要素と炉室と
    の間に取り付けられているシェーディング板を動かして、その横フラックス誘導
    加熱要素および/またはそのシェーディング板に関してストリップの両端の望ま
    しい横の位置を維持するのに役立つ運動手段を含むことを特徴とする加工ライン
  18. 【請求項18】 前記少なくとも1つのセンサー(67)は、炉室の下流に
    、炉室と冷却部分(6)との間に取り付けられていることを特徴とする、請求項
    17に記載の加工ライン。
  19. 【請求項19】 前記センサー(67)は、走査式高温計であることを特徴
    とする、請求項18に記載の加工ライン。
  20. 【請求項20】 前記少なくとも1つのセンサーは、炉室と、炉室と冷却部
    分との間に取り付けられている出ていく密封部材(54)との間に設置されてい
    ることを特徴とする、請求項19に記載の加工ライン。
  21. 【請求項21】 金属ストリップを熱処理するための一体化炉を形成する加
    工ラインであって、入口端および出口端、その入口端から出口端まで加工ライン
    に沿って伸びているストリップ用の通路であって、前記通路は周囲の環境に備え
    て取り囲まれている通路、前記金属ストリップを炉室(17)で高温に加熱する
    ための装置を含み、前記取り囲まれた通路もまた、前記入口端と前記炉室の間に
    入口部分(4)、ストリップの両面と平行なこれら炉室壁(18、19)に沿っ
    て炉室の両側にある炉室の外部の横フラックス誘導加熱要素(16、16)、炉
    部分の下流の冷却部分(16)および前記冷却部分と前記出口端との間の出口部
    分(57)を含んでおり、そこでは一体化炉からの保護ガスの損失を保護ガスの
    発生源からの新鮮な保護ガスによって補充するために、少なくとも1つの注入用
    のガス導管(31)が前記入口部分に接続され、そして少なくとも1つの注入用
    のガス導管(32)が前記出口部分に接続されており、一方炉室は、炉室のスト
    リップの入口ポートと出口ポート(24、25)に間に炉室に沿っている任意の
    ガスの注入または出口開口部の穴であることを特徴とする装置を含む加工ライン
  22. 【請求項22】 その囲まれた通路には、一体化炉から使用済みの保護ガス
    の出口のために冷却部分の下流に出口のガス導管(84)が含まれていること、
    および制御手段が前記出口のガス導管(84)を通る使用済み保護ガスの流出の
    流速を制御するために装備されていることを特徴とする、請求項21に記載の加
    工ライン。
  23. 【請求項23】 金属ストリップを加熱処理する加工ラインであって、入口
    端および出口端、その加工ラインに沿って入口端から出口端まで伸びているスト
    リップの通路であって、その加工ラインがその金属ストリップを運ぶ方向に少な
    くとも入口部分(4)を含んでいる、前記通路がその入口端と出口端との間で周
    囲の環境に備えて囲まれている通路、そのストリップを加熱するための装置を持
    つ加熱部分であって、前記装置は、断熱性で電気的に非導電性の材料で少なくと
    も部分的に作られている炉室(17)、およびそのストリップの両面に平行なこ
    れらの炉室壁(18、19)に沿ってその炉室の両側面に、その炉室の外側に横
    フラックス誘導加熱要素(15、16)を含んでいる加熱部分、冷却室(27)
    を含んでいる冷却部分、および、出口部分を含み、入口端と出口端の間の前記装
    置は金属ストリップを熱処理するための一体化炉を形成して、前記一体化炉は非
    酸化性ガスで満たされており、加工ラインを通してストリップを供給するために
    、モータ(9)を備えているその運動手段がその出口端の下流に装備されており
    、加工ラインは、ストリップがたわむことなく垂直に運ばれるように提供される
    少なくとも1つの垂直部分を備えていること、および前記炉室(17)および前
    記冷却室(27)が前記垂直部分の一部を形成していることを特徴とする加工ラ
    イン。
  24. 【請求項24】 前記加熱部分の前記炉室は1mから4mの長さ、好ましく
    は1.5mから3mの長さを有することを特徴とする、請求項23に記載の加工
    ライン。
  25. 【請求項25】 前記加熱部分にある前記炉室は、加熱されるストリップに
    面している相対する側壁間の内部幅が25mm〜100mm、好ましくは35m
    m〜60mmである、請求項23および24のいずれかに記載の加工ライン。
  26. 【請求項26】 冷却室が、前記加熱部分にある前記炉室の出口ポートに、
    直接または間接的に接続されていることを特徴とする、請求項23から25のい
    ずれかに記載の加工ライン。
  27. 【請求項27】 前記炉室がマッフルから成ることを特徴とする、請求項2
    3から26のいずれかに記載の加工ライン。
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