JP2005060775A - ベル型炉インナーカバーのシール方法 - Google Patents

Abstract

【要 約】
【課 題】 ベル型炉のインナーカバーを密閉するにあたって、微細な繊維の遊離を防止できるインナーカバーシール部材専用の材料を用いて、冷延コイル等の処理品の歩留り向上を達成できるシール方法を提供する。
【解決手段】 ベル型炉のインナーカバーの下端面と炉床の上面との間にセラミックファイバー成形体からなるインナーカバーシール部材を配設してインナーカバーを密閉するシール方法において、インナーカバーシール部材の少なくともインナーカバー内雰囲気に接する面は、前記セラミックファイバー成形体が平織りセラミック布で被覆されているインナーカバーシール部材を用いる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷間圧延を施した鋼板（以下、冷延鋼板という）を巻き取ったコイル（以下、冷延コイルという）等の熱処理に使用するベル型炉のインナーカバーを密閉するシール方法に関する。

ベル型炉は、冷延コイルのような大重量の処理品に比較的長時間の熱処理を行なう際に使用される炉である。図１は、ベル型炉の例を模式的に示す断面図である。

ベル型炉は、図１に示すように、炉体２の内側にインナーカバー４を設け、そのインナーカバー４内に冷延コイル９等の処理品を収納して、熱処理（たとえば焼鈍）を行なう炉である。ここでは、冷延コイル９の焼鈍を行なう例について説明する。

耐火物からなる炉床１にはガス供給口10が設けられており、焼鈍を行なうにあたって、雰囲気ガス６がガス供給口10からインナーカバー４内に供給される。インナーカバー４内にはファン８が配設され、モーター７を駆動力源としてファン８が回転することによって、インナーカバー４内の雰囲気を攪拌して均一に保持し、かつ炉床１に設けられたガス排気口11から雰囲気ガス６を排出する。

このときインナーカバー４内に供給された雰囲気ガス６がインナーカバー４の外側，あるいは炉体２の外側に漏出すると、下記のような問題が生じる。
(1) インナーカバー４内の雰囲気を均一に維持することが困難になる。
・ 雰囲気ガス６の消費量が増大して、熱処理コストの上昇を招く。

また、その反対に、外気がインナーカバー４内に侵入すると、焼鈍中の冷延コイル９の表面が酸化して、製品価値を損なうという問題が生じる。

そこで、これらの問題点を解消するために、炉体２およびインナーカバー４を密閉して熱処理を行なっている。

炉体２を密閉するためには、炉体２の下端面と炉床１の上面との間に炉体シール部材３を配設して、炉体２と炉床１との隙間をシールする。この炉体シール部材３は、耐熱性が要求されるので、従来からセラミックファィバー，グラスウール等が使用されている。

一方、インナーカバー４を密閉するためには、インナーカバー４の下端面と炉床１の上面との間にインナーカバーシール部材５を配設して、インナーカバー４と炉床１との隙間をシールする。

インナーカバーシール部材５は、耐熱性が要求されるばかりでなく、シール性を向上させるための柔軟性も要求されるので、セラミックファイバーをブランケット状に成形したもの（以下、セラミックファイバー成形体という）を使用している。ここでセラミックファイバーとは、セラミック製の微細（直径が細く、長さが短い）な繊維を指す。つまり、微細なセラミックファイバーを集積してブランケット状に成形したセラミックファイバー成形体が、インナーカバーシール部材５として広く使用されている。

しかしブランケット状のセラミックファイバー成形体をインナーカバーシール部材５として使用すると、セラミックファイバー成形体から遊離した微細なセラミックファイバーが、インナーカバー４内の雰囲気ガス中を浮遊する。このとき、インナーカバー４内の雰囲気ガスはファン８によって攪拌されているので、雰囲気ガスとともに微細なセラミックファイバーが流動して、冷延コイル９に微細なセラミックファイバーが付着する。

ベル型炉で焼鈍を行なった後、このような微細なセラミックファイバーが付着した冷延コイル９を後工程（たとえばスキンパス圧延等）に送給して、冷延鋼板に所定の加工を施すと、セラミックファイバーが冷延鋼板に噛み込んで、冷延鋼板の表面欠陥が生じて歩留りが低下するという問題があった。

ところが、従来から炉体シール部材３のシール性を高める技術は種々検討されているが、インナーカバーシール部材５専用の材料については詳細な検討はなされておらず、炉体シール部材３と同様の材料をインナーカバーシール部材５として使用している。

たとえば特許文献１および特許文献２には、コイル焼鈍炉のシール方法が開示されている。これらの技術は、それぞれの図面に示されている通り、いずれも炉体をシールするものであり、床部のシール部に弾性をもった断熱材を設置して、ベル型焼鈍炉をシールする技術である。ここでは断熱材として、セラミックファィバー，グラスウール，石綿が例示されている。

これらの特許文献１および特許文献２に開示された技術において、炉体シール部材として使用するセラミックファィバー，グラスウール，石綿は、いずれも微細な繊維が遊離するが、インナーカバーによって遮蔽されるので、冷延コイルに付着することはない。したがって、炉体シール部材としては支障なく使用できる。ところが、仮にこれらのセラミックファィバー，グラスウールや石綿をインナーカバーシール部材として使用すると、遊離した微細な繊維が冷延コイルに付着するのは避けられない。

また特許文献１および特許文献２には、断熱材の表面を、耐熱樹脂と断熱材からなる布で包んで使用することも開示されている。このように耐熱樹脂と断熱材からなる布で包んだ断熱材をインナーカバーシール部材として使用すると、微細な繊維の遊離は防止できる。しかし耐熱樹脂を高温に長時間曝すと、種々の成分が分離気化して雰囲気ガス６中に混入し、雰囲気ガス成分が変動する。その結果、冷延鋼板の表面性状が変化して歩留り低下の原因になる。さらに耐熱樹脂が溶解すると、ベル型炉の操業に支障をきたす。
特開昭56-77339号公報 特開昭56-156722 号公報

本発明は上記のような問題を解消し、ベル型炉のインナーカバーを密閉するにあたって、微細な繊維の遊離を防止できるインナーカバーシール部材専用の材料を用いて、冷延コイル等の処理品の歩留り向上を達成できるシール方法を提供することを目的とする。

本発明は、ベル型炉のインナーカバーの下端面と炉床の上面との間にセラミックファイバー成形体からなるインナーカバーシール部材を配設してインナーカバーを密閉するシール方法において、インナーカバーシール部材の少なくともインナーカバー内雰囲気に接する面は、前記セラミックファイバー成形体が平織りセラミック布で被覆されているベル型炉インナーカバーのシール方法である。

前記したシール方法の発明では、平織りセラミック布の経糸および緯糸のいずれか一方の密度Ｍ₁が、他方の密度Ｍ₂の0.31倍（＝５／16）〜0.75倍（＝９／12）の範囲内すなわちＭ₁ とＭ₂ が 0.31Ｍ₂ ≦Ｍ₁ ≦0.75Ｍ₂ を満足するこが好ましい。また、経糸および緯糸のいずれか一方の密度Ｍ₁ が５〜９本／25mm、他方の密度Ｍ₂ が12〜16本／25mmであることが好ましい。

本発明によれば、ベル型炉のインナーカバーを密閉するにあたって、微細な繊維の遊離を防止し、冷延コイル等の処理品の歩留り向上を達成できる。

本発明は、図１に示すような、インナーカバー４を有する通常のベル型炉に適用できる。すなわちベル型炉のインナーカバー４の下端面と炉床１の上面との間にセラミックファイバー成形体からなるインナーカバーシール部材５を配設して、インナーカバー４を密閉する。本発明で使用するインナーカバーシール部材５の少なくともインナーカバー４内雰囲気に接する面は、前記セラミックファイバー成形体13が平織りセラミック布14で被覆されている。その例を断面図として模式的に図２に示す。

図２において、図１と同じものには同じ符号を付している。図２においては、インナーカバーシール部材５のインナーカバー４内雰囲気に接する面をＡとして図示する。本発明では、インナーカバーシール部材５の少なくともＡ部は、セラミックファイバー成形体13が平織りセラミック布14で被覆されていなければならない。こうすることによって、セラミックファイバー成形体13からセラミックファイバーが遊離するのを防止でき、冷延コイル等の処理品の歩留り向上を達成できる。

セラミックファイバー成形体13は、セラミックファイバーと呼ばれる微細なセラミック製の繊維を集積して成形したものである。本発明では下記の３種類のうちのいずれかのセラミックファイバーを用いるのが好ましい。
・ Al₂Ｏ₃を主成分（50質量％以上）とするセラミックファイバー
(B) SiＯ₂を主成分（50質量％以上）とするセラミックファイバー
(C) Al₂Ｏ₃とSiＯ₂とを主成分（合計50質量％以上）とするセラミックファイバー
また、セラミックファイバーの平均繊維径は１〜５μｍ，繊維長は300mm 以下とすることが好ましい。この平均繊維径，平均繊維長とすることによって、インナーカバーシール部材５として好適な形状に成形できるのである。たとえばブランケット状に成形されたセラミックファイバー成形体13をインナーカバー４の寸法に応じて裁断して用いることが好ましい。

インナーカバーシール部材５として用いるセラミックファイバー成形体13の形状は、一例として図２の(a)に矩形の断面を有する例、(b)に楕円形の断面を有する例を示すが、本発明では特定の形状に限定せず、これらの他にも円形等の種々の断面形状を有するセラミックファイバー成形体13を適宜選択して使用できる。

インナーカバーシール部材５として用いるセラミックファイバー成形体13の寸法については、幅ｗは特定の範囲に限定せず、インナーカバー４の寸法等に応じて適宜設定すれば良い。ただし厚さｔが20mm未満では、短時間の使用で柔軟性が劣化し、シール性が低下する傾向にある。一方、厚さｔが100mm を超えると、インナーカバーシール部材５上に載置されるインナーカバー４が不安定になり、また材料コストが増大してしまう傾向にある。したがって、セラミックファイバー成形体13の厚さは20〜100mm の範囲内を満足するのが好ましい。

なお、セラミックファイバー成形体13の厚さとは、図２中にｔで示すように、厚さ方向の距離の最大値を指す。また、幅とは、図２中にｗで示すように、幅方向の最大値を示す。

平織りセラミック布14は、上記したセラミックファイバー成形体13の素材と同じセラミックファイバーを撚って得られた糸（以下、セラミック糸という）を平織りにして製造した布である。なお、本発明で使用するセラミック糸の直径は、 0.5〜3.0mm であることが好ましい。セラミック糸の直径が0.5mm 未満では、強度が不足して平織りセラミック布14の被覆が破れ、セラミックファイバー成形体13からセラミックファイバーが遊離する恐れがある。一方、3.0mm を超えると、セラミック糸同士の隙間が大きくなり、その隙間からセラミックファイバーが遊離する恐れがある。なお、さらに好ましくは 0.9〜2.7mm である。

セラミック糸を平織りにした状態を平面図として模式的に図３に示す。図３中の緯糸15と経糸16は、いずれもセラミック糸であるが、平織りを行なう際の平織りセラミック布14の進行方向に平行なセラミック糸を緯糸15とし、平織りの進行方向に垂直なセラミック糸を経糸16とする。ただし、平織りセラミック布14を製造する段階（すなわち平織りの進行中）では、このような緯糸15と経糸16の識別は可能であるが、インナーカバーシール部材５として使用するために所定の大きさに裁断した後は、識別は困難である。また、インナーカバーシール部材５として平織りセラミック布14を使用する際には、これらの緯糸15と経糸16を識別してセラミックファイバー成形体13を被覆する必要はない。したがって本発明で平織りセラミック布14を使用する際には、緯糸15と経糸16の区別を認識する必要はない。

このような理由によって、本発明では平織りセラミック布14中のセラミック糸の密度は、緯糸15および経糸16のいずれか一方の密度と、他方の密度の関係を規定する。すなわち平織りセラミック布の経糸および緯糸のいずれか一方の密度をＭ₁ とし、他方の密度をＭ₂ とすると、0.31Ｍ₂ ≦Ｍ₁ ≦0.75Ｍ₂を満足することが好ましい。何故なら、一方の密度Ｍ₁ が、他方の密度Ｍ₂ の0.31倍未満であると、平織りセラミック布14が粗すぎるために、セラミックファイバー成形体13からセラミックファイバーが遊離するのを防止できなくなる。また、一方の密度Ｍ₁ が、他方の密度Ｍ₂ の0.75倍を超えると、密すぎるために、平織りセラミック布14の柔軟性がなくなるのでインナーカバー４や炉床１との間に隙間が生じて、シール性が低下するからである。ここに密度Ｍ₁ ，Ｍ₂ は、平織りセラミック布14の所定幅における経糸および緯糸のいずれか一方のセラミック糸の本数とその他方のセラミック糸の本数と定義する。

さらに、密度Ｍ₁は幅25mmあたり５〜９本、密度Ｍ₂は幅25mmあたり12〜16本を満足するのが好ましい。この範囲内の密度とすることによって、Ｍ₁ は、Ｍ₂ の0.31倍（＝５／16）〜0.75倍（＝５／12）の範囲内を満足することになり、極めて効果的にセラミックファイバーの遊離の防止と、優れたシール性の確保とを達成することができる。

平織りセラミック布14の寸法については、幅は特定の範囲に限定せず、セラミックファイバー成形体13の寸法等に応じて適宜設定すれば良い。また平織りセラミック布14の厚さは、平織りであるので、セラミック糸の直径より５〜20％程度厚くなる。なお、平織りセラミック布14でセラミックファイバー成形体13を被覆するにあたって、インナーカバーシール部材５の柔軟性を損なわない範囲で、一重に被覆しても良いし、あるいは二重以上に被覆しても良い。ただし、インナーカバーシール部材５の柔軟性を維持するために、一重に被覆するのが好ましい。

ここで平織りセラミック布14による被覆厚さは、セラミックファイバー成形体13を一重に包む場合は、平織りセラミック布14自体の厚さを指す。二重以上に包む場合は、重ねられた平織りセラミック布14の合計厚さを指す。

図２(a)に示すような矩形断面のセラミックファイバー成形体13を平織りセラミック布14で一重に包んだインナーカバーシール部材５を用いて、インナーカバー４内雰囲気に接する面は、セラミックファイバー成形体13が平織りセラミック布14で被覆されているように配置し、図１に示すベル型炉を稼動した。セラミックファイバー成形体13は、平均繊維径2.8μｍ，最大繊維長250mmのセラミックファイバー（Al₂Ｏ₃：47質量％，SiＯ₂：52質量％）を、厚さ35mm，幅110mm に成形したものをインナーカバー４下端面の形状に合うような大きさに裁断した。なおセラミックファイバー成形体13の中心部に、ステンレスワイヤー（直径0.1mm）を埋め込んで、セラミックファイバー成形体13を補強した。

平織りセラミック布14は、上記のセラミックファイバー成形体13の素材と同じセラミックファイバーを撚って直径1.8mm のセラミック糸とし、そのセラミック糸を平織りにして厚さ２mmにしたものである。セラミック糸を平織りにする際には、経糸を25mmあたり14本，緯糸を25mmあたり７本とした。平織りセラミック布14で裁断したセラミックファイバー成形体13を被覆する際には、経糸と緯糸を識別せずに使用した。

このようにして、冷延コイルの焼鈍（ 600〜700 ℃，Ｈ₂ ＋Ｎ₂ 雰囲気）を４ケ月間連続して行なった。これを発明例とする。

一方、比較例として、発明例と同じセラミックファイバー成形体13を平織りセラミック布14で被覆せず、インナーカバーシール部材５として使用した。このようにして、冷延コイルの焼鈍を４ケ月間連続して行なった。

発明例と比較例について、ベル型炉で冷延コイルの焼鈍を行ない、さらにスキンパス圧延を施した後、冷延鋼板の表面欠陥の有無を調査した。その結果、発明例では、セラミックファイバー成形体13から遊離したセラミックファイバーに起因する表面欠陥は皆無であった。一方、比較例では、セラミックファイバーに起因する表面欠陥が発生し、歩留りが発明例に比べて５％低下した。

このようにして、本発明によれば、セラミックファイバー成形体13からセラミックファイバーが遊離するのを防止でき、冷延コイル等の処理品の歩留り向上を達成できることが確かめられた。

ベル型炉の例を模式的に示す断面図である。 インナーカバーシール部材の例を模式的に示す断面図であり、(a)は矩形の断面を有する例を示す断面図、(b)は楕円形の断面を有する例を示す断面図である。 平織りセラミック布の例を模式的に示す平面図である。

符号の説明

１ 炉床
２ 炉体
３ 炉体シール部材
４ インナーカバー
５ インナーカバーシール部材
６ 雰囲気ガス
７ モーター
８ ファン
９ 冷延コイル
10 ガス供給口
11 ガス排気口
・ 架台
13 セラミックファィバー成形体
14 平織りセラミック布
15 緯糸
16 経糸

Claims (3)

1. ベル型炉のインナーカバーの下端面と炉床の上面との間にセラミックファイバー成形体からなるインナーカバーシール部材を配設して前記インナーカバーを密閉するシール方法において、前記インナーカバーシール部材の少なくとも前記インナーカバー内雰囲気に接する面は、前記セラミックファイバー成形体が平織りセラミック布で被覆されていることを特徴とするベル型炉インナーカバーのシール方法。
2. 前記平織りセラミック布の経糸および緯糸のいずれか一方の密度Ｍ₁ と他方の密度Ｍ₂ が、0.31Ｍ₂ ≦Ｍ₁ ≦0.75Ｍ₂ を満足することを特徴とする請求項１に記載のベル型インナーカバーのシール方法。
3. 前記平織りセラミック布の経糸および緯糸のいずれか一方の密度Ｍ₁ が５〜９本／25mm、他方の密度Ｍ₂ が本12〜16本／25mmであることを特徴とする請求項２に記載のベル型炉インナーカバーのシール方法。

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