JP2006274336A - 直火式の連続加熱炉による鋼板の加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋼板幅方向の温度分布を均一化することができる、直火式の連続加熱炉による鋼板の加熱方法を提案する。
【解決手段】 鋼板を直火式の連続加熱炉に連続して通板し加熱するに当たり、直火式の連続加熱炉に通板する前の、鋼板の中央部表面および／または裏面に、該鋼板の放射率より高い放射率を有する物質を塗布する。高い放射率を有する物質を塗布する鋼板の中央部は、該鋼板の幅方向端からそれぞれ150〜250mmずつ幅方向内側に入った中央部領域とする。これにより、鋼板幅方向中央部への輻射入熱量がエッジ部に比べて相対的に多くなり、鋼板幅方向端部の過加熱を抑制するとともに、中央部の昇温を促進して、鋼板幅方向の温度分布が均一化される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バーナーを加熱源とする直火式の連続加熱炉による鋼板の加熱に係り、とくに鋼板の不均一温度分布の改善に関する。なお、本発明でいう「鋼板」は、鋼板および鋼帯を含むものとする。

鋼板の連続加熱炉において、横型、縦型のいずれの場合おいても、加熱源として、天然ガス、ＬＮＧなどを燃料として使用するバーナーによる幅方向への一方向の直火式加熱方式がよく用いられている。この加熱方式では、空燃比を調整することにより燃焼ガス中のガス含有量（燃焼比率）を適正範囲内に調整しているが、このバーナーによる加熱では、空燃比、燃焼比率の僅かな変化により、火炎の長さが変化し、条件によってはバーナーと対向する炉壁が過加熱され、他の炉壁に比べ高温となる場合がある。また、このバーナーによる加熱では、火炎自体に温度分布があるうえ、火炎長さが変化して、火炎が直接鋼板に触れたりする場合がある。
このような状態で鋼板を通板すると、鋼板幅方向の端部（鋼板エッジ部）が高温となり、幅方向温度分布の不均一が生じ、板面内で鋼板特性のばらつきが生じるという問題があった。

このような問題に対し、特許文献１には、搬送する鋼板の幅方向に温度測定器を設け、測定された板温分布に基づき鋼板のエッジ部の過加熱分を冷却する冷却装置をバーナーと対向する位置の側壁に付設した、連続焼鈍炉が提案されている。しかしながら、特許文献１に記載された技術では、新たに、冷却装置を設置する必要があり、炉内構造が複雑になるうえ、設備コストや補修コスト等製造コストの高騰を招くという問題がある。さらに、エッジ部を適正温度まで冷却する冷却制御が難しく、均一な板温分布に調整することにかなりの困難が伴う。

また、特許文献２には、炉壁に設けたセラミックファイバの内貼層の炉内側表面に、主成分としてCr_２O_３とFeOを含有する高放射率塗料層を被着した直火式冷延鋼板連続焼鈍炉が提案されている。特許文献２に記載された技術によれば、炉内輻射伝熱量を増加でき、冷延鋼板への輻射伝熱が促進されるとしている。しかしながら、特許文献２に記載された技術では、鋼板全体への輻射伝熱量が増加するだけで、鋼板エッジ部の過加熱を防止するまでには至っていない。
特開平７−41868号公報 特許第2985206号公報

本発明は、上記した従来技術の問題を有利に解決し、直火式の連続加熱炉を用いて、鋼板を連続加熱するに当たり、鋼板エッジ部の過加熱を防止しし、鋼板幅方向の温度分布を均一化することができる、直火式の連続加熱炉による鋼板の加熱方法を提案することを目的とする。

本発明者らは、上記した課題を達成するため、直火式の連続加熱炉により鋼板を加熱するに当たり、鋼板幅方向の温度分布を均一化する方策について、鋭意検討した。その結果、鋼板幅方向中央部への輻射入熱量を、鋼板エッジ部に比べ相対的に増加させることにより、鋼板幅方向エッジ部の過加熱が抑制でき、鋼板幅方向の温度分布を均一化することができることに思い至った。そして、本発明者らは、鋼板幅方向中央部への輻射入熱量を増加させるには、連続加熱炉に装入させる前に、鋼板幅方向中央部の表裏面に、鋼板の放射率より高い放射率を有する物質を塗布することを思い付いた。

本発明は、上記した知見に基づいて、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨は、つぎのとおりである。
（１）鋼板を直火式の連続加熱炉に連続して通板し、該鋼板を所定の温度に加熱するに当たり、前記直火式の連続加熱炉に通板する前の、該鋼板の幅方向中央部表面および／または裏面に、該鋼板の放射率より高い放射率を有する物質を塗布することを特徴とする、直火式の連続加熱炉による鋼板の加熱方法。
（２）（１）において、前記鋼板の幅方向中央部が、該鋼板の幅方向端からそれぞれ150〜250mmずつ幅方向内側に入った中央部領域であることを特徴とする直火式の連続加熱炉による鋼板の加熱方法。
（３）（１）または（２）において、前記鋼板の放射率より高い放射率を有する物質が、カーボンであることを特徴とする直火式の連続加熱炉による鋼板の加熱方法。

本発明によれば、鋼板幅方向エッジ部の過加熱を防止でき、鋼板幅方向の温度分布が均一化して、特性ばらつきの少ない鋼板を安定して製造でき、産業上格段の効果を奏する。

本発明を適用する直火式の連続加熱炉は、炉体４内に、直火式バーナー３を鋼板１を挟んで天井側と炉床側に交互に搬送方向に沿って複数個設けて、鋼板１をハースローラ２で連続的に搬送しながら、火炎３ａを鋼板１幅方向に向けて噴射して加熱する、通常の直火式の連続加熱炉である。図３は、横型の直火式の連続加熱炉の模式的構造の一例を、鋼板搬送方向に直交する面で模式的に示す断面図である。

本発明では、図１に示すように、鋼板を直火式の連続加熱炉に装入する前に、鋼板の幅方向中央部表面および／または裏面に、該鋼板の放射率より高い放射率を有する物質を塗布する。高い放射率を有する物質を塗布する時期は、加熱炉へ装入する以前で、塗布した物質が脱落しない段階であれば、塗布の時期は問題ではない。これにより、鋼板幅方向中央部への輻射入熱量を高めることができ、鋼板幅方向エッジ部の過加熱を抑制しながら、鋼板幅方向中央部の温度を高め、鋼板幅方向の温度偏差を相対的に少なくできる。なお、本発明でいう「鋼板幅方向中央部」とは、図３に示すように、鋼板幅方向端から幅方向内側にそれぞれ150〜250ｍｍ程度ずつ幅方向内側に入った、鋼板幅方向の中央部領域とする。高い放射率の塗料を塗布する領域（鋼板幅方向中央部）が上記した領域より狭いか、あるいは広くなると、鋼板幅方向の温度偏差が解消しにくくなる。

例えば、溶融亜鉛めっき鋼板の基板となるの冷延鋼板の放射率は、0.15〜0.30程度である。本発明では、このような鋼板の放射率より高い、0.6以上、好ましくは0.7〜0.9程度の放射率を有する塗料を塗布することが望ましい。このような塗料としては、カーボン等を水等の溶媒に溶かしたものが例示できる。なお、カーボンスプレーや墨汁等の市販されているものを使用しても何ら問題はない。なお、塗料層の厚さはとくに限定する必要はないが、５〜20μｍ程度とすることが好ましい。

塗料を塗布する手段は、本発明ではとくに限定されないが、スプレー方式、ダイコート方式で行うのが、塗布領域の調整のしやすさという観点から好ましい。
上記したように、直火式の連続加熱炉で鋼板を連続して加熱する、鋼板の幅方向中央部に高い放射率の塗料を塗布して加熱することにより、鋼板幅方向の温度分布が均一化され、鋼板特性の幅方向ばらつきが減少し、鋼板歩留が向上するなど、顕著な効果を奏する。

図３に示すような横型の直火式の連続加熱炉を用いて、板厚：2.0mm、幅：1500mmの鋼帯を連続加熱した。図１に示すように、連続加熱炉に装入前に、スプレー６を用いるスプレー方式で、鋼帯の幅方向中央部（幅：1100mm）表面および裏面に、放射率：0.8の塗料（カーボンを溶媒(水）に溶かしたもの）を乾燥膜厚で20μmとなるように塗布したのち、連続加熱炉で、搬送速度：60m/minで搬送しながら連続加熱し、本発明例とした。加熱温度は加熱炉出側の板温で950℃となるように設定した。炉出側で、鋼板幅方向の温度分布を接触温度計を用いて連続的に測定した。なお、塗料を塗布せずに加熱した場合を従来例とした。

得られた温度分布曲線から、鋼帯の幅端部（幅方向端縁から内側に50mm）と幅方向中央の温度差の最大値を纏めて、表１に示す。

本発明例は、従来例に比べて、幅端と幅中央との温度偏差が10℃以下と顕著に小さくなっている。

本発明の鋼板の加熱方法の概略を模式的に示す説明図である。 塗料を塗布する領域を模式的に示す説明図である。 直火式の連続加熱炉の構造の概略を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 鋼板
２ ハースローラ
３ バーナ
３ａ 火炎
４ 炉体
５ 搬送用ローラ
６ スプレー

Claims (3)

1. 鋼板を直火式の連続加熱炉に連続して通板し、該鋼板を所定の温度に加熱するに当たり、前記直火式の連続加熱炉に通板する前の、該鋼板の幅方向中央部表面および／または裏面に、該鋼板の放射率より高い放射率を有する物質を塗布することを特徴とする、直火式の連続加熱炉による鋼板の加熱方法。
2. 前記鋼板の幅方向中央部が、該鋼板の幅方向端からそれぞれ150〜250mmずつ幅方向内側に入った中央部領域であることを特徴とする請求項１に記載の直火式の連続加熱炉による鋼板の加熱方法。
3. 前記鋼板の放射率より高い放射率を有する物質が、カーボンであることを特徴とする請求項１または２に記載の直火式の連続加熱炉による鋼板の加熱方法。

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