JP2007138217A

JP2007138217A - 金属帯熱処理炉内のロール異物噛み込み防止方法及び装置

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Publication number: JP2007138217A
Application number: JP2005331259A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Yamashita; 竜一山下
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2007-06-07
Anticipated expiration: 2025-11-16
Also published as: JP4880978B2

Abstract

【課題】連続熱処理炉内の下部ロールと金属帯との隙間Ｇに炉内の落下異物が噛み込まれて金属帯表面に押し疵が発生するのを防止する方法及び装置を提供する。
【解決手段】下部ロール(14)の上方に、柔軟性及び弾撥性のフェルトからなる羽根(23)を備えたダスターロール(20)を設置し、その回転駆動により落下異物(D)を金属帯表面から遠ざかる向きに払い飛ばすと共に、ダスターロールの下側の金属帯表面近傍を落下する異物を掬い取るガイドプレート(25)を配置し、ダスターロールで払い飛ばされた落下異物及びガイドプレートに掬い取られた異物を、下部ロール(14)の直上の受けパン(27)に受容する。所望によりガイドプレート(25)の先端と金属帯との隙間(ｃ)を異物が通過するのを阻止するためにガスジェットノズル(26)が設置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、炉内の上下両側に設置されたロールに沿って金属帯（鋼帯等）を移送する縦方向のパスライン（通板ライン）を有する連続熱処理炉において、炉内の天井・側壁等から剥離する耐火物等の微細な異物が、下側に設置されたロールとそれに当接する金属帯との隙間に落下して噛み込まれるのを未然に防止するための方法及び装置に関する。

連続熱処理炉内の金属帯（鋼帯等）の移送（炉内通板）は、通板ラインを形成する炉内ロールを介して行われる。図６は、鋼帯の連続処理ラインにおける焼鈍炉（１０）の出側部を示している。この焼鈍炉の出側部（１２）は、炉内上方のロール（上部ロール）（１３）と下方に位置するロール（下部ロール）（１４）とで形成される縦方向のパスラインを有し、適宜個所に炉内雰囲気を保持するためのシールロール（１６）が付設されている。炉本体部（１１）から導出される鋼帯（Ｓ）は、上部ロール（１３）と下部ロール（１４）とに架け渡されて鉛直下方に移行し、下部ロール(１４)で９０゜ターンの水平パスとなって下流側の鋼帯処理部（３０）（図は連続溶融めっき処理部の例を示している）へ移送される。

図７は、上記連続焼鈍炉の出側部（１２）の下方部分を拡大して示している。この熱処理炉内では、炉内上方から落下する異物（Ｄ）が、下部ロール（１４）と鋼帯（Ｓ）との隙間（以下「ロール間隙」）（Ｇ）に入り込む（噛み込まれる）という問題がある。異物（Ｄ）は、炉壁ライニングや炉内付属物（バーナー等）に施工されている耐火物の経時的な熱劣化により生じる微細な剥離片（セラミックスファイバ等）や、炉運転の停止・再起動の際に生じ易い微細なスケール片（スケール片の一部は側壁面や炉内段差部１７等に付着滞留し断続もしくは連続的に落下する）等である。これらの異物の噛み込みは、鋼帯表面に押し疵を生じさせる原因となる。異物の落下・噛み込みを放置すると、ロール表面の汚染（異物の付着堆積）により、鋼帯の表面品質により重大な悪影響を与えることになる。

ロール表面に異物が付着堆積するのを抑制防止する手段については、従来種々の工夫が提案されている。その原理は、鋼帯の通板速度（ライン速度）に対してロールの回転周速度を断続又は連続的に変化させ、ロールと鋼帯の接触界面に生じるスリップの剪断作用で、ロール表面の付着物を剥離除去するというものであり（特許文献１,２）、また炉内ロールの駆動制御に代え、ロール表面に円筒体を摺接させてロール表面の付着物を剥離除去するという提案もなされている（特許文献３）。
特公平０３ −０３２６０８号公報特開２００２−３６３６５６号公報特開平０５ −３０２１２７号公報

従来の上記方策は、いずれもロール表面に付着した異物を事後的にロール表面から剥離除去するものであって、炉内空間を落下する異物の噛み込みを未然に防止するものではない。金属帯の処理ラインによっては、微細な落下異物（セラミックスファイバ等）の噛み込みが、最終製品の品質に大きな影響を及ぼす。前記図６に示した連続溶融金属めっきラインの焼鈍炉の場合、炉出側部（１２）から送り出される鋼帯（Ｓ）は、そのままめっき原板としてスナウト（３１）を通り溶融金属めっき浴槽（３２）に送り込まれるため、鋼帯表面に異物の噛み込みによる押し疵等があると、微細な疵であっても製品めっき鋼帯に重大な品質欠陥（不めっき等）が生じる原因となる。なお、前記公報に記載されているロールと鋼帯の接触面をスリップさせる方法は、その操作（接触界面の摺動作用）自体が、めっき原板に要求される鋼帯表面の健全性を損なうおそれがあり、採用することはできない。

従って上記不具合を防止するためには、連続熱処理炉の炉内空間を落下する微細な異物がロール間隙に噛み込まれるのを確実に防止することが不可欠である。
本発明は、このような問題を解消するためのものであり、金属帯を縦方向に通板する連続熱処理炉において炉内落下異物のロール間隙への噛み込みを防止し、健全な板面品質を確保するための効果的な方法及び装置を提供するものである。

本発明に係る連続熱処理炉内のロール異物噛み込み防止方法（請求項１）は、
炉内の上部ロールと下部ロールとを介して金属帯を鉛直方向に通板する縦方向パスラインを有する熱処理炉の前記下部ロールと金属帯との隙間（Ｇ）に炉内の落下異物が噛み込まれるのを防止する方法であって、
金属帯の表面に擦過傷を生じさせない柔軟性を有する弾撥性のフェルトからなる羽根（２３）を備えたロール（以下「ダスターロール」）（２０）を、下部ロールの上方に設置し、該ダスターロールの回転駆動により、金属帯の表面近傍を落下する異物及び金属帯表面に付着している落下異物を、金属帯表面から遠ざかる向きに払い飛ばすと共に、
前記ダスターロール（２０）の下側の金属帯の表面近傍を落下する異物を掬い取って、金属帯表面から遠ざかる向きに移行させるガイドプレート（２５）を、その先端縁が金属帯に接触しないように配置し、
前記ダスターロール（２０）の羽根で払い飛ばされた落下異物、および前記ガイドプレート（２５）に掬い取られた異物を、下部ロールの直上に配置された受けパン（２７）に受容することを特徴としている。

上記の異物噛み込み防止方法においては、所望により、ガイドプレート（２５）の先端縁と金属帯との隙間を落下異物が下方に通過するのを阻止するために、ガイドプレート（２５）の直下に設けられたガスジェットノズル（２６）から前記隙間に指向するガス噴射が行われる（請求項２）。

本発明に係る連続熱処理炉内のロール異物噛み込み防止装置（請求項３）は、
炉内の上部ロールと下部ロールとを介して金属帯を鉛直方向に通板する縦方向パスラインを有する熱処理炉の前記下部ロールと金属帯との隙間（Ｇ）に炉内の落下異物が噛み込まれるのを防止する装置であって、
下部ロールの上方に設置され、金属帯の表面に擦過傷を生じさせない柔軟性を有する弾撥性のフェルトからなる羽根（２３）を備えた、回転駆動されるロール（以下「ダスターロール」）（２０）、
前記ダスターロール(２０)の下側に位置し、金属帯表面の近傍を落下する異物を掬い取って金属帯表面から遠ざかる向きに移行させるための、先端縁が金属帯表面に接触しないように配置されたガイドプレート (２５)、
および前記下部ロールの直上に配置されて炉内の落下異物を受容する受けパン（２７）を有し、
前記ダスターロール（２０）の回転駆動により払い飛ばされる落下異物、および前記ガイドプレート(２５)に掬い取られた異物を、前記受けパン（２７）に受容するようにしたことを特徴としている。

上記の異物噛み込み防止装置においては、所望により、前記ガイドプレート（２５）の先端縁と金属帯との隙間を異物が下方に通過するのを防止するための、該隙間に指向するガスジェットノズル（２６）を、前記ガイドプレート（２５）の下側に配置した構成が与えられる（請求項４）。

本発明によれば、炉内空間を落下する異物は、羽根（２３）を備えたダスターロール（２０）の回転駆動と、その下側に配置されたガイドプレート（２５）により、金属帯の表面から遠ざかる向きに排除されたうえ、下部ロールの直上において受けパン（２７）に受容（回収）される。このため下部ロールと金属帯（Ｓ）との間隙（Ｇ）に対する異物の落下・噛み込みが効果的に抑制防止される。
また前記ダスターロール（２０）の羽根（２３）で払い飛ばされた落下異物が、炉内状況、例えば炉内の雰囲気の流動状態等により、金属帯（Ｓ）の表面へ近付く向きに浮遊移動し、ガイドプレート（２５）と金属帯（Ｓ）との隙間を下方に通過するおそれがある場合には、ガイドプレート（２５）の下側から、隙間にガスジェットノズル（２６）のガス噴射流を指向させ、該隙間（ｃ）を通る異物の落下を阻止することにより、落下異物の噛み込み効果は更に確実なものとなる。

本発明によれば、ロール間隙（Ｇ）への異物の落下侵入が阻止される（ロール表面の異物の付着堆積も未然に防止される）ことにより、従来のようなロール回転駆動の制御（金属帯との接触界面のスリップによるロール付着物の剥離除去）の必要がなく、ロール回転駆動の操作に付随する不具合（スリップに起因する金属帯表面の擦過疵等の発生）も解消される。
従って、連続熱処理炉から送出される金属帯の健全な表面品質が確保され、例えば連続溶融めっきラインにおける連続熱処理炉のように、熱処理炉から送出された後、そのままめっき原板として下流側の溶融めっき処理部に送り込まれる連続処理ラインにおいて、製品めっき鋼帯のめっき品質を確保するのに必要な、めっき原板の表面品質を保証することができる。

次に図面を参照して本発明を詳しく説明する。
図１は、前記図７の縦方向通板ラインを有する炉内に本発明を適用した例を示している。下部ロール（１４）の上方にダスターロール（２０）が配置され、その下側にガイドプレート（２５）および受けパン（２７）がこの順に設置されている。

ダスターロール（２０）は、図２に示すように、シャフト（２１）の周面に放射状に取り付けられた複数枚の羽根（２３）を備えている。図は、８枚の羽根（２３）を円周方向に等間隔（中心角４５゜の位置）に取り付けた例を示している。
ダスターロール（２０）は、回転駆動装置（図示せず）により、シャフト（２１）の軸心を中心とする回転運動を行う。回転方向は、羽根（２３）が鋼帯（Ｓ）の表面を上向きに摺接する方向である。鋼帯（Ｓ）の表面近傍を落下する異物（Ｄ）は、ダスターロールの回転による羽根（２３）の弾撥力の作用を受けて、鋼帯表面から遠ざかる向きに、ダスターロール（２０）の上側の空間へ払い飛ばされる（図１）。落下異物（Ｄ）が、鋼帯表面に付着保持されているような場合にも、羽根（２３）の摺接作用で、鋼帯表面から払拭され鋼帯表面から遠ざかる向きに払い飛ばされる。

鋼帯表面に摺接するダスターロールの羽根（２３）は、鋼帯表面に擦過疵を生じさせない柔軟性と、落下異物（Ｄ）を鋼帯表面から遠ざかる向きに払い飛ばす弾撥力を備えたものであることを要する。また、鋼帯表面との摺接及び弾撥作用が安定に保持されるように、耐摩耗性や耐熱性等を具備することが望まれる。そのような材料特性を備えた羽根（２３）の構成材料として、金属繊維（ステンレス鋼繊維等）からなるフェルトが好適に使用される。具体例として、商品名「ナスロン」（後記実施例参照）が挙げられる。このものは、ステンレス鋼繊維（繊維径約８〜１２μｍ）の綿状物にニードル加工を施して繊維同士を絡ませた厚布状物（肉厚約５ｍｍ）であり、フェルト表面は耐摩耗・耐熱性の金属クロス（金属紡績糸）で被覆されている。

図３は、前記図２のダスターロール（２０）に取り付けられた羽根（２３）を示している（鎖線は、鋼帯表面に摺接する実使用時のたわみ変形状態を示している）。羽根（２３）は金属繊維のフェルト（２４）からなり、フェルト（２４）の表面は金属クロス（２４ｆ）で被覆保護されている。羽根（２３）は、根元側を溝型取付け金具（チャンネル）（２２）に固定され、シャフト（２１）に取付けられている。図では、フェルト（２４）の根元側を三重に折り畳んだ形態を示しているが、これはチャンネル（２２）に固定される羽根（２３）の安定性を高めると共に、羽根（２３）の腰の強さを高めて、実使用時のたわみ変形（鎖線図示）による異物の払い飛ばし作用を安定に保持させるようにしたものである。

ダスターロール（２０）の形態および回転速度等は、熱処理炉の炉容・サイズ、ライン運転条件等に応じて適宜設定されるが、一例を示せば、ロール外径（羽根23の先端を含む差渡し径）：約３００〜４００ｍｍ、羽根の長さ（シャフト21表面からの突出高さ）：約１００〜１５０ｍｍ、羽根の枚数：６〜１２枚、である。ダスターロール（２０）の回転速度は、例えば80〜120ｒｐｍ（周速度:約90〜140ｍ/分）である。

上記ダスターロール（２０）の回転駆動により、鋼帯（Ｓ）から遠ざかる向きに払い飛ばされた異物（Ｄ）は、そのまま下方の受けパン（２７）に受容されるもののほかに、一部は炉壁への衝突や炉内雰囲気の流動等により、鋼帯（Ｓ）へ近付く向きに移動しつつ落下する。ダスターロール（２０）の下側に設けられたガイドプレート（２５）は、そのような異物（Ｄ）がロール間隙（Ｇ）に落下侵入するのを阻止する役目を有する。ガイドプレート（２５）は鋼帯（Ｓ）に対して適当な傾斜角（例えば20〜30゜）をなし、先端縁は鋼帯に擦過疵を与えないように若干の隙間（ｃ）（図１）をもって設置されている。異物（Ｄ）はガイドプレート（２５）に掬い取られて受けパン（２７）に受容される。

ダスターロール（２０）の下側の鋼帯近傍を落下する異物（Ｄ）は、上記のようにガイドプレート（２５）に掬い取られて受けパン（２７）に回収されるが、炉内状況によっては、ガイドプレート（２５）と鋼帯との隙間（ｃ）を通過する場合がある。このような場合には、該隙間（ｃ）に指向するガスジェットノズル（２６）をガイドプレート（２５）の下側に設置し、ガス噴射流（例えば、噴射圧力；約4.9kPa,噴射流量：約20ｍ^３/分）の作用で異物（Ｄ）の通過を阻止することができる。
噴射ガスは一般的に空気を使用することができるが、鋼帯表面の清浄性が特に要求され、酸化スケールの生成を阻止する必要がある場合において、例えば鋼帯の板温が比較的高く酸化スケールの生成が懸念されるような炉内環境条件においては、炉内雰囲気と同じ非酸化性又は不活性ガス（窒素ガス等）が使用される。

なお、前述のダスターロール（２０）で払い飛ばされた異物（Ｄ）には、鋼帯（Ｓ）の近傍を落下するものとは反対に、受けパン（２７）の外側（図１において左方向）へ逸脱して下部ロール（１４）の上に落下し、ロールの回転運動（矢符方向）に伴ってロール間隙（Ｇ）内に持ち込まれる場合がある。受けパン（２７）の後ろ側の遮蔽板（２７_１）はこれを防止するものであり、図１の例では受けパンの（２７）の後側の壁面を上方に延長して遮蔽板の役目を兼ねさせている。

図４は、前記図１の異物噛み込み防止装置の配置構成を、鋼帯のおもて面と直交する側から眺めた図である。ダスターロール（２０）、ガイドプレート（２５）およびガスジェットノズル（２６）等は、落下異物が下部ロール（１４）のロール間隙（Ｇ）に落下しないように、下部ロール（１４）の胴長を超える十分な幅サイズ（ロール軸方向長さ）が与えられている。下部ロール（１４）の直上に設置された受けパン（２７）についても同様である。図では、受けパン（２７）の底部（２７_２）の左右両端に、下向の傾斜面（２７_３, ２７_３）を形成した例を示している。こうしておけば、受けパン（２７）に受容（回収）された落下異物（Ｄ）は傾斜面（２７_３, ２７_３）にそって炉の底部（１８）に落下するので、受けパン（２７）内の滞留が回避される。炉底（１８）に落下した異物は、炉の定期修理等の際に炉外に排除される。

前記図１は、鋼帯を下部ロール（１４）で９０゜ターンさせ水平移行させる通板ラインの炉内において、落下異物の噛み込みを防止する例を示しているが、本発明はこれに限定されない。このほか、図５に示すように鋼帯(Ｓ)を、複数の上部および下部ロール（１３）（１４）に架け渡し、１８０゜ターンを繰返しながら鉛直方向に蛇行移送する縦型パスラインの熱処理炉にも適用される。この場合、下部ロール（１４）を挟む左右の鋼帯表面に対してダスターロール（２０）、ガイドプレート（２５）、ガスジェットノズル（２６）等が設置されることにより、前記と同様の異物噛み込み防止の効果が奏せられる。

図１のように熱処理炉内に異物噛み込み防止装置を設置し、鋼帯の通板運転を実施した。この熱処理炉は連続溶融亜鉛めっきライン内に設置された連続焼鈍炉である。

[１]噛み込み防止装置のダスターロールの仕様
・ロール外径(羽根23を含む差渡し径)：３６４ｍｍ
・羽根の長さ(シャフト表面からの突出高さ)：130ｍｍ
・羽根の構成材料ステンレス鋼繊維フェルト(日本精線(株)製)「ナスロンFELT」）
フェルト肉厚５ｍｍ(表面は金属クロスで被覆)

[２]通板運転および噛み込み防止装置の駆動
(1)通板速度：max150ｍ/分
(2)ダスターロール回転速度：100ｒｐｍ（羽根先端周速度：約１１４ｍ/分）
(3)ガスジェットノズルのガス噴射圧力：4.9kPa 噴射流量：20ｍ^３/分

[３]結果
上記熱処理炉を通った鋼帯を、下流側の溶融亜鉛めっき処理部（３０）に移送して得られた製品めっき鋼帯について、炉内の落下異物の噛み込みに起因する品質欠陥（不めっき等）が検出された鋼帯コイル（異常コイル）の発生率を、従来の通板運転（異物噛み込み防止装置なし）のものと比較したところ、本発明での異常発生率は、従来の異常発生率（これを１とする）に対して、約0.053と著しく低減された。

本発明によれば、縦方向の通板ラインを有する、鋼帯等の金属帯の熱処理炉内において、炉内空間を落下する異物（炉壁ライニングのセラミックスファイバやスケール等）が下部ロールのロール間隙に噛み込まれることに起因する、押し疵等の金属帯表面欠陥を効果的に防止し、健全な表面品質を確保することができ、例えば連続溶融めっきライン等の連続熱処理炉に適用することにより、最終製品の表面品質（めっき品質等）の向上安定化に大きく寄与するものである。

本発明の実施例を示す正面説明図である。ダスターロールの形態を示す断面図である。ダスターロールの羽根の形態を示す断面図である。図１の異物噛み込み装置の配置構成を鋼帯の板面に対し直交する向きからみた図である。本発明の他の実施例を示す正面説明図である。縦方向通板ラインを有する熱処理炉が設置された鋼帯連続処理ラインの例を示す図である。図６における熱処理炉の出側部を示す説明図である。

符号の説明

１０：連続熱処理炉
１１：炉本体部
１２：炉出側部
１３：上部ロール
１４：下部ロール
１５：炉壁
１６：シールロール
１７：炉壁段差部
１８：炉底

２０：ダスターロール
２１：シャフト
２２：チャンネル（溝型取付け金具）
２３：羽根
２４：フェルト
２４ｆ：金属クロス
２５：ガイドプレート
２６：ガスジェットノズル
２７：受けパン
２７_１：遮蔽板

２７_２：底部
２７_３：傾斜部
３０：下流側の金属帯処理部
３１：スナウト
３２：溶融金属めっき浴槽
Ｓ：金属帯（鋼帯）
Ｄ：落下異物
Ｇ：ロール間隙

Claims

炉内の上部ロールと下部ロールとを介して金属帯を鉛直方向に通板する縦方向パスラインを有する連続熱処理炉の前記下部ロールと金属帯との隙間(G)に炉内の落下異物が噛み込まれるのを防止する方法であって、
金属帯の表面に擦過傷を生じさせない柔軟性を有する弾撥性のフェルトからなる羽根(23)を備えたロール（以下「ダスターロール」）(20)を、下部ロールの上方に設置し、該ダスターロールの回転駆動により、金属帯の表面近傍を落下する異物及び金属帯表面に付着している落下異物を、金属帯表面から遠ざかる向きに払い飛ばすと共に、
前記ダスターロール(20)の下側の金属帯の表面近傍を落下する異物を掬い取って、金属帯表面から遠ざかる向きに移行させるガイドプレート(25)を、その先端縁が金属帯に接触しないように配置し、
前記ダスターロールの羽根で払い飛ばされた落下異物、および前記ガイドプレートに掬い取られた異物を、下部ロールの直上に配置された受けパン(27)に受容することを特徴とする連続熱処理炉内のロール異物噛み込み防止方法。
前記ガイドプレート(25)の直下に、ガイドプレートの先端縁と金属帯との隙間に指向するガスジェットノズル(26)を設け、そのガス噴射流で落下異物が該隙間を下方に通過するのを阻止するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のロール異物噛み込み防止方法。
炉内の上部ロールと下部ロールとを介して金属帯を鉛直方向に通板する縦方向パスラインを有する連続熱処理炉の前記下部ロールと金属帯との隙間(G)に炉内の落下異物が噛み込まれるのを防止する装置であって、
下部ロールの上方に設置され、金属帯の表面に擦過傷を生じさせない柔軟性を有する弾撥性のフェルトからなる羽根(23)を備えた、回転駆動されるロール（以下「ダスターロール」）(20)、
前記ダスターロール(20)の下側に位置し、金属帯表面の近傍を落下する異物を掬い取って金属帯表面から遠ざかる向きに移行させるための、先端縁が金属帯表面に接触しないように配置されたガイドプレート(25)、
および前記下部ロールの直上に配置されて炉内の落下異物を受容する受けパン(27)を有し、
前記ダスターロールの回転駆動により払い飛ばされる落下異物、および前記ガイドプレートに掬い取られた異物を、前記受けパンに受容するようにしたことを特徴とする連続熱処理炉内のロール異物噛み込み防止装置。
前記ガイドプレート(25)の先端縁と金属帯との隙間を異物が下方に通過するのを防止するための、該隙間に指向するガスジェットノズル(26)が、前記ガイドプレートの下側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のロール異物噛み込み防止装置。