JP2008261034A

JP2008261034A - 金属ストリップ連続熱処理炉

Info

Publication number: JP2008261034A
Application number: JP2007105927A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tanaka; 博田中; Hiroyuki Fujimura; 弘之藤村; Atsushi Maeda; 淳前田
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2008-10-30

Abstract

【課題】低温処理材だけでなく高温処理材の連続熱処理をおこなうことができるとともに、炉長が短くて済む金属ストリップ連続熱処理炉を提供する。
【解決手段】加熱帯５２とこれに続く冷却帯３をそなえた金属ストリップ連続熱処理炉において、加熱帯５２の全域にわたって、金属ストリップＳに熱風を吹付けて加熱する熱風吹付装置２０を設け、熱風吹付装置２０の熱風循環ファン２２を、少なくともインペラがＣ／Ｃコンポジット又はセラミックからなる熱風循環ファン２２で構成した。
【選択図】図４

Description

この発明は金属ストリップの連続熱処理炉に関する。

従来、銅・銅合金系ストリップの連続焼鈍には、竪型連続焼鈍炉が用いられており、加熱温度が７００℃程度である純銅等の標準銅合金（以下、低温処理材という）の連続焼鈍用の炉としては、銅・銅合金系ストリップに熱風を吹付けて加熱する加熱帯と、これに続いて上記ストリップに冷風を吹付けて冷却する冷却帯とをそなえた連続焼鈍炉が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また上記低温処理材（標準銅合金）と、近年需要の増えた加熱温度がこれより高い９００℃程度であるコルソン系銅合金（以下、高温処理材という）の二種類の銅・銅合金系ストリップの焼鈍・溶体化処理等の熱処理のいずれにも対応できる炉として、加熱帯を、ストリップ装入側に位置する対流加熱域とこれに連結する輻射加熱域とから構成した竪型連続焼鈍炉が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特公昭５７−５２９３４号公報特開２０００−３３６４３２号公報

ところが上記特許文献１記載の焼鈍炉においては、高温処理材の処理をおこなうことができず、また上記特許文献２記載の焼鈍炉においては、高温処理材の処理時には上記対流加熱域における強制対流加熱に加えて輻射加熱域における輻射加熱をおこない、高温処理材を所定の高温度まで加熱するのであるが、この輻射加熱域では輻射のみにより処理材を加熱するものであるため、輻射加熱域の炉長、従って焼鈍炉全体の炉長が、長くなるという問題点を有するものであった。

この発明は上記従来の問題点を解決しようとするもので、低温処理材だけでなく高温処理材の連続熱処理をおこなうことができるとともに、炉長が短くて済む金属ストリップ連続熱処理炉を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の金属ストリップの連続熱処理炉は、加熱帯とこれに続く冷却帯をそなえた金属ストリップ連続熱処理炉において、前記加熱帯の全域にわたって、金属ストリップに熱風を吹付けて加熱する熱風吹付装置を設け、前記熱風吹付装置の熱風循環ファンを、少なくともインペラがＣ／Ｃコンポジット又はセラミックからなる熱風循環ファンで構成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、高温中で高速回転し金属製のインペラでは高温強度が不足する熱風循環ファンのインペラをＣ／Ｃコンポジット又はセラミック製のものとしたので、所望の高温度および送風量の熱風を金属ストリップに吹付けて高温処理材を迅速に高温加熱することができ、対流加熱後に輻射加熱のみにより高温加熱する場合に比べて加熱帯の長さ、従って炉長は短くて済む。

また請求項２記載の金属ストリップ連続熱処理炉は、請求項１記載の金属ストリップ連続熱処理炉において、前記加熱帯が、金属ストリップの入側に位置する第１加熱域と、この第１加熱域の出側に雰囲気ガス流通防止用のシール装置を介して連設された第２加熱域とからなり、前記第１加熱域および第２加熱域にそれぞれ設けた前記熱風吹付装置のうち、前記第２加熱域の熱風吹付装置の熱風循環ファンを、少なくともインペラがＣ／Ｃコンポジット又はセラミックからなる熱風循環ファンで構成したことを特徴とする。

この発明において加熱帯を一室構成とし全ての熱風循環ファンを少なくともそのインペラがＣ／Ｃコンポジット又はセラミック製のものとすることもできるが、請求項２記載の構成とすれば、シール装置が第１加熱域と第２加熱域間の高温ガスの流通を防止するので、低温処理材の場合の金属ストリップの加熱は第１加熱域で、高温処理材の場合の金属ストリップの加熱は第１加熱域および第２加熱域でそれぞれおこなうことができ、第１加熱域の熱風循環ファンは低温材処理時の温度に耐えればよいのでインペラが金属製で低コストの通常の熱風循環ファンを使用することができ、設備費が低コストで済む。また第２加熱域内のみをＮ_２の不活性ガス雰囲気又はＮ_２＋Ｈ_２の還元性ガス雰囲気としてＣ／Ｃコンポジット製のインペラの消耗を防止して装置の長寿命化をはかることができるとともに、第１加熱域内は上記不活性ガス雰囲気等よりは低コストで済むバーナ排ガス等の還元性又は弱酸化性ガス雰囲気として、運転コストの低減化をはかることができる。

以上説明したようにこの発明によれば、低温処理材だけでなく高温処理材の連続熱処理を、短い炉長の熱処理炉でおこなうことができる。

また上記の効果に加えて、請求項２記載の発明によれば、第１加熱域の熱風吹付装置の熱風循環ファンとしてはインペラが金属製の熱風循環ファンを使用できるので、設備費が安価ですみ、また第２加熱域内のみをＮ_２の不活性ガス雰囲気又はＮ_２＋Ｈ_２の還元性ガス雰囲気として熱風循環ファンのＣ／Ｃコンポジット製のインペラの長寿命化をはかることができるとともに、不活性ガス又は還元性ガスの使用量が少なくて済み運転コストが安価で済む。

以下図１〜図３に示す一例により、この発明の実施の形態を説明する。図中、１は銅・銅合金系ストリップからなるストリップＳの連続熱処理をおこなう竪型連続熱処理炉で、ストリップＳの装入側の加熱帯２と、これに続く冷却帯３とで構成され、さらにこの例では、加熱帯２は、ストリップＳの入側の第１加熱域２ａと、これにシール装置４を介して連設された第２加熱域２ｂとからなる。

上記シール装置４は、第１加熱域２ａと第２加熱域２ｂとの間の雰囲気ガスの流通を防止するもので、図２に示すように、第１加熱域２ａと第２加熱域２ｂの連結部のストリップ通路の側壁４１部に突設したシール板４２，４２に摺接しつつ、ストリップＳの両側面を挟圧する形で転動するシールロール４３，４３によって構成されている。また５は加熱帯２の入口部に設けたシールロール式の入口シール装置、６は冷却帯３の出口部に接続した出側シュートで、その上部室６ａには、ストリップＳの方向変換用のガイドロール７，７が設けられ、また下端の出口部にはシールロール式の出口シール装置８が設けてある。

加熱帯２の第１加熱域２ａはこの例では上下の２つのゾーンからなり、各ゾーンに、熱風吹付用のチャンバ１１と、熱風循環ファン１２とをそなえた熱風吹付装置１０が設けてあり、また第２加熱域２ｂには、熱風吹付用のチャンバ２１と、熱風循環ファン２２とをそなえた熱風吹付装置２０が設けてある。

これらの熱風吹付装置の構成を、先ず第２加熱域２ｂの熱風吹付装置２０について図３を参照しつつ説明すると、チャンバ２１は、ストリップＳの側面に対面する形で配設され該側面に向って熱風を噴出する多数個の吹出穴を穿設したノズルプレート２１Ａをそなえており、熱風循環ファン２２の吐出口２２ａに、ダクト２３を介して接続されている。熱風循環ファン２２は、モータＭにより駆動される回転軸にＣ／Ｃコンポジット製のインペラ２２ｂを取付けてなる高温処理用のもので、上記チャンバ２１の吹出穴から噴出しストリップＳを加熱後の熱風は、第２加熱域２ｂの側方に開口する還流室２４内のラジアントチューブバーナ２５からなる加熱手段により加熱されたのち、熱風循環ファン２２の吸気口２２ｃから吸引され、チャンバ２１に循環供給されるのである。

また第１加熱域２ａの熱風吹付装置１０は、熱風循環ファン１２が、耐熱鋼などの金属製のインペラを有する通常タイプのものである他は、上記の第２加熱域２ｂの熱風吹付装置２０と同構成を有するものであり、チャンバ１１は上記チャンバ２１と同様に熱風吹出穴付きのノズルプレートをそなえており、１４は第１加熱域２ａの側方に開口する還流室、１５は熱風加熱手段であるバーナ（ガスバーナ）であり、チャンバ１１への熱風の循環供給も熱風吹付装置２０と同様にしておこなわれる。

また冷却帯３は、図示しない冷却風循環供給装置から供給された冷却風を、前記チャンバ２１と同様な構造のチャンバ３１，３１の吹出穴からストリップＳの両側面に吹付けて、ストリップＳを所定の温度まで強制冷却する冷却風吹付装置３０をそなえている。

上記構成の竪型連続熱処理炉１でストリップＳの連続熱処理をおこなうには、先ず第２加熱域２ｂおよびこれに続く冷却帯３と出側シュート６内に、雰囲気ガスとしてたとえばＮ_２＋Ｈ_２の還元性ガスを供給・充填し、第１加熱域２ａ内にはバーナ１５の燃焼排ガスである還元性又は弱酸化性ガス（ストリップＳが純銅の場合は空気比０．９５程度の還元性ガス、黄銅の場合は空気比１．１程度の弱酸化性ガス）を供給・充填しておく。そして低温処理材である純銅等の標準銅合金の焼鈍時には、第２加熱域２ｂの熱風吹付装置２０は熱風吹付休止状態として、第１加熱域２ａの熱風吹付装置１０，１０のみを運転して２ゾーンのチャンバ１１，１１（の吹出穴）から約８００℃の熱風をストリップＳの両側面に吹付けてストリップＳを約７００℃まで加熱し、この昇温状態で第２加熱域２ｂを通過したストリップＳを、冷却帯３において冷却風を吹付けて約６０℃まで冷却して焼鈍を終了し、出側シュート６を経て後続の巻取装置等へと供給する。

このように熱風循環ファン１２の送風使用温度は約８００℃であるので、ステンレス鋼などの耐熱鋼製のインペラを有する通常タイプの熱風循環ファン１２で支障なく熱風循環をおこなうことができる。

一方、高温処理材であるコルソン系銅合金の溶体化処理時には、上記の熱風吹付装置１０，１０に加えて、第２加熱域２ｂの熱風吹付装置２０も運転して、上記と同条件の熱風吹付をおこなう第１加熱域２ａの通過により約７００℃に昇温したストリップＳの両側面に、第２加熱域２ｂにおいてチャンバ２１，２１から約９５０℃の熱風を吹付けて、ストリップＳを約９００℃まで加熱し、次いでこのストリップＳを冷却帯３では冷却風の吹付けにより約６０℃まで冷却して溶体化処理を終了する。

第２加熱域２ｂにおける約９５０℃の熱風の吹付けは、高温強度のすぐれたＣ／Ｃコンポジット製のインペラ２２ｂをそなえた熱風循環ファン２２により支障なくおこなわれ、またこの高温の熱風の第１加熱域２ａへの流入は、シール装置４により阻止されるので、第１加熱域２ａの熱風循環ファン１２もこの高温による影響を受けることなく運転される。またＣ／Ｃコンポジットは高温酸化性雰囲気に弱いものであるが、第２加熱域２ｂの還元性ガス雰囲気維持により、インペラ２２ｂ部の酸化消耗を生じることなく熱風循環ファン２２は長期の使用に耐えることができる。

またチャンバ２１は、ストリップＳの側面に対向する吹出穴付きのノズルプレート２１Ａをそなえているので、ストリップＳはこのノズルプレート２１Ａの吹出穴から吹付けられる熱風による対流加熱に加えて、熱風により加熱され昇温したノズルプレート２１Ａ自体によって輻射加熱されるので、第２加熱域２ｂの炉長は一層短いもので済む。なお上記吹出穴のかわりに多数個の熱風吹出ノズルを並設したノズルプレートをそなえたチャンバを用いても、同様なすぐれた加熱昇温特性が得られる。

次に図４は、この発明の実施の形態の他の例を示し、前記図１と同一部分には同一符号を付してある。すなわち、この例の竪型連続熱処理炉５１は、加熱帯５２の構成が図１の例とは異なるものであり、加熱帯５２は一室で構成されており、この加熱帯５２内を上下に複数ゾーン（この例では３ゾーン）に分けて設けた全ての熱風吹付装置を、前記の例で第２加熱域２ｂ用として用いたチャンバ２１と、インペラ２２ｂがＣ／Ｃコンポジットからなる熱風循環ファン２２とをそなえた熱風吹付装置２０（横断面図は図３参照）で構成してある。その他の構成は前記の例と同じである。

上記の構成の竪型連続熱処理炉５１でストリップＳの連続熱処理をおこなうには、加熱帯５２およびこれに続く冷却帯３と出側シュート６内に、Ｎ_２ガスの不活性ガス又はＮ_２＋Ｈ_２の還元性ガスを供給・充填しておく。そして熱処理時には加熱帯５２において３基の各熱風吹付装置２０を同時に運転し、低温処理材である標準銅合金の焼鈍時には、各熱風吹付装置２０により約８００℃の熱風をストリップＳに吹付けてストリップＳを約７００℃まで加熱し、高温処理材であるコルソン系銅合金の溶体化処理時には、各熱風吹付装置２０により約９５０℃の熱風をストリップＳに吹付けてストリップＳを約９００℃まで加熱する。なおこの加熱時における上下３ゾーンの各熱風吹付装置２０は、同温度の熱風を吹付けるようにしてもよいし、各ゾーン用のラジアントチューブバーナ２５の加熱量を加減して、上側のゾーンほど高温の熱風を吹付けるようにしてもよい。

そして上記の加熱帯５２における加熱後のストリップＳは、前記の例と同様に冷却帯３における冷却風の吹付けにより、所定の温度まで冷却して、焼鈍あるいは溶体化処理を終了する。

このようにこの例では、加熱帯５２の全ての熱風吹付装置２０は、Ｃ／Ｃコンポジット製のインペラ２２ｂを有する熱風循環ファン２２をそなえているので、低温処理材はもとより高温処理材の加熱時においても、所望の高温度の熱風のストリップＳへの吹付けを支障なくおこなうことができる。そして高温処理材の加熱時には、上下３ゾーンのすべて熱風吹付装置２０の吹付熱風温度を低温処理材の加熱時より高温とすることができるので、前記の（図１の）例の加熱帯２より、加熱帯５２の炉長はさらに短くて済む。

またこの例においても、チャンバ２１は熱風の吹出穴付きのノズルプレート２１Ａをそなえているので、ストリップＳは熱風の吹付けによる対流加熱に加えて、高温に昇温したノズルプレート２１Ａにより輻射加熱され、前記の例と同様にすぐれた加熱昇温特性が得られ、加熱帯５２の炉長は一層短いもので済む。

さらにこの例の竪型連続熱処理炉５１は、上記のように加熱帯５２の全ての熱風吹付装置２０は、Ｃ／Ｃコンポジット製のインペラ２２ｂを有する熱風循環ファン２２をそなえているので、銅・銅合金系ストリップより処理温度の高いステンレス鋼などの金属ストリップの連続熱処理にも、好適に使用することができるのである。

この発明は上記の各例に限定されるものではなく、たとえば熱風循環ファン２２のインペラ２２ｂは、セラミック製のものとしてもよいし、またインペラ２２ｂ以外の部分（たとえば回転軸など）も、Ｃ／Ｃコンポジットあるいはセラミック製のものとして、さらに高温強度の向上をはかるようにしてもよい。また第１加熱域２ａ内や加熱帯５２内の加熱ゾーン数は、上記以外のものとしてもよく、また還流室２４における循環熱風の加熱手段としてはラジアントチューブバーナ以外のもの（たとえばラジアントチューブヒータ）を用いてもよく、還流室１４における加熱手段としてはバーナ以外のもの（たとえばラジアントチューブバーナ又はラジアントチューブヒータ）を用いてもよく、またシール装置４や冷却帯３の具体的構成も上記以外のものとしてもよい。

また熱風吹付装置の熱風吹出部は、上記のノズルプレート付きのチャンバ１１，２１等のかわりに、たとえば熱風吹出ノズルを複数個並設したストリップＳの巾方向に延びる吹付管を、ストリップＳの移送路に沿って多数本並設した構成としてもよく、また熱風吹付装置に加えて、加熱帯内に電熱ヒータなどの輻射加熱手段を設けて、さらに炉長の短縮化をはかるようにしてもよい。

また以上は、銅・銅合金系ストリップの連続熱処理について説明したが、この発明はたとえばステンレス鋼などの銅以外の各種合金のストリップの連続熱処理炉や、加熱帯と冷却帯が水平方向に並設され金属ストリップが水平方向に走行する横型の連続熱処理炉にも適用できるものである。

この発明の実施の形態の一例を示す竪型連続熱処理炉の縦断面図である。図１のＡ部拡大断面図である。図１のＢ−Ｂ線拡大断面図である。この発明の実施の形態の他の例を示す竪型連続熱処理炉の縦断面図である。

符号の説明

１…竪型連続熱処理炉、２…加熱帯、２ａ…第１加熱域、２ｂ…第２加熱域、３…冷却帯、４…シール装置、１０…熱風吹付装置、１１…チャンバ、１２…熱風循環ファン、２０…熱風吹付装置、２１…チャンバ、２２…熱風循環ファン、２２ｂ…インペラ、５１…竪型連続熱処理炉、５２…加熱帯。

Claims

加熱帯とこれに続く冷却帯をそなえた金属ストリップ連続熱処理炉において、
前記加熱帯の全域にわたって、金属ストリップに熱風を吹付けて加熱する熱風吹付装置を設け、
前記熱風吹付装置の熱風循環ファンを、少なくともインペラがＣ／Ｃコンポジット又はセラミックからなる熱風循環ファンで構成したことを特徴とする金属ストリップ連続熱処理炉。
前記加熱帯が、金属ストリップの入側に位置する第１加熱域と、この第１加熱域の出側に雰囲気ガス流通防止用のシール装置を介して連設された第２加熱域とからなり、
前記第１加熱域および第２加熱域にそれぞれ設けた前記熱風吹付装置のうち、前記第２加熱域の熱風吹付装置の熱風循環ファンを、少なくともインペラがＣ／Ｃコンポジット又はセラミックからなる熱風循環ファンで構成したことを特徴とする請求項１記載の金属ストリップ連続熱処理炉。