JP2009167472A

JP2009167472A - 直火式鋼板連続加熱炉

Info

Publication number: JP2009167472A
Application number: JP2008007279A
Authority: JP
Inventors: Takefumi Kametani; 岳文亀谷; Katsuji Nakajima; 勝二中島
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2008-01-16
Publication date: 2009-07-30

Abstract

【課題】鋼板の温度が幅方向においてほぼ均一であり、特性のバラツキの少ない鋼板を安定して製造することができることに加えて、鋼板の温度を幅方向においてほぼ均一とする性能が低下した場合に短時間で補修することが可能な直火式鋼板連続加熱炉を提供する。
【解決手段】直火式鋼板連続加熱炉は、耐火レンガ等の耐火物で構成された内壁４と、鋼板１を水平に保持しつつ搬送するハースロール２と、鋼板を加熱する複数のバーナー３と、を備えている。そして、内壁のうち炉床部４ａの上に、高輻射性物質で表面が覆われた球形の蓄熱部材５が載置されている。この蓄熱部材は、鋼板の幅方向中央部と相対する位置に配することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼板をバーナーで加熱する直火式の連続加熱炉に関する。

鋼板の連続加熱炉においては、バーナーを加熱源とする直火式加熱方式がよく用いられる。連続加熱炉で鋼板を加熱する際には、鋼板の温度を幅方向において均一にする（すなわち幅方向の温度偏差を小さくする）ことが重要であるが、バーナーによる加熱では、火炎自体に温度分布がある上、火炎が直接鋼板に接触する場合があるため、鋼板の幅方向端部（以降においては「エッジ部」と記すこともある）が高温となり、鋼板の温度が幅方向において不均一となりやすかった。その結果、板面内で鋼板の特性にバラツキが生じる場合があった。なお、本発明における「幅方向」とは、連続加熱炉において鋼板が搬送される方向（以降においては「鋼板搬送方向」と記すこともある）に直交し且つ板面に沿う方向を意味する。

そこで、特許文献１には、内壁の天井部や炉床部のうち鋼板の中央部に相対する領域に、内壁材よりも高い放射率を有する塗料を直接塗布して塗料層を被成した直火式鋼板連続加熱炉（横型炉）が提案されている。この直火式鋼板連続加熱炉を用いれば、上記塗料層によって鋼板の幅方向中央部への輻射入熱量が高められるので、鋼板の温度が幅方向においてほぼ均一となる。よって、特性のバラツキの少ない鋼板を安定して製造することができる。
特開２００６−２８４０１９号公報特許第２９８５２０６号公報特開２００６−２７４３３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の直火式鋼板連続加熱炉は、長期間にわたる使用により、耐火物で構成された内壁の表面が劣化する場合があるため、前記塗料層による効果（鋼板の幅方向中央部への輻射入熱量を高める効果）が低下するおそれがあった。前記塗料層による効果が低下した場合には、加熱炉の運転を停止して前記塗料を再塗布する補修作業を行う必要があるが、塗料の塗布や乾燥には数日を要するため、加熱炉の停止期間が比較的長くなる傾向があった。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、鋼板の温度が幅方向においてほぼ均一であり、特性のバラツキの少ない鋼板を安定して製造することができることに加えて、鋼板の温度を幅方向においてほぼ均一とする性能が低下した場合に短時間で補修することが可能な直火式鋼板連続加熱炉を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る直火式鋼板連続加熱炉は、鋼板を搬送しながらバーナーで加熱する直火式の連続加熱炉において、前記鋼板の板面と相対する内壁に、高輻射性物質で表面が覆われた蓄熱部材を配したことを特徴とする。直火式鋼板連続加熱炉が、水平に保持した鋼板を搬送しながら加熱する横型炉である場合は、内壁のうち天井部及び炉床部の少なくとも一方に、高輻射性物質で表面が覆われた蓄熱部材を配するとよい。
本発明の直火式鋼板連続加熱炉においては、前記鋼板の幅方向中央部と相対する位置に前記蓄熱部材を配することが好ましい。また、前記蓄熱部材は球状又は板状であることが好ましい。前記蓄熱部材が板状である場合には、表面に凹凸を有することが好ましい。

本発明の直火式鋼板連続加熱炉は、鋼板の温度が幅方向においてほぼ均一であり、特性のバラツキの少ない鋼板を安定して製造することができることに加えて、鋼板の温度を幅方向においてほぼ均一とする性能が低下した場合に短時間で補修することが可能である。

本発明に係る直火式鋼板連続加熱炉の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である直火式鋼板連続加熱炉（横型炉）の構造を模式的に示す図であり、鋼板搬送方向に直交する平面で破断した断面図である。
耐火レンガ等の耐火物で構成された内壁４で囲まれた炉内には、上下方向略中央にハースロール２が設置されている。鋼板１は、このハースロール２上に載置され、水平に保持されつつ炉内を搬送されるようになっている。

また、内壁４の両側面には、それぞれ複数のバーナー３が鋼板搬送方向に沿って並んで設置されている。内壁４の一方の側面（図１では左側の側面）においては、鋼板１よりも炉床側（下側）にバーナー３が設置され、他方の側面（図１では右側の側面）においては、鋼板１よりも天井側（上側）にバーナー３が設置されていて、火炎３ａが各バーナー３から反対側の側面に向かって水平に噴射されるようになっている。そして、加熱源であるこれらのバーナー３から火炎３ａを噴射しつつ鋼板１を搬送すると、鋼板１が所定の温度に加熱される。

この直火式鋼板連続加熱炉においては、内壁４のうち下側面である炉床部４ａの上に、高輻射性物質で表面が覆われた蓄熱部材５が載置されている。この蓄熱部材５は、鋼板１の幅方向中央部と相対する位置に配することが好ましい。鋼板１は、通常はハースロール２上の幅方向中央部に載置されるので（すなわち、炉内の幅方向中央部に配されているので）、蓄熱部材５についても炉床部４ａの幅方向中央部に載置することが好ましい。なお、鋼板１の幅方向中央部とは、鋼板１の幅方向両端よりそれぞれ１００〜２００ｍｍ程度幅方向内側の位置から内側の幅方向中央領域を意味する。

この蓄熱部材５によって鋼板１の幅方向中央部への輻射入熱量が高められるので、エッジ部の過加熱が抑えられて、鋼板１の温度が幅方向においてほぼ均一となる。よって、特性のバラツキの少ない鋼板１を安定して製造することができる。ただし、鋼板１は、炉内の幅方向中央部から若干ずれた幅方向位置に配されていてもよい。その場合は、蓄熱部材５についても、鋼板１の幅方向中央部と相対するように、鋼板１の幅方向位置に合わせて炉内の幅方向中央部からずれた幅方向位置に配するとよい。

また、直火式鋼板連続加熱炉の長期間にわたる使用により蓄熱部材５が劣化して、鋼板１の温度を幅方向においてほぼ均一とする性能が低下する場合があるが、その場合には加熱炉の運転を停止して蓄熱部材５を新品に交換するとよい。炉床部４ａの上に載置された蓄熱部材５を新品に交換するだけでよいので、直火式鋼板連続加熱炉の補修作業を短時間で終えることができ、加熱炉の停止期間も短時間とすることができる。

蓄熱部材５の形状は特に限定されるものではないが、輻射面積を大きくするためには、球状が好ましい。また、その直径は１０〜２０ｍｍが好適である。球状の蓄熱部材５を用いる場合は、図１に示すように、多数の蓄熱部材５を例えば耐火物製の容器６に収容して、該容器６を炉床部４ａの上に載置するとよい。あるいは、炉床部４ａに凹部を形成して、該凹部内に球状の蓄熱部材５を収容してもよい。

蓄熱部材５の形状は、図２のような板状でもよい。球状の蓄熱部材５は複数個使用する必要があるが、板状の蓄熱部材５であれば１個でもよいので、蓄熱部材５を炉内に設置する作業や前述のような補修作業がより容易である。また、支持部材で固定するなどして、内壁４のうち天井部（上側面）に取り付けることも可能となる。なお、蓄熱部材５が板状である場合には、輻射面積を大きくするために、表面に凹凸を設けることが好ましい。
また、蓄熱部材５の材質は、耐熱性を有していれば特に限定されるものではないが、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）のようなセラミックスがあげられる。また、耐火レンガも使用可能である。

さらに、蓄熱部材５に被覆される高輻射性物質の種類は特に限定されるものではないが、加熱炉の内壁４を構成する耐火レンガの輻射率が０．４〜０．６程度であるので、それよりも輻射率が高いものが好ましい。すなわち、輻射率が０．７以上のものが好ましく、０．８〜０．９のものがより好ましい。例としては、酸化チタン（Ｔｉ_nＯ_2n-1），カーボン，二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）や、日本熱放射材研究所製のＨ．Ｒ．Ｃ（商品名）があげられる。なお、蓄熱部材５に被覆される高輻射性物質の厚さは特に限定されるものではないが、５００〜８００μｍ程度とすることが好ましい。
なお、本実施形態においては、水平に保持した鋼板を水平方向に搬送しながら加熱する横型炉について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、鋼板を垂直方向に搬送しながら加熱する縦型炉に適用することも可能である。

〔実施例〕
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。図１に示すような構造の直火式鋼板連続加熱炉を用いて、板厚２．０ｍｍ、幅１５００ｍｍの鋼帯を搬送速度７０ｍ／ｍｉｎで搬送しながら加熱した。そして、炉出側において鋼帯の温度を測定し、幅方向の温度分布を調査した（これを実施例とする）。加熱温度は９５０℃とした。
なお、蓄熱部材は直径１０ｍｍのアルミナ球であり、その表面には輻射率０．８〜０．９の塗料（日本熱放射材研究所製のＨ．Ｒ．Ｃ）が塗布されている。この塗膜の厚さは、乾燥厚さで７００μｍである。
温度分布の測定結果を図３のグラフに示す。また、蓄熱部材を備えていないことを除いては全く同様の構造の直火式鋼板連続加熱炉を用いて同様の実験を行った結果（これを比較例とする）を、図４のグラフに示す。

図３のグラフから分かるように、蓄熱部材を備える直火式鋼板連続加熱炉を用いた場合は、鋼帯の温度が幅方向においてほぼ均一であり、鋼帯の幅方向端部（幅方向最端縁から５０ｍｍ内側の位置）と幅方向中央部との温度差は、１０℃以内であった。これに対して、蓄熱部材を備えていない従来の直火式鋼板連続加熱炉を用いた場合は、図４のグラフから分かるように、鋼帯の幅方向の温度偏差が大きく、鋼帯の幅方向端部（幅方向最端縁から５０ｍｍ内側の位置）と幅方向中央部との温度差は、３０℃以上であった。

本発明の一実施形態である直火式鋼板連続加熱炉の構造を模式的に示す図であり、鋼板搬送方向に直交する平面で破断した断面図である。本発明の別の実施形態である直火式鋼板連続加熱炉の構造を模式的に示す断面図である。実施例の鋼帯の幅方向の温度分布を示すグラフである。比較例の鋼帯の幅方向の温度分布を示すグラフである。

符号の説明

１鋼板
２ハースロール
３バーナ
３ａ火炎
４内壁
４ａ炉床部
５蓄熱部材

Claims

鋼板を搬送しながらバーナーで加熱する直火式の連続加熱炉において、前記鋼板の板面と相対する内壁に、高輻射性物質で表面が覆われた蓄熱部材を配したことを特徴とする直火式鋼板連続加熱炉。
水平に保持した鋼板を搬送しながらバーナーで加熱する直火式の連続加熱炉において、内壁のうち天井部及び炉床部の少なくとも一方に、高輻射性物質で表面が覆われた蓄熱部材を配したことを特徴とする直火式鋼板連続加熱炉。
前記鋼板の幅方向中央部と相対する位置に前記蓄熱部材を配したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の直火式鋼板連続加熱炉。
前記蓄熱部材が球状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の直火式鋼板連続加熱炉。
前記蓄熱部材が板状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の直火式鋼板連続加熱炉。
前記蓄熱部材は表面に凹凸を有することを特徴とする請求項５に記載の直火式鋼板連続加熱炉。