JP2010111922A - 塗装鋼板の連続処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラジアントチューブ炉の鋼板入口からラジアントチューブ炉深部への外気の侵入を抑制してラジアントチューブ炉の熱効率を向上すると共に鋼板への疵の発生を回避することが可能な塗装鋼板の連続処理装置を提供する。
【解決手段】塗装された鋼板１１が供給されて鋼板１１の塗装膜を乾燥する横型カテナリー式のラジアントチューブ炉１２と、ラジアントチューブ炉１２の鋼板出口部１３に直結し、ラジアントチューブ炉１２から排出された鋼板１１を受入れて乾燥後の塗装膜を鋼板１１に焼付ける直火式加熱炉１４とを備えた塗装鋼板の連続処理装置１０において、ラジアントチューブ炉１２の鋼板入口１５の直上流側に、直火式加熱炉１４で発生した燃焼排ガスを排気する第１の排気手段１６を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、塗装鋼板の連続処理装置に関する。

例えば、塗装膜の乾燥と焼付けを行う塗装鋼板の連続処理装置では、塗装膜を乾燥する乾燥炉には、塗布直後の塗装膜に疵を付けることがなく、塗装膜中の溶媒の突沸を防止しながら溶媒を蒸発させる低温度域での温度制御が可能な横型カテナリー式のラジアントチューブ炉を使用し、乾燥炉の後段に設けられ塗装膜を鋼板に焼付ける焼付け炉には、直火式加熱炉を使用することができる。
ここで、予熱炉と予熱炉の後段に設けられた直火式加熱炉とを有する鋼板の連続焼鈍装置において、直火式加熱炉で生成した燃焼排ガスを予熱炉に供給して予熱炉内の鋼板を加熱することで予熱炉の燃料原単位を低減させ予熱炉の熱効率の向上させるために、予熱炉と直火式加熱炉を連続的に配置し、直火式加熱炉の上流側（燃焼排ガスの流れに対しては下流側）と予熱炉の下流側（燃焼排ガスの流れに対しては上流側）との間に直火式加熱炉で生成した燃焼排ガスを予熱炉に供給する排ガス供給用導管を、予熱炉の上流側（燃焼排ガスの流れに対しては下流側）に燃焼排ガスを排出する煙突に連通するガス排出用導管をそれぞれ設け、更に、排ガス供給用導管の途中とガス排出用導管の途中をダンパを備えたバイパス管で接続することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、直火式加熱炉で発生した燃焼排ガスを速やかに排出してバーナを効率的に作動させるために、予熱炉を直火式加熱炉に直結し、予熱炉の鋼板出口近傍の直火式加熱炉に近い部分（予熱炉の下流側）と直火式加熱炉を燃焼排ガス煙道で接続し、予熱炉の鋼板入口近くに排出口を設けることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平６−１５８１８２号公報 特開平１１−１２６５８号公報

特許文献１、２の発明は、連続焼鈍設備に対するものであり、塗装鋼板の乾燥及び焼付けに対するものではない。このため、特許文献１、２の発明では、予熱炉入側がシールロールでシールされ、予熱炉入側からの外気の侵入を遮断することができる。しかし、塗装鋼板の連続処理装置の乾燥炉（例えば、ラジアントチューブ炉あるいは熱風吹付炉等）では、塗装後の塗装膜が乾燥する迄は、鋼板（塗装膜）に触れることができない。このため、乾燥炉、例えば、ラジアントチューブ炉の鋼板入口にシールロールを設けて鋼板入口からの外気の侵入を遮断することができず、ラジアントチューブ炉の鋼板入口から外気がラジアントチューブ炉内に侵入しラジアントチューブ炉の熱効率が低下するという問題が発生する。このため、ラジアントチューブ炉の鋼板入口の扉を塗装鋼板の通過に障害が発生しない限界まで閉じることが必要になるが、扉を限界まで閉じておくと、塗装鋼板の搬送用に加えている張力に変動が生じた場合、塗装鋼板が振動し、扉に衝突して塗装膜に疵が付いたり、鋼板が破断するという問題が発生する。また、直下式加熱炉自体に、煙突と連通する連結管を設けた場合、連結管内に設けたダンパを閉じても直下式加熱炉と煙突との連通を完全に遮断することができないため、煙突のドラフト効果により直下式加熱炉及びラジアントチューブ炉内のガスが吸引される。この場合、直下式加熱炉で発生する燃焼排ガス量を、連結管のダンパを閉じた際の煙突のドラフト効果により吸引されるガス量以下に抑えると、ラジアントチューブ炉の鋼板入口を介してラジアントチューブ炉内に外気が吸い込まれることとなる。更に、直下式加熱炉からドラフト効果で排気される燃焼排ガス分については、その熱量を有効利用できず、ラジアントチューブ炉の熱効率が低下するという問題もある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ラジアントチューブ炉の鋼板入口からラジアントチューブ炉深部への外気の侵入を抑制してラジアントチューブ炉の熱効率を向上すると共に鋼板への疵の発生を回避することが可能な塗装鋼板の連続処理装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る塗装鋼板の連続処理装置は、塗装された鋼板が供給されて該鋼板の塗装膜を乾燥する横型カテナリー式のラジアントチューブ炉と、該ラジアントチューブ炉の鋼板出口部に直結し、該ラジアントチューブ炉から排出された前記鋼板を受入れて乾燥後の前記塗装膜を該鋼板に焼付ける直火式加熱炉とを備えた塗装鋼板の連続処理装置において、
前記ラジアントチューブ炉の鋼板入口の直上流側に、前記直火式加熱炉で発生した燃焼排ガスを排気する第１の排気手段を設けている。

本発明に係る塗装鋼板の連続処理装置において、前記ラジアントチューブ炉の前記鋼板入口の直下流側に、前記第１の排気手段と連通し該鋼板入口から侵入した外気を吸引するダクトを設けることが好ましい。

本発明に係る塗装鋼板の連続処理装置において、前記直火式加熱炉の鋼板出口部に該鋼板出口部に連通し該鋼板出口部内の燃焼排ガスを排気する第２の排気手段を設け、該第２の排気手段と該鋼板出口部との連通部の直上流側の該鋼板出口部の部位に前記鋼板を通過させ該直火式加熱炉内の燃焼排ガスの流出を抑制する仕切りを設けることが好ましい。
また、本発明にかかる塗装鋼板の連続処理装置において、該塗装鋼板の連続処理装置を水溶性の塗装膜の乾燥及び焼付け装置とすることができる。
ここで、前記水溶性の塗装膜は方向性珪素鋼板の絶縁皮膜であってもよい。

本発明に係る塗装鋼板の連続処理装置においては、ラジアントチューブ炉の鋼板入口の直上流側に、直火式加熱炉で発生した燃焼排ガスを排気する第１の排気手段を設けたので、直火式加熱炉で発生した燃焼排ガスを直火式加熱炉自体に連通する煙突を介して排気する場合、あるいは直火式加熱炉で発生した燃焼排ガスをラジアントチューブ炉の鋼板入口より下流側のラジアントチューブ炉の部位と連通する煙突を介して排気する場合に比べて、ラジアントチューブ炉の鋼板入口を通過させて外部に排出させる燃焼排ガス流量を増加できる。このため、従来は、ラジアントチューブ炉の深部に外気が侵入するのを抑制するため鋼板入口の扉を鋼板の通過が可能となる下限開口度まで閉じていたが、本発明では、ラジアントチューブ炉の鋼板入口を通過する燃焼ガス流量が増加した分だけ、扉の開口度を下限開口度より増加ができる。その結果、鋼板搬送のために鋼板に加えている張力に変動が生じて鋼板のカテナリー（パスライン）が変動しても、鋼板が鋼板入口に設けた扉に接触するのを防止できる。

ラジアントチューブ炉内を通過して第１の排気手段で排出される燃焼排ガスの流れで鋼板が加熱でき、ラジアントチューブ炉の燃料原単位が低減してラジアントチューブ炉の熱効率が向上することは言うまでもない。
また、直火式加熱炉自体に、煙突と連通する連結管を設けた場合、連結管のダンパを閉じても煙突のドラフト効果により吸引されるガス量以下に直火式加熱炉の燃焼排ガス量を抑えることができない問題があったが、本発明では、直火式加熱炉自体には第１の排気手段と連通する連結管が設けられていないため、この問題は当然発生しない。更に、直火式加熱炉自体から第１の排気手段に連通する連結管への燃焼排ガスの排気がないため、その燃焼排ガスの熱量をラジアンとチューブ炉において有効利用し、ラジアントチューブ炉の熱効率を上げることは言うまでもない。

本発明に係る塗装鋼板の連続処理装置において、ラジアントチューブ炉の鋼板入口の直下流側に、第１の排気手段と連通し鋼板入口から侵入した外気を吸引するダクトを設ける場合、ラジアントチューブ炉の鋼板入口からラジアントチューブ炉内に外気が侵入してもダクトを介して第１の排気手段で排気することができ、ラジアントチューブ炉の深部にまで外気が侵入し難い。

本発明に係る塗装鋼板の連続処理装置において、直火式加熱炉の鋼板出口部に第２の排気手段及び仕切りを設ける場合、直火式加熱炉の後段に燃焼排ガスが流れ出すのを防止できる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明による方向性珪素鋼板の絶縁皮膜の乾燥及び焼付け装置に適用される一実施の形態に係る塗装鋼板の連続処理装置の説明図、図２は同塗装鋼板の連続処理装置の作用の説明図である。

図１に示すように、本発明による方向性珪素鋼板の絶縁皮膜の乾燥及び焼付け装置に適用される一実施の形態に係る塗装鋼板の連続処理装置１０は、塗装された鋼板１１が供給されて鋼板１１の塗装膜を乾燥する横型カテナリー式のラジアントチューブ炉１２と、ラジアントチューブ炉１２の鋼板出口部１３に直結し、ラジアントチューブ炉１２から排出された鋼板１１を受入れて乾燥後の塗装膜を鋼板１１に焼付ける、例えば、横型カテナリー式の直火式加熱炉１４とを備え、ラジアントチューブ炉１２の鋼板入口１５の直上流側に、直火式加熱炉１４で発生しラジアントチューブ炉１２内に流入した燃焼排ガスを排気する第１の排気手段１６を設けている。以下、詳細に説明する。

ラジアントチューブ炉１２は、水平方向に搬送される鋼板１１を上下方向から把持して鋼板１１に塗装膜を塗布するコーターロール１７の下流側に設けられている。そして、ラジアントチューブ炉１２は、塗装膜が塗布された鋼板１１が通過する鋼板入口１５が上流側端部に設けられ、塗装膜が塗布された鋼板１１を加熱して塗装膜を乾燥させる図示しないラジアントチューブ及びコーターロール１７と平行に配置されコーターロール１７と対となって鋼板１１を支える支持ロール１８とを内部に備えた乾燥処理部１９と、乾燥処理部１９の後段に連接して設けられ、ラジアントチューブ炉１２から排出する塗装膜が塗布された鋼板１１のパスラインの高さ位置を決める排出ロール２０（支持ロール１８と平行に配置されている）を内部に備えた鋼板出口部１３とを有している。ここで、鋼板入口１５の開口部が形成されている乾燥処理部１９の上流側端部には、上流側端部の外側面上をそれぞれ上下方向に摺動して開口部を覆う対となる上、下仕切り部材２１、２２を有する扉２３が設けられている。

第１の排気手段１６は、鋼板入口１５の直上流側（手前側）の上方に吸引口が設けられてラジアントチューブ炉１２内の燃焼排ガスを鋼板入口１５を介してラジアントチューブ炉１２外に吸引する燃焼排ガス排出ダクト２４と、燃焼排ガス排出ダクト２４に接続する第１の煙突２５とを有している。そして、ラジアントチューブ炉１２の乾燥処理部１９の天井で鋼板入口１５の直下流側の部位には、第１の排気手段１６の第１の煙突２５と基部が連通し、先部に鋼板入口１５からラジアントチューブ炉１２内に侵入した外気を吸引する吸引口が形成されたダクト２６が設けられている。ここで、燃焼排ガス排出ダクト２４内には第１のダンパ２７、ダクト２６内には第２のダンパ２８がそれぞれ設けられ、燃焼排ガス排出ダクト２４の吸引口の縁部にはフード２９が取付けられている。

直火式加熱炉１４は、ラジアントチューブ炉１２の鋼板出口部１３と接続し、鋼板出口部１３から排出され塗装膜の乾燥が終了した鋼板１１を受入れる鋼板入口３０を上流側端部に備え、乾燥後の塗装膜を加熱して鋼板１１に焼付ける図示しないバーナ及び排出ロール２０と平行に配置され排出ロール２０と対となって鋼板１１を支える支持ロール３１とを内部に備えた焼付け処理部３２と、焼付け処理部３２の後段に連接して設けられ、直火式加熱炉１４から排出する塗装膜が焼付けされた鋼板１１のパスラインの高さ位置を決める排出ロール３４（支持ロール３１と平行に配置されている）を内部に備えた鋼板出口部３５とを有している。

また、直火式加熱炉１４の鋼板出口部３５の中間部には、鋼板出口部３５に連通し鋼板出口部３５内の燃焼排ガスを排気する第２の排気手段３６が設けられ、鋼板出口部３５の中間部より上流側（第２の排気手段３６と鋼板出口部３５との連通部の直上流側）の鋼板出口部３５の部位には、塗装膜が焼付けられた鋼板１１を通過させ直火式加熱炉１４内の燃焼排ガスの流出を抑制する上下対となる仕切り壁３７、３８を備えた仕切り３９が設けられている。ここで、第２の排気手段３６は、鋼板出口部３５の天井の中間部に接続されて鋼板出口部３５内の燃焼排ガスを排気する排ガス排出ダクト４０と、排ガス排出ダクト４０に接続する第２の煙突４１とを有している。そして、排ガス排出ダクト４０には第３のダンパ４２が設けられている。これによって、直火式加熱炉１４の後段に燃焼排ガスが流出するのを防止できる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る塗装鋼板の連続処理装置１０の作用について説明する。
図２に示すように、ラジアントチューブ炉１２内が６００〜１０００℃に、直火式加熱炉１４内が８００〜１２００℃となるように、ラジアントチューブ炉１２のラジアントチューブ及び直火式加熱炉１４のバーナを使用する場合、第１の排気手段１６の燃焼排ガス排出ダクト２４の第１のダンパ２７、ダクト２６の第２のダンパ２８、及び第２の排気手段３６の排ガス排出ダクト４０の第３のダンパ４２をそれぞれ開にすると、直火式加熱炉１４の鋼板出口部３５には燃焼排ガスの流出を抑制する仕切り３９が設けられているので、第１の煙突２５のドラフト効果により直火式加熱炉１４で発生した燃焼排ガスの大半は、直火式加熱炉１４からラジアントチューブ炉１２内に流入し、ラジアントチューブ炉１２の上流側（鋼板入口１５）に向けて流れる。

このため、ラジアントチューブ炉１２内を通過する塗装膜が塗布された鋼板１１は、ラジアントチューブ炉１２内に流入した燃焼排ガスにより加熱され、ラジアントチューブ炉１２の燃料原単位が低減してラジアントチューブ炉１２の熱効率が向上する。そして、ラジアントチューブ炉１２の上流側に移動した燃焼排ガスの一部は、ダクト２６内に進入し第１の煙突２５から排出される。

また、ラジアントチューブ炉１２の鋼板入口１５の直上流側（外側）の上方には、第１の煙突２５と連通している燃焼排ガス排出ダクト２４の吸引口が配置されているので、第１の煙突２５のドラフト効果により燃焼排ガスの残部は燃焼排ガス排出ダクト２４で吸引されて第１の煙突２５から排出される。例えば、直火式加熱炉自体から２５０Ｎｍ^３／ｈｒの流量で燃焼排ガスを排出し、ラジアントチューブ炉の鋼板入口の下部から８００Ｎｍ^３／ｈｒの流量で外気が流入し、ラジアントチューブ炉の鋼板入口の上部から５５０Ｎｍ^３／ｈｒの流量で外気が流出していた従来の塗装鋼板の連続処理装置と比べ、本発明ではラジアントチューブ炉１２の鋼板入口１５の下部から８００Ｎｍ^３／ｈｒの流量で外気が流入し、ラジアントチューブ炉１２の鋼板入口１５の上部より８００Ｎｍ^３／ｈｒの流量で外気が流出した場合、例えば、ラジアントチューブ炉１２の炉幅が１．５ｍであると、鋼板入口１５の開口部高さ（上仕切り部材２１の下端面と下仕切り部材２２の上端面との距離）を３４０ｍｍから３９０ｍｍ（１５％）に拡げることが可能になった。なお、直火式加熱炉１４で発生した燃焼排ガスの一部は、仕切り３９を介して直火式加熱炉１４の鋼板出口部３５内にも漏れ出すが、鋼板出口部３５内に漏れ出した燃焼排ガスは第２の煙突４１のドラフト効果により排ガス排出ダクト４０で吸引されて第２の煙突４１から排出される。このため、直火式加熱炉１４の後段（炉内ロール４３側）に燃焼排ガスが流出することが防止できる。

直火式加熱炉１４の燃焼負荷が低下し、燃焼排ガスの発生量が減少しても、塗装鋼板の連続処理装置１０においては、直火式加熱炉１４自体に煙突と連通する連結管を設けておらず、直火式加熱炉１４の上流側に隣接するラジアントチューブ炉１２の鋼板入口１５の前後に第１の煙突２５に連通する燃焼排ガス排出ダクト２４及びダクト２６を設けている。このため、直火式加熱炉１４の燃焼負荷低下時においてもラジアントチューブ炉１２内には下流側から上流側に向かう燃焼排ガスの流れが存在している。この流れによって外気が更にラジアントチューブ炉１２の深部に向けて侵入するのが抑制され、侵入した外気は燃焼排ガスと共にダクト２６で吸引されて第１の煙突２５から排出される。

このため、直火式加熱炉自体に煙突と連通する連結管を設けている従来技術では、ラジアントチューブ炉１２の深部に向けて外気が侵入するのを抑制するため、鋼板入口から燃焼排ガスを流出させることが可能となる燃焼排ガス量の発生を確保する必要があり直火式加熱炉の燃焼負荷を低下することができなかったが、塗装鋼板の連続処理装置１０では、直火式加熱炉１４の燃焼負荷を低下させてもラジアントチューブ炉１２内の下流側から上流側に向かう燃焼排ガスの流れでラジアントチューブ炉１２内に侵入した外気が更にラジアントチューブ炉１２の深部に向けて侵入するのが抑制されるので、直火式加熱炉１４の燃焼負荷を低下することが可能になる。その結果、直火式加熱炉１４における上限温度の制約が厳しい鋼板１１の処理を行うことが可能になる。
水溶性の塗装膜の乾燥及び焼付けに本実施の形態の塗装鋼板の連続処理装置を適用する場合、塗装膜中の溶媒が突沸し易い水溶性の塗装膜であっても、溶媒の突沸を防止でき、色むらの発生を抑えた品質の高い塗装膜を備えた塗装鋼板を得ることができる。
また、方向性珪素鋼板の絶縁皮膜の乾燥及び焼付けに本実施の形態の塗装鋼板の連続処理装置を適用する場合、ラジアントチューブ炉１２の鋼板入口１５の扉２３に方向性珪素鋼板が接触することがなく、方向性珪素鋼板と扉２３との接触により絶縁皮膜に疵が入り絶縁が破壊されるのを防止でき、均一な特性の絶縁皮膜を確保できる。

以上、本発明を具体化した実施の形態では、図１、図2に示すように、ラジアントチューブ炉１２の鋼板出口部１３に上、下内面の間隔が狭まった領域を設けて、ラジアントチューブ炉１２と直火式加熱炉１４との間に境のある実施の形態を示したが、鋼板出口部１３に上、下内面の間隔が狭まった領域を設けず、ラジアントチューブ炉１２と直火式加熱炉１４との間に境が存在しない実施の形態も本発明に含まれる。また、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。

本発明による方向性珪素鋼板の絶縁皮膜の乾燥及び焼付け装置に適用される一実施の形態に係る塗装鋼板の連続処理装置の説明図である。 同塗装鋼板の連続処理装置の作用の説明図である。

符号の説明

１０：塗装鋼板の連続処理装置、１１：鋼板、１２：ラジアントチューブ炉、１３：鋼板出口部、１４：直火式加熱炉、１５：鋼板入口、１６：第１の排気手段、１７：コーターロール、１８：支持ロール、１９：乾燥処理部、２０：排出ロール、２１：上仕切り部材、２２：下仕切り部材、２３：扉、２４：燃焼排ガス排出ダクト、２５：第１の煙突、２６：ダクト、２７：第１のダンパ、２８：第２のダンパ、２９：フード、３０：鋼板入口、３１：支持ロール、３２；焼付け処理部、３４：排出ロール、３５：鋼板出口部、３６：第２の排気手段、３７、３８：仕切り壁、３９：仕切り、４０：排ガス排出ダクト、４１：第２の煙突、４２：第３のダンパ、４３：炉内ロール

Claims (5)

1. 塗装された鋼板が供給されて該鋼板の塗装膜を乾燥する横型カテナリー式のラジアントチューブ炉と、該ラジアントチューブ炉の鋼板出口部に直結し、該ラジアントチューブ炉から排出された前記鋼板を受入れて乾燥後の前記塗装膜を該鋼板に焼付ける直火式加熱炉とを備えた塗装鋼板の連続処理装置において、
   前記ラジアントチューブ炉の鋼板入口の直上流側に、前記直火式加熱炉で発生した燃焼排ガスを排気する第１の排気手段を設けたことを特徴とする塗装鋼板の連続処理装置。
2. 請求項１記載の塗装鋼板の連続処理装置において、前記ラジアントチューブ炉の前記鋼板入口の直下流側に、前記第１の排気手段と連通し該鋼板入口から侵入した外気を吸引するダクトを設けたことを特徴とする塗装鋼板の連続処理装置。
3. 請求項１及び２のいずれか１項に記載の塗装鋼板の連続処理装置において、前記直火式加熱炉の鋼板出口部に該鋼板出口部に連通し該鋼板出口部内の燃焼排ガスを排気する第２の排気手段を設け、該第２の排気手段と該鋼板出口部との連通部の直上流側の該鋼板出口部の部位に前記鋼板を通過させ該直火式加熱炉内の燃焼排ガスの流出を抑制する仕切りを設けたことを特徴とする塗装鋼板の連続処理装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗装鋼板の連続処理装置において、該塗装鋼板の連続処理装置を水溶性の塗装膜の乾燥及び焼付け装置とすることを特徴とする塗装鋼板の連続処理装置。
5. 請求項４記載の塗装鋼板の連続処理装置において、前記水溶性の塗装膜は方向性珪素鋼板の絶縁皮膜であることを特徴とする塗装鋼板の連続処理装置。

Images