JP2013028827A

JP2013028827A - 連続焼鈍炉内観察装置及び観察方法

Info

Publication number: JP2013028827A
Application number: JP2011163828A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nakajima; 聡中島; Katsuji Nakajima; 勝二中島
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-02-07

Abstract

【課題】操業中の炉内の様子を直接的に観察することができ、炉内温度の高い連続焼鈍炉でも炉内の状態を撮影・記録することが可能な連続焼鈍炉内観察装置を提供する。
【解決手段】カメラ３及び映像記録装置１を記録装置用断熱ケース２内に収納し、磁石５の収納された磁石用断熱ケース４と記録装置用断熱ケース２を波板状の接着剤保持装置６で連結し、接着剤保持装置６の下面に接着剤を塗布して鋼板上に搭載すれば、磁石５の磁力によって、記録装置用断熱ケース２に収納された映像記録装置１及びカメラ３を、磁性体である鋼板Ｓの表面の何処にでも吸着させて炉内の状態を撮影・記録することができると共に、熱による磁力の低下を抑制防止することができ、さらには、鋼板がキュリー点付近又はそれ以上となり、磁力による吸着力が低下又はなくなるような高温の場合に、耐熱性を有する接着剤により装置を鋼板に結合することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼板が水平方向に通板される連続焼鈍炉内の状況を観察する連続焼鈍炉内観察装置及び観察方法に関するものである。

従来、連続焼鈍炉内の機器、例えば搬送ロール、ラジアントチューブ、炉壁断熱材などに異常が生じると製品に不良が発生する。例えば搬送ロールについては、ロール曲がりが生じると鋼板が蛇行して鋼板の幅方向端部が設備に触れるなどして欠陥が生じたり、ロールと鋼板との接触が不均一となって擦り傷が発生したりする。また、ラジアントチューブに曲がりが発生すると、ラジアントチューブと鋼板とが接触してラジアントチューブに擦り傷が発生し、これを起点としてラジアントチューブに割れが生じ、ラジアントチューブから炉内にガスが漏れるなどして、炉内雰囲気が汚染され、結果として鋼板が酸化されることにより製品の不良に繋がることになる。また、断熱材の剥がれが発生すると、目標炉温に到達することができず、製品の目標特性を達成できなくなり、やはり製品への不良へと繋がってしまう。従来では、例えば下記特許文献１に記載されるように、製品不良が発生することによって、このような炉内の異常を感知せざるを得ない状況であった。

特開２００４−９１９０１号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載されるように、製品の特性により当該製品の良不良を判断する場合は、通常、連続焼鈍炉を通過した後に製品特性を評価するため、その間に通板される鋼板が不良材となる可能性があり、その場合は製品の歩留まりを大幅に低下させることになる。更に、その場合は、突発的な操業停止となるため、複数の焼鈍ラインに材料を最適に振り分ける計画的な生産体制を妨げ、設備稼働率の低下に繋がる。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、操業中の炉内の様子を直接的に観察することができ、炉内温度の高い連続焼鈍炉でも炉内の状態を撮影・記録することが可能な連続焼鈍炉内観察装置及び観察方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の連続焼鈍炉内観察装置は、鋼板を水平方向に通板する連続焼鈍炉内の状態を観察する連続焼鈍炉内観察装置であって、記録装置用断熱ケース内に収納され、炉内の状態を撮影するカメラ及び前記カメラで撮影された映像を記録する映像記録装置と、磁石用断熱ケース内に個別に収納された磁石と、連続焼鈍炉内で固化する接着剤を保持する接着剤保持装置とを備えたことを特徴とするものである。

また、前記磁石がネオジム磁石であることを特徴とするものである。
また、前記接着剤が加熱硬化型無機接着剤であることを特徴とするものである。
また、前記記録装置用断熱ケースが磁石用断熱ケースを兼ねることを特徴とするものである。
また、前記記録装置用断熱ケースの下部に接着剤保持装置を備えることを特徴とするものである。

また、本発明の連続焼鈍炉内観察方法は、鋼板を水平方向に通板する連続焼鈍炉内の状態を観察する連続焼鈍炉内観察方法であって、記録装置用断熱ケース内に収納され、炉内の状態を撮影するカメラと映像記録装置とからなる連続焼鈍炉内観察装置により、前記カメラで撮影された映像を記録する際、磁石用断熱ケース内に収納された磁石を連続焼鈍炉内観察装置に配設すると共に、前記連続焼鈍炉内観察装置の下面における磁石以外の位置の少なくとも一部に連続焼鈍炉内で固化する接着剤を塗布することを特徴とするものである。

而して、本発明の連続焼鈍炉内観察装置及び観察方法によれば、磁石の磁力によって、カメラ及び記録装置用断熱ケースに収納された記録装置を、磁性体である鋼板の表面の何処にでも吸着させて、炉内の状態を撮影し、記録することができると共に、磁石用断熱ケースに磁石を収納したことによって、熱による磁力の低下を抑制防止することができ、さらには、鋼板がキュリー点付近又はそれ以上となり、磁力による吸着力が低下又はなくなるような高温の場合に、耐熱性を有する接着剤により連続焼鈍炉内観察装置を鋼板に結合することができ、炉内温度の高い熱処理炉でも、重量が大きいカメラや映像記録装置を安定して鋼板表面上に保持しておくことができる。

本発明の連続焼鈍炉内観察装置の一実施形態を示す斜視図である。本発明の連続焼鈍炉内観察装置の他の例を示す斜視図である。本発明の連続焼鈍炉内観察装置の更に他の例を示す斜視図である。本発明の連続焼鈍炉内観察装置のなお他の例を示す斜視図である。図１の連続焼鈍炉内観察装置のセッティングの説明図である。連続焼鈍炉内の鋼板の状態の説明図である。図１の連続焼鈍炉内観察装置の作用の説明図である。図１の連続焼鈍炉内観察装置の作用の説明図である。

次に、本発明の連続焼鈍炉内観察装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の連続焼鈍炉内観察装置の一実施形態を示す全体斜視図である。本実施形態の連続焼鈍炉内観察装置は、磁性体である鋼板の表面に磁力で吸着し、その装置内に内蔵されたカメラ３で連続焼鈍炉の炉内の各設備の状態を直接撮影し、その映像を記録することで設備の異常を早期に発見しようとするものである。図中の符号１は、映像を記録する大容量のメモリなどを備える映像記録装置である。この映像記録装置１は、カメラ３で撮影された映像を連続して記録したり、所定のタイミングで間歇的に記録したりするものである。所定のタイミングとは、例えば鋼板をトラッキングすることにより、カメラ３が撮影の必要な設備に到達するタイミングなど、自在に設定可能である。

前記映像記録装置１及びカメラ３は、記録装置用断熱ケース２内に、取出し可能に収納されている。カメラ３は、記録装置用断熱ケース２に取付けられた耐熱ガラス６越しに連続焼鈍炉内の状態を撮影するように収納され、本実施形態では鋼板への装置の取付方向と逆方向、つまり上向きにセットされている。後述するように、例えばカメラ３で撮影した連続焼鈍炉内の状態を映像記録装置１で記録したら、記録装置用断熱ケース２内から映像記録装置１を取出し、当該映像記録装置１に記録されている映像データを、例えばモニタなどで確認することによって連続焼鈍炉内の設備の異常を発見する。

記録装置用断熱ケース２は、連続焼鈍炉を通過するときに、映像記録装置１の温度を当該映像記録装置１の耐熱温度未満に維持し、且つ可及的に薄く形成される必要があるので、連続焼鈍炉の炉温と在炉時間とに基づいて、記録装置用断熱ケース２の材料の選定と厚みの調整を行う。この記録装置用断熱ケース２の材料としては、平均温度８００℃のときに熱伝導率が０．０８kcal／mh℃以下の高機能断熱材を用いることができ、その成分％は、例えばＳｉＯ_２：５９．０mass％、ＺｒＯ_２：４０．０mass％、Ａｌ_２Ｏ_３：０．４mass％、他：０．６mass％である。

この高機能断熱材からなる記録装置用断熱ケース２によれば、例えば７００℃の高温炉で１８０秒経過しても、内部温度を６０〜７０℃程度に維持することができる。例えば映像記録装置１の耐熱温度を１０５℃程度に設計した場合、連続焼鈍炉における在炉時間はせいぜい１８０秒程度であることから、この記録装置用断熱ケース２内に収納された映像記録装置１を十分保護することが可能である。

記録装置用断熱ケース２には、例えば通板方向と逆方向に接着剤保持装置９が接続されており、その接着剤保持装置９の通板方向と逆方向に磁石用断熱ケース４が接合されている。磁石用断熱ケース４内には磁石５が収納されている。この記録装置用断熱ケース２と接着剤保持装置９との接続部や接着剤保持装置９と磁石用断熱ケース４との接続部は可動とすることが好ましい。

磁石用断熱ケース４には、前記記録装置用断熱ケース２と同じ高機能断熱材を用いることができる。また、磁石５には、ネオジム磁石を用いた。ネオジム磁石は、材料にネオジムＮｄを用いる磁石で、磁束密度が高く、強い磁力を有し、ハードディスクやＣＤプレーヤー、ヘッドフォンや携帯電話などに広く用いられている。しかし、一方で、温度が８０℃を越えると、次第に磁力が低減し、磁性体である鋼板にも吸着しなくなってしまう。そこで、本実施形態では、磁石５を磁石用断熱ケース４内に収納する。この磁石用断熱ケース４によれば、前述のように７００℃の連続焼鈍炉に１８０秒在炉したときの内部温度は７０℃以下であるから、磁石５の磁力を確保することができ、もって連続焼鈍炉から払い出されるまで鋼板に吸着し続けることができる。ちなみに、本実施形態では、磁石５の大きさを４０ｍｍ×４０ｍｍ×７ｍｍ（長さ×幅×高さ）とし、鋼板に対する磁力作用面の面積を広くして十分な吸着力が得られるようにした。

特に、平均温度８００℃のときに熱伝導率が０．０８kcal／mh℃以下の高機能断熱材を用いれば、断熱ケースの厚さを薄くすることができ、更に、ネオジム磁石を用いれば、その強い磁力と相俟って、比較的大型となる記録装置用断熱ケースを用いる場合であっても、十分に鋼板に吸着させることができる。
接着剤保持装置９には、炉内で固化することにより鋼板と連続焼鈍炉内観察装置とを結合する接着剤がその下面に塗布又は保持される。例えば図１では、波板状の接着剤保持装置９が前記記録装置用断熱ケース２と磁石用断熱ケース４との間に設置されている。この接着剤保持装置９の下面から見た凹部に接着剤が保持される。この接着剤は、ペースト状のように適度な粘度を有することで、接着剤を接着剤保持装置９に塗布又は保持させた後、連続焼鈍炉内観察装置を鋼板上にセットするまでは接着剤保持装置９に保持される。そして、連続焼鈍炉内観察装置のセット後に接着剤がその自重により鋼板上に徐々に展進する。

炉外や熱処理炉の低温域では磁石用断熱ケース４に収納された磁石により鋼板温度履歴が鋼板上に固定され、磁力により固定されている間に接着剤の温度が上昇して固化して接着剤保持装置９と鋼板が固着し、ひいては連続焼鈍炉内観察装置が接着剤保持装置９によって鋼板に固定される。従って、この接着剤は加熱硬化型で耐熱性を有する無機接着剤とすることが望ましい。このような接着剤としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア等の酸化物又はそれらの混合物を主成分とするような耐熱性を有するものが挙げられ、状態を観察する連続焼鈍炉の炉内温度に応じて適宜選択される。また、接着剤は炉外では固化せず、炉内において固化するような固化温度となるものであり、測定が必要となる温度に達する前の、例えば１５０℃程度で固化するような接着剤を利用することができる。

以上のように磁石だけでなく、耐熱性を有する接着剤によっても固定することで、鋼板温度が鋼板のキュリー点（８００℃程度）付近又はそれ以上となり、磁力による連続焼鈍炉内観察装置の固定が機能しなくなる高温域においても接着剤による固定が発揮され、安定して鋼板温度を測定することが可能となる。
なお、前記記録装置用断熱ケース２と磁石用断熱ケース４は図２に示すように一体化、即ち記録装置用断熱ケース２が磁石用断熱ケース４を兼ねてもよい。

また、接着剤は、前述したように記録装置用断熱ケースや磁石用断熱ケースとは別個に接着剤保持装置を設けて、これに塗布又は保持することが好ましいが、鋼板温度履歴装置の下面における磁石以外の位置の少なくとも一部に、例えば記録装置用断熱ケースの下面に塗布又は保持させてもよい。即ち、磁石以外の位置において記録装置用断熱ケースの下面に接着剤を塗布することにより、低温域では連続焼鈍炉内観察装置と鋼板とを主として磁石により鋼板に吸着させ、高温域では主として接着剤により鋼板に固着させる本発明の効果を奏させることができる。この場合も、図３や図４のように、例えば記録装置用断熱ケース２の下面に例えば波板状の接着剤保持装置９を設けることが望ましいが、接着剤の粘度を適宜調整することによって接着剤を流れ落ちにくくするなどにより、記録装置用断熱ケース２などの連続焼鈍炉内観察装置の下面の磁石以外の位置に、単に塗布するのみにより、本発明の効果を奏させることもできる。

例えば図１の連続焼鈍炉内観察装置を鋼板にセットする場合には、例えば図５に示すように、連続焼鈍炉Ｒの入側で、通板される鋼板Ｓの上方に、例えば糸で吊るようにして連続焼鈍炉内観察装置を配し、温度履歴を測定したい箇所が来たら、糸を切るか、糸を手放す。すると、連続焼鈍炉内観察装置が自重で鋼板Ｓの表面上に落下し、そのとき磁石５の磁力で吸着する。糸は、炉内で燃焼してしまう。勿論、磁力で吸着させる箇所は、鋼板Ｓ表面の何処でも構わない。

また、連続焼鈍路内の鋼板Ｓは、図６に示すようにフラットではない。具体的には、鋼板Ｓを案内するハースロールＨ．Ｒの部分では上に凸、即ち膨らんでおり、それ以外の部分では下に凸、即ち窪んでいる。本実施形態の連続焼鈍炉内観察装置のように装置の搬送方向への長さが長くなる場合であっても、記録装置用断熱ケース２と接着剤保持装置９、接着剤保持装置９と磁石用断熱ケース４の夫々の接続部が回転可能とすることにより、例えば鋼板Ｓが窪んでいる箇所では図７に示すようにアーム３や各接続部が窪んだ鋼板Ｓに沿って回転して、記録装置用断熱ケース２、接着剤保持装置９及び磁石用断熱ケース４の夫々が鋼板Ｓに密着し、例えば鋼板Ｓが膨らんでいる箇所では図８に示すようにアーム３や各接続部が膨らんだ鋼板Ｓに沿って回転して、記録装置用断熱ケース２、接着剤保持装置９及び磁石用断熱ケース４の夫々が鋼板Ｓに密着する。磁石用断熱ケース４や接着剤保持装置９が常に鋼板Ｓに密着すると、重量の大きいカメラ３や映像記録装置１を安定的に鋼板Ｓ上に保持することが可能となり、炉内設備の状態を鮮明且つ安定して撮影し、その映像を記録し続けることができる。また、接着剤保持装置９を波板状にしたことにより、当該波板状接着剤保持装置９も鋼板Ｓの変形に応じて変形し、鋼板Ｓに密着して固定力が保持される。

本実施形態の連続焼鈍炉内観察装置の実施例として、鋼板の通板速度２５０ｍｐｍ、鋼板の板幅１２００ｍｍ、鋼板の板厚０．３ｍｍ、炉内温度（均熱温度）１２００℃、在炉時間１８０秒の連続焼鈍炉で炉内に設置された各機器の状態を撮影したところ、本実施形態の連続焼鈍炉内観察装置は、炉外に払い出されるまで鋼板に固定されたまま、炉内の状態を安定して撮影・記録し続けることができた。

このように、本実施形態の連続焼鈍炉内観察装置によれば、磁石５の磁力によって、カメラ３及び記録装置用断熱ケース２に収納された記録装置１を、磁性体である鋼板Ｓの表面の何処にでも吸着させて炉内の状態を撮影・記録することができると共に、磁石用断熱ケース４に磁石５を収納したことによって、熱による磁力の低下を抑制防止することができ、さらには、鋼板がキュリー点付近又はそれ以上となり、磁力による吸着力が低下又はなくなるような高温の場合に、耐熱性を有する接着剤により連続焼鈍炉内観察装置を鋼板に結合することができ、炉内温度の高い連続焼鈍炉でも、重量の大きいカメラ３や映像記録装置１を安定して鋼板上に保持することができ、炉内の何処でも安定して撮影・記録し続けることができる。

これにより、搬送ロール、ラジアントチューブ、断熱材など、鋼板の安定生産に影響する炉内機器の異常や、徐々に進行する変形などの経時劣化の傾向を的確に把握できるようになり、機器の故障に至る前に計画的に焼鈍炉を停止して修繕を行うことができるので、結果的に稼働率や生産性の向上を図ることができる。

また、磁石５をネオジム磁石としたことにより、強い磁力で、記録装置１の収納された記録装置用断熱ケース２を鋼板Ｓに吸着し続けることができる。
また、前記接着剤が加熱硬化型無機接着剤としたことにより、鋼板がキュリー点付近又はそれ以上となった場合に、磁石の吸着力に代わって記録装置１の収納された記録装置用断熱ケース２を鋼板Ｓに固定し続けることができる。

１は記録装置、２は記録装置用断熱ケース、３はカメラ、４は磁石用断熱ケース、５は磁石、６は耐熱ガラス、９は接着剤保持装置

Claims

鋼板を水平方向に通板する連続焼鈍炉内の状態を観察する連続焼鈍炉内観察装置であって、記録装置用断熱ケース内に収納され、炉内の状態を撮影するカメラ及び前記カメラで撮影された映像を記録する映像記録装置と、磁石用断熱ケース内に個別に収納された磁石と、連続焼鈍炉内で固化する接着剤を保持する接着剤保持装置とを備えたことを特徴とする連続焼鈍炉内観察装置。
前記磁石がネオジム磁石であることを特徴とする請求項１に記載の連続焼鈍炉内観察装置。
前記接着剤が加熱硬化型無機接着剤であることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続焼鈍炉内観察装置。
前記記録装置用断熱ケースが磁石用断熱ケースを兼ねることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の連続焼鈍炉内観察装置。
前記記録装置用断熱ケースの下部に接着剤保持装置を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の連続焼鈍炉内観察装置。
鋼板を水平方向に通板する連続焼鈍炉内の状態を観察する連続焼鈍炉内観察方法であって、記録装置用断熱ケース内に収納され、炉内の状態を撮影するカメラと映像記録装置とからなる連続焼鈍炉内観察装置により、前記カメラで撮影された映像を記録する際、磁石用断熱ケース内に収納された磁石を連続焼鈍炉内観察装置に配設すると共に、前記連続焼鈍炉内観察装置の下面における磁石以外の位置の少なくとも一部に連続焼鈍炉内で固化する接着剤を塗布することを特徴とする連続焼鈍炉内観察方法。