JP2017106067A - 連続焼鈍炉におけるシール装置およびシール方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連続焼鈍炉において、低濃度ガス雰囲気領域の炉内圧力が変動した場合であっても、ガスジェット冷却帯のような高濃度ガス雰囲気領域を高濃度ガスの状態に保持することが可能なシール装置およびシール方法を提供する。
【解決手段】低濃度ガス雰囲気領域と高濃度ガス雰囲気領域の間の金属帯Ｓの搬送路に設置されたシール装置であって、搬送路Ｒのガスを吸込み、吸い込んだガスを搬送路に吐出することで搬送路の圧力を高めて、低濃度ガス雰囲気領域と高濃度ガス雰囲気領域との間でのガスの移動を抑える送風部１１と、搬送路Ｒに設けられ、搬送路Ｒを通流するガスの流れを仕切るガス仕切り部１２と、金属帯Ｓの搬送方向Ｆにおいてガス仕切り部１２の前後の差圧を測定する差圧測定部１４と、差圧に基づいて、送風部１１によるガスの吸込量または吐出量を調整する制御部１６と、を備える連続焼鈍炉１におけるシール装置１０。
【選択図】図２

Description

本発明は、連続焼鈍炉におけるシール装置およびシール方法に関する。

金属帯を搬送しながら加熱などの熱処理を行う連続焼鈍炉では、金属帯の品質の確保および高速冷却性能の実現を目的として、炉内の雰囲気中のガス濃度を帯毎に変更する必要が生じる。たとえば、連続焼鈍炉のガスジェット冷却帯では、冷却媒体として高濃度ガス（たとえば、高濃度水素）が使われる。そこで、ガスジェット冷却帯と隣接する帯（たとえば、加熱帯）とのシール性を強化し、ガスジェット冷却帯内の雰囲気を高濃度水素状態に保持する技術の開発が検討されている。

たとえば、特許文献１では、雰囲気ガス組成又は雰囲気ガスの露点が異なる複数の帯域と、各帯域間に雰囲気仕切りが設けられた連続焼鈍炉で焼鈍するに際し、焼鈍炉の雰囲気仕切り部に炉圧制御装置を備えた排気孔を有する雰囲気隔離室を設け、該雰囲気隔離室とその隣接する少なくとも一方の帯域との間に雰囲気隔離室を１つ以上形成し、その隔離室に隣接する帯域と同一組成のガスを導入して、炉圧を隣接する帯域と等しく保つとともに排気孔を有する雰囲気隔離室の圧力を、他の雰囲気隔離室より１ｍｍＨ_２Ｏ以上低い所定の圧力とすることを特徴とする連続焼鈍炉の雰囲気仕切り方法の技術が開示されている。

また、特許文献２では、帯板を雰囲気流体中で連続的に熱処理する熱処理室における帯板の出入口部に設けられるシール装置において、熱処理室内から漏出する流体及び熱処理室内に侵入する流体を吸引する吸引手段と、吸引手段により吸引した漏出流体及び侵入流体を混合し、その混合した混合流体の一部を、漏出流体及び侵入流体と同じ成分になるように成分調整して、熱処理室内及び室外に戻す循環手段と備えることを特徴とするシール装置の技術が開示されている。

さらに、特許文献３では、複数の吹出口を有するフロータ設備から吹込まれる雰囲気循環ガスを用いて帯状鋼板を浮揚通板させ、雰囲気循環ガスの一部を吸込口から吸込むことにより雰囲気循環ガスを循環させる連続焼鈍炉におけるシール装置であって、フロータ設備の通板方向前後に仕切板を配置し、フロータ設備の前段側端末の吹出口から後段側に向かって各吹出口の雰囲気循環ガス流量を順次積算した積算値が、吸込口から吸込むガス流量の１／２を超える位置とフロータ設備後の仕切板の間に吸込口を配置したことにより、フロータ設備前の仕切板の前段からフロータ設備側への雰囲気ガスの流入を抑制することを特徴とするシール装置の技術が開示されている。

これらの特許文献１〜３に開示された技術によれば、連続焼鈍炉のガスジェット冷却帯内の雰囲気を高濃度水素状態に保持することができる。

特開平７−２０７３４８号公報 特許第５１８３８９６号公報 特許第４８６４５１２号公報

しかしながら、前述した特許文献１〜３に開示された技術では、ガスジェット冷却帯（高濃度ガス雰囲気領域）に隣接する帯（低濃度ガス雰囲気領域）の炉内圧力が変動した場合に、ガスジェット冷却帯と隣接する帯との間で発生する差圧により、ガスジェット冷却帯内の高濃度水素が隣接する帯に流れ込むことを防止することまでは考慮されていなかった。そのため、従来、連続焼鈍炉にシール装置を用いても、上記の隣接する帯で炉内圧力が変動した場合には、ガスジェット冷却帯内の雰囲気を高濃度水素状態に保持することは困難であった。

そこで、本発明は、連続焼鈍炉において、低濃度ガス雰囲気領域での炉内圧力が変動した場合であっても、ガスジェット冷却帯のような高濃度ガス雰囲気領域を高濃度ガスの状態に保持することが可能な連続焼鈍炉におけるシール装置およびシール方法を提供することを主目的とする。

本発明者らは、ガスジェット冷却帯と隣接する帯（たとえば、加熱帯）にて炉内圧力が変動した場合には、シール装置で機械的なシール機構だけを強化しても、ガスジェット冷却帯とその隣接する帯の間で発生する差圧により、ガスジェット冷却帯内の高濃度水素ガスが隣接する帯に流れ込み、十分なシール状態を形成することが難しくなり、ガスジェット冷却帯内の雰囲気を高濃度水素状態に保持することが困難であるという点に着目した。

そして、本発明者らは鋭意検討の結果、以下のメカニズムを知見した。
（１）シール装置に設けた特定構成の送風部により、ガスジェット冷却帯（高濃度ガス雰囲気領域）と隣接する帯（低濃度ガス雰囲気領域）との間でのガスの移動を防止し、隣接する帯の炉圧変動の影響を減少させ、シール装置に設けたガス仕切り部の前段と後段との差圧に基づいて送風部の風量（ガス吸込量およびガス吐出量）を制御することで、ガスジェット冷却帯と隣接する帯の間で発生する差圧を無くし、ガスジェット冷却帯と隣接する帯の間での差圧によるガスの流れ込みを防止し、ガスジェット冷却帯内の雰囲気を高濃度ガス状態に保持可能であること。
（２）ガス仕切り部により、ガスジェット冷却帯と隣接する帯との間での拡散によるガスの流れ込みも防止し、ガスジェット冷却帯内の雰囲気を高濃度ガス状態に保持可能であること。

本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、本発明の要旨は、以下の通りである。

［１］低濃度ガス雰囲気領域および高濃度ガス雰囲気領域に連続して金属帯を搬送しながら熱処理を行う連続焼鈍炉において、前記低濃度ガス雰囲気領域と前記高濃度ガス雰囲気領域の間の前記金属帯の搬送路に設置されたシール装置であって、
前記搬送路のガスを吸込み、吸い込んだガスを前記搬送路に吐出することで前記搬送路の圧力を高めて、前記低濃度ガス雰囲気領域と前記高濃度ガス雰囲気領域との間でのガスの移動を抑える送風部と、
前記搬送路に設けられ、前記搬送路を通流するガスの流れを仕切るガス仕切り部と、
前記金属帯の搬送方向において前記ガス仕切り部の前後の差圧を測定する差圧測定部と、
前記差圧に基づいて、前記送風部によるガスの吸込量またはガスの吐出量を調整する制御部と、
を備える連続焼鈍炉におけるシール装置。

［２］前記送風部は、
前記ガスの吸込を行う１または複数のガス吸込部と、
前記ガスの吐出を行うガス吐出部と、を有する前記［１］に記載のシール装置。

［３］前記ガス吐出部は、
前記搬送方向に対するガス吐出方向を調整可能な吐出ノズルを有する前記［２］に記載のシール装置。

［４］低濃度ガス雰囲気領域と高濃度ガス雰囲気領域に連続して金属帯を搬送しながら熱処理を行う連続焼鈍炉において、前記低濃度ガス雰囲気領域と前記高濃度ガス雰囲気領域の間の前記金属帯の搬送路に設置されたシール装置を用いてシールするシール方法であって、
前記搬送路に設けられたガス仕切り部により、前記搬送路を通流するガスを仕切り、
差圧測定部により、前記金属帯の搬送方向において前記ガス仕切り部の前後の差圧を測定し、
制御部により、前記差圧に基づいて、送風部によるガスの吸込量および／またはガスの吐出量を調整し、
送風部により、前記搬送路のガスを吸込み、吸い込んだガスを前記搬送路に吐出することで前記搬送路の圧力を高めて、前記低濃度ガス雰囲気領域と前記高濃度ガス雰囲気領域との間でのガスの移動を抑える連続焼鈍炉におけるシール方法。

本発明によれば、連続焼鈍炉において、低濃度ガス雰囲気領域での炉内圧力が変動した場合であっても、高濃度ガス雰囲気領域を高濃度ガスの状態に保持することができる。そして、本発明によれば、ガスジェット冷却帯内の雰囲気を高濃度ガス状態に保持することが可能なため、金属帯を高速冷却することができる。

本発明のシール装置を有する連続焼鈍炉の構成を説明するための図である。 本発明のシール装置の構成を説明するための図である。 （ａ）は本発明のシール装置の構成を説明するための図であり、（ｂ）は本発明のシール装置により高濃度ガス雰囲気領域を高濃度ガスの状態に保持できることを説明するためのグラフである。 本発明のシール装置によるシール方法を説明するためのフロー図である。

以下、本発明の連続焼鈍炉におけるシール装置およびシール方法について、図１〜図４を参照しながら説明する。

図１は、本発明のシール装置１０を有する連続焼鈍炉１の構成を説明するための図である。図１に示すように、本発明のシール装置１０は、連続焼鈍炉１に用いられる。連続焼鈍炉１では、金属帯Ｓが、低濃度ガス雰囲気領域である加熱帯（および均熱帯）２、高濃度ガス雰囲気領域であるガスジェット冷却帯３、高濃度ガス雰囲気領域である徐冷帯４の順に搬送され、熱処理が行われる。なお、低濃度ガスおよび高濃度ガスにおけるガスとは、好ましくは水素のことを指すが、他のガス成分（ＣＯ、ＣＯ_２等）のことを指していてもよい。

シール装置１０は、低濃度ガス雰囲気領域である加熱帯（および均熱帯）２と、高濃度ガス雰囲気領域であるガスジェット冷却帯３との間の搬送路に設置される。本発明では、低濃度ガス雰囲気領域と高濃度ガス雰囲気領域との間の搬送路にシール装置１０が設置されているため、低濃度ガス雰囲気領域で炉内圧力が変動した場合であっても、高濃度ガス雰囲気領域を高濃度ガスの状態に保持することができる。

次に、図２を参照しながら、本発明のシール装置１０の構成を説明する。図２は、本発明のシール装置１０の構成を説明するための図である。

図２に示すように、シール装置１０は、金属帯Ｓの搬送路Ｒのガスを吸込み、吸い込んだガスを搬送路Ｒの一箇所に集中して吐出することで、ガスが吐出された領域において搬送路Ｒの圧力を高めて、低濃度ガス雰囲気領域（加熱帯２）の圧力と高濃度ガス雰囲気領域（ガスジェット冷却帯３）との間でのガスの移動を抑える送風部１１と、搬送路Ｒに設けられ、搬送路Ｒを通流するガスの流れを仕切るガス仕切り部１２、１３と、金属帯Ｓの搬送方向Ｆにおいてガス仕切り部１２、１３の前後の差圧を測定する差圧測定部１４、１５と、その差圧に基づいて、送風部１１によるガスの吸込量またはガスの吐出量を調整する制御部１６と、を有する。ガス仕切り部１２は、送風部１１の下流側（金属帯Ｓの搬送方向の下流側）に１つ設置されていればよいが、ここでは、送風部１１の下流側のみならず、上流側にも設置されている場合を図示する。

また、図２に示すように、送風部１１は、金属帯Ｓの上部および下部でガスの吸込を行うガス吸込部１７、１８と、金属帯Ｓの上部および下部でガスの吐出を行うガス吐出部１９とを有する。上部のガス吸込部１７の位置と下部のガス吸込部１７の位置は、金属帯Ｓの振動を防止して搬送させるために、金属帯Ｓの搬送方向Ｆにおいて同一とすることが好ましい。上部のガス吸込部１８の位置と下部のガス吸込部１８の位置についても同様である。また、上部のガス吐出部１９の位置と下部のガス吐出部１９の位置も、金属帯の振動を防止して搬送させるために、金属帯Ｓの搬送方向Ｆにおいて同一とすることが好ましい。また、送風部１１では、制御部１６の制御により、ファンまたはブロワ（以下、ファンとする。）２０が、ガス吸込部１７、１８から吸い込んだガスのうち適当な量のガスをガス吐出部１９から吐出させることができる。

図２では、シール装置１０がガス吸込部を２つ有する場合を例に挙げたが、ガス吸込部の個数は特に限定されない。図２に示すように、２つのガス吸込部１７、１８がガス吐出部１９の前後に設置される場合には、ガスジェット冷却帯（高濃度ガス雰囲気領域）３と加熱帯２（低濃度ガス雰囲気領域）の両方の炉圧変動に対応でき、ガス仕切り部１２、１３の前後の差圧を無くして、炉圧の仕切りの精度をより向上させることができる。

次に、図３および図４を参照しながら、本発明のシール装置１０によるシール方法について説明する。図３は、（ａ）が本発明のシール装置１０の他の例の構成を説明するための図であり、（ｂ）は、本発明のシール装置１０により高濃度ガス雰囲気領域を高濃度ガスの状態に保持できることを説明するためのグラフである。

図３（ａ）に示すシール装置１０では、図２に示したものと比較し、ガス吸込部を１つだけ有する点、およびガス吐出部１９が搬送方向Ｆに対するガス吐出方向を調整可能である点（図３中、符号α参照）以外は実質的に同一である。ここで、角度αについては、動圧の割合を減らし、静圧の割合を増やして金属帯Ｓの振動を防止するという観点から、ガス吸込部１７、１８との位置関係に基づいて最適化することができる。より具体的には、ガス吐出部１９で吐出したガスを金属帯Ｓで反射させ、ガスの到達した位置がガス吸込部１８となるように角度αを設定することが好ましい。

次に、図３（ｂ）および図４を参照しながら、本発明のシール装置１０によるシール方法により得られる作用および効果について説明する。図４は、本発明のシール装置１０によるシール方法を説明するためのフロー図、より具体的にはシール方法により得られる作用および効果を概念的に示す図である。

本発明では、まず、送風部１１により、図３（ａ）に示すＩ室（加熱帯（および均熱帯）２）と、ＩＩ室（搬送路Ｒ）とで、炉圧が仕切られる（図４中、ステップＳ１）。このとき、送風部１１によりガスの吸込および吐出が行われることで発生する圧力によって、炉圧が仕切られる（図３（ｂ）の（１））。

次に、差圧測定部１４により測定されたガス仕切り部１２前後の差圧（ＩＩ室とＩＩＩ室との差圧）に基づいて、制御部１６は、送風部１１のガスの吐出量および吸込量を制御し、ガスジェット冷却帯（高濃度ガス雰囲気領域）３と隣接する加熱帯２（低濃度ガス雰囲気領域）との差圧（△Ｐ）をなくす（ステップＳ２、図３（ａ）の（２））。これにより、ＩＩ室とＩＩＩ室（ガスジェット冷却帯３）との差圧（△Ｐ）が抑制されるため、ＩＩ室とＩＩＩ室との間でガスが流れることが抑制される（ステップＳ３、図３（ｂ）の（３））。

一方で、ガス仕切り部１２では、ガスの流れを機械的に抑制し（メカシールを行い）、ガスの拡散量を低下させる（ステップＳ４）。これにより、ＩＩ室とＩＩＩ室との間のガス拡散によるガス流れは抑制される（ステップＳ５、図３（ａ）の（４））。

このように、本発明のシール装置１０は、送風部１１とガス仕切り部１２とを有することにより、炉圧の変動が発生しても、ガスジェット冷却帯３等の高濃度ガス雰囲気領域を高濃度ガスの状態に保持することができる（ステップＳ６、図３（ｂ）の（５））。そして、本発明では、ガスジェット冷却帯３内の雰囲気を高濃度ガス状態に保持することができるため、金属帯Ｓを安定に高速冷却することができる。

なお、本発明では、金属帯Ｓの搬送方向Ｆの上流側にガス仕切り部１２が配置され、下流側に送風部１１が配置されてもよいが、金属帯Ｓの搬送方向Ｆの上流側に送風部１１が配置され、下流側にガス仕切り部１２が配置されることが好ましい。炉圧変動が発生しやすい金属帯Ｓの搬送方向Ｆの上流側に送風部１１が配置され、下流側にガス仕切り部１２が配置されることで、連続焼鈍炉１におけるガス濃度の保持能力がより高くなる。

次に、実施例に基づき、本発明について説明する。本実施例は、図３を参照しながら説明する。図３（ａ）に示すように、連続焼鈍炉１内、シール装置１０は、ノズル幅ｗを８００ｍｍとし、ガス吐出部１９のノズル開口部の隙間を７ｍｍとし、ノズルの角度αを４０°とした。また、加熱帯２の水素濃度は２５％未満とし、加熱帯２の炉圧は５５ｍｍＡｑとし、炉幅Ｗは８００ｍｍとし、ガスジェット冷却帯３の水素濃度は７５％超え（８０％）とし、ガスジェット冷却帯３の炉圧は６１ｍｍＡｑとし、シール装置１０出側の炉圧は６１ｍｍＡｑとした。また、ファン２０のガス流量は、４０００Ｎｍ^３／ｈｒであった。

このような条件のもと、本実施例では、従来のメカシールのみでの仕切りに比べ、ガスジェット冷却帯３を高濃度ガスの状態に保持することができた。

１ 連続焼鈍炉
２ 加熱帯（および均熱帯）
３ ガスジェット冷却帯
４ 徐冷帯
１０ シール装置
１１ 送風部
１２、１３ ガス仕切り部
１４、１５ 差圧測定部
１６ 制御部
１７、１８ ガス吸込部
１９ ガス吐出部
２０ ファン

Claims (4)

1. 低濃度ガス雰囲気領域および高濃度ガス雰囲気領域に連続して金属帯を搬送しながら熱処理を行う連続焼鈍炉において、前記低濃度ガス雰囲気領域と前記高濃度ガス雰囲気領域の間の前記金属帯の搬送路に設置されたシール装置であって、
   前記搬送路のガスを吸込み、吸い込んだガスを前記搬送路に吐出することで前記搬送路の圧力を高めて、前記低濃度ガス雰囲気領域と前記高濃度ガス雰囲気領域との間でのガスの移動を抑える送風部と、
   前記搬送路に設けられ、前記搬送路を通流するガスの流れを仕切るガス仕切り部と、
   前記金属帯の搬送方向において前記ガス仕切り部の前後の差圧を測定する差圧測定部と、
   前記差圧に基づいて、前記送風部によるガスの吸込量またはガスの吐出量を調整する制御部と、
   を備える連続焼鈍炉におけるシール装置。
2. 前記送風部は、
   前記ガスの吸込を行う１または複数のガス吸込部と、
   前記ガスの吐出を行うガス吐出部と、を有する請求項１に記載のシール装置。
3. 前記ガス吐出部は、
   前記搬送方向に対するガス吐出方向を調整可能な吐出ノズルを有する請求項２に記載のシール装置。
4. 低濃度ガス雰囲気領域と高濃度ガス雰囲気領域に連続して金属帯を搬送しながら熱処理を行う連続焼鈍炉において、前記低濃度ガス雰囲気領域と前記高濃度ガス雰囲気領域の間の前記金属帯の搬送路に設置されたシール装置を用いてシールするシール方法であって、
   前記搬送路に設けられたガス仕切り部により、前記搬送路を通流するガスを仕切り、
   差圧測定部により、前記金属帯の搬送方向において前記ガス仕切り部の前後の差圧を測定し、
   制御部により、前記差圧に基づいて、送風部によるガスの吸込量またはガスの吐出量を調整し、
   送風部により、前記搬送路のガスを吸込み、吸い込んだガスを前記搬送路に吐出することで前記搬送路の圧力を高めて、前記低濃度ガス雰囲気領域と前記高濃度ガス雰囲気領域との間でのガスの移動を抑える連続焼鈍炉におけるシール方法。

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