JP2567113B2 - 光輝焼鈍炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光輝焼鈍炉に関し、とくに新設炉の操業開
始時および補修後の再開時における待機時間の大幅な短
縮を可能ならしめた縦型および横型の連続光輝焼鈍炉で
ある。

〔従来の技術〕

鉄，ニッケル，クロム，コバルト，アルミニウム，チ
タン，銅，亜鉛および錫ならびにそれらの合金薄帯の製
造に際しては、冷間圧延後の表面性状を保持したまま材
質の改善を図る目的で、いわゆる光輝焼鈍が施される。

かような光輝焼鈍に際しては、焼鈍中に酸化が生じな
いように、炉内を還元性雰囲気に保持しておくことが重
要である。炉内が完全に還元性の雰囲気になっているか
どうかは、通常、炉内ガスの水蒸気の露点を測定するこ
とによって知ることができる。

ところで、例えばステンレス鋼の光輝焼鈍は、800〜1
200℃程度の高温で行う必要があることから、焼鈍炉、
例えば直火型の焼鈍炉としては、炉内壁を耐火物で内張
りするとともに、炉外壁を鉄皮で覆って炉内を気密に保
持した構造になる炉が用いられる。このような構造にか
かる炉は、炉内に導入した薄帯を、同じく炉内に設置し
た電熱ヒータやラジアントチューブなどの発熱体および
耐火れんがからの輻射熱によって加熱するしくにみなっ
ている。

しかしながら、このような構造の焼鈍炉では、炉を新
設した場合、および補修のために炉を一旦開放して大気
にさらした場合に、大気中の水分及び酸素，炭酸ガス等
が耐火れんが内に浸入するために、焼鈍処理開始または
再開後、炉内を還元性雰囲気とするまでに長時間を必要
とする不利があった。

すなわち炉内のれんが内部に水分等が浸入した場合、
炉内壁側傍は直ちに高温になるため比較的早い時期に脱
水及び脱気される。しかしながら、炉壁の中間層及び鉄
皮側（外層部）では、温度勾配の関係から結晶水の分解
温度に近い部分では不安定で、沸点や結晶水の分解温度
に到達せず、脱水に長時間を要するのが普通であった。

そこでもし、充分な脱水を行わずに炉操業を実施した
場合には、耐火れんが内の残留水分が徐々に炉内に出て
くるので露点が下がらず、従って、例えばステンレス鋼
のような反応性に富む金属（Cr,Mn,Alなど）を含む薄帯
を焼鈍しようとしても、所期した目的である光輝焼鈍は
望み得ず、満足いく低露点での焼鈍を行うには、１ケ月
から２ケ月の長時間の待機を余儀なくされていたのであ
る。

上記の問題を解決するものとして、第４図に示したよ
うに、マッフル24と呼ばれる耐熱鋼製の円筒を炉内に装
入し、このマッフル24内を清浄ガス（還元性ガス）で充
填して、発熱体からの輻射熱はマッフル24を介して薄帯
に伝達する間接加熱方式の炉が提案された。

このような構造に係る焼鈍炉は、炉操業の開始および
再開時であっても、マッフル24内の雰囲気ガスを完全に
置換すれば、露点を容易に低下させることはできるけれ
ども、 ｉ）マッフルとして高価な耐熱鋼を必要とする、 ii）マッフルが熱による変形を起こしやすく、寿命が短
いため、定期的な修理または取り替えが頻繁に必要とな
る、 iii）間接加熱方式であるため、熱効率が悪く、同一能
力では炉長が長くなる、 などの欠点があるため、小型炉ではともかく、大型炉で
は実使用時に供することはできなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、直火
形光輝焼鈍炉の難点であった、新設時および再開時にお
ける立上げ所要時間の短縮を実現し、しかも大型炉への
適用も可能な新規な構造になる縦型・横型の連続光輝焼
鈍炉を提案することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

炉内雰囲気を悪化させる原因は、鉄皮近くの低温耐火
れんが部に滞留した水分や酸素が長時間にわたって炉内
に侵入してくることである。従って、かような水分を酸
素を積極的に炉外に排出し、早期に正常な雰囲気ガスと
置換することができれば、新設時および再開時における
炉内雰囲気（還元性雰囲気）の早期の実現ができるわけ
である。

本発明は、上記の観点に立脚して数多くの実験と検討
を加えた末に、開発したものである。

すなわち本発明は、内壁に耐火物の内張りを有しその
外壁に鉄皮をそなえ、内部が気密に保持された加熱帯
と、その下流に連設された冷却帯とからなり、該加熱帯
に連続して導入される金属薄帯を、還元性雰囲気下に、
該帯域に設置された発熱体および内張り耐火物からの輻
射熱によって直接加熱し、引続き冷却する横型及び縦型
の焼鈍炉であって、 上記加熱帯の炉殻鉄皮外周の全域に亘って、炉内に通
じてその炉内のガスを吸引できる吸引口を多数点在させ
て配設し、かつ加熱帯の入側近傍および冷却帯の出側近
傍に炉内ガスの吸引口を具えるとともに、炉外には、吸
引したその炉内ガスについては不純物成分を除去して清
浄化したのち、炉の冷却帯内に再供給する炉内ガスの循
環系統を配設したことを特徴とする光輝焼鈍炉である。

〔実施例〕

以下、この発明を具体的に説明する。

第１図に、本発明に従う縦型連続光輝焼鈍炉の好適例
を模式的に示す。

図中番号１は被処理材である金属薄帯、２は加熱帯、
３は冷却帯であって、これらで連続光輝焼鈍炉を構成
し、金属薄帯１は、炉入口のシール部４を通って気密に
保持された炉内に導入され、加熱帯２および冷却帯３を
搬送される間に所定の熱処理を施されたのち、炉出口シ
ール部５から炉出口に導出されるしくみになっている。
なお、６はガスクーラー、７はブロワーである。

次に、第１図の加熱帯域Ａ部の拡大断面を第３図（イ）
に、またそのＢ−Ｂ矢視面を同図（ロ）に示す。図中８
はこの例で電熱ヒータからなる発熱体で、給電部材９か
ら通電し、投入電力量の加減により、炉内の温度を調節
する。10は電気ヒータの支持金具である。

そして11が耐火れんが、12は耐熱れんが、13が保温
材、14が鉄皮であり、加熱帯２はかような積層構造とす
ることにより、内部を気密に保持すると共に、熱の炉外
への流出を防止している。

第３図（ハ）に、上記の炉壁構造において、炉内を12
00℃に加熱したときの炉壁の温度分布を示す。

同図より明らかなように、炉壁温度は鉄皮14に近づく
ほど低くなっている。

ところで、新しく築炉する場合、れんがの接合に当た
ってはモルタルが使用されている。ここに炉内壁の高温
部は、モルタル内の結晶水が早い時期に分解するので容
易に炉外に放出されるけれども、炉外壁近傍ではなかな
か分解温度（通常350〜600℃）に到達せず、操業温度お
よび時間に応じて徐々に分解し、これが操業中少しづつ
炉内に侵入してくるために、炉内の露点は下がりにくか
った。

また、長時間の処理によって完全に乾燥した炉であっ
ても、操業中、被処理材から微量ではあるが、マンガン
やボロンなどの揮発し易い金属成分が蒸気となって雰囲
気ガス中を拡散し、これが炉壁の凝結温度に近い所（主
に耐火れんがの目地や裏側）に晶出し付着する。従っ
て、保守のために炉を開放したとき、これらの金属成分
が大気中の水や酸素と反応して結晶水をもった金属酸化
物となり、しかもかかる金属酸化物の付着個所は比較的
低温部であるため、操業再開時に結晶水の分解に長時間
を要していた。

上記の解決策として、前掲第４図に示したような、被
処理材１と発熱部との間に耐熱鋼製のマッフル24を配設
した間接加熱方式の焼鈍炉が提案されたわけであるが、
かような焼鈍炉には種々の問題が残されていることは前
述したとおりである。

そこで本発明では、上記した直火方式焼鈍炉の問題を
解決するため、第３図（イ）に示すように、炉内雰囲気
ガスの吸引口15を加熱帯の炉殻鉄皮に適当な間隔で設け
ることにしたのである。すなわち、かような吸引口15か
ら炉内雰囲気ガスを吸引するようにすれば、たとえ鉄皮
近傍の低温部で結晶水が分解したとしても、発生した水
分は雰囲気ガスとともに炉外に吸出されるので、炉内に
侵入して炉操業に悪影響を及ぼすことはなくなるわけで
ある。

なお、低温部耐火材は多孔質で通気性が良いので、吸
引負圧を広い範囲にわたり均一に分布させ得るという利
点がある。

次に、第１図に基づき、雰囲気ガスの流れについて説
明する。

（ａ）は新鮮な雰囲気ガスの供給系統で、冷却帯３に
設けたガス供給口16より、炉入出側のシール部4,5から
の漏洩分を補充し、炉内の圧力を大気圧よりも常に高い
状態に維持する。なお、冷却帯３では、炉内ガスをガス
クーラー６を経由させてブロワー７に吸引し、加圧し、
再び吹付けノズルを介して冷風を炉内に戻している。従
来の焼鈍炉における雰囲気ガスの供給系統はこれだけで
ある。

この点、本発明の焼鈍炉では、上記した（ａ）系統の
他、鉄皮14に設けた吸引口15から吸引した雰囲気ガスを
集めて吸引するブロワー17と、雰囲気ガスの露点を計測
する露点計18と、薄帯１に付着して炉内に侵入した遊離
酸素を雰囲気中の水素と反応させて水に転換するデオキ
ソ19と、雰囲気ガス中の水分や炭酸ガスを吸着除去する
脱水装置20からなり、清浄化後の雰囲気ガスをガス供給
口16より循環供給する（ｂ）系統、さらには炉の入出
側，即ち加熱帯の入側近傍および冷却帯の出側近傍にお
けるシール部近傍から吸引した雰囲気ガスの一部を、露
点計21にて露点計測後、ブロワー22を経て、デオキソ19
に合流させる（ｃ）系統を配設する。

上記したように、加熱帯の鉄皮から雰囲気ガスを吸引
する（ｂ）系統、さらには加熱帯および冷却帯の入・出
側に炉内の雰囲気ガスを吸引する（ｃ）系統を設けるこ
とにより、直火式連続光輝焼鈍炉の操業開始および再開
時における待機時間を大幅に短縮することができる。

実際の炉操業における各供給系統の運転要領は次のと
おりである。

まず、（ａ）系統については、操業全期間にわたり、
炉内を所定圧力に保持するのに必要なガス量を供給す
る。

次に（ｂ）系統は、操業開始時または再開時はフル運
転し、露点計18を監視しながら、乾燥がすすむに従って
吸引力を次第に弱めていき、乾燥が完全に終了したなら
ば、ブロワー17による吸引を停止すると同時に、ストッ
プバルブ23を閉止する。このように乾燥終了後、（ｂ）
系統を止める理由は、前述したように炉内の揮発金属蒸
気が耐火物に不必要に沈着することを回避するためであ
る。なお、より有利な揮発金属蒸気の沈着防止策として
は、乾燥終了後は、脱水処理を終えた清浄ガスをストッ
プバルブ23を閉じ、26を開けて、ブロワー17を止め、炉
殻鉄皮に設けた吸引口15から、圧力差を利用して逆に炉
内に送り込む。

さらに（ｃ）系統は、炉の出入口で外気との接点であ
り、常時微量の空気侵入があり、露点計21を監視しなが
ら、所望の低露点を保持するために積極的に吸引し、常
時低露点に維持するのに有効に作用するものである。

なお、吸引した雰囲気ガスを再利用しない場合には、
吸引したガスはストップバルブ25を開放する一方、
（ｂ）系統内ストップバルブ23を閉止して放散ブリーダ
ーから放散すれば良い。

第１図にもとづく以上の説明は、焼鈍炉の各部の構成
が縦型；すなわち加熱帯入口から冷却帯出口に至るまで
の薄板通板経路の各帯域配置が、縦配列にかかる例であ
るが、本発明としては、その他に、かかる各帯域の配列
を横並びに配列することも可能であり、この場合でも本
発明の作用・効果は特に変わるものではない。

本発明の他の実施例について、第２図にその構成を例
示する。図において、水平に搬送される金属薄帯１は、
炉入口シール部31を経て水平に順次配置されている加熱
帯32、徐冷帯33、冷却帯34を通過し、炉出口シール部35
に到達するが、その間薄帯１は第１図示例の場合と異な
り、一貫して水平に搬送されることになる。そのため
に、各帯域32,33,34には薄帯支持のための支持ロール3
6,37を炉内搬送ラインに沿って複数個列設し、通板材の
垂れ下がりを防止するように構成する。なお、図中に示
す符号6,7,14,15〜23,25,26は、いずれも第１図示の焼
鈍炉の構造と同じ構成を示し、それらは縦型のものを単
に横型配置に適合するようにアレンジされるだけで十分
である。

〔発明の効果〕

かくしてこの発明によれば、直火式の利点である熱効
率を低下させることなしに、従来に比べて操業開始又は
再開までの待機時間を大幅に短縮することができ、工業
的に寄与するところ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従う縦型連続光輝焼鈍炉の好適例を
示す模式図、 第２図は、本発明の他の実施例（横型連続光輝焼鈍炉）
の好適例を示す模式図、 第３図（イ）は第１図Ａ部の拡大断面図、 同図（ロ）は（イ）図のＢ−Ｂ矢視方向から見た図、 および同図（ハ）は炉壁の温度分布を示した図、 第４図は、加熱帯にマッフルを具える従来の縦型連続光
輝焼鈍炉の模式図である。 １……金属薄帯、２……加熱帯、３……冷却帯、４……
炉入口シール部、５……炉出口シール部、６……ガスク
ーラー、７……ブロワー、８……発熱体、９……給電部
材、10……支持金具、11……耐火れんが、12……耐熱れ
んが、13……保温材、14……鉄皮、15……ガス吸引口、
16……ガス供給口、17,22……ブロワー、18,21……露点
計、19……デオキソ、20……脱水装置、23,25,26……ス
トップバルブ、24……マッフル、31……入口シール部、
32……加熱帯、33……徐冷帯、34……冷却帯、35……出
口シール部、36,37……支持ロール。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内壁に耐火物の内張りを有しその外壁に鉄
   皮をそなえ、内部が気密に保持された加熱帯と、その下
   流に連設された冷却帯とからなり、該加熱帯に連続して
   導入される金属薄帯を、還元性雰囲気下に、該帯域に設
   置された発熱体および内張り耐火物からの輻射熱によっ
   て直接加熱し、引続き冷却する焼鈍炉であって、 上記加熱帯の炉殻鉄皮外周の全域に亘って、炉内に通じ
   てその炉内のガスを吸引できる吸引口を多数点在させて
   配設し、かつ加熱帯の入側近傍および冷却帯の出側近傍
   に炉内ガスの吸引口を具えるとともに、炉外には、吸引
   したその炉内ガスについては不純物成分を除去して清浄
   化したのち、炉の冷却帯内に再供給する炉内ガスの循環
   系統を配設したことを特徴とする光輝焼鈍炉。
2. 【請求項２】加熱帯入口から冷却帯出口に至るまでの薄
   帯通板経路の各帯域配置を、縦配列もしくは横配列にし
   たことを特徴とする請求項１に記載の光輝焼鈍炉。