JP2567130B2

JP2567130B2 - 光輝焼鈍炉

Info

Publication number: JP2567130B2
Application number: JP2115740A
Authority: JP
Inventors: 勇之助宇田; 忠山本
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1996-12-25
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: JPH0413817A

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立上げ所要時間（シ
ーズニング時間）の大幅な短縮を可能ならしめた竪型お
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みになっ
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
くるので露点から下がらず、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５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内を清掃ガス（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
型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
適用も可能なように設備を単純化して効率よく炉内雰囲
気ガスを吸引することができるようにした竪型・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、かような水分や酸
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、内壁として耐火物の内張りを有し
外壁が鉄皮で構成されていて、その内部が気密に保持さ
れる加熱帯と、この加熱帯の下流に連設された冷却帯と
からなる炉であって、前記加熱帯に連続して導入される
金属薄帯を還元性雰囲気中で直接加熱すると共に引続き
冷却する焼鈍炉において、前記内張り耐火物中に、通気用条孔を複数列設けると
共に、この通気孔条孔内には、周面に多数の吸引口を開
口した吸引パイプを配設し、炉内で生成するガス（内張
り中に滞留する不純ガス）をこの吸引パイプを通じて炉
外に排出すするとともに、加熱帯の入側近傍および冷却
帯の出側近傍に炉内ガス排出口を設けて炉内ガスの一部
を炉外に排出するようにしたことを特徴とする光輝焼鈍
炉である。

また本発明は、さらに吸引した炉内（雰囲気）ガス中
の不純物を除去したのちの清浄化（還元性）ガスを、炉
の冷却帯内に再び供給するための炉内ガスの循環装置を
具える横型及び竪型光輝焼鈍炉である。

〔実施例〕

以下、この発明を具体的に説明する。

第１図に、本発明に従う竪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が施されたのち、炉出口シ
ール部５から炉外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は発熱ヒータの支持金具である。

そして、炉の内壁である内張り耐火物を構成する部分
は、図示の11の耐火れんが、12の断熱れんが、13の保温
材からなり、外壁部分は14の鉄皮で構成されている。こ
の内張り耐火物中のいずれかに、特に横型の場合、炉殻
の上部を中心として炉室を取り囲むように複数列に亘っ
て穿設した通気用条孔38が設けてあり、この通気用条孔
38内にはステンレス鋼などの金属製の吸引パイプ39を遊
挿配設する。

前記加熱帯２の炉壁構造を、通気用条孔38と吸引パイ
プ39を複数列設けた構造とすることにより、この加熱帯
２からは炉内雰囲気中で生成した反応ガスの吸引ができ
るようになる。また、このような構造とすることによ
り、炉内部は気密に保持することができると共に、熱を
無駄に炉外へ流出させるようなことが防止できる。な
お、前記吸引パイプ39には周面に多数の吸引口39aが開
口してある。

第３図（ハ）は、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、第５図に示したような、被処理
材１の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
ガスの吸引排出のために、内張り耐火物中に吸引のため
に通気用条孔38,吸引パイプ39および排出口15からなる
ガス排出構造を、炉体のとくに加熱帯２に設けることに
したのである。すなわち、かようなガス吸引排出構造、
とくに通気用条孔38,吸引パイプ39に流入した炉内雰囲
気ガスを排出口15を通じて、炉外に吸引排出するように
すれば、たとえ鉄皮近傍耐火物中の低温部で結晶水が分
解したとしても、発生した水分は前記ガス吸引排出構造
を通じて雰囲気ガスとともに炉外に排出されるので、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。

以上説明したように、本発明のような構成にあって
は、通気用条孔38と吸引パイプ39を介して炉内生成ガス
を吸引するようにしたので、吸引負荷が少なくガス排出
効率がよく、その分、炉内温度を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、炉の入側・出側の各シール部
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、ブロワーにてガスクーラー６を経由させて吸引冷
却し、加圧したのち、再び吹付けノズルを介して炉内に
冷風として戻している。

本発明の光輝焼鈍炉では、上記した（ａ）系統の他、
内張り耐火物中に配設した吸引パイプ39を通じて、それ
の周面に設けた多数の吸引口39aから加熱炉内の雰囲気
ガスを集めて吸引する（ｂ）系統の他、炉の入・出側部
の雰囲気ガスを集めて吸引する（ｃ）系統も付加されて
いる。まず、その（ｂ）の系統は、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で構成されており、この
系統を経て清浄化された雰囲気ガスはガス供給口16より
冷却帯（３）中に吹込まれる。

さらに（ｃ）系統は、炉の入側・出側，即ち加熱帯入
側および冷却帯出側のシール部近傍にそれぞれ設けたガ
ス排出口から吸引した雰囲気ガスを、露点計21にて露点
計測後、ブロワー22を経て、前記（ｂ）系統と共用する
デオキソ19に合流させる設備である。

なお、上述のガス排出構造は、炉の形式が竪型と横型
とでは若干の違いはあるが、第１図に示すような、加熱
帯３の全長に亘る長い吸引パイプ39を炉壁に沿って平行
に配設する場合の他、第２図に示すように短い吸引パイ
プ39を例えば千鳥状に配設し、それぞれのパイプからは
１〜複数個の排出口15につながる排出パイプ15aを接続
してもよく、いずれにしても炉体を取りかこむように配
設する。ただし、横型炉の場合、主として天井と両側壁
部を重点的に配設してもよい。また、このようなガス排
出構造は加熱体のみならず、入口側の部分に配設しても
よい。

上記したように、本発明によれば、加熱帯の内張り耐
火物（とくに吸引パイプ）のところから雰囲気ガスを吸
引する（ｂ）系統、さらには炉の入側・出側の部分から
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、
炉内の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を監査しながら、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
プバルプ23を閉じ、26を開けて、ブロワー17を止め、炉
殻鉄皮に設けた排出口15および吸引パイプ39を通じて、
炉内外の圧力差を利用して逆に炉内に送り込むことも可
能である。

さらに（ｃ）系統は、炉の出入口であって外気との接
点である。したがって、常時微量の空気侵入があるか
ら、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必要
である。

なお、吸引した雰囲気ガスを清浄化したり再利用しな
い場合には、吸引したガスをストップバルブ25を開放す
る一方、（ｂ）系統内ストップバルブ23を閉止してその
まま放散ブリーダーから大気中に放散しても良い。

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。

すなわち、本発明の他の実施例について、第４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41を経て、順次水平に配置さ
れている加熱帯42、徐冷帯43、冷却帯44を通過し、炉出
口シール部45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42,43,44には薄帯支持のための
支持ロール46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
図に示す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
再開までの維持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。しかも、炉内雰囲気ガス
の吸引，排出を、通気用条孔と多数の吸引口を設けた吸
引パイプを通じて行うので円滑なものにすることがで
き、それゆえに、炉内のガスの流れが均一となって温度
コントロールも容易であり、炉の操業効率を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、竪型の例である本発明の連続光輝焼鈍炉の好
適例を示す模式図、第２図は、吸引パイプを分割したときの本発明の他の実
施例の竪型連続焼鈍炉を示す模式図、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、本発明の他実施例である横型連続光輝焼鈍炉
の好適例を示す模式図、第５図は、加熱帯にマッフルを具える従来の竪型連続光
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……内張り耐火れんが、12……断熱れんが、 13……保温材、14……鉄皮、15……排出口、 15a……排出パイプ、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、38……通気用条孔、 39……吸引パイプ、39a……吸引口、 41……炉入口シール部、42……加熱帯、 43……徐冷帯、44……冷却帯、 45……炉出口シール部、46……支持ロール

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内壁として耐火物の内張りを有し外壁が鉄
皮で構成されていて、その内部が気密に保持される加熱
帯と、その下流に連設された冷却帯とからなる炉であっ
て、前記加熱帯に連続して導入される金属薄帯を還元性
雰囲気中で直接加熱すると共に引続き冷却する焼鈍炉に
おいて、前記内張りの外壁近くに通気用条孔を複数列設けると共
に、この通気用条孔内には周面に多数の吸引口を開口し
た吸引パイプを配設し、炉内ガスをこの吸引パイプを通
じて炉外に排出するようにしてなり、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排出口を設けて
炉内ガスの一部を炉外に排出するとともに、炉外には吸
引排出した前記ガス中の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装置を
付帯して設けたことを特徴とする光輝焼鈍炉。
【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。