JP2901802B2 - 間接加熱式連続熱処理炉の運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続焼鈍工程や連続メ
ッキ工程などにおいて、鋼板などの金属帯を連続的に熱
処理する間接加熱式連続熱処理炉の運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、間接加熱式連続熱処理炉３０の
一例を示した概略構成図である。

【０００３】間接加熱式連続熱処理炉（以下、単に
「炉」と略記する）３０は、搬入口および搬出口が設け
られた炉内に図５（ａ）で示すような、常温において両
端部Ｅの直径より中央部Ｄの直径が大きいハースロール
３２〜４３が対向して複数配設されており、ハースロー
ル３２〜４３に巻回されて搬送される鋼板などの金属帯
を、熱輻射および高温雰囲気によって間接的に加熱する
放射管（ラジアントチューブ）５０が複数配設されてい
る。

【０００４】放射管５０は、耐熱金属製の管の中に、天
然ガスなどの燃料気体と空気との混合ガスを送込んで管
内で燃焼させるものであり、炉内雰囲気の不活性ガス充
満と併せて金属帯の酸化を防止しながら金属帯を加熱す
ることができる。

【０００５】金属帯１は、２本で構成されるシールロー
ル３１を通過して、炉３０の搬入口から搬入され、ハー
スロール３２〜４３までを巻回するまでに、各ハースロ
ールの間の搬送パスに設けられた複数の放射管５０によ
って、焼鈍や還元などの熱処理が施される。

【０００６】このような炉において、金属帯が搬送して
いる途中で、ハースロール３２〜４３の中心から幅方向
で蛇行すると、通板性が悪化するだけでなく、蛇行量が
一定限度を超えると金属帯の形状不良、炉内での板の破
断などの障害を引き起こし、生産性を阻害する。

【０００７】蛇行は、金属帯の温度が回復再結晶温度付
近に上昇したときに頻繁に発生することが知られてお
り、たとえば鋼板の回復再結晶は約４５０℃を中心とし
て約３００℃〜約５００℃の範囲であって、炉に搬入さ
れる鋼板自体の温度が約１００℃であるとすると、約１
００℃から約５００℃まで上昇する入側寄りの領域Ａに
おいて蛇行量が最も大きくなる。これは、入側寄りの領
域Ａにおける回復再結晶に伴い、冷間圧延時の残留応力
の解放による形状変化、硬度や強度などの急激かつ不均
一な変化による張力変動などが原因と考えられている。

【０００８】このような蛇行を防止するために、炉内の
ハースロールの形状を両端部の直径より中央部の直径が
大きい、いわゆる凸クラウンロールとすることによって
得られる蛇行の自己修正効果を利用することが知られて
いる。

【０００９】従来、入側寄りの領域Ａにおける炉内温度
が、金属帯自体の温度よりかなり高いため、図５（ｂ）
に示すように、たとえばハースロール３２の温度が金属
との接触部より非接触部の方が高くなって熱膨張量の差
により、図５（ｃ）に示すような傾斜部Ｆが発生してハ
ースロール３２の形状が緩やかな凹状に変形することに
よって、蛇行の自己修正効果が発揮されていなかったた
め、この対策として、炉内の温度分布を（１）入側寄り
の領域Ａから出側寄りの領域Ｂまで一定に設定したり
（図２中の破線）、または（２）入側寄りの領域Ａより
出側寄りの領域Ｂの方を高く設定して（図２中の二点鎖
線）、運転することによって、ハースロール３２の変形
量を抑制して入側寄りの領域Ａにおける蛇行発生を防止
している。

【００１０】一方、別の蛇行対策として、いずれかのハ
ースロールを前後または左右に傾動させることによっ
て、蛇行した金属帯を正常な中心位置に搬送させるステ
アリング装置が設けられる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
炉内温度分布による運転方法では、出側寄りの領域Ｂと
比べて入側寄りの領域Ａの雰囲気温度を同じまたは低く
設定するため、入側寄りの領域Ａにおいて金属帯の昇温
速度を上げることができず、金属帯全体の搬送速度を下
げざるをえないという課題がある。このため、金属帯の
生産性低下を招いている。

【００１２】また、ステアリング装置による蛇行対策
は、ハースロールの傾動により金属帯の両端部で張力差
が生じるため、表面に疵が発生して品質欠陥が生じやす
いという課題がある。さらに、ステアリング装置自体が
高価であるため、多数設置できないという課題がある。

【００１３】本発明の目的は、前述した課題を解決する
ため、金属帯の品質欠陥を防止し、生産性を阻害するこ
となく、金属帯の蛇行を防止することができる間接加熱
式連続熱処理炉の運転方法を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、常温において
両端部の直径より中央部の直径が大きいハースロールが
対向して複数配設され、前記ハースロールに巻回されて
搬送される金属帯を間接的に加熱する間接加熱式連続熱
処理炉の運転方法において、前記金属帯が搬入される炉
内の入側寄りの領域の雰囲気温度を、出側寄りの領域の
雰囲気温度より高く設定することによって、炉内の入側
寄りの領域において前記金属帯が蛇行したとき、前記金
属帯に対して前記ハースロールの中心方向へ向かう幅方
向の力が作用するように前記ハースロールを変形させる
ことを特徴とする間接加熱式連続熱処理炉の運転方法で
ある。

【００１５】また本発明は、金属帯が鋼板であって、入
側寄りの領域における鋼板の温度を回復再結晶温度まで
加熱するときの昇温速度が、約８℃／秒以上であること
を特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明に従えば、金属帯が搬入される入側寄り
の領域の雰囲気温度を、金属帯が搬出される前の出側寄
りの領域の雰囲気温度より高く設定することによって、
炉内の入側寄りの領域において、常温において両端部の
直径より中央部の直径が大きいハースロールが変形し
て、蛇行した金属帯に対してハースロール中心方向へ戻
る力が作用するため、金属帯の蛇行を防止することがで
きる。

【００１７】また、金属帯が鋼板である場合に、入側寄
りの領域における鋼板の温度を回復再結晶温度まで加熱
するときの昇温速度が、約８℃／秒以上であることによ
って、鋼板の回復再結晶温度に到達するまでの搬送時間
が短くなって、ハースロールとの接触回数を減少させる
ことができる。そのため、各ハースロールで生じる蛇行
量の累積が少なくなって、全体の蛇行量を減少させるこ
とが可能となる。

【００１８】

【実施例】図１は、本発明が適用される間接加熱式連続
熱処理炉３０の一例を示した概略構成図である。

【００１９】間接加熱式連続熱処理炉（以下、単に
「炉」と略記する）３０は、搬入口および搬出口が設け
られた炉内に図５（ａ）で示すような、常温において両
端部Ｅの直径より中央部Ｄの直径が大きいハースロール
３２〜４３が対向して複数配設されており、ハースロー
ル３２〜４３に巻回されて搬送される鋼板などの金属帯
を、熱輻射および高温雰囲気によって間接的に加熱する
放射管（ラジアントチューブ）５０が複数配設されてい
る。

【００２０】放射管５０は、耐熱金属製の管の中に、天
然ガスなどの燃料気体と空気との混合ガスを送込んで管
内で燃焼させるものであり、炉内雰囲気の不活性ガス充
満と併せて金属帯の酸化を防止しながら金属帯を加熱す
ることができる。

【００２１】金属帯１は、２本で構成されるシールロー
ル３１を通過して、炉３０の搬入口から搬入され、ハー
スロール３２〜４３までを巻回するまでに、各ハースロ
ールの間の搬送パスに設けられた複数の放射管５０によ
って、焼鈍や還元などの熱処理が施される。

【００２２】図２は、本発明の一実施例である間接加熱
式連続熱処理炉の運転方法における炉内設定温度分布を
示したグラフである。

【００２３】図１に示した炉３０において、シールロー
ル３１とハースロール３２との間の搬送経路をパス１と
し、ハースロール３２とハースロール３３との間の搬送
経路をパス２とし、以下同様に、ハースロール４２とハ
ースロール４３との間の搬送経路をパス１２とすると、
パス１における炉内温度は約９５０℃に設定され、パス
番号が増えるにつれて、一様に低下し、パス１２におい
て約８７０℃に設定される。なお、この温度設定は一例
にすぎず、金属帯の材料、材質、熱処理条件に応じて変
化する。

【００２４】このような炉内温度分布に設定された炉に
金属帯が所定速度で搬送されると、入側寄りの領域Ａか
ら板温が次第に上昇して出側寄りの領域Ｂに至るまでに
所定温度まで加熱される。

【００２５】図３は、金属帯自体の温度である板温の昇
温カーブを示したグラフである。炉の搬入口付近におい
て、板温は約１００℃であるが、炉内を通過するにつれ
て温度上昇し、出側寄りの領域Ｂにおけるパス１２にお
いて板温は約７００℃まで上昇する。したがって、板温
と炉内設定温度との温度差は、入側寄りの領域Ａにおい
て最も大きくなる。そのため、低温の金属帯と高温のハ
ースロールとが接触すると、図５（ｂ）に示すように、
接触部のハースロール温度が、非接触部のハースロール
温度より低下して、接触部の熱膨張量より非接触部の熱
膨張量の方が大きくなるようにハースロールが変形す
る。

【００２６】図４は、熱変形したハースロール３２と、
金属帯１との位置を示す正面図である。図４（ａ）にお
いて、金属帯１は通常ハースロール３２の中心を走行し
ているため、ハースロール３２の接触部の温度は非接触
部の温度より低くなり、接触部と非接触部との境界付近
で肩Ｇが生ずるように非接触部でのハースロール３２の
熱膨張量が大きくなる。金属帯の両端は、中央部Ｄの平
坦部分から肩Ｇに至る途中の傾斜部Ｆを通って、両端が
接触するハースロール３２の周速が中心より大きくなる
ため、ハースロール３２の両端方向に大きさが等しい力
Ｐ、Ｑが作用する。したがって、金属帯１がハースロー
ル３２の中心を走行して力Ｐ、Ｑが平衡状態を保ってい
るときは、蛇行が生じない。しかし、金属帯１のキャン
バー（平面内での曲がり）や溶接部などが通過すると蛇
行が始まる。

【００２７】図４（ｂ）において、金属帯１の蛇行が発
生すると、金属帯１は熱膨張量の大きい非接触部へ移動
して、肩Ｇから端部まで次第に直径が小さくなる両端部
Ｅに金属帯１の一部が接触することになる。そのため、
金属帯１と両端部Ｅとの接触による自己修正効果が発揮
されて、金属帯１が中心へ向かう力Ｒが作用する。

【００２８】一方、中央部Ｄの平坦部分から肩Ｇまでの
傾斜部Ｆにおいて、金属帯１とハースロール３２との互
いの接触圧力が弱まって、図４（ａ）に示したような力
Ｐはほとんど発生しない。さらに、金属帯１の他端が、
他方の傾斜部Ｆに載っている場合、図４（ａ）に示した
ような力Ｓが作用する。

【００２９】したがって、蛇行した金属帯１は、力Ｒお
よび力Ｓの作用により、ハースロール３２の中心へ戻る
ように修正されて蛇行発生を防止することができる。な
お、以上のような蛇行防止効果は、ハースロール３３〜
４３においても同様に得られる。

【００３０】次に、金属帯１の昇温速度について説明す
る。金属帯が鋼板である場合は、蛇行が発生しやすい回
復再結晶温度約３００℃〜約５００℃の温度範囲をでき
る限り短時間で温度上昇することが好ましく、さらに、
該温度範囲にある鋼板とハースロールとの接触回数を可
能な限り減らすことが好ましい。

【００３１】たとえば、図３に示すように、出側寄りの
領域Ｂにおけるパス１２において板温を７００℃まで加
熱する場合、入側寄りの領域Ａにおいてたとえばパス１
からパス６までに配設された間接加熱手段である放射管
５０の燃料燃焼量を最大能力に設定することによって、
入側寄りの領域における鋼板の温度から約５００℃まで
加熱するときの昇温速度を約８℃／秒から約９℃／秒に
上げることができ、鋼板の回復再結晶温度をより短時間
で通過させることができる。そのため、鋼板の蛇行発生
を防ぐことができる。

【００３２】次に、本発明の具体的実施例を説明する。
間接加熱式連続熱処理炉として、直径８００ｍｍ、胴長
さ２０００ｍｍ、中央の平坦部分の長さ６００ｍｍ、テ
ーパ部分の長さ７００ｍｍ、テーパ割合が直径４ｍｍで
あって、いわゆる凸クラウンロールの形状をなすハース
ロールが、図１のように、上下に６本ずつ配設された連
続焼鈍設備を用いて、厚さ１ｍｍ、板幅１２００ｍｍの
加工用軟質鋼帯を、搬送速度１７０ｍ／分で連続焼鈍を
行いながら、ＩＴＶ（工業用テレビカメラ）を用いて蛇
行量を測定した。

【００３３】その結果、従来のように炉内温度分布を各
パスで同一になるよう設定した場合、炉内での蛇行量は
最大３００ｍｍとなった。次に、本発明の炉内温度分布
を入側寄りの領域Ａから出側寄りの領域Ｂへ低くなるよ
うに設定した場合、炉内での蛇行量は最大でも１８０ｍ
ｍとなった。

【００３４】

【発明の効果】以上詳説したように、本発明によれば、
間接加熱式連続熱処理炉の中の金属帯の蛇行量を減少さ
せることができるため、金属帯と炉壁との接触による耳
荒れなどの品質低下や搬送停止を招く金属帯破断などの
事故を防ぐことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】間接加熱式連続熱処理炉３０の一例を示した概
略構成図である。

【図２】本発明の一実施例である間接加熱式連続熱処理
炉の運転方法における炉内設定温度分布を示したグラフ
である。

【図３】金属帯自体の温度である板温の昇温カーブを示
したグラフである。

【図４】熱変形したハースロール３２と金属帯１との位
置を示す正面図である。

【図５】ハースロール熱変形を説明するための図であ
り、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）はハースロールの
温度分布を示したグラフ、図５（ｃ）はハースロールの
熱変形を強調して示した正面図である。

【符号の説明】

１ 金属帯 ３０ 間接加熱式連続熱処理炉 ３１ シールロール ３２〜４３ ハースロール ５０ 放射管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C21D 1/00,9/52 C21D 9/56,11/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 常温において両端部の直径より中央部の
   直径が大きいハースロールが対向して複数配設され、前
   記ハースロールに巻回されて搬送される金属帯を間接的
   に加熱する間接加熱式連続熱処理炉の運転方法におい
   て、 前記金属帯が搬入される炉内の入側寄りの領域の雰囲気
   温度を、出側寄りの領域の雰囲気温度より高く設定する
   ことによって、炉内の入側寄りの領域において前記金属
   帯が蛇行したとき、前記金属帯に対して前記ハースロー
   ルの中心方向へ向かう幅方向の力が作用するように前記
   ハースロールを変形させることを特徴とする間接加熱式
   連続熱処理炉の運転方法。
2. 【請求項２】 金属帯が鋼板であって、入側寄りの領域
   における鋼板の温度を回復再結晶温度まで加熱するとき
   の昇温速度が、約８℃／秒以上であることを特徴とする
   請求項１記載の間接加熱式連続熱処理炉の運転方法。