JP3081123B2 - 金属の直火還元加熱方法 - Google Patents
金属の直火還元加熱方法Info
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- JP3081123B2 JP3081123B2 JP06305878A JP30587894A JP3081123B2 JP 3081123 B2 JP3081123 B2 JP 3081123B2 JP 06305878 A JP06305878 A JP 06305878A JP 30587894 A JP30587894 A JP 30587894A JP 3081123 B2 JP3081123 B2 JP 3081123B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属材料を直火還元加
熱する方法に関するものである。
熱する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属材料、例えば鋼帯表面を還元加熱す
る方法として、ラジアントチューブからの輻射熱を利用
した間接加熱方法や、図４に示すようなバーナにより空
気比１．０未満の燃焼火炎（あるいは燃焼ガス）中の中
間イオンやラジカルが存在する非平衡領域８（還元領域
ともいう）を直接鋼帯Ｓに衝突させる直火還元加熱方法
が知られている。このうち、後者の直火還元加熱方法
は、鋼帯を直火加熱するため、間接加熱方法に比べて
２０〜３０％程加熱能力が優れている。鋼帯を還元加
熱するため、加熱処理後の還元帯や酸洗設備等の後工程
が簡略できる。等の利点から、近年ではこの方法が利用
されている。
る方法として、ラジアントチューブからの輻射熱を利用
した間接加熱方法や、図４に示すようなバーナにより空
気比１．０未満の燃焼火炎（あるいは燃焼ガス）中の中
間イオンやラジカルが存在する非平衡領域８（還元領域
ともいう）を直接鋼帯Ｓに衝突させる直火還元加熱方法
が知られている。このうち、後者の直火還元加熱方法
は、鋼帯を直火加熱するため、間接加熱方法に比べて
２０〜３０％程加熱能力が優れている。鋼帯を還元加
熱するため、加熱処理後の還元帯や酸洗設備等の後工程
が簡略できる。等の利点から、近年ではこの方法が利用
されている。
【０００３】これらの直火還元加熱方法として、特開昭
６０−７７９２９号公報では未燃酸素を含まずかつ反応
途中の中間イオンが存在する非平衡状態にある燃焼ガス
を鋼帯にあてるように、空気比１．０以下の燃焼条件で
加熱する方法が提案されている。あるいは、特開平４−
９９１２２号公報では、空気比１．０未満での燃焼で生
じた燃焼ガス中に水素ラジカルを１００ppm 以上吹き込
み、この高温のガスを接触させて鋼材を加熱する無酸化
加熱方法が提案されている。
６０−７７９２９号公報では未燃酸素を含まずかつ反応
途中の中間イオンが存在する非平衡状態にある燃焼ガス
を鋼帯にあてるように、空気比１．０以下の燃焼条件で
加熱する方法が提案されている。あるいは、特開平４−
９９１２２号公報では、空気比１．０未満での燃焼で生
じた燃焼ガス中に水素ラジカルを１００ppm 以上吹き込
み、この高温のガスを接触させて鋼材を加熱する無酸化
加熱方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特開昭６０−７７９２
９号公報、特開平４−９９１２２号公報等で開示されて
いる直火還元加熱方法では、空気比を１．０よりも小さ
い燃焼火炎（あるいは燃焼ガス）を直接金属材料に衝突
させるので、金属表面を還元することが可能であるが、
空気比が１より小さいため排ガス中に未燃分が存在し、
安全上の観点からその未燃分を燃焼させる必要があり、
また加熱効率が低下するという問題があった。さらに、
特開平４−９９１２２号公報で開示されている無酸化加
熱方法では、燃焼ガス中に水素ラジカルを吹き込むため
に、水素ラジカルを生成するプラズマジェット発生装置
などの付帯設備を設置し、設備コストがかかるなどの問
題があった。本発明は付帯設備を要せず、安全に（燃焼
排ガスは未燃分を含まない）、且つ燃焼効率最大点（空
気比＝１．０）の近傍でも安定的に金属表面を還元加熱
することができる金属の直火還元加熱方法を提供しよう
とするものである。
９号公報、特開平４−９９１２２号公報等で開示されて
いる直火還元加熱方法では、空気比を１．０よりも小さ
い燃焼火炎（あるいは燃焼ガス）を直接金属材料に衝突
させるので、金属表面を還元することが可能であるが、
空気比が１より小さいため排ガス中に未燃分が存在し、
安全上の観点からその未燃分を燃焼させる必要があり、
また加熱効率が低下するという問題があった。さらに、
特開平４−９９１２２号公報で開示されている無酸化加
熱方法では、燃焼ガス中に水素ラジカルを吹き込むため
に、水素ラジカルを生成するプラズマジェット発生装置
などの付帯設備を設置し、設備コストがかかるなどの問
題があった。本発明は付帯設備を要せず、安全に（燃焼
排ガスは未燃分を含まない）、且つ燃焼効率最大点（空
気比＝１．０）の近傍でも安定的に金属表面を還元加熱
することができる金属の直火還元加熱方法を提供しよう
とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料と空気と
を混合して燃焼させた火炎を、金属材料表面に衝突させ
て加熱・還元する方法において、金属材料表面を特定の
温度範囲とした場合、空気比が１以上で燃焼させた火炎
を吹き付けることによって金属材料表面を還元できると
の知見に基づいてなされたものである。
を混合して燃焼させた火炎を、金属材料表面に衝突させ
て加熱・還元する方法において、金属材料表面を特定の
温度範囲とした場合、空気比が１以上で燃焼させた火炎
を吹き付けることによって金属材料表面を還元できると
の知見に基づいてなされたものである。
【０００６】即ち本発明は、メタンまたは水素のいずれ
か一方または双方を少なくとも含む燃料と空気を混合し
て燃焼させた火炎を、金属材料表面に吹き付けて加熱・
還元する方法において、金属材料表面温度と燃焼火炎の
空気比を、金属材料表面温度（℃）と燃焼火炎の空気比
との関係を図１のＡ（1000，1.00）、Ｂ（250 ，1.0
0）、Ｃ（250 ，1.20）、Ｄ（600 ，1.20）、Ｅ（800
，1.15）、Ｆ（1000，1.10）で囲まれた範囲に調整す
ることにより、空気比ＡＲが１より大きい領域（１＜Ａ
Ｒ＜１．２）において現象の非平衡性のため、火炎中の
還元性中間生成物（Ｈ，ＣＨ 2 Ｏ，ＣＯ）を、酸化性中
間生成物（Ｏ，ＯＨ）より優勢にし、金属材料表面を還
元することを特徴とする金属の直火還元加熱方法であ
り、また、上記燃焼火炎を吹き付ける際、火炎中の金属
材料の移動速度を調整して、金属材料表面を上記図１の
温度範囲に調整することを特徴とする金属の直火還元加
熱方法である。但し、図１のＡ〜Ｆにおける ( )の数値
は、（金属材料表面温度（℃），燃焼火炎の空気比）を
示す。
か一方または双方を少なくとも含む燃料と空気を混合し
て燃焼させた火炎を、金属材料表面に吹き付けて加熱・
還元する方法において、金属材料表面温度と燃焼火炎の
空気比を、金属材料表面温度（℃）と燃焼火炎の空気比
との関係を図１のＡ（1000，1.00）、Ｂ（250 ，1.0
0）、Ｃ（250 ，1.20）、Ｄ（600 ，1.20）、Ｅ（800
，1.15）、Ｆ（1000，1.10）で囲まれた範囲に調整す
ることにより、空気比ＡＲが１より大きい領域（１＜Ａ
Ｒ＜１．２）において現象の非平衡性のため、火炎中の
還元性中間生成物（Ｈ，ＣＨ 2 Ｏ，ＣＯ）を、酸化性中
間生成物（Ｏ，ＯＨ）より優勢にし、金属材料表面を還
元することを特徴とする金属の直火還元加熱方法であ
り、また、上記燃焼火炎を吹き付ける際、火炎中の金属
材料の移動速度を調整して、金属材料表面を上記図１の
温度範囲に調整することを特徴とする金属の直火還元加
熱方法である。但し、図１のＡ〜Ｆにおける ( )の数値
は、（金属材料表面温度（℃），燃焼火炎の空気比）を
示す。
【０００７】
【作用】本発明者らは、上記課題を解決するためメタン
または水素の一方または双方を少なくとも含む各種燃料
ガス、空気比、金属材料温度を変えて鋭意研究を行っ
た。図２は直火還元実験装置の一例であり、バーナ１に
より所定の空気比で各種燃料ガス（メタン、水素、コー
クス炉ガス等）と空気を予め混合させた混合ガスを燃焼
させた燃焼火炎２中に、表面を予め酸化した銅ブロック
３（表面温度は銅ブロック内に熱電対（図示せず）を挿
入することにより測定可能）を挿入し、表面温度を変え
て銅ブロック表面の金属光沢の還元面４の有無の関係を
調べたものである。なお、比較のため銅ブロック３を燃
焼火炎２の外に置いて、銅ブロック３表面の金属光沢の
還元面４の有無を調べた。
または水素の一方または双方を少なくとも含む各種燃料
ガス、空気比、金属材料温度を変えて鋭意研究を行っ
た。図２は直火還元実験装置の一例であり、バーナ１に
より所定の空気比で各種燃料ガス（メタン、水素、コー
クス炉ガス等）と空気を予め混合させた混合ガスを燃焼
させた燃焼火炎２中に、表面を予め酸化した銅ブロック
３（表面温度は銅ブロック内に熱電対（図示せず）を挿
入することにより測定可能）を挿入し、表面温度を変え
て銅ブロック表面の金属光沢の還元面４の有無の関係を
調べたものである。なお、比較のため銅ブロック３を燃
焼火炎２の外に置いて、銅ブロック３表面の金属光沢の
還元面４の有無を調べた。
【０００８】図１はメタンまたは水素のいずれか一方及
び双方を含む燃料ガスの空気比と金属材料の表面温度と
の関係を表すもので、横軸には空気比、縦軸には金属材
料表面温度を示す。即ち、金属材料の表面温度と燃焼火
炎の空気比が特定の条件範囲にある時は、燃焼火炎の空
気比が１より大きいかなりの範囲にわたって金属光沢の
還元面が認められ、燃焼火炎中で還元加熱が可能である
範囲が存在することがわかり、従来の還元加熱方法（空
気比１以下）に比べ、還元加熱可能な操業空気比が広範
囲になることが判明した。この関係は還元燃焼は空気比
を１以下（或いは１より小）でなければならないという
従来の知見と大いに異なる。なお、上記実験において燃
焼火炎外に置いた銅ブロックはいずれも金属光沢は認め
られず、金属光沢を得るには燃焼火炎中で加熱すること
が必要であることも判った。
び双方を含む燃料ガスの空気比と金属材料の表面温度と
の関係を表すもので、横軸には空気比、縦軸には金属材
料表面温度を示す。即ち、金属材料の表面温度と燃焼火
炎の空気比が特定の条件範囲にある時は、燃焼火炎の空
気比が１より大きいかなりの範囲にわたって金属光沢の
還元面が認められ、燃焼火炎中で還元加熱が可能である
範囲が存在することがわかり、従来の還元加熱方法（空
気比１以下）に比べ、還元加熱可能な操業空気比が広範
囲になることが判明した。この関係は還元燃焼は空気比
を１以下（或いは１より小）でなければならないという
従来の知見と大いに異なる。なお、上記実験において燃
焼火炎外に置いた銅ブロックはいずれも金属光沢は認め
られず、金属光沢を得るには燃焼火炎中で加熱すること
が必要であることも判った。
【０００９】図１の結果が得られた理由は以下の通りで
ある。金属材料の酸化皮膜を直接攻撃して還元するのは
Ｏ2 のような安定分子ではなく、反応性の高い燃焼火炎
中の活性中間生成物（ラジカル）である。これらには
Ｈ、ＣＨ2 Ｏ、ＣＯなど還元性のもの、Ｏ、ＯＨなど酸
化性のものがある。前者が優勢ならば表面の酸化皮膜中
のＯは除去され、後者が優勢ならば逆に表面はより酸化
される。ラジカルによる酸化／還元の観点に於いては、
酸化／還元の転移点は空気比（ＡＲ）＝１とは厳密には
一致せず、燃焼効率の点からは好ましい方向にずれる。
すなわち空気比が１以上であってもラジカルが存在する
非平衡領域があり、酸素が過剰（ＡＲ＞１）であっても
還元が可能となることを意味している。
ある。金属材料の酸化皮膜を直接攻撃して還元するのは
Ｏ2 のような安定分子ではなく、反応性の高い燃焼火炎
中の活性中間生成物（ラジカル）である。これらには
Ｈ、ＣＨ2 Ｏ、ＣＯなど還元性のもの、Ｏ、ＯＨなど酸
化性のものがある。前者が優勢ならば表面の酸化皮膜中
のＯは除去され、後者が優勢ならば逆に表面はより酸化
される。ラジカルによる酸化／還元の観点に於いては、
酸化／還元の転移点は空気比（ＡＲ）＝１とは厳密には
一致せず、燃焼効率の点からは好ましい方向にずれる。
すなわち空気比が１以上であってもラジカルが存在する
非平衡領域があり、酸素が過剰（ＡＲ＞１）であっても
還元が可能となることを意味している。
【００１０】このラジカル生成の制御は金属材料の表面
温度によって達成できる。即ちラジカルを生成させるた
めには金属材料の表面温度と燃焼火炎の空気比とを、メ
タンまたは水素のいずれか一方または双方を少なくとも
含む燃料を燃焼させる場合において、図１に示す金属材
料表面温度と、燃焼火炎の空気比との関係図においてＡ
（1000，1.00）、Ｂ（250 ，1.00）、Ｃ（250 ，1.2
0）、Ｄ（600 ，1.20）、Ｅ（800 ，1.15）、Ｆ（100
0，1.10）で囲まれた範囲とするものである。下限温度
より低いと反応が起こらず、上限温度より高いと燃焼ガ
スが完全平衡ガスに近い性格となるため、いずれも還元
は起こらない。
温度によって達成できる。即ちラジカルを生成させるた
めには金属材料の表面温度と燃焼火炎の空気比とを、メ
タンまたは水素のいずれか一方または双方を少なくとも
含む燃料を燃焼させる場合において、図１に示す金属材
料表面温度と、燃焼火炎の空気比との関係図においてＡ
（1000，1.00）、Ｂ（250 ，1.00）、Ｃ（250 ，1.2
0）、Ｄ（600 ，1.20）、Ｅ（800 ，1.15）、Ｆ（100
0，1.10）で囲まれた範囲とするものである。下限温度
より低いと反応が起こらず、上限温度より高いと燃焼ガ
スが完全平衡ガスに近い性格となるため、いずれも還元
は起こらない。
【００１１】燃料ガスとしては、メタンまたは水素のい
ずれか一方または双方を少なくとも含有するものであれ
ばよく、メタンと水素が混合されたもの、メタンまたは
水素と、ＣＯ、窒素等の他のガスと混合されたもの、メ
タンと水素を混合したものとＣＯ、窒素等の他のガスと
の混合したものでも良い。
ずれか一方または双方を少なくとも含有するものであれ
ばよく、メタンと水素が混合されたもの、メタンまたは
水素と、ＣＯ、窒素等の他のガスと混合されたもの、メ
タンと水素を混合したものとＣＯ、窒素等の他のガスと
の混合したものでも良い。
【００１２】混合ガスを使用した場合の空気比は次のよ
うにして求められる。例えば、水素（Ｈ2 ）とメタン
（ＣＨ4 ）の混合ガスを主成分とし、微量の炭化水素
（Ｃn Ｈ2n+2（ｎ≧２））を含む燃料ガスを使用する場
合、各成分のモル分率（Ｘα）をＨ2 ：Ｘ0 、ＣＨ4 ：
Ｘ1 、Ｃ2 Ｈ6 ：Ｘ2 、Ｃ3 Ｈ8 ：Ｘ3 ……とすると、 Ｘ0 ＋Ｘ1 ＋Ｘ2 ＋Ｘ3 ＋……＝１ (但しＸ2 ，Ｘ3 ……＜＜１）……(1) Ｈ2 ，ＣＨ4 の混合ガスの空気比ＡＲは次のように求め
ることができる。 Ｈ2 ＋１／２Ｏ2 ＝Ｈ2 Ｏ ……………… (2) ＣＨ4 ＋２Ｏ2 ＝２Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 …… (3) 混合ガスを仮に化学記号Ｗ＝Ｘ0 Ｈ2 ＋Ｘ1 ＣＨ4 ……
…(4) で表すとすると、第(2) 式にＸ0 を、第(3) 式に
Ｘ1 をかけて加えると、(4) 式は Ｗ＋（Ｘ0 ／２＋２Ｘ1 ）Ｏ2 ＝（Ｘ0 ＋２Ｘ1 ）Ｈ2 Ｏ＋Ｘ1 ＣＯ2 ……(5) となる。
うにして求められる。例えば、水素（Ｈ2 ）とメタン
（ＣＨ4 ）の混合ガスを主成分とし、微量の炭化水素
（Ｃn Ｈ2n+2（ｎ≧２））を含む燃料ガスを使用する場
合、各成分のモル分率（Ｘα）をＨ2 ：Ｘ0 、ＣＨ4 ：
Ｘ1 、Ｃ2 Ｈ6 ：Ｘ2 、Ｃ3 Ｈ8 ：Ｘ3 ……とすると、 Ｘ0 ＋Ｘ1 ＋Ｘ2 ＋Ｘ3 ＋……＝１ (但しＸ2 ，Ｘ3 ……＜＜１）……(1) Ｈ2 ，ＣＨ4 の混合ガスの空気比ＡＲは次のように求め
ることができる。 Ｈ2 ＋１／２Ｏ2 ＝Ｈ2 Ｏ ……………… (2) ＣＨ4 ＋２Ｏ2 ＝２Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 …… (3) 混合ガスを仮に化学記号Ｗ＝Ｘ0 Ｈ2 ＋Ｘ1 ＣＨ4 ……
…(4) で表すとすると、第(2) 式にＸ0 を、第(3) 式に
Ｘ1 をかけて加えると、(4) 式は Ｗ＋（Ｘ0 ／２＋２Ｘ1 ）Ｏ2 ＝（Ｘ0 ＋２Ｘ1 ）Ｈ2 Ｏ＋Ｘ1 ＣＯ2 ……(5) となる。
【００１３】空気では、酸素のモル分率ＸO2は２１／１
００であるからガスＷをＸモル、空気を１−Ｘモルを混
合した時の空気比ＡＲは、 ＡＲ＝（（１−Ｘ）／Ｘ）（Ｘ0 ／２＋２Ｘ1 ）-1２１／１００……(6) となる。このようにして空気比と鋼板表面温度が、図１
の還元領域の範囲になるようにして、加熱すれば良い。
００であるからガスＷをＸモル、空気を１−Ｘモルを混
合した時の空気比ＡＲは、 ＡＲ＝（（１−Ｘ）／Ｘ）（Ｘ0 ／２＋２Ｘ1 ）-1２１／１００……(6) となる。このようにして空気比と鋼板表面温度が、図１
の還元領域の範囲になるようにして、加熱すれば良い。
【００１４】メタン、水素は燃料ガスとして混合して燃
焼させても干渉しないため、このような定式化が可能で
ある。なお、微量の炭化水素（Ｃn Ｈ2n+2（ｎ≧２））
については燃焼する前に次のようにメタンと水素に分解
する。例えばｎ＝２のエタンの場合は、 Ｃ2 Ｈ6 ＋１／２Ｏ2 ＝ＣＨ4 ＋Ｈ2 ＋ＣＯ………(7) 即ち、微量のエタンを考慮すると、それは微量のＯ2 を
消費して還元性ガス（(7) 式の右辺）を生成するために
厳密にはＡＲ値は低下するが、その値は僅かであり、か
つ図１の範囲の安全側に偏奇するため、問題はない。
焼させても干渉しないため、このような定式化が可能で
ある。なお、微量の炭化水素（Ｃn Ｈ2n+2（ｎ≧２））
については燃焼する前に次のようにメタンと水素に分解
する。例えばｎ＝２のエタンの場合は、 Ｃ2 Ｈ6 ＋１／２Ｏ2 ＝ＣＨ4 ＋Ｈ2 ＋ＣＯ………(7) 即ち、微量のエタンを考慮すると、それは微量のＯ2 を
消費して還元性ガス（(7) 式の右辺）を生成するために
厳密にはＡＲ値は低下するが、その値は僅かであり、か
つ図１の範囲の安全側に偏奇するため、問題はない。
【００１５】材料の表面温度を制御する手段は金属材料
に冷却体を設けて制御する方法があるが、有利に行うに
は加熱される金属材料の移動速度を調節して、金属材料
の表面温度を制御し、燃焼火炎の空気比との関係が上記
の範囲に入るようにすることが好ましい。なお、燃焼火
炎の噴射ノズル（列）と金属材料との距離を調節して、
還元性ラジカルの濃度が最大の位置に金属材料を位置さ
せることが好ましい。通常は、例えばバーナー径の０．
５から４倍程度の位置が好ましい。また、本発明に使用
するバーナーは、予混合バーナー或いは急速混合式拡散
型バーナー等を用いることができる。
に冷却体を設けて制御する方法があるが、有利に行うに
は加熱される金属材料の移動速度を調節して、金属材料
の表面温度を制御し、燃焼火炎の空気比との関係が上記
の範囲に入るようにすることが好ましい。なお、燃焼火
炎の噴射ノズル（列）と金属材料との距離を調節して、
還元性ラジカルの濃度が最大の位置に金属材料を位置さ
せることが好ましい。通常は、例えばバーナー径の０．
５から４倍程度の位置が好ましい。また、本発明に使用
するバーナーは、予混合バーナー或いは急速混合式拡散
型バーナー等を用いることができる。
【００１６】
【実施例】実施例１ 図２に示した装置を用いて、ＣＨ4 （メタン）燃料ガス
を空気比１．１８で燃焼させた場合の燃焼火炎２中で、
予め表面に酸化膜を形成させた銅ブロックの表面を６５
０℃まで加熱した。銅ブロック表面に金属光沢の還元面
が現れ、従来の空気比１．０以下の還元状態と同様な還
元状態が得られた。
を空気比１．１８で燃焼させた場合の燃焼火炎２中で、
予め表面に酸化膜を形成させた銅ブロックの表面を６５
０℃まで加熱した。銅ブロック表面に金属光沢の還元面
が現れ、従来の空気比１．０以下の還元状態と同様な還
元状態が得られた。
【００１７】実施例２ メタン燃料ガスと同様に、図２に示した装置を用いて水
素燃料ガスを空気比１．１０で燃焼させた燃焼火炎２中
で、予め表面に酸化膜を形成させた銅ブロックの表面を
９００℃まで加熱した。銅ブロックの表面に金属光沢の
還元面が現れ、従来の空気比１．０以下の還元状態と同
様な還元状態が得られた。
素燃料ガスを空気比１．１０で燃焼させた燃焼火炎２中
で、予め表面に酸化膜を形成させた銅ブロックの表面を
９００℃まで加熱した。銅ブロックの表面に金属光沢の
還元面が現れ、従来の空気比１．０以下の還元状態と同
様な還元状態が得られた。
【００１８】実施例３ 図３に示す鋼帯の還元炉において、ＣＯＧ（コークス炉
ガス、水素（５０％）、メタン（２５％））を燃料と
し、空気比１．１０で予め混合して燃焼をさせ、燃焼火
炎中を表面に酸化皮膜を有する鋼帯を３２０ｍ／ｍｉｎ
で走行させ、鋼帯の表面温度を８００℃から９００℃に
維持して加熱を行った。鋼帯表面は金属光沢が現れ、従
来の空気比１．０未満で燃料させたと同様の還元状態が
得られた。
ガス、水素（５０％）、メタン（２５％））を燃料と
し、空気比１．１０で予め混合して燃焼をさせ、燃焼火
炎中を表面に酸化皮膜を有する鋼帯を３２０ｍ／ｍｉｎ
で走行させ、鋼帯の表面温度を８００℃から９００℃に
維持して加熱を行った。鋼帯表面は金属光沢が現れ、従
来の空気比１．０未満で燃料させたと同様の還元状態が
得られた。
【００１９】実施例４ 図３に示す鋼帯の還元炉において、ＣＯＧ（コークス炉
ガス、水素（５０％）、メタン（２５％））を燃料と
し、空気比１．０５で予め混合して燃焼をさせ、燃焼火
炎中を表面に酸化皮膜を有する鋼帯を１５０ｍ／ｍｉｎ
で走行させ、鋼帯の表面温度を９００℃から９５０℃に
維持して加熱を行った。鋼帯表面は金属光沢が現れ、従
来の空気比１．０未満で燃料させたと同様の還元状態が
得られた。
ガス、水素（５０％）、メタン（２５％））を燃料と
し、空気比１．０５で予め混合して燃焼をさせ、燃焼火
炎中を表面に酸化皮膜を有する鋼帯を１５０ｍ／ｍｉｎ
で走行させ、鋼帯の表面温度を９００℃から９５０℃に
維持して加熱を行った。鋼帯表面は金属光沢が現れ、従
来の空気比１．０未満で燃料させたと同様の還元状態が
得られた。
【００２０】
【発明の効果】本発明により、鋼帯等金属材料の直火還
元加熱において、還元能力を低下することなく、空気比
を広範囲にとれ、さらに燃焼加熱効率が高められるの
で、エネルギーコストが削減され、安定した還元加熱操
業が可能となる。また、排気中に燃料が残存しないため
安全であり、排ガスの処理も不要である。
元加熱において、還元能力を低下することなく、空気比
を広範囲にとれ、さらに燃焼加熱効率が高められるの
で、エネルギーコストが削減され、安定した還元加熱操
業が可能となる。また、排気中に燃料が残存しないため
安全であり、排ガスの処理も不要である。
【図１】メタンまたは水素のいずれか一方または双方を
少なくとも含む燃料を燃焼させた燃焼火炎中での空気比
と金属材料表面温度による還元状況を表す図表。
少なくとも含む燃料を燃焼させた燃焼火炎中での空気比
と金属材料表面温度による還元状況を表す図表。
【図２】燃焼火炎中での銅ブロック表面の還元実験装置
の説明図。
の説明図。
【図３】鋼帯を連続還元でする還元炉を示す説明図。
【図４】従来のバーナーによる加熱の状態の説明図。
１ バーナ− ２ 燃焼火炎 ３ 銅ブロック ４ 還元面 ５ 還元炉の予熱ゾーン ６ 還元炉の還元加熱ゾーン ７ シールゾーン ８ 非平衡領域（還元領域） Ｓ 鋼帯
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−365812（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−133317（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21D 1/74 C21D 1/34 101 C21D 1/52 C21D 1/76 C21D 11/00 102
Claims (2)
- 【請求項１】 メタンまたは水素のいずれか一方または
双方を少なくとも含む燃料と空気を混合して燃焼させた
火炎を、金属材料表面に吹き付けて加熱・還元する方法
において、 金属材料表面温度と燃焼火炎の空気比を、金属材料表面
温度（℃）と燃焼火炎の空気比との関係を図１のＡ（10
00，1.00）、Ｂ（250 ，1.00）、Ｃ（250 ，1.20）、Ｄ
（600 ，1.20）、Ｅ（800 ，1.15）、Ｆ（1000，1.10）
で囲まれた範囲に調整することにより、空気比ＡＲが１
より大きい領域（１＜ＡＲ＜１．２）において現象の非
平衡性のため、火炎中の還元性中間生成物（Ｈ，ＣＨ 2
Ｏ，ＣＯ）を、酸化性中間生成物（Ｏ，ＯＨ）より優勢
にし、金属材料表面を還元することを特徴とする金属の
直火還元加熱方法。但し、図１のＡ〜Ｆにおける ( )の
数値は、（金属材料表面温度（℃），燃焼火炎の空気
比）を示す。 - 【請求項２】 上記燃焼火炎を吹き付ける際、火炎中の
金属材料の移動速度を調整して、金属材料表面を上記図
１の温度範囲に調整することを特徴とする、請求項１に
記載の金属の直火還元加熱方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06305878A JP3081123B2 (ja) | 1994-03-23 | 1994-12-09 | 金属の直火還元加熱方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5231294 | 1994-03-23 | ||
| JP6-52312 | 1994-03-23 | ||
| JP06305878A JP3081123B2 (ja) | 1994-03-23 | 1994-12-09 | 金属の直火還元加熱方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07310117A JPH07310117A (ja) | 1995-11-28 |
| JP3081123B2 true JP3081123B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=26392925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06305878A Expired - Fee Related JP3081123B2 (ja) | 1994-03-23 | 1994-12-09 | 金属の直火還元加熱方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3081123B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006005063A1 (de) * | 2006-02-03 | 2007-08-09 | Linde Ag | Verfahren zur Wärmebehandlung von Stahlbändern |
-
1994
- 1994-12-09 JP JP06305878A patent/JP3081123B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07310117A (ja) | 1995-11-28 |
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