JP3465573B2 - ガスジェット加熱・冷却におけるガス供給装置 - Google Patents

ガスジェット加熱・冷却におけるガス供給装置

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JP3465573B2
JP3465573B2 JP04344998A JP4344998A JP3465573B2 JP 3465573 B2 JP3465573 B2 JP 3465573B2 JP 04344998 A JP04344998 A JP 04344998A JP 4344998 A JP4344998 A JP 4344998A JP 3465573 B2 JP3465573 B2 JP 3465573B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、連続焼鈍炉での鋼
帯の加熱・冷却におけるガス供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の低水素濃度からなるガスジェット
冷却は熱伝達率が低いため、鋼帯の急速冷却にあまり適
していなかった。そのため、熱伝達率の向上を目的とし
て、ガスの吐出流速の増加,冷却ノズルと鋼帯間距離の
短縮化が試みられてきたが、鋼帯のバタツキ,スリ傷が
発生しやすくなるため、新たに押えロールを設置しなけ
ればならないという問題が生じた。 そこで、高熱伝達
率による急速冷却を目的として、高水素濃度による冷却
方法が提案されている(例えば、特開平6−34615
6号公報、特公昭55−1969号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の方法では、図3に示すように、加熱または冷却帯
の前後にシール装置を設置し、炉内に水素または窒素を
供給することにより所定の水素濃度として、炉内雰囲気
ガスの循環を行いガスジェット加熱・冷却を行っている
が、以下に示すような問題がある。
【0004】(1)複数のガスジェット装置から構成さ
れている場合、従来の方法では、その中の任意のガスジ
ェット装置(ガスジェットゾーン)のみ水素濃度を変化
させることが出来ない。また、ガスジェット装置毎に前
後にシール装置を設けた場合においても、雰囲気ガスの
ドラフト,鋼帯の随伴流による他のガスジェット装置へ
のガスの流出入が原因で雰囲気ガス濃度の制御が困難で
あった。
【0005】そのため、同一のガスジェット冷却帯にて
高張力鋼帯と一般軟質材を製造することが困難であっ
た。 (2)通常操業中に水素濃度を変化させる場合、複数の
ガスジェット装置から構成されているとすると、炉内の
水素または窒素供給口位置及び炉内付属品の影響によ
り、炉内全体で供給ガスとの均一混合が起こりにくく、
局所的に濃度分布を生じる。そのため、各ガスジェット
装置における吐出ガスの濃度が均一にならず、装置毎に
異なる可能性がある。そのため、各ガスジェットにおけ
る熱伝達率が時間,場所によって変化し、鋼帯の出口温
度を一定に制御しにくい。
【0006】(3)また、通常操業中に水素濃度を変化
させる場合、例えば、鋼帯の板厚が変化する場合、所定
の水素濃度まで濃度変化させる非定常状態が存在し、板
温制御に対する遅れを生じる。例えば、炉内体積:30
0m3 (4m×3m×25m),炉内温度:500℃の
とき、炉内水素濃度を5体積%から50体積%に変化さ
せる場合、水素投入量Q=300Nm3 /分とすると、
最低でも15秒の非定常状態が存在する。
【0007】本発明の目的は、上記のような問題を解決
するために、連続焼鈍プロセスのガスジェット加熱・冷
却設備において、各々のガスジェットにおける水素濃度
を所定の濃度になるように制御し、鋼帯温度並びに冷却
速度を容易に制御可能なガスジェット加熱・冷却におけ
るガス供給装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。 (1)本発明の装置は、鋼帯の連続焼鈍炉のガスジェッ
ト加熱・冷却帯を構成するガスジェット装置に、炉外に
設けられたガス圧送装置によりガスを供給する装置にお
いて、ガスジェット圧送配管のガス圧送装置吸込側に設
けられ、炉内雰囲気中の水素濃度と循環ガス流量をそれ
ぞれ計測する水素濃度検出計及び流量計と、これらの計
測値に基づいて、ガスジェット装置から吐出されるガス
が所定の水素濃度と吐出ガス流量になるように、水素供
給口から水素ガスを、窒素供給口から窒素ガスを、それ
ぞれ所定量ガス圧送装置に供給する手段とを備え、前記
水素供給口及び窒素供給口を、ガス圧送方向に対し水素
濃度検出計と流量計設置位置の出側、且つガスジェット
圧送配管のガス圧送装置吸込側に設置したことを特徴と
する、ガスジェット加熱・冷却におけるガス供給装置で
ある。 (2)本発明の装置は、鋼帯の連続焼鈍炉のガスジェッ
ト加熱・冷却帯を構成するガスジェット装置に、炉外に
設けられたガス圧送装置によりガスを供給する装置にお
いて、各ガスジェット装置の入側と出側に設けられ炉内
に個々のガスジェット加熱・冷却帯を構成するシール装
置と、各ガスジェット装置毎に、ガスジェット圧送配管
の各ガス圧送装置吸込側に設けられ、個々のガスジェッ
ト加熱・冷却帯の炉内雰囲気中の水素濃度と循環ガス流
量をそれぞれ計測する水素濃度検出計及び流量計と、こ
れらの計測値に基づいて、ガスジェット装置から吐出さ
れるガスが所定の水素濃度と吐出ガス流量になるよう
に、水素供給口から水素ガスを、窒素供給口から窒素ガ
スを、それぞれ所定量ガス圧送装置に供給する手段とを
備え、前記水素供給口及び窒素供給口を、ガス圧送方向
に対し水素濃度検出計と流量計設置位置の出側、且つガ
スジェット圧送配管のガス圧送装置吸込側に設置した
とを特徴とする。
【0009】
【0010】
【発明の実施の形態】本発明者らは、上記の課題を解決
すべく鋭意研究を重ねた結果、ガスジェット圧送配管の
ガス圧送装置(ブロワ)吸込側に水素濃度検出計,流量
計を設置し吐出ガスが所定の水素濃度になるように、水
素供給口,窒素供給口より各々のガスを供給することが
有効であるという知見を得た。
【0011】この知見に基づき、本発明者らは、各ガス
ジェット装置毎に、ガス圧送装置の吸込側に設けられ、
炉内雰囲気中の水素濃度と循環ガス流量をそれぞれ計測
する水素濃度検出計と流量計と、これらの計測値に基づ
いて、ガスジェット装置から吐出されるガスが所定の水
素濃度と吐出ガス流量になるように、水素供給口と窒素
供給口から、それぞれ所定量の水素かつ/または窒素ガ
スをガス圧送装置に供給する手段とを備えるようにし
て、連続焼鈍プロセスのガスジェット加熱・冷却設備に
おいて、各々のガスジェットにおける水素濃度を所定の
濃度になるように制御し、鋼帯温度並びに冷却速度を容
易に制御可能なガスジェット加熱・冷却におけるガス供
給装置を見出し、本発明を完成させた。
【0012】以下に本発明の実施の形態について説明す
る。 (第1実施形態) 本発明の第1実施形態に係るガスジェット加熱・冷却に
おけるガス供給装置は、鋼帯の連続焼鈍炉のガスジェッ
ト加熱・冷却帯を構成するガスジェット装置に、炉外に
設けられたガス圧送装置によりガスを供給する装置にお
いて、ガスジェット圧送配管のガス圧送装置吸込側に設
けられ、炉内雰囲気中の水素濃度と循環ガス流量をそれ
ぞれ計測する水素濃度検出計及び流量計と、これらの計
測値に基づいて、ガスジェット装置から吐出されるガス
が所定の水素濃度と吐出ガス流量になるように、水素供
給口から水素ガスを、窒素供給口から窒素ガスを、それ
ぞれ所定量ガス圧送装置に供給する手段とを備え、前記
水素供給口及び窒素供給口を、ガス圧送方向に対し水素
濃度検出計と流量計設置位置の出側、且つガスジェット
圧送配管のガス圧送装置吸込側に設置した前記水素供給
口及び窒素供給口をガス圧送装置吸引側に設置したこと
を特徴とする。
【0013】即ち、連続焼鈍プロセスのガスジェット加
熱・冷却設備において、ガスジェット圧送配管のガス圧
送装置(ブロワ)吸込側に水素濃度検出計、流量計を設
置し、吐出ガスが所定の水素濃度になるように、水素供
給口,窒素供給口より各々のガスを供給する場合、供給
された水素および窒素ガスと循環ガスとの混合を考える
と、水素供給口、窒素供給口は、ガス圧送方向に対して
水素濃度検出計、流量計が設置されている位置の出側且
つガス圧送装置(ブロワ)吸込側に設置した方がよりよ
く攪拌、混合され、雰囲気ガスの不均一混合状態が発生
しにくい。
【0014】以上の構成にすることにより、各々のガス
ジェット加熱・冷却装置にて任意の水素濃度に瞬時に設
定することが可能となり、水素濃度変化時の非定常状態
による鋼帯温度制御の遅れを防止し、一定の水素濃度下
で加熱・冷却することができる。
【0015】更に、冷却帯が複数のガスジェット冷却装
置(GJ)から構成されている場合、一般軟質材では
「前段GJ:低濃度水素による徐冷+後段GJ:高濃度
水素による急冷」に、高張力鋼では「前段GJ:高濃度
水素による急冷+後段GJ:高濃度水素による急冷」
に、瞬時に切り替えて使用することができる。
【0016】図1は、鋼帯の連続焼鈍プロセスにおける
冷却帯において、本発明の第1実施形態に係るガス供給
装置構成が適用された状態のものを示す説明図である。
加熱・均熱された鋼帯Xは、冷却帯の入側と出側にシー
ル装置を備えた冷却帯Y1、Y2に搬送され、所定の鋼
帯温度まで冷却される。この冷却帯Y1,Y2は、それ
ぞれ炉内雰囲気ガスの冷却、循環を行って冷却するガス
ジェット冷却装置G1とG2、及びG3とG4にて構成
されている。図2は、ガスジェット冷却装置G1の拡大
図である。炉内から吸引された雰囲気ガスは、ガスクー
ラにより所定のガス温度まで冷却される。このとき、ブ
ロワ吸込側に設置されている水素濃度検出計、流量計に
よりそれぞれの値を測定する。この測定値に対して、所
定の水素濃度、吐出ガス流量になるように演算し、水素
あるいは窒素供給量を決定する。この際、本図のように
ガス温度を測定し、前述の演算に用いてもよい。ブロワ
吸込側に設置されている水素濃度検出計、流量計、及び
温度計は、クーラ後であっても問題ない。また、ブロワ
吸込または吐出側に酸素濃度検出計を設置し、酸素濃度
が規定値よりオーバーすると、水素供給を緊急遮断し窒
素を非常供給するようになっている。 (第2実施形態) 本発明の第2実施形態に係るガスジェット加熱・冷却に
おけるガス供給装置は、鋼帯の連続焼鈍炉のガスジェッ
ト加熱・冷却帯を構成するガスジェット装置に、炉外に
設けられたガス圧送装置によりガスを供給する装置にお
いて、各ガスジェット装置の入側と出側に設けられ炉内
に個々のガスジェット加熱・冷却帯を構成するシール装
置と、各ガスジェット装置毎に、ガスジェット圧送配管
の各ガス圧送装置吸込側に設けられ、個々のガスジェッ
ト加熱・冷却帯の炉内雰囲気中の水素濃度と循環ガス流
量をそれぞれ計測する水素濃度検出計及び流量計と、こ
れらの計測値に基づいて、ガスジェット装置から吐出さ
れるガスが所定の水素濃度と吐出ガス流量になるよう
に、水素供給口から水素ガスを、窒素供給口から窒素ガ
スを、それぞれ所定量ガス圧送装置に供給する手段とを
備え、前記水素供給口及び窒素供給口を、ガス圧送方向
に対し水素濃度検出計と流量計設置位置の出側 、且つガ
スジェット圧送配管のガス圧送装置吸込側に設置した
とを特徴とする。
【0017】図4に本発明の第2実施形態に係るガス供
給装置の構成を示す。図4のガス供給装置は、図1に示
した第1実施形態に係るガス供給装置構成を適用したガ
スジェット冷却装置G1とG2,及びG3とG4の間
に、さらに、シール装置を設けて、ガスジェット冷却に
よる4つの冷却ゾーン(Y1〜Y4)を有する冷却帯を
構成した例である。
【0018】また、図5は、図4のガス供給装置による
No.1〜4の4つの冷却ゾーン(Y1〜Y4)を有す
る冷却帯での冷却パターンを示す図である。図4の装置
を用いて、No.1〜4の冷却帯(Y1〜Y4)の冷却
パターンを制御することにより、図5に示すような、一
般軟質材や高張力鋼の熱処理が可能となる。即ち、一般
軟質材の場合は、No.1及びNo.2の冷却ゾーン
(Y1,Y2)で低水素濃度の吐出ガスによる徐冷を行
い、次いでNo.3の冷却ゾーン(Y3)で高水素濃度
の吐出ガスによる急冷を行い、さらにNo.4の冷却ゾ
ーン(Y4)で低水素濃度の吐出ガスによる徐冷を行っ
て、所定の鋼帯温度まで冷却する。
【0019】また、高張力鋼の場合は、No.1〜3の
冷却ゾーン(Y1〜Y3)で高水素濃度の吐出ガスによ
る急冷を行い、次いでNo.4の冷却ゾーンで低水素濃
度の吐出ガスによる徐冷を行って、所定の鋼帯温度まで
冷却する。
【0020】なお、本発明では、図6に示すように、上
記したガス供給装置のブロワ吐出側に、更に水素濃度検
出計,流量計等を設置し、演算された目標値との差異を
測定し、フィードバック制御を行ってもよい。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に従い、連
続焼鈍プロセスのガスジェット加熱・冷却設備におい
て、炉外に設けられたガス圧送装置(ブロワ)吸込側に
水素濃度検出計,流量計を設置し吐出ガスが所定の水素
濃度になるように、水素供給口,窒素供給口より各々の
ガスを供給することにより、 (1)各々のガスジェット加熱・冷却装置にて任意の水
素濃度に瞬時に設定することが可能となり、水素濃度変
化時の非定常状態による鋼帯温度制御の遅れを防止し、
一定の水素濃度下で冷却することができる。
【0022】(2)複数のガスジェット冷却装置(G
J)から構成されている場合、一般軟質材では「前段G
J:低濃度水素による徐冷+後段GJ:高濃度水素によ
る急冷」に、高張力鋼では「前段GJ:高濃度水素によ
る急冷+後段GJ:高濃度水素による急冷」に瞬時に切
り替えて使用することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る冷却帯構成の一例
を示す図。
【図2】本発明の第1実施形態に係るガスジェット冷却
装置の一部拡大図。
【図3】従来の冷却帯構成図。
【図4】本発明の第2実施形態に係る冷却帯構成の一例
を示す図。
【図5】本発明の第2実施形態に係る冷却パターンの一
例を示す図。
【図6】本発明の他の実施形態に係る冷却帯構成の一例
を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 9/52 - 9/66 C21D 1/02 - 1/84

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼帯の連続焼鈍炉のガスジェット加熱・
    冷却帯を構成するガスジェット装置に、炉外に設けられ
    たガス圧送装置によりガスを供給する装置において、ガスジェット圧送配管のガス圧送装置吸込側 に設けら
    れ、炉内雰囲気中の水素濃度と循環ガス流量をそれぞれ
    計測する水素濃度検出計及び流量計と、これらの計測値
    に基づいて、ガスジェット装置から吐出されるガスが所
    定の水素濃度と吐出ガス流量になるように、水素供給口
    から水素ガスを、窒素供給口から窒素ガスを、それぞれ
    所定量ガス圧送装置に供給する手段とを備え、前記水素
    供給口及び窒素供給口を、ガス圧送方向に対し水素濃度
    検出計と流量計設置位置の出側、且つガスジェット圧送
    配管のガス圧送装置吸込側に設置したことを特徴とす
    る、ガスジェット加熱・冷却におけるガス供給装置。
  2. 【請求項2】 鋼帯の連続焼鈍炉のガスジェット加熱・
    冷却帯を構成するガスジェット装置に、炉外に設けられ
    たガス圧送装置によりガスを供給する装置において、 各ガスジェット装置の入側と出側に設けられ炉内に個々
    のガスジェット加熱・冷却帯を構成するシール装置と、
    各ガスジェット装置毎に、ガスジェット圧送配管の各ガ
    ス圧送装置吸込側に設けられ、個々のガスジェット加熱
    ・冷却帯の炉内雰囲気中の水素濃度と循環ガス流量をそ
    れぞれ計測する水素濃度検出計及び流量計と、これらの
    計測値に基づいて、ガスジェット装置から吐出されるガ
    スが所定の水素濃度と吐出ガス流量になるように、水素
    供給口から水素ガスを、窒素供給口から窒素ガスを、そ
    れぞれ所定量ガス圧送装置に供給する手段とを備え、前
    記水素供給口及び窒素供給口を、ガス圧送方向に対し水
    素濃度検出計と流量計設置位置の出側、且つガスジェッ
    ト圧送配管のガス圧送装置吸込側に設置したことを特徴
    とする、ガスジェット加熱・冷却におけるガス供給装
    置。
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