JP6332957B2 - Atmosphere control method for continuous steel tube annealing furnace - Google Patents
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Description
本発明は連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法に関する。鋼管を連続して焼鈍処理する場合、前室、加熱室、冷却室及び後室を備える連続式焼鈍炉を用いて、鋼管を連続して炉内へ装入し、また装出しつつ、炉内の雰囲気を制御した条件下で焼鈍処理する。かかる雰囲気制御には、発熱形ガス(DXガス)、精製発熱形ガス(NXガス)、吸熱形ガス(RXガス)等が用いられるが、本発明はこれらのうちで吸熱形ガスを用いた連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法の改良に関する。 The present invention relates to an atmosphere control method for a continuous steel pipe annealing furnace. When steel pipes are annealed continuously, using a continuous annealing furnace equipped with a front chamber, heating chamber, cooling chamber, and rear chamber, the steel pipe is continuously charged into and discharged from the furnace. Annealing treatment is performed under a controlled atmosphere. For controlling the atmosphere, exothermic gas (DX gas), purified exothermic gas (NX gas), endothermic gas (RX gas), and the like are used, and the present invention continuously uses endothermic gas among these. The present invention relates to an improvement in the atmosphere control method of a steel pipe annealing furnace.
従来、吸熱形ガスを用いた焼鈍炉の雰囲気制御方法として、雰囲気のCO濃度とCO2濃度から定まるカーボンポテンシャルが、被処理材に応じて要求されるカーボンポテンシャルとなるようにするため、吸熱形ガスの炉内への供給量を制御する一方で、必要に応じ、原料ガス、空気、窒素ガス等を炉内へ供給することが行なわれている(例えば特許文献1〜3参照)。 Conventionally, as an atmosphere control method for an annealing furnace using an endothermic gas, the carbon potential determined from the CO concentration and the CO 2 concentration of the atmosphere is the carbon potential required according to the material to be treated. While controlling the supply amount of gas into the furnace, raw material gas, air, nitrogen gas and the like are supplied into the furnace as necessary (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
しかし、これらの従来法には、焼鈍炉がバッチ式のものである場合には相応の利点を有するものの、焼鈍炉がその装入口及び装出口が処理時においては常に開いた状態になる連続式のものである場合、1)炉内から雰囲気ガスが漏出し続ける状況下で吸熱形ガスの供給量の制御により雰囲気のカーボンポテンシャルを設定値に維持することとなるため、吸熱形ガス発生装置に相応の余裕を持たせる必要があって、それだけコストが嵩み、2)また雰囲気のカーボンポテンシャルとの関係で、場合によってはプロパンやブタン等の原料ガス(生ガス)、空気、窒素ガス等の供給量をも制御する必要があるため、それだけ制御系及び制御操作が複雑になり、3)しかも原料ガスや空気を供給する場合は、それらによる反応を充分に行なわせるため、炉内が800〜850℃程度以上の高温である場合に限られる、という問題がある。 However, these conventional methods have a corresponding advantage when the annealing furnace is of a batch type, but the annealing furnace has a continuous type in which its inlet and outlet are always open during processing. 1) Since the carbon potential of the atmosphere is maintained at the set value by controlling the supply amount of the endothermic gas under a situation where the atmospheric gas continues to leak from the furnace, the endothermic gas generator It is necessary to provide a reasonable margin, and the cost increases accordingly. 2) In addition, depending on the carbon potential of the atmosphere, depending on the case, raw gas (raw gas) such as propane and butane, air, nitrogen gas, etc. Since it is necessary to control the supply amount as well, the control system and control operation become complicated accordingly. 3) In addition, when supplying raw material gas and air, the reaction by them is sufficiently performed. Only when the furnace is higher than about 800 to 850 ° C., there is a problem that.
本発明が解決しようとする課題は、炉内雰囲気のカーボンポテンシャルを簡単な制御系で安価に制御することができる連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法を提供する処にある。 The problem to be solved by the present invention is to provide an atmosphere control method for a continuous steel pipe annealing furnace that can control the carbon potential of the furnace atmosphere at a low cost with a simple control system.
前記の課題を解決する本発明は、前室、加熱室、冷却室及び後室を備える連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法であって、加熱室は上流側の加熱ゾーンと下流側の均熱ゾーンとで形成されており、加熱室の加熱ゾーンに吸熱形ガス発生装置を接続し、また該加熱室の均熱ゾーンにはCO濃度とCO 2 濃度の分析計を接続し、雰囲気制御には該吸熱形ガス発生装置で発生させた吸熱形ガスのみを該加熱ゾーンに供給すると共に、該吸熱形ガスのカーボンポテンシャルを、CO濃度とCO 2 濃度とから計算により求めた該加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルの設定値よりも1.0〜1.7倍高い値に調整することを特徴とする連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法に係る。また本発明は、前室、加熱室、冷却室及び後室を備える連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法であって、加熱室は上流側の加熱ゾーンと下流側の均熱ゾーンとで形成されており、加熱室の加熱ゾーンに吸熱形ガス発生装置を接続し、また該加熱室の均熱ゾーンにはCO濃度とCO2濃度の分析計を接続し、更に該分析計には演算装置を接続して、雰囲気制御には該吸熱形ガス発生装置で発生させた吸熱形ガスのみを該加熱室の加熱ゾーンに供給すると共に、該分析計で測定したCO濃度とCO2濃度から該演算装置で計算される該加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルが、該演算装置に予め設定しておいた設定値となるよう、該演算装置から発せられる信号により、該吸熱形ガス発生装置に供給する空気及び原料ガスの量を調節する、又は、加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルの変動幅に応じて、吸熱形ガス発生装置に供給する空気及び原料ガスのうちで空気の量のみを調節することを特徴とする連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法に係る。 The present invention for solving the above-mentioned problems is an atmosphere control method for a continuous steel pipe annealing furnace having a front chamber, a heating chamber, a cooling chamber, and a rear chamber, wherein the heating chamber has an upstream heating zone and a downstream soaking. The endothermic gas generator is connected to the heating zone of the heating chamber , and an analyzer for CO concentration and CO 2 concentration is connected to the soaking zone of the heating chamber. Only the endothermic gas generated by the endothermic gas generator is supplied to the heating zone, and the carbon potential of the endothermic gas is calculated by calculating from the CO concentration and the CO 2 concentration. The present invention relates to an atmosphere control method for a continuous steel pipe annealing furnace, characterized in that it is adjusted to a value 1.0 to 1.7 times higher than the set value of the carbon potential of the atmosphere in the zone. The present invention is also an atmosphere control method of a continuous steel pipe annealing furnace having a front chamber, a heating chamber, a cooling chamber, and a rear chamber, wherein the heating chamber is formed by an upstream heating zone and a downstream soaking zone. An endothermic gas generator is connected to the heating zone of the heating chamber , an analyzer for CO concentration and CO 2 concentration is connected to the soaking zone of the heating chamber, and an arithmetic unit is connected to the analyzer. In connection with the atmosphere control, only the endothermic gas generated by the endothermic gas generator is supplied to the heating zone of the heating chamber, and the arithmetic unit calculates the CO concentration and CO 2 concentration measured by the analyzer. in carbon potential of the atmosphere in the soaking zone of the heating chamber to be calculated, so that a setting value set in advance in the computing device, the signal issued from the arithmetic unit, the endothermic shape gas generator of air及BiHara material gas supply Adjusting the, or a, characterized in that depending on the fluctuation range of the carbon potential of the atmosphere in the soaking zone of the heating chamber, to adjust only the amount of air within the air and the raw material gas to be supplied to the endothermic type gas generator The present invention relates to an atmosphere control method for a continuous steel pipe annealing furnace.
本発明に係る雰囲気制御方法において、雰囲気の制御対象とするのは連続式鋼管焼鈍炉である。連続式鋼管焼鈍炉は、前室、加熱室、冷却室及び後室を備え、加熱室は上流側の加熱ゾーンと下流側の均熱ゾーンとで形成されていて、被処理材を連続して炉内搬送しつつ制御された雰囲気下に焼鈍処理するようになっている。 In the atmosphere control method according to the present invention, it is a continuous steel pipe annealing furnace that is controlled by the atmosphere. The continuous steel pipe annealing furnace includes a front chamber, a heating chamber, a cooling chamber, and a rear chamber, and the heating chamber is formed by an upstream heating zone and a downstream soaking zone, and continuously treats the workpiece. Annealing is performed in a controlled atmosphere while transporting in the furnace.
本発明に係る雰囲気制御方法では、加熱室、通常は加熱室の適当なゾーンに吸熱形ガス発生装置を接続し、雰囲気制御には吸熱形ガス発生装置で発生させた吸熱形ガスのみを加熱室の適当なゾーンに供給する。従来法のように、原料ガス、空気、窒素ガス等を炉内へ供給することは行なわない。 In the atmosphere control method according to the present invention, an endothermic gas generator is connected to an appropriate zone of the heating chamber, usually the heating chamber, and only the endothermic gas generated by the endothermic gas generator is used for the atmosphere control. To the appropriate zone. The raw material gas, air, nitrogen gas or the like is not supplied into the furnace as in the conventional method.
そして本発明に係る雰囲気制御方法では、加熱室、通常は加熱室の適当なゾーンに供給する吸熱形ガスのカーボンポテンシャルを、加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルの設定値よりも1.0〜1.7倍高い値に調整する。加熱室の加熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルは、加熱室に持ち込まれる被処理材の酸素量によって影響を受け、具体的には被処理材の酸化程度、脱脂程度、内外径等により影響を受けるので、かかるカーボンポテンシャルが設定値となるようにするため、被処理材の実際の状態に応じて実測経験値に基づき、加熱室、通常は加熱室の加熱ゾーンに供給する吸熱形ガスのカーボンポテンシャルを設定値よりも1.0〜1.7倍高い値に調整する。吸熱形ガス発生装置には、原料ガスの供給系と空気の供給系とが接続されており、発生する吸熱形ガスのカーボンポテンシャルは、相対的に原料ガスの供給量を多くすると高くなり、逆に空気の供給量を多くすると低くなるので、双方の供給量を制御することにより調整することができる。 In the atmosphere control method according to the present invention, the carbon potential of the endothermic gas supplied to the heating chamber, usually to an appropriate zone of the heating chamber, is set to be 1. below the set value of the carbon potential of the atmosphere in the soaking zone of the heating chamber. Adjust to 0-1.7 times higher value. The carbon potential of the atmosphere in the heating zone of the heating chamber is affected by the amount of oxygen in the material to be treated brought into the heating chamber, and specifically, it is affected by the degree of oxidation, degreasing, inner and outer diameters, etc. of the material to be treated. The carbon potential of the endothermic gas to be supplied to the heating chamber, usually the heating zone of the heating chamber, is determined based on the measured experience value according to the actual state of the material to be processed so that the carbon potential becomes a set value. The value is adjusted to 1.0 to 1.7 times higher than the set value. The endothermic gas generator is connected to a source gas supply system and an air supply system, and the carbon potential of the generated endothermic gas increases as the amount of source gas supplied is relatively increased. If the supply amount of air is increased, the flow rate becomes lower. Therefore, the adjustment can be made by controlling both supply amounts.
本発明に係る雰囲気制御方法では、加熱室、通常は加熱室の適当なゾーンに吸熱形ガス発生装置を接続すると共に、加熱室の均熱ゾーンに雰囲気ガスをサンプリングしてCO濃度とCO2濃度を測定する分析計を接続し、更に分析計には演算装置を接続して、雰囲気制御には吸熱形ガス発生装置で発生させた吸熱形ガスのみを加熱室、通常は加熱室の適当なゾーンに供給することができる。 In the atmosphere control method according to the present invention, an endothermic gas generator is connected to an appropriate zone of a heating chamber, usually a heating chamber, and an ambient gas is sampled in a soaking zone of the heating chamber to obtain a CO concentration and a CO 2 concentration. The analyzer is connected to the analyzer, and an arithmetic unit is connected to the analyzer. For the atmosphere control, only the endothermic gas generated by the endothermic gas generator is heated in the heating chamber, usually the appropriate zone of the heating chamber. Can be supplied to.
かかる雰囲気制御方法は、分析計で測定したCO濃度とCO2濃度から演算装置で計算される加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルが、演算装置に予め設定しておいた設定値となるよう、演算装置から発せられる信号により吸熱形ガス発生装置に供給する空気及び/又は原料ガスの量を調節する。 In such an atmosphere control method, the carbon potential of the atmosphere in the soaking zone of the heating chamber calculated by the arithmetic device from the CO concentration and CO 2 concentration measured by the analyzer becomes a preset value set in the arithmetic device. As described above, the amount of air and / or source gas supplied to the endothermic gas generator is adjusted by a signal generated from the arithmetic unit.
前記の雰囲気制御方法では、分析計で測定したCO濃度とCO2濃度から演算装置で計算される加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルが、演算装置に予め設定しておいた設定値となるよう、演算装置から発せられる信号により吸熱形ガス発生装置に供給する空気及び原料ガスのうちで空気の量のみを調節することが好ましい。吸熱形ガス発生装置に供給する空気の量は原料ガスの量よりも数倍多いので、空気の量を調節する方が制御し易いからである。 In the atmosphere control method, the carbon potential of the atmosphere in the soaking zone of the heating chamber calculated by the arithmetic device from the CO concentration and CO 2 concentration measured by the analyzer is the preset value set in the arithmetic device. Thus, it is preferable to adjust only the amount of air among the air and the raw material gas supplied to the endothermic gas generator by a signal generated from the arithmetic unit. This is because the amount of air supplied to the endothermic gas generator is several times larger than the amount of the raw material gas, and therefore it is easier to control by adjusting the amount of air.
前記の吸熱形ガス発生装置に供給する空気の量のみを調節する雰囲気制御方法では、吸熱形ガス発生装置に供給する全空気量のうちで1〜30容量%に相当する空気量のみを調節することが好ましい。連続式鋼管焼鈍炉において、加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルを設定値となるよう制御するとき、吸熱形ガス発生装置に供給する空気の変動量は全体の1〜30容量%程度であるので、吸熱形ガス発生装置に供給する空気のうちで1〜30容量%に相当する空気の量のみを調節すれば充分であり、その方が制御精度が良いからである。 In the atmosphere control method for adjusting only the amount of air supplied to the endothermic gas generator, only the amount of air corresponding to 1 to 30% by volume is adjusted out of the total amount of air supplied to the endothermic gas generator. It is preferable. In a continuous steel tube annealing furnace, when the carbon potential of the atmosphere in the soaking zone of the heating chamber is controlled to be a set value, the amount of fluctuation of air supplied to the endothermic gas generator is about 1 to 30% by volume of the whole. This is because it is sufficient to adjust only the amount of air corresponding to 1 to 30% by volume of the air supplied to the endothermic gas generator, and this is because the control accuracy is better.
以上説明した本発明に係る雰囲気制御方法において、分析計で測定したCO濃度とCO2濃度から演算装置で計算される加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルが、演算装置に予め設定しておいた設定値となるよう、演算装置から発せられる信号により吸熱形ガス発生装置に供給する空気の量を調節する場合、加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルの変動幅に応じて、吸熱形ガス発生装置に供給する空気の量を調節する操作と、加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のCO濃度とCO2濃度を測定する操作との間に、一定の時間差を設定することが好ましい。加熱室は容量が大きく、吸熱形ガス発生装置に供給する空気の量を調節する操作の影響が、加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のCO濃度とCO2濃度に反映される迄に一定の時間差、すなわち一定の時間的な遅れを生じるので、双方の操作の間にかかる時間的な遅れ分を見込んで、制御精度を向上するためである。 In the atmosphere control method according to the present invention described above, the carbon potential of the atmosphere in the soaking zone of the heating chamber calculated by the arithmetic device from the CO concentration and CO 2 concentration measured by the analyzer is preset in the arithmetic device. When adjusting the amount of air to be supplied to the endothermic gas generator by a signal generated from the arithmetic unit so that the set value is set, the endotherm is adjusted according to the fluctuation range of the carbon potential of the atmosphere in the soaking zone of the heating chamber. It is preferable to set a certain time difference between the operation of adjusting the amount of air supplied to the gas generator and the operation of measuring the CO concentration and CO 2 concentration of the atmosphere in the soaking zone of the heating chamber. The heating chamber has a large capacity, and the influence of the operation for adjusting the amount of air supplied to the endothermic gas generator is reflected in the CO concentration and CO 2 concentration of the atmosphere in the soaking zone of the heating chamber by a certain time difference. That is, because a certain time delay occurs, the time delay required between both operations is expected to improve the control accuracy.
本発明に係る雰囲気制御方法によると、連続式鋼管焼鈍炉の炉内雰囲気のカーボンポテンシャルを、簡単な制御系で安価に制御することができる。 According to the atmosphere control method of the present invention, the carbon potential in the furnace atmosphere of a continuous steel pipe annealing furnace can be controlled at a low cost with a simple control system.
図1は本発明に係る雰囲気制御方法の一実施形態を示すブロック図である。図1において、雰囲気の制御対象としているのは連続式鋼管焼鈍炉11である。連続式鋼管焼鈍炉11は、前室21、加熱室31、冷却室41及び後室51を備え、加熱室31は上流側の加熱ゾーン31aと下流側の均熱ゾーン31bとで形成されていて、被処理材である鋼管を連続して炉内搬送しつつ制御された雰囲気下に焼鈍処理するようになっている。図1では、加熱室31の加熱ゾーン31aに吸熱形ガス発生装置61を接続し、また加熱室31の均熱ゾーン31bに分析計71を接続し、更に吸熱形ガス発生装置61には電動弁91aを介装する原料ガス供給系と電動弁91bを介装する空気供給系とを接続して、雰囲気制御には吸熱形ガス発生装置61で発生させた吸熱形ガスのみを加熱室31の加熱ゾーン31aに供給している。そして図1では、加熱室31の加熱ゾーン31aに供給する吸熱形ガスのカーボンポテンシャルを、電動弁91a,91bの開度を調節して、加熱室31の均熱ゾーン31bにおける雰囲気のカーボンポテンシャルの設定値よりも1.0〜1.7倍高い値に調整している。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an atmosphere control method according to the present invention. In FIG. 1, the continuous steel pipe annealing furnace 11 is the target of the atmosphere control. The continuous steel pipe annealing furnace 11 includes a
図1について前記した実施状態にしたがい、表1に記載の鋼管を表1に記載の条件で連続して焼鈍処理した。分析計71で測定したCO濃度とCO2濃度とから計算により求めたカーボンポテンシャル(設定値)の結果と、そのときに吸熱形ガス発生装置61から供給した吸熱形ガスのカーボンポテンシャルの結果を、表1にまとめて示した。
According to the implementation state described above with reference to FIG. 1, the steel pipes shown in Table 1 were continuously annealed under the conditions shown in Table 1. The result of the carbon potential (set value) obtained by calculation from the CO concentration and the CO 2 concentration measured by the
図2は本発明に係る雰囲気制御方法の他の実施状態を示すブロック図である。連続式鋼管熱処理炉12それ自体は図1のものと同じになっているので、説明を省略する。図2では、加熱室32の加熱ゾーン32aに吸熱形ガス発生装置62を接続すると共に、加熱室32の均熱ゾーン32bに雰囲気ガスをサンプリングしてCO濃度とCO2濃度を測定する分析計72を接続し、更に分析計72には演算装置82を接続して、雰囲気制御には吸熱形ガス発生装置62で発生させた吸熱形ガスのみを加熱室32の加熱ゾーン32aに供給している。図2では、分析計72で測定したCO濃度とCO2濃度から演算装置82で計算される加熱室32の均熱ゾーン32bにおける雰囲気のカーボンポテンシャルが、演算装置82に予め設定しておいた設定値となるよう、演算装置82から発せられる信号により電動弁92b,92aの開度を調節して、吸熱形ガス発生装置62に供給する空気及び原料ガスの量を調節している。
FIG. 2 is a block diagram showing another implementation state of the atmosphere control method according to the present invention. Since the continuous steel pipe
図3は本発明に係る雰囲気制御方法の他の実施状態を示すブロック図である。連続式鋼管熱処理炉13それ自体は図1のものと同じになっているので、説明を省略する。図3では、分析計73で測定したCO濃度とCO2濃度から演算装置83で計算される加熱室33の均熱ゾーン33bにおける雰囲気のカーボンポテンシャルが、演算装置83に予め設定しておいた設定値となるよう、演算装置83から発せられる信号により電動弁93bの開度を調節して、吸熱形ガス発生装置63に供給する空気及び原料ガスのうちで空気の量のみを調節している。
FIG. 3 is a block diagram showing another implementation state of the atmosphere control method according to the present invention. Since the continuous steel pipe
図4は本発明に係る雰囲気制御方法の他の実施状態を示すブロック図である。連続式鋼管熱処理炉14それ自体は図1のものと同じになっているので、説明を省略する。図4では、分析計74で測定したCO濃度とCO2濃度から演算装置84で計算される加熱室34の均熱ゾーン34bにおける雰囲気のカーボンポテンシャルが、演算装置84に予め設定しておいた設定値となるよう、演算装置84から発せられる信号により、吸熱形ガス発生装置63への空気供給系のバイパスに介装された電動弁93cの開度を調節して、吸熱形ガス発生装置64に供給する空気及び原料ガスのうちで全空気量の1〜30容量%に相当する空気の量のみを調節している。
FIG. 4 is a block diagram showing another implementation state of the atmosphere control method according to the present invention. The continuous steel pipe
11〜14 連続式鋼管焼鈍炉
21〜24 前室
31〜34 加熱室
31a〜34a 加熱ゾーン
31b〜34b 均熱ゾーン
41〜42 冷却室
51〜54 後室
61〜64 吸熱形ガス発生装置
71〜74 分析計
82〜84 演算装置
91a〜94a,91b〜94b,94c 電動弁
11-14 Continuous steel pipe annealing furnace 21-24 Front chamber 31-34
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