JP7511075B1 - 前処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼帯の酸化の度合いを調整できる前処理装置を提供する。
【解決手段】鋼帯Ｓの酸化膜を除去する還元炉１００の処理上流側に設けられる前処理装置１０であって、鋼帯Ｓを誘導加熱で加熱する誘導加熱装置１と、誘導加熱装置１の処理上流側又は下流側に設けられ、鋼帯Ｓに雰囲気ガスを直接噴射する噴射ノズル２と、誘導加熱装置１において、鋼帯Ｓが搬送される搬送通路３内の雰囲気ガスを循環させる循環流路４と、循環流路４の酸素濃度を測定する酸素濃度測定装置５と、酸素濃度測定装置５の測定結果に基づき、循環流路４に供給する酸素供給量を調整する酸素含有ガス供給装置６と、を備えており、噴射ノズル２は、酸素含有ガス供給装置６によって酸素含有ガスが供給された循環流路４の雰囲気ガスを鋼帯Ｓに噴射するようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼帯の酸化膜を除去する還元炉の処理上流側に設けられる前処理装置に関する。

従来、鋼帯の焼鈍工程において、鋼帯の表面における酸化膜の生成防止又は酸化膜を除去するため、還元炉において還元雰囲気で鋼帯に加熱・冷却処理を行っている。その加熱処理の前に前処理として、特許文献１には、表面をわずかに酸化させることにより、還元炉での加熱処理後のメッキの密着性を向上させる構成が開示されている。

特公昭５１－４００１６号公報 特開平１－２６２９６７号公報 特開平９－２５６０７４号公報 特開２０２１－９１９６０号公報

しかし、特許文献１に示される構成では、単に弱酸性のガスを前処理装置内へ導入するだけであり、装置内雰囲気の成分の調整や積極的な酸化膜の生成を行うことは難しい。また、導入されたガスは、装置の出入口から自然排出されるため、均一な前処理を行うことは難しく、導入されたガスを排出してしまうという無駄も生じる。

そこで、特許文献２に示されるように、誘導加熱式の装置内に鋼帯に沿って雰囲気ガスを流して循環させてガスを再利用する構成や、特許文献３及び４に示されるように、雰囲気ガスの循環流路にドライヤや加湿器を設けて、装置内雰囲気の露点（水分量）を調整する構成が開示されているが、いずれにしても、循環する雰囲気ガスが鋼帯の表面に接触しにくく、鋼帯の酸化の度合いを調整することが困難であった。

そこで、本発明では、鋼帯の酸化の度合いを調整できる前処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、鋼帯の酸化膜を除去する還元炉の処理上流側に設けられる前処理装置であって、
鋼帯を誘導加熱で加熱する誘導加熱装置と、
前記誘導加熱装置の処理上流側又は下流側に設けられ、鋼帯に雰囲気ガスを直接噴射する噴射ノズルと、
前記誘導加熱装置において、鋼帯が搬送される搬送通路内の雰囲気ガスを循環させる循環流路と、
前記循環流路の酸素濃度を測定する酸素濃度測定装置と、
前記酸素濃度測定装置の測定結果に基づき、前記循環流路に供給する酸素含有ガス供給量を調整する酸素含有ガス供給装置と、を備えており、
前記噴射ノズルは、前記酸素含有ガス供給装置によって酸素含有ガスが供給された前記循環流路の雰囲気ガスを鋼帯に噴射するようになっている。

前記構成によれば、循環流路の酸素濃度の測定結果に基づき循環流路への酸素含有ガス供給量を調整することによって、噴射ノズルから噴射される雰囲気ガスの酸素濃度を調整することができる。さらに、噴射ノズルから酸素濃度が調整された雰囲気ガスを鋼帯に直接噴射することによって、鋼帯の表面の酸化の度合いを調整することができる。また、鋼帯が搬送される搬送通路内の雰囲気ガスを循環させることによって、鋼帯を酸化させる雰囲気ガスを効率よく使用することができる。

本発明によると、鋼帯の酸化の度合いを調整できる前処理装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る前処理装置の概略構成図である。 噴射ノズル部分の拡大概略図である。 循環ファン４１１と循環ファン４２１を共通化し、ガス精製装置４１２とガス精製装置４２２とを共通化した前処理装置の概略構成図である。 一対の噴射ノズルがそれぞれ２方向に雰囲気ガスを噴射する噴射ノズル部分の拡大概略図である。 噴射ノズルのさらに別の実施形態を示す概略図である。 図５から内周側円筒部を回転させた状態を示す概略図である。 図５から図６と反対方向に内周側円筒部を回転させた状態を示す概略図である。

図１は、本発明の実施形態に係る前処理装置１０の概略構成図である。図１に示されるように、前処理装置１０は、処理材である鋼帯Ｓの酸化膜を除去する還元炉１００の処理上流側に設けられており、鋼帯Ｓを誘導加熱で加熱する誘導加熱装置１と、誘導加熱装置１の処理下流側に設けられ、鋼帯Ｓにガスを直接噴射する噴射ノズル２と、誘導加熱装置１において、鋼帯Ｓが搬送される搬送通路３内の雰囲気ガスを循環させる循環流路４と、循環流路４の酸素濃度を測定する酸素濃度測定装置５と、酸素濃度測定装置５の測定結果に基づき、循環流路４に供給する酸素含有ガス供給量を調整する酸素含有ガス供給装置６と、を備えている。なお、酸素含有ガスとは、成分に酸素が含まれていればよく、純酸素や空気も該当する。図１では、鋼帯Ｓは縦型の前処理装置１０内を下から上に向けて搬送されている。図示しないが、その搬送は還元炉１００よりも下流で鋼帯Ｓをコイル状に巻き取ること等によって行われる。

誘導加熱装置１は、ソレノイド型誘導加熱装置１１及びトランスバース型誘導加熱装置１２を備えており、ソレノイド型誘導加熱装置１１は、トランスバース型誘導加熱装置１２の処理上流側に設けられている。

噴射ノズル２は、ソレノイド型誘導加熱装置１１及びトランスバース型誘導加熱装置１２のそれぞれ処理下流側に複数設けられている。図２は、噴射ノズル２部分の拡大概略図である。図２に示されるように、噴射ノズル２は、鋼帯Ｓに対して垂直に対向するよう一対として設けられており、ソレノイド型誘導加熱装置１１に近い側の一対の噴射ノズル２１ａ、２１ｂは、ガスの噴射方向が鋼帯Ｓに対して（鋼帯Ｓの搬送方向Ｘに対して）鋭角θ１をなすように構成されている。そして、噴射ノズル２１ａ、２１ｂの処理下流側には、ガスの噴射方向が鋼帯Ｓに対して（鋼帯Ｓの搬送方向Ｘに対して）垂直な方向である一対の噴射ノズル２２ａ、２２ｂが配置されている。

トランスバース型誘導加熱装置１２の処理下流側にも、ソレノイド型誘導加熱装置１１の処理下流側と同様、噴射ノズル２が、鋼帯Ｓに対して垂直に対向するよう一対として設けられている。トランスバース型誘導加熱装置１２に近い側の一対の噴射ノズル２３ａ、２３ｂは、ガスの噴射方向が鋼帯Ｓに対して（鋼帯Ｓの搬送方向Ｘに対して）鋭角θ１をなすように構成されている。そして、噴射ノズル２３ａ、２３ｂの処理下流側には、ガスの噴射方向が鋼帯Ｓに対して（鋼帯Ｓの搬送方向Ｘに対して）垂直な方向である一対の噴射ノズル２４ａ、２４ｂが配置されている。なお、噴射ノズル２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの構造は、例えば鋼帯Ｓの幅方向に延伸する円筒状のパイプであり、噴射口Ａはパイプの延伸方向に連結して設けられた小孔もしくはスリット（共に図示せず）であり、循環流路４から送られてくる雰囲気ガスを噴射する。このため、噴射ノズル２１ａ～２４ｂは、雰囲気ガスの状態として、図示していないが、パイプの内側に仕切りを入れ、専用のヒータを設けることで、鋼帯Ｓの幅方向で温度を異ならせるようにしたり、小孔もしくはスリットの位置及び大きさを調整すること等によって、鋼帯Ｓの幅方向で噴射量を調整できる構造となっている。また、噴射ノズル２１ａ～２４ｂを全体的に回転させることによって、噴射方向を自在に設定してもよい。本実施形態では、噴射方向が鋼帯Ｓに対して垂直な方向である一対の噴射ノズルと鋼帯Ｓに対して鋭角θ１をなす一対の噴射ノズルが設けられているが、さらに、別の一対の噴射ノズルが設けられ、その噴射方向が鋼帯Ｓに対して垂直または鋭角θ１であってもよく、また、その噴射方向が鋼帯Ｓに対して上記２つの方向とは異なる方向であってもよい。また、図示しないが、噴射ノズルは一対とせず、鋼帯Ｓの片側だけに設けられてもよい。

前処理装置１０の入口７には、入口シール装置７１が設けられている。入口シール装置７１は、鋼帯Ｓを挟んで搬送することによって、入口７から外気が前処理装置１０内に侵入すること及び前処理装置１０内の雰囲気ガスが外部に放出されることを抑制するようになっている。

循環流路４は、誘導加熱装置１において、鋼帯Ｓが搬送される搬送通路３内の雰囲気ガスを循環させるようになっている。本実施形態では、誘導加熱装置１は、ソレノイド型誘導加熱装置１１及びトランスバース型誘導加熱装置１２を備えているので、それぞれの誘導加熱装置１１、１２に循環流路４１、４２が設けられる。

循環流路４１は、ソレノイド型誘導加熱装置１１において、鋼帯Ｓが搬送される搬送通路３１内の雰囲気ガスを循環させるようになっている。循環流路４１には、循環ファン４１１、ガス精製装置４１２、酸素濃度測定装置５１、酸素含有ガス供給装置６１、露点測定装置４１３及び高露点ガス供給装置４１４が設けられている。循環流路４１には、雰囲気ガスの露点を調整する露点制御装置４１０が配置されており、露点制御装置４１０は、ガス精製装置４１２に含まれる脱酸素装置４１２ａ及び脱湿装置４１２ｂ、４１２ｃ、高露点ガス供給装置４１４の少なくとも１つを備えている。循環流路４１では、ソレノイド型誘導加熱装置１１の処理上流側から搬送通路３１内の雰囲気ガスを循環ファン４１１で吸引し、ガス精製装置４１２、酸素濃度測定装置５１、酸素含有ガス供給装置６１、露点測定装置４１３及び高露点ガス供給装置４１４で循環流路４１内の雰囲気ガスの酸素濃度及び露点の調整を行った上で、調整後の雰囲気ガスを噴射ノズル２１ａ、２１ｂ、２２ａ及び２２ｂに供給し、噴射ノズル２１ａ、２１ｂ、２２ａ及び２２ｂから雰囲気ガスを鋼帯Ｓに向けて直接噴射するようになっている。噴射ノズル２１ａ、２１ｂ、２２ａ及び２２ｂから噴射された雰囲気ガスは、鋼帯Ｓの酸化に供されながら搬送通路３１内を通過し（本実施形態では、鋼帯Ｓの搬送方向Ｘに対して反対の方向に流れ）、循環ファン４１１で吸引されて、再度、循環流路４１を循環する。

ガス精製装置４１２は、脱酸素装置４１２ａ及び脱湿装置である脱湿塔４１２ｂ、４１２ｃを備えている。脱酸素装置４１２ａは、循環ファン４１１によって吸引された搬送通路３１内の雰囲気ガス中の酸素を取り除くようになっている。また、脱酸素装置４１２ａの下流側には、脱湿塔４１２ｂ、４１２ｃが配置されている。脱湿塔４１２ｂ、４１２ｃには、脱酸素装置４１２ａによって酸素が取り除かれたガスから水分を吸着（脱湿）する乾燥剤が収容されている。実際の使用では、脱湿塔４１２ｂ、４１２ｃの一方を使用して脱湿を行い、その間他方は吸着した水分を放出する再生サイクル（乾燥剤を加熱して吸着した水分を放出させる）を行う。この動作を一定時間で切り換えることで、脱湿塔４１２ｂ、４１２ｃの脱湿能力を保持している。

なお、搬送通路３１内の雰囲気ガスは全量がガス精製装置４１２を通過する必要はなく、ガス精製装置４１２は雰囲気ガスの酸素濃度や露点が高い場合に使用されるため、その必要がないときには、一部の雰囲気ガスはガス精製装置４１２をバイパスするようにしてもよい。すなわち、循環流路４１には、ガス精製装置４１２をバイパスするバイパス流路４１ａが設けられ、必要なときに開閉弁４１５を開放もしくは流量を調整することによって、循環流路４１を循環する雰囲気ガスの調整の精度を向上させることができる。

酸素濃度測定装置５１は、酸素含有ガス供給装置６１の下流側に配置され、循環流路４１を流れるガスの酸素濃度を測定するようになっている。酸素含有ガス供給装置６１は、循環流路４１に酸素含有ガス（純酸素や空気も該当）を供給する装置であり、例えば純酸素を用いる場合には、酸素タンク６１ａ及び酸素タンク６１ａに連結された酸素供給弁６１ｂを備えている。酸素含有ガス供給装置６１は、酸素濃度測定装置５１の測定結果に基づき、酸素供給弁６１ｂの開度を調整して、循環流路４１に供給する酸素量を調整する。

露点測定装置４１３は、本実施形態では酸素濃度測定装置５１の下流側に配置され、循環流路４１を流れるガスの露点を測定するようになっている。高露点ガス供給装置４１４は、循環流路４１に高露点ガスを供給する装置であり、加湿装置４１４ａ及び加湿装置４１４ａに連結された高露点ガス供給弁４１４ｂを備えている。高露点ガス供給装置４１４は、本実施形態では酸素含有ガス供給装置６１の上流側に配置され、露点測定装置４１３の測定結果に基づき、加湿装置４１４ａを作動させ、高露点ガス供給弁４１４ｂの開度を調整して、循環流路４１に供給する高露点ガスの量を調整する。なお、露点測定装置４１３は、酸素濃度測定装置５１の上流側に配置されてもよく、高露点ガス供給装置４１４は、酸素含有ガス供給装置６１の下流側に配置されてもよい。

循環流路４２は、トランスバース型誘導加熱装置１２において、鋼帯Ｓが搬送される搬送通路３２内の雰囲気ガスを循環させるようになっている。循環流路４２の構成は、循環流路４１の構成と同様である。具体的には、循環流路４２には、循環ファン４２１、ガス精製装置４２２、酸素濃度測定装置５２、酸素含有ガス供給装置６２、露点測定装置４２３及び高露点ガス供給装置４２４が設けられている。循環流路４２には、雰囲気ガスの露点を調整する露点制御装置４２０が配置されており、露点制御装置４２０は、ガス精製装置４２２に含まれる脱酸素装置４２２ａ及び脱湿装置４２２ｂ、４２２ｃ、高露点ガス供給装置４２４の少なくとも１つを備えている。循環流路４２では、トランスバース型誘導加熱装置１２の処理上流側から搬送通路３２内の雰囲気ガスを循環ファン４２１で吸引し、ガス精製装置４２２、酸素濃度測定装置５２、酸素含有ガス供給装置６２、露点測定装置４２３及び高露点ガス供給装置４２４で循環流路４２内の雰囲気ガスの酸素濃度及び露点の調整を行った上で、調整後の雰囲気ガスを噴射ノズル２３ａ、２３ｂ、２４ａ及び２４ｂに供給し、噴射ノズル２３ａ、２３ｂ、２４ａ及び２４ｂから雰囲気ガスを鋼帯Ｓに向けて直接噴射するようになっている。噴射ノズル２３ａ、２３ｂ、２４ａ及び２４ｂから噴射されたガスは、鋼帯Ｓの酸化に供されながら搬送通路３２内を通過し（本実施形態では、鋼帯Ｓの搬送方向Ｘに対して反対の方向に流れ）、循環ファン４２１で吸引されて、再度、循環流路４２を循環する。

ガス精製装置４２２は、脱酸素装置４２２ａ及び脱湿装置である脱湿塔４２２ｂ、４２２ｃを備えている。ガス精製装置４２２の構成は、ガス精製装置４１２の構成と同様である。脱酸素装置４２２ａは、循環ファン４２１によって吸引された搬送通路３２内の雰囲気ガス中の酸素を取り除くようになっている。また、脱酸素装置４２２ａの下流側には、脱湿塔４２２ｂ、４２２ｃが配置されている。脱湿塔４２２ｂ、４２２ｃには、脱酸素装置４２２ａによって酸素が取り除かれたガスから水分を吸着（脱湿）する乾燥剤が収容されている。実際の使用では、脱湿塔４２２ｂ、４２２ｃの一方を使用して脱湿を行い、その間他方は吸着した水分を放出する再生サイクル（乾燥剤を加熱して吸着した水分を放出させる）を行う。この動作を一定時間で切り換えることで、脱湿塔４２２ｂ、４２２ｃの脱湿能力を保持している。

なお、循環流路４２にも循環流路４１と同様、ガス精製装置４２２をバイパスするバイパス流路４２ａが設けられ、必要なときに開閉弁４２５を開放もしくは流量を調整することによって、循環流路４２を循環する雰囲気ガスの調整の精度を向上させることができる。

酸素濃度測定装置５２は、酸素含有ガス供給装置６２の下流側に配置され、循環流路４２を流れるガスの酸素濃度を測定するようになっている。酸素含有ガス供給装置６２は、循環流路４２に酸素含有ガス（純酸素や空気も該当）を供給する装置であり、例えば純酸素を用いる場合には、酸素タンク６２ａ及び酸素タンク６２ａに連結された酸素供給弁６２ｂを備えている。酸素濃度測定装置５２の構成は、酸素濃度測定装置５１の構成と同様であり、酸素含有ガス供給装置６２の構成は、酸素含有ガス供給装置６１の構成と同様である。酸素含有ガス供給装置６２は、酸素濃度測定装置５２の測定結果に基づき、酸素供給弁６２ｂの開度を調整して、循環流路４２に供給する酸素量を調整する。

露点測定装置４２３は、本実施形態では酸素濃度測定装置５２の下流側に配置され、循環流路４２を流れるガスの露点を測定するようになっている。高露点ガス供給装置４２４は、循環流路４２に高露点ガスを供給する装置であり、加湿装置４２４ａ及び加湿装置４２４ａに連結された高露点ガス供給弁４２４ｂを備えている。露点測定装置４２３の構成は、露点測定装置４１３の構成と同様であり、高露点ガス供給装置４２４の構成は、高露点ガス供給装置４１４の構成と同様である。高露点ガス供給装置４２４は、本実施形態では酸素含有ガス供給装置６２の上流側に配置され、露点測定装置４２３の測定結果に基づき、加湿装置４２４ａを作動させ、高露点ガス供給弁４２４ｂの開度を調整して、循環流路４２に供給する高露点ガスの量を調整する。なお、露点測定装置４２３は、酸素濃度測定装置５２の上流側に配置されてもよく、高露点ガス供給装置４２４は、酸素含有ガス供給装置６２の下流側に配置されてもよい。

また、循環ファン４１１と循環ファン４２１を共通化し、ガス精製装置４１２とガス精製装置４２２とを共通化してもよい。図３は、循環ファン４１１と循環ファン４２１を共通化し、ガス精製装置４１２とガス精製装置４２２とを共通化した前処理装置１０の概略構成図である。図３に示されるように、循環ファン４１１と循環ファン４２１を共通化し、ガス精製装置４１２とガス精製装置４２２とを共通化した場合、循環流路４１の流量及び循環流路４２の流量を、複数の流量調整弁４３によって個別に調整することになる。上記構成によれば、高価で大型である循環ファン及びガス精製装置のコスト及び設置面積を低減することができる。

（前処理装置１０による鋼帯Ｓの処理）
鋼帯Ｓは、入口７から前処理装置１０内に搬入される。鋼帯Ｓは入口シール装置７１を通過して前処理装置１０内に搬送されるため、入口７から外気が前処理装置１０内に侵入すること及び入口７から前処理装置１０内の雰囲気ガスが外部に放出されることを抑制している。

鋼帯Ｓは、まずソレノイド型誘導加熱装置１１において加熱処理される。鋼帯Ｓは、ソレノイド型誘導加熱装置１１の搬送通路３１において、搬送通路３１内の雰囲気ガスの環境で加熱処理される。搬送通路３１内の雰囲気ガスは、循環流路４１によって循環している。搬送通路３１内の雰囲気ガスは、ソレノイド型誘導加熱装置１１の処理上流側から循環ファン４１１で吸引され、ガス精製装置４１２によって脱酸及び脱湿される。ガス精製装置４１２によって脱酸及び脱湿されたガスは、酸素含有ガス供給装置６１によって酸素含有ガスが供給され、高露点ガス供給装置４１４によって高露点ガスが供給されて、所望の酸素濃度及び露点となるように調整される。酸素含有ガス供給装置６１による酸素含有ガス供給量は、循環流路４１を流れるガスの酸素濃度を測定する酸素濃度測定装置５１の測定結果によって制御される。また、高露点ガス供給装置４１４による高露点ガスの供給量は、循環流路４１を流れるガスの露点を測定する露点測定装置４１３の測定結果によって制御される。このように、酸素濃度及び露点が調整されたガスが、噴射ノズル２１ａ、２１ｂ、２２ａ及び２２ｂから鋼帯Ｓに向けて直接噴射される。噴射ノズル２２ａ、２２ｂは鋼帯Ｓに対して垂直な方向から鋼帯Ｓに向けて雰囲気ガスを噴射し、噴射ノズル２２ａ、２２ｂの処理上流側に位置する噴射ノズル２１ａ、２１ｂは鋼帯Ｓに対して鋭角をなす方向から鋼帯Ｓに向けて雰囲気ガスを噴射する。噴射ノズル２１ａ、２１ｂ、２２ａ及び２２ｂから噴射されたガスは、鋼帯Ｓの酸化に供されながら搬送通路３１内を通過し、循環ファン４１１で吸引されて、再度、循環流路４１を循環する。

ソレノイド型誘導加熱装置１１において加熱処理された鋼帯Ｓは、次にトランスバース型誘導加熱装置１２において加熱処理される。鋼帯Ｓは、トランスバース型誘導加熱装置１２の搬送通路３２において、搬送通路３２内の雰囲気ガスの環境で加熱処理される。搬送通路３２内の雰囲気ガスは、循環流路４２によって循環している。搬送通路３２内の雰囲気ガスは、トランスバース型誘導加熱装置１２の処理上流側から循環ファン４２１で吸引され、ガス精製装置４２２によって脱酸及び脱湿される。ガス精製装置４２２によって脱酸及び脱湿されたガスは、酸素含有ガス供給装置６２によって酸素含有ガスが供給され、高露点ガス供給装置４２４によって高露点ガスが供給されて、所望の酸素濃度及び露点となるように調整される。酸素含有ガス供給装置６２による酸素含有ガス供給量は、循環流路４２を流れるガスの酸素濃度を測定する酸素濃度測定装置５２の測定結果によって制御される。また、高露点ガス供給装置４２４による高露点ガスの供給量は、循環流路４２を流れるガスの露点を測定する露点測定装置４２３の測定結果によって制御される。このように、酸素濃度及び露点が調整された雰囲気ガスが、噴射ノズル２３ａ、２３ｂ、２４ａ及び２４ｂから鋼帯Ｓに向けて直接噴射される。噴射ノズル２４ａ、２４ｂは鋼帯Ｓに対して垂直な方向から鋼帯Ｓに向けて雰囲気ガスを噴射し、噴射ノズル２４ａ、２４ｂの処理上流側に位置する噴射ノズル２３ａ、２３ｂは鋼帯Ｓに対して鋭角をなす方向から鋼帯Ｓに向けて雰囲気ガスを噴射する。噴射ノズル２３ａ、２３ｂ、２４ａ及び２４ｂから噴射されたガスは、鋼帯Ｓの酸化に供されながら搬送通路３２内を通過し、循環ファン４２１で吸引されて、再度、循環流路４２を循環する。

トランスバース型誘導加熱装置１２において加熱処理された鋼帯Ｓは、例えばロール８３で搬送の向きを水平方向に変えられた後、前処理装置１０の出口９まで搬送され、前処理装置１０の処理下流側に位置し、還元雰囲気において加熱処理を行う還元炉１００に送られる。またここでは、加熱には、鋼帯Ｓを急速加熱するのに有利な誘導加熱装置を用いたが、電気ヒータやラジアントチューブバーナ等の他の加熱方式を用いてもよい。

上記実施形態では、鋼帯Ｓは縦型の前処理装置１０内を下から上に向けて搬送されているが、上から下に向けて搬送されてもよく、鋼帯Ｓは横型の前処理装置１０内を左右方向に向けて搬送されてもよい。また、傾斜した炉体において斜めに搬送されてもよい。そのような場合も、その搬送は還元炉１００よりも下流で鋼帯Ｓをコイル状に巻き取ること等で行われる。

前記構成の前処理装置１０によれば、次のような効果を発揮できる。

（１）酸素濃度測定装置５による循環流路４の酸素濃度の測定結果に基づき、酸素含有ガス供給装置６によって循環流路４への酸素含有ガス供給量を調整することで、噴射ノズル２から噴射される雰囲気ガスの酸素濃度を調整することができる。さらに、噴射ノズル２から酸素濃度が調整された雰囲気ガスを鋼帯Ｓに近距離から直接噴射することによって、単に酸素濃度を高めた雰囲気中で鋼帯Ｓを搬送させる場合に比べ、鋼帯Ｓの表面全体を確実に酸化させることができ、鋼帯Ｓの表面の酸化の度合いを積極的に調整することができる。また、鋼帯Ｓが搬送される搬送通路３内の雰囲気ガスを循環させることによって、鋼帯Ｓを酸化させる雰囲気ガスを効率よく使用することができる。

（２）噴射ノズル２は、鋼帯Ｓに対して垂直な方向と、鋼帯Ｓに対して鋭角θ１、θ２をなす方向の少なくとも２方向に雰囲気ガスを噴射するので、鋼帯Ｓの表面の酸化の効果を向上させると同時に斜め噴射での緩やかな酸化の効果も混合させて酸化を進めることができる。なお、鋼帯Ｓに対して垂直な方向に雰囲気ガスを噴射すると、最短距離で噴射の勢いを落とさず鋼帯Ｓに雰囲気ガスが当たるので、酸化の効果を向上させることができる。また、複数方向に雰囲気ガスを噴射することによって、雰囲気ガスが鋼帯Ｓに接触する機会を増やすことができる。

（３）循環流路４には、脱酸素装置４１２ａ、４２２ａが配置され、その下流に酸素含有ガス供給装置６１、６２が配置されており、循環流路４内の雰囲気ガスの酸素濃度が高くなったときは余分な酸素を脱酸素装置４１２ａ、４２２ａで吸収することによって酸素濃度を下げることができ、循環流路４内の雰囲気ガスの酸素濃度が低くなったときは不足する酸素を酸素含有ガス供給装置６１、６２で加えることによって、酸素濃度を上げることができる。したがって、噴射ノズル２から噴射する雰囲気ガスの酸素濃度の調整をより確実に行うことができる。

（４）循環流路４には、高露点ガス供給装置４１４、４２４が配置されており、循環流路４内の雰囲気ガスの露点が低いときは、循環流路４に高露点ガスを供給することによって、循環流路４内の雰囲気ガスの露点を上げることができる。循環流路４には、脱湿装置４１２ｂ、４１２ｃ、４２２ｂ、４２２ｃが配置されており、循環流路４内の雰囲気ガスの露点が高いときは、循環流路４内の雰囲気ガスにおける湿分を脱湿装置４１２ｂ、４１２ｃ、４２２ｂ、４２２ｃで吸収することによって、循環流路４内の雰囲気の露点を下げることができる。したがって、循環流路４内の雰囲気ガスの露点調整をより確実に行うことができる。

（５）誘導加熱装置１は、ソレノイド型誘導加熱装置１１及びトランスバース型誘導加熱装置１２を備えており、ソレノイド型誘導加熱装置１１は、トランスバース型誘導加熱装置１２の処理上流側に設けられている。ここで、ソレノイド型誘導加熱装置１１は、鋼帯Ｓの幅方向の温度均一性が優れているが、鋼帯Ｓの厚さが薄い場合やキュリー点以上の温度では、加熱効率が低下する。一方、トランスバース型誘導加熱装置１２は、鋼帯の厚さが薄くなっても加熱効率は低下しない点で優れている。これらの特性をいかして、熱処理の温度や鋼帯の材質、形状によって適切な誘導加熱装置１を選択することができる。そこで、ソレノイド型誘導加熱装置１１及びトランスバース型誘導加熱装置１２を併用する場合、高温まで昇温させるには、先にソレノイド型誘導加熱装置１１でキュリー点近辺の温度まで加熱してから、トランスバース型誘導加熱装置１２でさらに昇温させるのが好ましい。

（６）ソレノイド型誘導加熱装置１１には循環流路４１が設けられ、トランスバース型誘導加熱装置１２には循環流路４２が設けられているので、誘導加熱装置の型に応じて、誘導加熱のための適切な雰囲気を形成することができる。

（７）前処理装置１０の加熱装置として誘導加熱装置１を使用することによって、誘導加熱装置１内における鋼帯Ｓの搬送通路３１、３２の容積を小さくすることができ、搬送通路３１、３２内の雰囲気の調整をより容易かつ正確・迅速に行うことができる。すなわち、誘導加熱装置１内の容積が小さく、雰囲気が循環させにくい搬送通路３１、３２の雰囲気を循環流路４１、４２によって強制的に循環させ、鋼帯Ｓ表面の酸化膜形成に影響を及ぼす状態を制御して鋼帯Ｓに雰囲気ガスを噴射するので、より正確かつ迅速に雰囲気の状態を制御でき、安定した酸化膜の形成を行うことができる。なお、本実施形態では、循環流路４１、４２において雰囲気ガスの酸素濃度及び露点を調整しているが、それ以外に鋼帯Ｓの表面酸化に影響を及ぼす雰囲気ガスの状態、例えば雰囲気ガスの温度等を循環流路４１、４２でさらに調整してもよい。

上記実施形態では、各噴射ノズル２は一方向に雰囲気ガスを噴射するノズルとなっているが、一対の噴射ノズル２がそれぞれ２方向に雰囲気ガスを噴射するものでもよい。図４は、一対の噴射ノズル２５ａ、２５ｂがそれぞれ２方向に雰囲気ガスを噴射する噴射ノズル部分の拡大概略図である。図４に示されるように、噴射ノズル２５ａ、２５ｂは、内周側円筒部２５ａ１、２５ｂ１及び外周側円筒部２５ａ２、２５ｂ２を備えている。内周側円筒部２５ａ１、２５ｂ１及び外周側円筒部２５ａ２、２５ｂ２はそれぞれ、中心回りに回転可能に構成されている。

噴射ノズル２５ａにおいて、内周側円筒部２５ａ１は、２つの開口部２６ａ１、２６ａ２を備えており、外周側円筒部２５ａ２は２つの開口部２７ａ１、２７ａ２を備えている。内周側円筒部２５ａ１及び外周側円筒部２５ａ２をそれぞれ回転させ、内周側円筒部２５ａ１の開口部２６ａ１、２６ａ２と外周側円筒部２５ａ２の開口部２７ａ１、２７ａ２とをそれぞれ連通させることによって、２方向に雰囲気ガスを噴射させるようになっている。なお、内周側円筒部２５ａ１の開口部２６ａ１、２６ａ２は、外周側円筒部２５ａ２の開口部２７ａ１、２７ａ２よりも開口面積が大きくなっている。

同様に、噴射ノズル２５ｂにおいて、内周側円筒部２５ｂ１は、２つの開口部２６ｂ１、２６ｂ２を備えており、外周側円筒部２５ｂ２は２つの開口部２７ｂ１、２７ｂ２を備えている。内周側円筒部２５ｂ１及び外周側円筒部２５ｂ２をそれぞれ回転させ、内周側円筒部２５ｂ１の開口部２６ｂ１、２６ｂ２と外周側円筒部２５ｂ２の開口部２７ｂ１、２７ｂ２とをそれぞれ連通させることによって、２方向に雰囲気ガスを噴射させるようになっている。なお、内周側円筒部２５ｂ１の開口部２６ｂ１、２６ｂ２は、外周側円筒部２５ｂ２の開口部２７ｂ１、２７ｂ２よりも開口面積が大きくなっている。

なお、内周側円筒部２５ａ１、２５ｂ１及び外周側円筒部２５ａ２、２５ｂ２の回転は、自動で行われてもよく、また手動で行われてもよい。そして、噴射ノズル２５ａ、２５ｂの噴射方向の２方向の内、一つの方向が鋼帯Ｓに対して垂直な方向であり、他の方向が鋼帯Ｓに対して鋭角θ２をなす方向に設定されるよう、内周側円筒部２５ａ１、２５ｂ１及び外周側円筒部２５ａ２、２５ｂ２の回転が所定角度で固定されるように構成されてもよい。

また、２方向に雰囲気ガスを噴射する一対の噴射ノズル２５ａ、２５ｂのそれぞれにおいて、噴射方向の２方向がそれぞれ変更可能に構成されていてもよい。なお、噴射ノズルは、鋼帯Ｓに対して垂直に対向するように一対として設けられるのが好ましく、さらに、一対として設けられる噴射ノズルは噴射角度が互いに鋼帯Ｓに対して対称となることが好ましい。本構成によれば、噴射ノズル２５ａ、２５ｂの噴射方向は変更可能に構成されているので、鋼帯Ｓの表面の所望の位置に酸素を直接噴射することができる。

噴射ノズルのさらに別の実施形態を図５～図７に示す。図５～図７では、噴射ノズルの片側だけを代表として示す。

図５は、噴射ノズル２８の初期状態を示している。噴射ノズル２８は、固定された外周側円筒部１０１と回転可能な内周側円筒部１１１とを備えている。雰囲気ガスを鋼帯Ｓに垂直に噴射するために、外周側円筒部１０１には開口部１０２が設けられ、内周側円筒部１１１には開口部１１２が設けられている。内管側円筒部１１１の開口部１１２は、内周側円筒部１１１を回転させても雰囲気ガスを噴射できるよう、図５～図７中Ｘで示されるように、外周側円筒部１０１の開口部１０２に比べて周方向に長くなるよう形成されている。

また、鋼帯Ｓに対して斜めに噴射するため、外周側円筒部１０１には開口部１０３がさらに設けられ、内周側円筒部１１１には開口部１１３がさらに設けられている。外周側円筒部１０１の開口部１０３は、内周側円筒部１１１を回転させても雰囲気ガスを噴射できるよう、図５～図７中Ｙで示されるように、内周側円筒部１１１の開口部１１３に比べて周方向に長くなるよう形成されている。

さらに、雰囲気ガスを噴射ノズルに供給するために、外周側円筒部１０１には開口部１０４がさらに設けられ、内周側円筒部１１１には開口部１１４がさらに設けられている。内周側円筒部１１１の開口部１１４は、内周側円筒部１１１を回転させても雰囲気ガスが噴射ノズル２８内に流入できるよう、図５～図７中Ｚで示されるように、外周側円筒部１０１の開口部１０４に比べて周方向に長くなるように形成されている。

図６は、図５から内周側円筒部１１１を回転させた状態を示す概略図であり、図７は、図５から図６と反対方向に内周側円筒部１１１を回転させた状態を示す概略図である。上記のように構成することによって、図６及び図７に示されるように、内周側円筒部１１１を回転させて、噴射ノズル２８の斜め方向の噴射方向を図５～図７中のθａ、θｂ、θｃのように変更することが可能となっている。したがって、噴射ノズルの噴射方向が変更可能に構成されていることによって、鋼帯Ｓの表面の所望の位置に雰囲気ガスを直接噴射することができる。

上記実施形態では、誘導加熱装置１として、ソレノイド型誘導加熱装置１１及びトランスバース型誘導加熱装置１２が設けられているが、いずれか一方の誘導加熱装置のみ設けられてもよく、３以上の誘導加熱装置が設けられてもよい。ただし、ソレノイド型誘導加熱装置１１及びトランスバース型誘導加熱装置１２の両方が設けられる場合、前述の理由によりソレノイド型誘導加熱装置１１は、トランスバース型誘導加熱装置１２の処理上流側に設けられることが好ましい。

上記実施形態では、誘導加熱装置１のそれぞれに循環流路４が設けられている（ソレノイド型誘導加熱装置１１には循環流路４１、トランスバース型誘導加熱装置１２には循環流路４２が設けられている）が、誘導加熱装置１の加熱雰囲気が同じでよい場合、循環流路を共有してもよい。また、図示しないが、鋼帯Ｓの温度を監視して、必要な誘導加熱装置のみ循環流路の雰囲気ガスを調整するようにしてもよい。

上記実施形態では、噴射ノズル２は、誘導加熱装置１の処理下流側に設けられているが、誘導加熱装置１の処理上流側に設けられてもよい。この場合、噴射ノズル２から噴射されたガスは、搬送通路３を処理上流側から処理下流側に向けて流れることになる。また、誘導加熱装置１が複数設けられた場合、噴射ノズル２は、一方の誘導加熱装置の処理下流側に設けられ、他方の誘導加熱装置の処理上流側に設けられてもよい。

本発明及び実施形態をまとめると、以下のとおりである。

（１）本発明の一実施形態は、鋼帯の酸化膜を除去する還元炉の処理上流側に設けられる前処理装置であって、
鋼帯を誘導加熱で加熱する誘導加熱装置と、
前記誘導加熱装置の処理上流側又は下流側に設けられ、鋼帯にガスを直接噴射する噴射ノズルと、
前記誘導加熱装置において、鋼帯が搬送される搬送通路内の雰囲気ガスを循環させる循環流路と、
前記循環流路の酸素濃度を測定する酸素濃度測定装置と、
前記酸素濃度測定装置の測定結果に基づき、前記循環流路に供給する酸素含有ガス供給量を調整する酸素含有ガス供給装置と、を備えており、
前記噴射ノズルは、前記酸素含有ガス供給装置によって酸素含有ガスが供給された前記循環流路の雰囲気ガスを鋼帯に噴射するようになっている。

前記構成（１）によれば、循環流路の酸素濃度の測定結果に基づき循環流路への酸素含有ガス供給量を調整することによって、噴射ノズルから噴射されるガスの酸素濃度を調整することができる。さらに、噴射ノズルから酸素濃度が調整されたガスを鋼帯に直接噴射することによって、鋼帯の表面を確実に酸化でき、その酸化の度合いを調整することができる。また、鋼帯が搬送される搬送通路内の雰囲気ガスを循環させることによって、鋼帯を酸化させる雰囲気ガスを効率よく使用することができる。

（２）前記構成（１）において、前記循環流路には、雰囲気ガスの露点を調整する露点制御装置が配置されている。

前記構成（２）によれば、露点制御装置によって、循環流路内の雰囲気ガスの露点を制御し、鋼帯の酸化を調整することができる。

（３）前記構成（２）において、前記露点制御装置は、脱酸素装置、脱湿装置、高露点ガス供給装置のうち少なくとも１つを備えている。

前記構成（３）によれば、露点制御装置が、脱酸素装置、脱湿装置、高露点ガス供給装置のうち少なくとも１つを備えることによって、循環流路内の雰囲気ガスの露点を制御することができる。

（４）前記構成（２）において、前記露点制御装置は、脱酸素装置及び脱湿装置を備えており、
前記脱酸素装置及び前記脱湿装置を迂回するバイパス流路を備えている。

前記構成（４）によれば、脱酸素装置及び脱湿装置を迂回するバイパス流路を備えることによって、循環流路内の雰囲気ガスの露点を下げる必要がないときには、脱酸素装置及び脱湿装置を使用しないようにして、それらの寿命を延ばすことができる。

（５）前記構成（１）において、前記噴射ノズルは、鋼帯に向かって少なくとも２方向に雰囲気ガスを噴射するようになっている。

前記構成（５）によれば、噴射ノズルが鋼帯に向かって少なくとも２方向に雰囲気ガスを噴射するので、雰囲気ガスが鋼帯に接触する機会を増やすことができる。

（６）前記構成（５）において、前記噴射ノズルの噴射方向の少なくとも１つは、鋼帯に対して垂直な方向である。

前記構成（６）によれば、鋼帯に対して垂直な方向に雰囲気ガスを噴射すると、最短距離で噴射の勢いを落とさず鋼帯に雰囲気ガスが当たるので、酸化の効果を向上させることができる。

（７）前記構成（１）において、前記噴射ノズルの噴射方向は、変更可能に構成されている。

前記構成（７）によれば、噴射ノズルの噴射方向は変更可能に構成されているので、鋼帯の表面の所望の位置に雰囲気ガスを直接噴射することができる。

（８）前記構成（１）～（７）のいずれか１つにおいて、前記誘導加熱装置は、ソレノイド型誘導加熱装置及びトランスバース型誘導加熱装置を備えており、前記ソレノイド型誘導加熱装置は、前記トランスバース型誘導加熱装置の処理上流側に設けられている。

前記構成（７）によれば、厚さの薄い鋼帯の幅方向の温度を均一にしながら、高温まで加熱することができる。

特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、各種変形及び変更を行うことも可能である。

本発明では、鋼帯の酸化の度合いを調整できる前処理装置を提供できるので、産業上の利用価値が大である。

１ 誘導加熱装置
１１ ソレノイド型誘導加熱装置 １２ トランスバース型誘導加熱装置
２ 噴射ノズル
２１ａ 噴射ノズル ２１ｂ 噴射ノズル
２２ａ 噴射ノズル ２２ｂ 噴射ノズル
２３ａ 噴射ノズル ２３ｂ 噴射ノズル
２４ａ 噴射ノズル ２４ｂ 噴射ノズル
２５ａ 噴射ノズル
２５ａ１ 内周側円筒部 ２５ａ２ 外周側円筒部
２６ａ１ 開口部 ２６ａ２ 開口部 ２７ａ１ 開口部 ２７ａ２ 開口部
２５ｂ 噴射ノズル
２５ｂ１ 内周側円筒部 ２５ｂ２ 外周側円筒部
２６ｂ１ 開口部 ２６ｂ２ 開口部 ２７ｂ１ 開口部 ２７ｂ２ 開口部
２８ 噴射ノズル
１０１ 外周側円筒部 １１１ 内周側円筒部
１０２ 開口部 １１２ 開口部
１０３ 開口部 １１３ 開口部
１０４ 開口部 １１４ 開口部
３ 搬送通路
３１ 搬送通路 ３２ 搬送通路
４ 循環流路
４１ 循環流路
４１ａ バイパス流路
４１０ 露点制御装置
４１１ 循環ファン
４１２ ガス精製装置
４１２ａ 脱酸素装置 ４１２ｂ 脱湿塔 ４１２ｃ 脱湿塔
４１３ 露点測定装置
４１４ 高露点ガス供給装置
４１４ａ 加湿装置 ４１４ｂ 高露点ガス供給弁
４１５ 開閉弁
４２ 循環流路
４２ａ バイパス流路
４２０ 露点制御装置
４２１ 循環ファン
４２２ ガス精製装置
４２２ａ 脱酸素装置 ４２２ｂ 脱湿塔 ４２２ｃ 脱湿塔
４２３ 露点測定装置
４２４ 高露点ガス供給装置
４２４ａ 加湿装置 ４２４ｂ 高露点ガス供給弁
４２５ 開閉弁
４３ 流量調整弁
５ 酸素濃度測定装置
５１ 酸素濃度測定装置 ５２ 酸素濃度測定装置
６ 酸素含有ガス供給装置
６１ 酸素含有ガス供給装置 ６２ 酸素含有ガス供給装置
６１ａ 酸素タンク ６１ｂ 酸素供給弁
６２ａ 酸素タンク ６２ｂ 酸素供給弁
７ 入口
７１ 入口シール装置
８３ ロール
９ 出口
１０ 前処理装置
１００ 還元炉
Ｓ 鋼帯
Ａ 噴射口

Claims (7)

1. 鋼帯の酸化膜を除去する還元炉の処理上流側に設けられる前処理装置であって、
   鋼帯を誘導加熱で加熱する誘導加熱装置と、
   前記誘導加熱装置の処理上流側又は下流側に設けられ、鋼帯に雰囲気ガスを直接噴射する噴射ノズルと、
   前記誘導加熱装置において、鋼帯が搬送される搬送通路内の雰囲気ガスを循環させる循環流路と、
   前記循環流路の酸素濃度を測定する酸素濃度測定装置と、
   前記酸素濃度測定装置の測定結果に基づき、前記循環流路に供給する酸素含有ガス供給量を調整する酸素含有ガス供給装置と、を備えており、
   前記噴射ノズルは、前記酸素含有ガス供給装置によって酸素含有ガスが供給された前記循環流路の雰囲気ガスを鋼帯に噴射するようになっており、
   前記循環流路には、雰囲気ガスの露点を調整する露点制御装置が配置されている、前処理装置。
   
2. 前記露点制御装置は、脱酸素装置、脱湿装置、高露点ガス供給装置のうち少なくとも１つを備えている、請求項１記載の前処理装置。
   
3. 前記露点制御装置は、脱酸素装置及び脱湿装置を備えており、
   前記脱酸素装置及び前記脱湿装置を迂回するバイパス流路を備えている、請求項１記載の前処理装置。
   
4. 鋼帯の酸化膜を除去する還元炉の処理上流側に設けられる前処理装置であって、
   鋼帯を誘導加熱で加熱する誘導加熱装置と、
   前記誘導加熱装置の処理上流側又は下流側に設けられ、鋼帯に雰囲気ガスを直接噴射する噴射ノズルと、
   前記誘導加熱装置において、鋼帯が搬送される搬送通路内の雰囲気ガスを循環させる循環流路と、
   前記循環流路の酸素濃度を測定する酸素濃度測定装置と、
   前記酸素濃度測定装置の測定結果に基づき、前記循環流路に供給する酸素含有ガス供給量を調整する酸素含有ガス供給装置と、を備えており、
   前記噴射ノズルは、前記酸素含有ガス供給装置によって酸素含有ガスが供給された前記循環流路の雰囲気ガスを鋼帯に噴射するようになっており、
   前記噴射ノズルは、鋼帯に向かって少なくとも２方向に雰囲気ガスを噴射するようになっている、前処理装置。
   
5. 前記噴射ノズルの噴射方向の少なくとも１つは、鋼帯に対して垂直な方向である、請求項４記載の前処理装置。
   
6. 鋼帯の酸化膜を除去する還元炉の処理上流側に設けられる前処理装置であって、
   鋼帯を誘導加熱で加熱する誘導加熱装置と、
   前記誘導加熱装置の処理上流側又は下流側に設けられ、鋼帯に雰囲気ガスを直接噴射する噴射ノズルと、
   前記誘導加熱装置において、鋼帯が搬送される搬送通路内の雰囲気ガスを循環させる循環流路と、
   前記循環流路の酸素濃度を測定する酸素濃度測定装置と、
   前記酸素濃度測定装置の測定結果に基づき、前記循環流路に供給する酸素含有ガス供給量を調整する酸素含有ガス供給装置と、を備えており、
   前記噴射ノズルは、前記酸素含有ガス供給装置によって酸素含有ガスが供給された前記循環流路の雰囲気ガスを鋼帯に噴射するようになっており、
   前記噴射ノズルの噴射方向は、変更可能に構成されている、前処理装置。
   
7. 前記誘導加熱装置は、ソレノイド型誘導加熱装置及びトランスバース型誘導加熱装置を備えており、前記ソレノイド型誘導加熱装置は、前記トランスバース型誘導加熱装置の処理上流側に設けられている、請求項１～６のいずれか１つに記載の前処理装置。

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