JPH0121204B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば薄鋼帯を連続的に焼鈍する
連続焼鈍炉に関するものである。

〔従来の技術〕

第６図は従来の連続焼鈍炉の一例を示す説明図
であり、図において、１は入側設備、２はこの入
側設備に続いて設けられた加熱・均熱炉、３はこ
の加熱・均熱炉に続いて設けられたガスジエツト
冷却設備、４はこのガスジエツト冷却設備に続い
て設けられた冷却設備、５はこの冷却設備に続い
て設けられた過時効炉、６はこの過時効炉に続い
て設けられた出側設備である。ここで、入側設備
１にはクリーニング設備が設けられ、加熱・均熱
炉２の内部には、間接的加熱源であるラジアン
ト・チユーブ（RT）が設けられ、かつ、N₂＋
H₂の混合ガスが満たされ、冷却設備４には内部
水冷のロール等が使用されている。

上記の連続焼鈍炉において、鋼帯７は入側設備
１においてクリーニング設備により表面をクリー
ニングされ、加熱・均熱炉２内に入り、加熱・均
熱炉２内で、N₂＋H₂ガス雰囲気下で、ラジアン
ト・チユーブにより間接加熱され、ガスジエツト
冷却設備３内に入つてガスジエツトにより冷却さ
れ、冷却設備４内に入つて内部水冷のロール等に
より接触冷却され、過時効炉５内に入つて過時効
処理され、出側設備６においてロールに巻き取ら
れる。

上記のような従来の連続焼鈍炉では、加熱・均
熱炉２において、鋼帯７を間接加熱して焼鈍する
ので、その焼鈍能力が不十分で、焼鈍コストが高
く、又、高温加熱が困難で、必要な焼鈍条件を満
足させることができないという問題点がある。此
の場合、加熱・均熱炉２を長大化して焼鈍能力を
高めることも考えられるが、必要な焼鈍能力が得
られるように加熱・均熱炉２を作るとなると、そ
の加熱・均熱炉２はかなり大きなものとなり、そ
の設備コスト、ランニングコストも膨大なものと
なり、鋼帯の焼鈍コストを高めてしまうという問
題点が出てくる。

これらの問題点に鑑み、特公昭58−22524号公
報で、直火加熱方式の連続焼鈍炉が提案されてい
る。この連続焼鈍炉は、鋼帯表裏面に高温燃焼ガ
ス及び又は高温燃焼フレームを衝突せしめて対流
伝熱と高炉温輻射により鋼帯を均熱温度まで急速
度で加熱する衝突噴流式直火炉と、該直火炉から
の高温排ガスを導入して輻射伝熱により急速加熱
開始温度まで予熱する第２輻射式予熱炉と、該予
熱炉からの低温排ガスを導入して鋼帯に噴射して
対流伝熱により鋼帯を常温程度に噴流予熱する第
１対流式予熱炉とよりなるものである。この連続
焼鈍炉は直火加熱方式を採用しているので、前記
した間接加熱方式の連続焼鈍炉と比較して、はる
かに加熱効率が高い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この連続焼鈍炉は直火で鋼帯を焼鈍す
るので、鋼帯の表面が酸化されてしまうという問
題点がある。上記公報においては、焼鈍に際して
鋼帯に熱吸収塗布剤を事前に塗るとされている。
これが鋼帯の酸化を防止するために役立つかどう
かは不明であるが、鋼帯の酸化を防止するために
は、鋼帯の表面に何らかの酸化防止剤を塗る必要
があると思われる。

特に、直火炉で鋼帯を高温まで加熱して高温焼
鈍を行つた場合に、鋼帯表面は激しく酸化されて
しまう。この酸化膜を均熱炉においてその雰囲気
ガス（H₂＋N₂）で還元しようとしても、直火炉
直後のロール上でロールピツクアツプを生じ、鋼
帯表面を傷つけてしまうことになる。また、上記
の酸化膜を還元するためには、雰囲気ガス中の
H₂濃度を高めなければならないが、そのように
すると安全性、コスト面で問題となる。以上の点
から、現在稼働している直火炉付連続焼鈍炉で
は、直火炉で400〜500℃程度までしか加熱を行つ
ていない。

更に、従来方式では炉内ガスに関して、ラジア
ントチユーブ均熱帯（間接加熱）の雰囲気ガスは
直火炉へ流れ込み、さらに直火炉の燃焼排ガスと
上記雰囲気ガスとの混合したものが予熱炉へと流
れ、最終的に排出されている。この場合、個々の
帯域の流量変動に伴い、相互干渉を起こし、炉圧
変動が激しく、管理しきれないという問題をかか
えている。また、予熱炉へ未燃分を含んだままの
燃焼排ガスを導入し、鋼帯予熱を行つた場合、予
熱炉出口での排ガス温度が低温になり、未燃分の
完全燃焼をさせにくくなる。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る連続焼鈍炉は、予熱炉と直火炉
と間接加熱均熱炉とをこの順に有し薄鋼帯を連続
焼鈍する連続焼鈍炉において、上記各炉間に炉内
ガスの移動を阻止する中間室を設けたものであ
る。

また、この出願の別の発明に係る連続焼鈍炉
は、予熱炉と直火炉と間接均熱炉とをこの順に有
し、薄鋼帯を連続焼鈍する連続焼鈍炉において、
上記各炉間に炉内ガスの移動を阻止する中間室を
設け、上記直火炉と上記予熱炉との間に、上記直
火炉内の燃焼排ガスを完全燃焼させて上記予熱炉
内に供給するアフターバーニング室を設けたもの
である。

〔作用〕

この発明においては、各炉間に炉内ガスの移動
を阻止する中間室を設けたので、炉内ガス圧の変
動があつても炉内ガスが他の炉へ移動することが
なくなり、炉内ガス圧の変動による各炉間の相互
干渉が抑制される。

また、この出願の別の発明においては、直火炉
と予熱炉との間に、該直火炉内の燃焼排ガスを完
全燃焼させて該予熱室内に供給するアフターバー
ニング室を設けたので、該直火炉内の燃焼排ガス
は該アフターバーニング室で完全燃焼させられる
ことによつてその温度が上昇し、温度が上昇した
この燃焼排ガスが該予熱室内に供給され、鋼帯の
予熱が促進される。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について、第１図を
用いて説明する。入側設備の油分除去装置は省略
でき、その他の冷却設備、過時効炉及び出側設備
は従来の技術において説明した連続焼鈍炉のもの
と同じであり、その説明は省略する。

第１図において、１１は入側設備に続いて設け
られた予熱炉、１２はこの予熱炉に続いて設けら
れた直火炉、１３はこの直火炉に続いて設けられ
た間接加熱均熱炉、１４はこの間接加熱均熱炉に
続いて設けられたガスジエツト冷却設備であり、
このガスジエツト冷却設備１４の後には冷却設
備、過時効炉及び出側設備がこの順に設けられて
いる。そして、予熱炉１１と直火炉１２との間に
は第１の中間室１５ａが、直火炉１２の上部折返
部には第２の中間室１５ｂが、直火炉１２と間接
加熱均熱炉１３との間には第３の中間室１５ｃが
各々設けられている。

第２図に中間室１５ａ，１５ｂ，１５ｃの構造
を詳細に説明する。図において、１５は中間室、
１６はこの中間室内で鋼帯７を支持するロール、
１７は鋼帯７を介し、小隙間を空けて対向するシ
ール板、１８は鋼帯７を挾んで対向するシールロ
ール、１９は鋼帯７を介して対向するラビリン
ス・シールであり、シール板１７、シールロール
１８及びラビリンス・シール１９はロール１６か
ら遠ざかる方向にこの順で設けられている。シー
ルロール１８のロールギヤツプは数mm程度まで近
づけることが可能である。シールロール１８は内
部水冷でも、水冷なしでも良い。水冷を行わない
場合は耐熱鋼又はセラミツク製のものを使用す
る。ラビリンス・シール１９はシールロール１８
を炉内の高温部からの熱放射から保護するための
ものであり、耐火物製のものを使用する。シール
板１７は最終的なシールとして用いるものであ
り、必ずしも必須ではない。但し、シールロール
１８直後に設けるので、鋼帯７に相当近づけるこ
とができ、従つてシール効果は大きい。シール板
１７とラビリンス・シール１９との間の距離は50
〜100mm程度とする。これらのシールにおいては、
まず、ラビリンス・シール１９で粗くシールさ
れ、シールロール１８で一応のシールがされ、シ
ール板１７で更にシールされることになる。

第１図において、予熱炉１１と直火炉１２との
間の第１の中間室１５ａの温度はそれほど高くな
く、高くとも300℃前後であり、ロール保護等の
対策は特に不要である。第１の中間室１５ａの雰
囲気は還元性ガス（H₂＋N₂）であつても、また
燃焼排ガスであつても差しつかえない。しかし、
各炉を独立分離させる為には十分なシールが必要
である。

第１図の例では、直火炉１２として２パスのも
のを示しており、この各パス間にも中間室１５ｂ
を設けている。この第２の中間室１５ｂと、第３
の中間室１５ｃでは、ロール保護上、還元雰囲気
（H₂＋N₂）とするのが好ましく、特に、第３の
中間室１５ｃは均熱炉１３への直火炉燃焼排ガス
の侵入を防止するために還元雰囲気でなければな
らない。

直火炉１２と予熱炉１１との間には、直火炉１
２内の燃焼排ガスを完全燃焼させて予熱炉１１内
に供給するアフターバーニング室２０が設けられ
ている。直火炉１２の出口の排ガス温度は、800
〜1200℃で、未燃分の自発火温度以上にあり、ア
フターバーニング室２０において空気を供給する
だけで容易に未熱分を燃焼させることができる。
アフターバーニング室２０によつて、排ガス中の
未燃分を大気放散させることなく、排ガス温度が
高められ、鋼板の予熱が促進される。アフターバ
ーニング室２０出側には、予熱炉１１へ行く側
と、排出側へ行く側の２系統が設けられ、弁２
１，２２の調節により、適量の排ガスが予熱炉１
１へ導かれる。

直火炉１２においては、均熱炉１３の側に、直
火炉１２の有効炉長の1/10以上の長さに相当する
長さの領域に還元加熱可能な還元加熱用バーナが
取付けられている。本考案の還元加熱バーナの好
ましい実施例は、加熱炉でも高温焼鈍（850℃以
上）を行なうことが可能なことである。この加熱
炉で加熱温度を高めることが可能なのは、予混合
バーナを用いているためである。というのも、無
酸化で鋼帯を加熱するためには、空気比1.0以下
の高温の燃焼火炎を鋼帯に衝突させる必要があ
る。無酸化で加熱しうる限界温度は火炎温度に依
存し、火炎温度が高いほど無酸化で加熱しうる限
界温度が高くなる。予混合バーナでは空気と燃焼
とをあらかじめ混合しているために、混合されて
いる空気と燃料とを予熱することはできず、従つ
て、火炎温度は燃料種によつて一義的に定まつて
しまう。O₂を富化して火炎温度を高めることは
可能だが、予混合気の爆発の可能性が高くなり、
実用的ではない。

第３図と第４図はこの還元加熱用バーナの還元
加熱特性を示す。第３図は、鋼材を還元状態で加
熱しうる還元加熱限界温度と空気比との関係を示
す。予熱空気温度400℃、燃料としてＣガスを使
用して、約950℃まで加熱できる。第４図は、あ
らかじめ400〜450Åの酸化膜のついた鋼板を20〜
30Å程度まで還元するのに要する還元時間を測定
したものであり、鋼板温度600℃で約1.5秒、700
℃で0.8秒、750℃で0.5秒程度である。

直火炉１２で鋼帯を250℃から700℃まで約15秒
で加熱する場合、第５図に示すように650℃から
700℃までに約1.5秒かかる。このとき、250℃か
ら650℃までを一般的な通常バーナを用いて空気
比1.0以下で燃焼して鋼帯を加熱した際には、こ
の程度の加熱速度であれば、生成する酸化膜は
200〜400Å程度である。従つて、上記650℃から
700℃までの加熱に還元加熱用バーナを用いれば、
十分還元できることがわかる。この区間を炉長に
換算すると、炉長の約1/10である。従つて、均熱
炉１３の側の領域に炉長の約1/10の長さで還元加
熱用バーナを設け、他は一般的な拡散バーナを設
ければ良い。

第３の中間室１５ｃの雰囲気ガスと、均熱炉１
３の雰囲気ガスが直火炉１２の還元加熱領域に流
れ込むと、その還元能力が低下することになる。
すなわち、これらの雰囲気ガスの温度は鋼帯の均
熱温度（700〜900℃）に近く、還元加熱領域の燃
焼ガス温度（1400〜1600℃）よりも低く、仮に、
雰囲気ガスが侵入すると、還元加熱領域のガス温
度が低下して、還元能力を著しく低下させてしま
う。このため、第２のアフターバーニング室１９
を設け、第３の中間室１５ｃと、均熱炉１３の雰
囲気ガスを第２のアフターバーニング室２３へ導
くようにすれば、かかる問題は解決される。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおりに構成したの
で、炉内ガス圧の変動があつても炉内ガスが他の
炉へ移動することがなくなり、炉内ガス圧の変動
による各炉間の相互干渉が抑制され、各炉の操炉
性が向上するという効果がある。また、反転ロー
ルは中間室で囲まれているので、各炉の高熱から
保護されるという効果がある。

また、この出願の別の発明は、燃焼排ガスをア
フターバーニング室で完全燃焼させてから予熱室
に供給するので、燃焼排ガスの温度が上昇し、鋼
帯の予熱が促進されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す説明図、第
２図は第１図の要部拡大図、第３図〜第５図は還
元加熱用バーナの特性を示すグラフ、第６図は従
来の連続焼鈍炉の一例を示す説明図である。 図において、７は鋼帯、１１は予熱炉、１２は
直火炉、１３は均熱炉、１４はガスジエツト冷却
設備、１５は中間室、１７はシール板、１８はシ
ールロール、１９はラビリンス・シール、２０は
アフターバーニング室である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予熱炉と直火炉と間接加熱炉とをこの順に有
   し、薄鋼帯を連続焼鈍する連続焼鈍炉において、
   上記各炉間に炉内ガスの移動を阻止する中間室を
   設けたことを特徴とする連続焼鈍炉。 ２ 前記直火炉は前記間接加熱炉の側に還元加熱
   用バーナを有していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の連続焼鈍炉。 ３ 予熱炉と直火炉と間接加熱均熱炉とをこの順
   に有し、薄鋼帯を連続焼鈍する連続焼鈍炉におい
   て、上記各炉間に炉内ガスの移動を阻止する中間
   室を設け、上記直火炉と上記予熱炉との間に、上
   記直火炉内の燃焼排ガスを完全燃焼させて上記予
   熱炉内に供給するアフターバーニング室を設けた
   ことを特徴とする連続焼鈍炉。 ４ 前記直火炉は前記間接加熱均熱炉の側に還元
   加熱用バーナを有していることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項に記載の連続焼鈍炉。