JPH01212722A - 薄鋼板の連続加熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば連続焼鈍炉（ＣＡＬ）あるいは連続焼
鈍亜鉛メツキ設備（ＣＧＬ）において、連続的に搬送さ
れる帯状の薄鋼板を加熱する方法に関する０本発明は連
続焼鈍炉に好適であるので、以下これを例にとって説明
する。

〔従来の技術〕

従来、冷間圧延薄鋼板（以下、薄鋼板という）を所定の
焼鈍パターンに沿って熱処理する連続焼鈍炉においては
、ラジアントチューブからの輻射熱を利用した間接加熱
方法が採用されていた。しかし近年では、省エネルギの
観点から上記薄鋼板を火炎で直接加熱する直火還元加熱
バーナの開発が行われている。このような連続焼鈍炉に
採用される直火還元加熱バーナとして、ラジアントカッ
プバーナ（プレミックスバーナ）、高速ジェットバーナ
（ノズルミックスバーナ）がある、Ｌ記うジアイトカッ
プバーナは、燃料と燃焼空気とを予め混合し、これをバ
ーナタイル内で急速燃焼させて、このタイル内面からの
輻射伝熱により上記薄鋼板を加熱するものである。また
、上記高速ジェットバーナは、燃料と燃焼空気とを急速
混合燃焼させ、この高温高速の火炎ガスジェットを薄鋼
板に衝突させて対流伝熱により加熱するものである。

しかしながら、上記ラジアントカップバーナは、燃料と
燃焼空気とを予め混合することから無酸化加熱には良い
ものの逆火や爆発の恐れがあり、この爆発を防止する必
要があることから燃焼空気を予熱できす熱効率が低いと
いう欠点がある。また、Ｅ記高速ジェットバーナは、燃
焼空気を予熱できるものの燃焼反応途中の火炎が３１１
７４板に直接衝突することから、火炎中に残存する微量
酸素により薄鋼板に酸化膜が発生し易いという欠点があ
る。

そこで、例えば特開昭６２−５２３１１．５２３１２．
５２３１３号公報に開示されているように、燃焼空気を
予熱できる拡散燃焼タイプの直火還元加熱バーナが提案
されている。一方、特開昭５７−１６９０７５号公報で
は、上記各バーナのそれぞれの欠点をカバーするために
、薄鋼板の入側の初期加熱ゾーンには燃焼空気を予熱で
きるノズルミックスバーナを採用し、出側の最終加熱ゾ
ーンには酸素残存量の少ないプレミックスバーナを採用
し、これにより熱効率の向上と無酸化加熱とを両立する
ようにした方法が提案されている。

さらにまた、特開昭５５−９７４３２号公報では、薄鋼
板通過路付近の雰囲気中の酸素量を検出し、この検出酸
素量が薄鋼板表面の許容酸化膜厚に対応する酸素量の上
限値を超えた時に各バーナの空気比を低下させる等の燃
焼制御を行うようにしたちのが提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の各公報による薄鋼板の加熱方
法では、以下の問題点がある。

■　上記Ｆｉｌ板の入側、出側にそれぞれノズルミック
ス、プレミックスバーナを配設する方法は、設備コスト
の増大を招くとともに、酸化膜の生成を完全に防止する
ことは困難である。即ち、連続焼鈍炉、の生産能力にも
よるが、−船釣にｙｉ鋼板の加熱には数ｌＯ〜数１００
本という多数のバーナを配置する必要があり、しかもこ
れを制御方式の異なる２種類に分割して配設する必要が
あることから、それだけ設備費が高くつく、シかも、各
バーナへの燃焼空気、燃料の供給は、主配管部分におい
て別個に流量調整した後、支管部分に分配する構造にな
っている。この場合、主配管から分配支管を通って各バ
ーナ口までの圧力損失がそれぞれ異なるため、燃焼空気
、燃料の流量を各バーナに均等に分配することが非常に
困難となる。従って、あるバーナは空気比が高くなり、
それだけ高い酸素濃度となり、各バーナの燃焼がアンバ
ランスとなる。その結果、薄鋼板の表面に斑模様の酸化
膜が発生し易いという問題点がある。

■　一方、上記酸素量を検出して各バーナの空気比を制
御する方法は、高価な酸素分析計やバーナへの空気比制
御装置が各バーナごとに必要となることから、この場合
も設備費が上昇するという問題点がある。また、設備費
低減の観点から一台の酸素分析計で多数のバーナを同時
に制御する場合は、各バーナごとの燃焼アンバランスが
解消できず、一部のバーナから煤が発生する場合がある
という問題が生じる。

本発明の目的は、設備費を高騰させることなく、しかも
燃焼アンバランスに起因する酸化膜、煤の発生を防止で
きる全く新規な薄鋼板の連続加熱方法を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本件発明者らは、上述した従来の問題点を詳細に検討し
た結果、ノズルミックスバーナ、拡散燃焼バーナ、高速
ジェットバーナのいずれのバーナでも、バーナを薄鋼板
の搬送方向に沿って多数配設し、しかも薄鋼板の近傍で
燃焼させている限り、各バーナの燃焼アンバランスと火
炎中の微量酸素による酸化膜の発生は不可避であり、か
つ設備費の高騰も避けられないと考えるに至った。また
、プレミックスバーナにおいては、空気比のバラツキは
低くできるものの火炎長さのバラツキが大きく、薄鋼板
表面での残留酸素が高くなる場合があり、結局酸化膜が
厚くなるという問題がある。そこで、本件発明者らがさ
らに検討を深めたところ、還元性ガスを生成するための
燃焼機能と薄鋼板を加熱する伝熱機能とを完全に分離す
れば、上記問題点を解決できることに想到し、本発明を
成したものである。

そこで本発明は、連続的に搬送されるＴｉｊｔｉＡ板を
加熱する方法において、独立して設けられた還元性ガス
発生炉内で燃料を理論空気比以下で燃焼させて高温の還
元性ガスを生成し、これを上記’ｉＲ鋼板に高速で吹き
付けて該薄鋼板を加熱することを特徴としている。

ここで、上記空気比としては０．９以下、還元性ガスの
薄鋼板への噴流速度は２０ｍ／ｓｅｃ以上にすることが
望ましい。この数値を設定した理由は以下のとおりであ
る。

まず、上記空気比については、還元性ガスを得るには空
気比１．０以下の不完全燃焼条件にする必要があるわけ
であるが、熱効率の点からはなるべく空気比１．０に近
づけたほうが好ましい、ところが、一方では、薄鋼板の
酸化膜生成を防止する観点からは、なるべく空気比を下
げて高濃度のＨ２、ＣＯを含み、かつ未燃焼カーボン（
煤）や残留酸素の少ないほどよいことになる。そこで、
本発明者らが実験したところ、従来の薄鋼板通過路付近
で燃焼させる場合は、空気比は０．８程度にしなければ
酸素濃度を充分に低くできないが、本発明の如く別個に
ガス発生炉を設けた場合は、高負荷燃焼が可能となり、
空気比が比較的高くても酸素濃度を低下させることがで
きる。その結果、Ｆｉｎ板の温度にもよるが、熱効率を
高くしながら残留酸素を低くする観点から空気比０．９
以下にするのが望ましいという結論を得た。

また、上記噴流速度のレベルは、対流伝熱促進の観点か
ら高速はど良いわけであるが、該噴流用プロワの消費電
力の増加や還元性ガスを薄鋼板に供給する通路中のシー
ル性の問題が発生し易くなる点を考慮し、かつある程度
の伝熱効率が得られる流速として流速２０ａ＋／ｓｅｃ
程度以上が望ましい。

また、本発明による薄鋼板の連続加熱方法においては、
上記薄鋼板への伝熱効率を向上させるために、薄鋼板に
吹き付けられた還元性ガスの一部を抽気回収し、この回
収還元性ガスを再度ガス発生炉からの還元性ガス中に混
入することにより、薄鋼板への噴流をさらに高速化し、
また増量することも効果的である。さらに、熱効率を向
上させて省エネルギ化を図るために、上記回収された還
元性ガスを再燃焼炉内にて完全燃焼させて、該完全燃焼
ガスの顕熱を上記還元性ガス発生炉用の酸化剤（燃焼空
気、酸素富化空気）の予熱に利用してもよい。

〔作用〕

本発明に係る薄鋼板の連続加熱方法によれば、例えば連
続焼鈍炉に対して、独立して還元性ガス発生炉を設置し
、このガス発生炉内で燃料を理論空気比以下で燃焼させ
て高温の還元性ガスを生成するとともに、この還元性ガ
スを高速で薄鋼板に噴射し、これにより薄鋼板を加熱す
るようにしたので、上記還元性ガス発生炉を設けるとと
もに、これを燃焼制御するだけでよく、従来のような多
数のバーナ及びこれの制御用酸素分析計等を設置して個
別に制御する場合に比べ大幅に設備費を低減できる。

また、還元性ガスを生成するための燃焼機能と薄鋼板を
加熱するための伝熱機能とを完全に分離することとし、
上記還元性ガス発生炉を別途設置したので、高負荷燃焼
が可能となって炉内を高温に保持でき、従って従来より
も高い空気比で残留酸素量の少ない還元性ガスを効率よ
く生成できる。

さらにこの還元性ガスの成分、流量、流速を、薄鋼板の
全面にわたって均一に分布させることができるから、従
来のような各バーナごとの燃焼アンバランスを回避でき
、この結果酸化膜の発生を防止でき製品品質を向上でき
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図は本発明の第１実施例による連続焼鈍炉における
薄鋼板の連続加熱方法を説明するための図である０本実
施例は、既設の連続焼鈍設備に加熱炉を追加して、処理
能力を向上できるようにした場合を例に説明する。

図において、１は冷間圧延薄鋼板用連続焼鈍炉である。

この連続焼鈍炉１は、入側ルーパ２．予熱帯３．加熱帯
４．均熱帯５．及び図示していないが、ガスジェット冷
却帯、過時効処理帯、急冷帯、出側ルーパをそれぞれ接
続して構成されている。そして上記多帯２〜５及び各通
路内の上、下には、炉幅方向に多数の搬送ロール６が架
設されており、ｇｉ鋼板Ｗはこの各搬送ロール６に順次
巻回されている。これによりｆｉＪ鋼板Ｗは多帯２〜５
を順次通過しながら所定の焼鈍パターンに沿って熱処理
が施される。

上記入側ルーパ２と予熱帯３とを連通ずるｉｌ路７に、
本実施例の還元性ガス噴流加熱帯８が付加されている。

この噴流加熱帯８は、上記連続焼鈍炉ｌと独立して設け
られた還元性ガス発生炉９と、該ガス発生炉９で生成さ
れた還元性ガスＧを’ＲｆＭ４ｖｉ、Ｗに高速で吹き付
ける噴射ノズル１０を有する一対のガスヘッダ１２．１
３と、該両ヘッダ１２゜１３に還元性ガスＧを供給する
還元性ガス供給管１１とから構成されている。

上記還元性ガス発生炉９の内壁には耐火煉瓦が内張すさ
れており、該発生炉９にはバーナ１４が装着されており
、これには燃料供給管１５ａ、燃焼空気供給管２５ｂが
接続されている。上記バーナ１４には未燃焼カーボンの
発生を抑制するとともに、酸化膜発生を防止するため残
留酸素量を２０〜３ｏｐｐ＋ｗ以下に設定できる急速燃
焼型バーナが採用されている。これにより上記還元性ガ
ス発生炉９内で燃料を空気不足状態、つまり空気比０．
９以下で燃焼させて、残留酸素の極めて少なく、かつＨ
，、Ｃｏ等からなる還元性ガスを生成することができる
。

また、上記還元性ガス発生炉９に接続された上記還元性
ガス供給管１１は２本の分岐管１１ａ。

１１ｂに分かれており、咳各分岐管１１３．１１ｂの延
長端は各ガスヘッダ１２．１３に接続されている。この
ガスヘッダ１２．１３は上記通路７を挟んで向かい合う
ように配設されている。

さらに、上記ガスヘッダ１２．１３の上記通路７との対
向面には、それぞれ炉裏方向に等間隔で、かつ左右交互
に各３本の噴射ノズル１０が接続されている。この各噴
流ノズル１０の噴流口１０ａは通路７内を臨んでおり、
これにより上記薄鋼板Ｗの両面に還元性ガスＧを噴射で
きるようになっている。ここで、上記噴流ノズル１０は
、還元性ガスＧを２０ｍ／ｓｅｅ以上で高速噴射させる
とともに、温度偏差を無くすために炉幅方向に多数の噴
流口を一直線状又は千鳥状に配置したもの、あるいは炉
幅方向に伸びるスリット状に形成されたものが採用され
る。また、上記噴流ノズル１０は、必要に応じて噴流ガ
ス流速を可変できる多重構造のものを採用してもよく、
あるいは上記噴流ノズル１０の基部と上記ガスヘッダ１
２．１３との間に噴流ガス流量を調整できる流量調節弁
を介設してもよい、このように構成することにより、各
ノズル１０からの流量、流速を均一にできる。

次に未実施例の作用効果について説明する。

本実施例の連続焼鈍炉ｌは、連続的に薄鋼板Ｗを搬送し
つつ所定の焼鈍パターンに沿って熱処理する設備である
。そして、上記薄鋼板Ｗは噴流加熱帯８を通過する際に
、還元性ガス発生炉９で生成された高温の還元性ガスＧ
が吹き付けられ、これにより加熱されることとなる。

このように本実施例による薄鋼板Ｗの連続加熱方法によ
れば、独立して還元性ガス発生炉９を設置し、この発生
炉９内で燃料を空気比０．９以下で燃焼させて高温の還
元性ガスＧを生成し、この還元性ガスＧをＷｉｔ流ノズ
ル１０から２０ｓ／ｓｅｃ以上の高速で薄鋼板Ｗに噴射
し、この対流伝熱により１鋼板Ｗを加熱するようにして
、還元性ガスＧを生成するための燃焼機能とａ　ｆ４ｖ
ｉ、Ｗを加熱するための伝熱機能とを完全に分離したの
で、以下のような効果がある。

■　還元性ガス噴流加熱帯８．つまり上記還元性ガス発
生炉９を設けるとともに、これの燃焼制御を行うだけで
よく、従来のような多数のバーナ及びこれらの制御用酸
素分析計等を不要にでき、それだけ設備費を大幅に削減
でき、コストダウンができる。

■　また、耐火壁構造の還元性ガス発生炉９を別途設置
したことにより高負荷燃焼できるので、還元性ガスＧを
高温に保持することができ、従って従来よりも高い空気
比で残留Ｏｔ量を少なくでき、炉のコンパクト化及び熱
効率を高めることができる。

■　上記各噴流ノズル１０間の還元性ガスＧの成分、流
量、流速を均一化できるから、燃焼アンバランスを回避
でき、しかも火炎を直接衝突させないで済むから、酸化
膜の発生を防止でき高品質を確保できる。

■　さらに、還元性ガスＧの高速噴射により対流転熱を
促進でき、伝熱効率を向上でき省エネルギとなる。

■　さらにまた、本実施例の噴流加勢帯８は既設の設備
に容易に追加できるので、既設炉のＦＨｉｌ板の搬送速
度をアンプして、処理能力を２０〜３０％向上できる。

第２図は本願の第２実施例を示し、これは還元性ガスの
顕熱を回収して熱効率を向上させた例であり、図中、第
１図と同一符号は同−又は相当部分を示す。

上記通路７内のガス流で見た下流側、即ち、噴流ノズル
１０の下部Ａには還元性ガス抽気管１６の吸引口が接続
されており、この抽気管１６の後端は回収された還元性
ガスを完全燃焼する再燃焼炉１８に接続されている。そ
して上記再燃焼炉１日で燃焼された排ガスは排ガス管１
８ａを通って熱交換器１９に供給され、これにより上記
還元性ガス発生炉９に供給される燃焼空気を予熱するよ
うになっている。なお、上記通路７の上流側には、ラジ
アントチューブによる間接加熱の強還元帯２１が配設さ
れている。この実施例では伝熱に利用された還元性ガス
Ｇをその下流で回収して、再燃焼し、この熱によりガス
発生炉９への酸化剤（空気または酸素富化空気、純酸素
）を予熱できるので、この点からも省エネルギとなる。

さらに、対流伝熱を促進するため、上記油気管１６の途
中と還元性ガス供給管１１とをリターン管１７で接続連
通させることが有効である。このリターン管１７は上記
回収還元性ガスをエジェクタにより吸引して上記還元性
ガス供給管１１に返送するように構成されており、これ
によりノズル１０からの流速、流量を高く保てるように
なフている。

なお、上記実施例では、既設の連続焼鈍炉ｌの加熱能力
の向上を図る目的から、入側ルーパ２と予熱帯３との間
の通路７に還元性ガス噴流加熱帯８を追加した場合を例
にとって説明したが、本発明に係る連続加熱方法は、独
立して設置された還元性ガス発生炉で還元性ガスを生成
し、この還元性ガスを薄鋼板に衝突させるという、燃焼
機能と伝熱機能とを分離して加熱することを特徴として
いるから、例えば予熱帯、均熱帯等の還元性ガス性雰囲
気中で加熱する場合にも適用できる。

また、上記実施例では連続焼鈍炉を例にとって説明した
が、本発明は勿論連続焼鈍亜鉛メツキ設（肩にも適用で
きる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る３に１４板の連続加熱方法に
よれば、独立した還元性ガス発生炉で還元性ガスを生成
し、′ｐｔｌｉｉｌ板を上記高温還元性ガスを高速噴射
により加熱して、燃焼機能と伝熱機能とを分離したので
、設備費を大幅に低減でき、しかも燃焼アンバランスに
起因する酸化膜、煤の発生を防止して高品質を確保でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による薄鋼板の連続加熱方
法を説明するための連続焼鈍炉を示す概略構成図、第２
図は第２実施例による還元性ガス噴流加熱帯を示す概略
構成図である。 図において、９は還元性ガス発生炉、１０は噴流ノズル
、Ｇは還元性ガス、Ｗは３１１Ｒ板である。 特許出願人　　株式会社　神戸製鋼所 代理人　　　　弁理士　下　市　　努 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続的に搬送される帯状の薄鋼板を加熱する方法
   において、独立して設けられた還元性ガス発生炉内で燃
   料を理論空気比以下で燃焼させて高温の還元性ガスを生
   成し、上記薄鋼板を上記高温還元性ガスを高速で吹き付
   けて加熱することを特徴とする薄鋼板の連続加熱方法。