JPH01502760A - ベル型炉で金属ストリップのコイルを熱処理する方法およびこの方法を実施するためのベル型炉 - 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】 ベル型炉で金属ストリップのコイルを熱処理する方法およびこの方法を実施する ためのベル型炉 技術分野 本発明は、鉄および非鉄の冶金に関し、特に、ベル型炉で金属ストリップのコイ ルを熱処理する方法およびこの方法を実施するためのベル型炉に関する。

本発明は、種々の鋼等級（炭素鋼、合金鋼または電気鉄板のような）の冷間圧延 の緊密にコイルに巻かれた薄鋼板ストリップを熱処理することに適用できる。

背景技術 冷間圧延金属の生産技術に面する主要な問題は、いかにその品質を改善しかつ生 産高を増大させるかということである。大部分は、これは、ベル型炉での冷間圧 延金属の熱処理により決定される。よりいっそう高い品質は、焼きなまされてい る金属の容積を通じて一様な加熱条件、または連続的な温度パターンを与えるこ とにより確保できる。他方では、炉の生産高は大幅に金属加熱過程の強さに依存 する。

現在は、ベル型炉の作用能率を改善する二つの代わりに方法がある。一つは、現 在使用されているベル型炉を不要にして、これらを、Ｈ（４％Ｈ２＋９６％Ｎ２ の混合物の代わり）を遮蔽ガスとして、および直径が１ｍまでの特別なファンイ ンペラ−を用いる新しい炉により置き代えることである。他の代わりの解決は、 マツフルの下の炉空間で遮蔽ガスを強制循環することによりストリップコイル端 部をいっそう活発に加熱し、それによりストリップコイルの間に介在する対流リ ングの遮蔽ガスの流量を実質的に増加させることをもくろんでいる。そのような リングのすべての周知の構造は、遮蔽ガスの相当な流速を確保するかなり小さい 高さを有し、その結果として対流による高い熱伝達係数を有する。しかしながら 、対流リングの高さが小さいと、マツフルからの放射がリングの内部に伝播して ストリップコイルの端面を加熱できない。

いくつかの金属ストリップコイルの積み重ね体を炉に配置し、その後コイルを加 熱して冷却する、ベル型炉で鋼ストリップを熱処理する方法が知られている（Ｖ 、Ｎ。

Ａｐｔｅｒｍａｒその他、Ｋｏｌｐａｋｏｖｙｅ　ｐｅｃｈｉ’　１９６４年口 シア語、冶金学出版社、モスコー、ｐｐ、ｓ〜１０）。この方法を実施するため のベル型炉は、そらせ板と循環ファンを有するベッド、マツフル、ガスバーナま たは電気ヒータを備えた加熱キャップおよびストリップコイルの間の積み重ね体 に位置する対流リングからなる。

ガスバーナまたは電気ヒータは、キャップとマツフルのライニングを加熱するよ うに作用し、一方マッフルは炉のマツフルの下に供給される遮蔽ガスを加熱する 。遮蔽ガスは、循環ファンにより、加熱すべきマツフル面に沿って流れるように 強制され、それから対流リングを通る間に対流によりストリップコイルの端面に 熱を放つ。

対流リングの高さは、コイルの端面で遮蔽ガスの循環を速めてストリップコイル の端面で遮蔽ガスの循環速度を増大し、かつそれにより対流による熱伝達を加速 する目的でできるだけ小さくするのが普通である。遮蔽ガスが対流リングの案内 に沿って搬送されるときに、ガスの温度が下がり、ストリップコイルの半径につ いて対流的な熱流と温度の分布が不均一になる。対流リングの高さが小さいと、 遮蔽ガスからストリップコイルの端面への対流による能率的な熱伝達が確保され るが、マツフルから放射によるストリップコイルの端面への熱伝達が実質的に阻 止される。

また、遮蔽ガスからストリップコイルの端面への対流による熱伝達を強めるのに 役立つ対流リングの種々の構造が知られている。

波形スペーサの形状を有する対流リング（ソ連、発明者証、第３，０６９，１４ ９号）および炉の外周の周りに二列に配列された一組の別々のくさびスペーサと して作られた対流リング（ソ連、発明者証、第３，６１８，９２１号）とが知ら れている。

対流リング（ソ連、発明者証、第４３６，９６９号）のもう一つの構造は、半径 方向の支承リブと、これらの支承リブの高さより小さい高さの中空中間リブスペ ーサとからなる。中間リブスペーサには、外側に孔が設けられている。

対流リングのこの構造は、対流によるストリップコイルの端面への熱伝達を強め ることを目的としている。リングの外側にある孔を通った後、遮蔽ガスが中空中 間リブスペーサに入って、そこから別々の噴流の形態で孔の系統を通ってストリ ップコイルの端面の上へ逃がれる。

中間リブスペーサの水平面がストリップコイルのすべての端面を実質的におおい 、それによりマツフルが発する熱放射の束からストリップコイルの端面を遮蔽し ている。

発明の開示 本発明は、加熱を強めながらストリップコイルの積み重ね体の容積を通じて一様 な熱の場を確保できる、ベル型炉で金属ストリップのコイルを熱処理する方法お よびこの方法を実施するためのベル型炉を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するには、ストリップコイルの積み重ね体をそれらの間に間 隙を置いて作り、ストリップコイルを加熱し、そして遮蔽ガスの強制循環を伴う マツフルの下でコイルを冷却することを含む、コイルに巻いたストリップをベル 型炉で熱処理する方法において、本発明により、対流により遮蔽ガスからおよび 放射によりマツフルから伝達される熱の流れの間に実質的な均衡を確保するよう に、積重ねられたストリップコイルの間の最小間隙を予め選択すればよい。

提案された方法によれば、強められた加熱過程を伴う炉で金属の容積を通じて一 様な温度様式が確保される。

この利点は、マツフルにより放射される熱流が、ストリップ金属の温度が最も低 いストリップコイル端部の領域を通ることにより得られた。遮蔽ガスからストリ ップ金属への対流熱流の大きさが不変のままであるので、マツフルからの放射熱 流を加えることにより、ストリップコイルの端部への全熱伝達を実質的に増加さ せ、それによりストリップ金属の加熱を強めることができる。

マツフルから放射される熱流が、遮蔽ガスからの対流熱流より小さい場合に、炉 装入容積を通じて一様な温度パターンが達成されず、かつストリップコイルの加 熱が強められない。

本発明の好ましい実施例では、ストリップの積み重ね体の間のギャップの最小間 隙が次の範囲内で予め選択される。

ここでＤとｄは、それぞれストリップコイルの外径と内径である。

提案された間隙の最小の大きさにより、ストリップコイルの端面が遮蔽ガスから の熱の対流流れを受けるだけではなく、マツフルからの熱の放射流れも受けて加 熱を強めることが確保される。

金属ストリップコイルの半径方向に全部の熱の流れが再分配することにより、ス トリップコイルの容積を通じて温度パターンが一様にされる。

間隙の大きさが減少すると、マツフルにより放射される熱流が急に減少し、そし てこの放射熱流がストリップコイルの内部へ伝播できないと、金属ストリップコ イルの容積を通る温度パターンが一様に分布しないことになる。

また、本発明の目的を達成するには、マツフルと加熱キャップの下のベッドに、 対流リングにより分離された金属ストリップコイルの積み重ね体を置くための、 組込み循環ファンを有するベッドを備え、各前記リングは、半径方向支持リブと 、これらの支持リブの高さより小さい高さの中空中間リブスペーサを有する、コ イルに巻いた金属ストリップを熱処理する提案された方法を実施するためのベル 型炉において、本発明により、半径方向支持リブの高さがそれらの長さの０．１ ５〜０．４になるようにすればよい。

支持リブの高さをより小さくすると、マツフルからストリップコイルの端面へ放 射される熱の割り当てが減少し、ストリップコイルの容積の温度パターンが不均 一になり、かつコイルの加熱がそんなに活発でなくなる。

反対に、支持リブの高さが増加すると、対流リングの剛性に影響を与えるが、リ ングを一層剛性にするためにより厚い支持リブを用いると、リングのマスがより 大きくなる。

半径方向支持リブは、中空で、リングの内側が閉鎖されかつ外側が開放している のが好ましい。

リブのこの構造によると、マツフルにより半径方向支持リブの内部へ放射される 熱流が貫通するのが容易になり、かつストリップコイルの端面に対するそれらの 水平面に通し孔をあけるのが容易になり、それにより金属の加熱を付加的に強め ることができる。

リブの長さは中間リブスペーサの長さを越えて、リブの突出端部分がスペーサと 共に凹所を区画するようにするのが得策である。

リブの間に凹所を設けると、マツフルから熱放射を受けるコイルの端面の面積を 増加させることができ、それによりストリップ金属の加熱が強められる。

本発明の一つの代わりの改変では、中間リブスペーサは、支持リブの長さの０． ５〜０．９に等しい長さを有する。

スペーサの長さを増加させると、マツフルからの熱放射がスペーサの水平面によ り遮蔽され、その結果加熱効果がそんなに著しくなくなる。スペーサをより短く すると、コイル端部の内側面積への対流熱流が減少し、ストリップコイルの半径 の周りの温度パターンがそんなに一様でなくなる。

図面の簡単な記載 本発明の他の目的および伴う利益は、添付図面と関連して解釈されるより詳細な 記載から十分に明らかになるだろう。図面において、第１図は本発明によるベル 型炉の縦断面図であり、第２図は対流リングの平面図であり、第３図は第２図の 線■−■に沿って切断された断面図であり、そして第４図は積み重ね体の金属ス トリップコイルの数ｎ−３と４のときの間隙の相対高さに対する、放射と対流に よる熱伝達係数の依存関係を示すグラフである。

発明を実施するための最良の形態 ベル型炉で金属ストリップコイルを熱処理する方法は、積み重ねたコイルの間に 間隙を置いてストリップコイルの積み重ね体を作り、コイルを加熱し、そしてコ イルを遮蔽ガスの強制循環によりマツフル−冷却することを含む。積み重ねられ たコイルの間の最小間隙は、遮蔽ガスからの対流により、およびマツフルからの 放射により伝達される熱の流れの間に均衡を与えるようなものである。

最小間隙は、 であるのが好ましい。ここで、Ｄとｄはそれぞれストリップコイルの外径と内径 である。

提案された方法を実施するためのベル型炉は、そらせ板３と共に組込みファン２ を有するベッド１（第１図）と、ベッド１に固着されてぃてがっサンドシール５ により密閉されたマツフル４とからなる。金属ストリップコイル６．７．８はマ ツフル４の下に配置されている。マツフル４は、ガスバーナ１０および燃焼生成 物を空けるための系統１１を備えたキャップ９により包囲されている。

一方が他方の上に位置するストリップコイル６．７゜８は、遮蔽体１２により頂 部がおおわれた積み重ね体を形成する。積み重ね体６．７．８の間には対流リン グ１３．１４．１５が設けられており、各対流リングは、中間リブスペーサ１７ により連結された中空支持リブ１６（第２．３図）の形態を有する。スペーサ１ ７の高さは、リブの長さの０．１５〜０．４を越えないリブ１６の高さｈより小 さい。リブ１６は内側で閉じられかつ外側で開放しており、一方リブの長さは中 間リブスペーサ１７の長さより大きく、リブ１６の外側突出端部はスペーサ１７ と共に凹所１８を区画している。本発明の好ましい実施例では、中間リブスペー サ１７の長さは、支持リブ１６の長さの０．５−０．９である。各リブ１６は、 上部と下部平面に、コイル６、　７．８の端面の加熱を強め、かつリング１３． １４．１５の重さを減らすのに役立つ孔１９を有する。遮蔽ガスを通すためおよ びコイル６．７．８の中央領域へ対流による熱伝達を確保するための間隙２０を コイル６、　７．８の端面と共に区画するリブ１６の上部と下部平面から等距離 にスペーサ１７が固着されている。中間リブスペーサ１７と支持リブ１６は、遮 蔽ガスを搬送する連続的な内側通路２１を有する環状構造体を形成するように連 結されている。

ストリップコイル６．７．８の熱処理をベル型炉で開始する前に、コイル６．７ ．８の間の可能な最小間隙を次式により計算する。

間隙の計算した大きさに従って、必要な高さの対流リング１３．１４．１５を予 め選択する。

対流リング１３をそらせ板３の支持板の上に配置し、その上にストリップコイル ６を降ろす。それから、対流リング１４をコイル６の上端面に配置し、その上に コイル７を配置するなどを続ける。ストリップコイルの積み重ね体は、コイル６ ．７．８とマツフル４の高さに依り２個〜４個のコイルを含むことができる。コ イル６．７゜８の積み重ね体を作った後、積み重ね体をマツフル４により包囲し 、水素の混合物（４％Ｈ＋９６％Ｎ２）のような遮蔽ガス流をマツフル４の下に 供給する。マツフル４の頂部を加熱キャップ９により包囲し、その後バーナ１０ に点火する。燃焼生成物からの熱がマツフル４に伝達され、そしてそこから対流 により遮蔽ガスに、かつ放射によりコイル６．　７．８の側面に伝達される。遮 蔽ガスが循環ファン２により対流リング１３．１４．１５を通って押し進められ 、対流により熱を（第１図の点線の矢印により示したように）ストリップコイル ６．７゜８の端面に放つ。

マツフル４は、熱を対流リング１３．１４．１５の内部に放射しく第１図の実線 の矢印）、モして凹所１８と孔１９（第２図）を通ってコイル６．７および８の 端面に達する。

第４図のグラフから分かるように、０．１５の間隙の相対的な大きさで、それぞ れ対流と放射による熱伝達係数ａ１とα２は、積み重ね体のストリップコイル６ ．７゜８の数ｎ−４のときに等しい。間隙（すなわちリング（Ｄ−ｄ） １３．１４．１５の高さＨ）が０　、　１５　（−）より小さく減少した場合に 、遮蔽効果がより著しくなり、マツフル４からの熱放射の流れが減少する。積み 重ね体の三つのストリップコイル６、　７．８　（ｎ−３）で、他の条件が等し い場合、対流リング１３，１４．１５を通る遮蔽ガスの容積が増大し、一方遮蔽 ガスからストリップコイル６．７．８の端面への対流による熱伝達係数α　およ び全熱伝達係数α−αｌ＋α２は幾分増加する。

この場合に、それぞれ対流と放射による熱伝達係数α１とα２の間の同等性は、 ０．１７５の間隙の相対的な大きさのときに確保される。

産業上の利用可能性 本発明は、冷間圧延された薄板を緊密にコイルに巻いた金属ストリップおよび種 々の鋼の種類の鋼ストリップ、非鉄金属および合金を熱処理するために用いるこ とができる。

国＠調香邦失

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．間隙を置いて配置されたコイルの積み重ね体を作り、コイルを加熱し、そし て遮蔽ガスの強制循環を伴ってコイルをマッフルー冷却することを含む、ベル型 炉で金属ストリップのコイルを熱処理する方法において、遮蔽ガスから対流によ りかつマッフルから放射により伝達される熱の流れの間に実質的な均衡を確保す るように、積み重ねられたコイルの間の間隙の最小の大きさを予め選択すること を特徴とする方法。 ２．積み重ね体の間の間隙の最小の大きさを次の範囲内で予め選択し、 （０．１５−０．２）Ｄ−ｄ／２ ここで、Ｄとｄはコイルの外径と内径であることを特徴とする、請求の範囲１に 記載された方法。 ３．マッフル（４）と加熱キャップ（９）の下のベッド（１）に、対流リング（ １３，１４，１５）により分離される金属ストリップコイル（６，７，８）の積 み重ね体を置くための、組込み循環ファン（２）を有するベッド（１）を備え、 各対流リングには、半径方向支持リブ（１６）と、これらの支持リブ（１６）の 高さより小さい高さの中空中間リブスペーサ（１７）とが設けられている、請求 の範囲１に記載された金属ストリップのコイルを熱処理する方法を実施するため のベル型炉において、半径方向支持リブ（１６）の高さ（ｈ）がそれらの長さの ０．１５−０．４になることを特徴とするベル型炉。 ４．半径方向支持リブ（１６）が中空で、リング（１３，１４，１５）の内側が 閉鎖されかつ外側が開放されていることを特徴とする、請求の範囲３に記載され たベル型炉。 ５．リブ（１６）の長さが中間リブスペーサ（１７）の長さより大きく、リブ（ １６）の外側突出端部分がスペーサ（１７）と共に溝（１８）を区画しているこ とを特徴とする、請求の範囲３または４に記載されたベル型炉。 ６．中間リブスペーサ（１７）が、支持リブ（１６）の長さの０．５−０．９に 等しい長さを有することを特徴とする、請求の範囲５に記載されたベル型炉。