JPH0344129B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は金属ストリツプ連続焼鈍炉における加
熱装置に関する。

＜従来の技術＞ 従来、冷延鋼板やブリキ原板等の金属ストリツ
プは、連続焼鈍炉によつて連続的に熱処理されて
所要の機械的性質を付与される。第６図はこの連
続焼鈍炉の全体構成の一例の概略構成図を表わし
ているが、ベイオフリールから繰り出されてクリ
ーニングタンクやルーパーを通つた金属ストリツ
プ１１は、第６図に示すように、連続焼鈍炉１２
に供給され、連続焼鈍炉１２内の上部と下部に設
けられた多数のヘルパーロール１３の間に掛け回
されて上下方向に蛇行しながら製品に要求される
機械的性質に応じて必要な加熱や冷却を受け、最
終的に常温の状態で所要の降伏強度、抗張力、深
絞り性、耐時効性等の材料としての機械的性質が
与えられる。連続焼鈍炉１２には、金属ストリツ
プ１１の入口側から出口側に向けて順に加熱帯１
４、均熱帯１５、急冷帯１６、過時効帯１７、最
終冷却帯１８が配設されている。加熱帯１４及び
均熱帯１５で構成される加熱域にはラジアントチ
ユーブ１９が設けられ、そこを通過する金属スト
リツプ１１を輻射加熱により加熱するようになつ
ており、金属ストリツプ１１は加熱帯１４におい
て常温から650〜900℃まで加熱され、続く均熱帯
１５においてその温度を保持されるかさらに若干
加熱される。続いて、加熱域を出た金属ストリツ
プ１１は、図示しないガスジエツトや冷却ロール
等の手段により、均熱帯１５に続く急冷帯１６に
おいて400℃程度まで急冷されると共に、過時効
帯１７においてその温度を保持され、最後に最終
冷却帯１８において常温近くまで冷却される。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで近年、多品種小量生産の要請に伴い、
板厚や板幅の異なる種々の金属ストリツプを要求
される機械的性質に応じて異なるヒートサイクル
で連続して焼鈍できる連続焼鈍炉が求められてい
る。ところが、従来のラジアントチユーブ方式の
加熱を行う連続焼鈍炉では、ラジアントチユーブ
の温度の時定数が５〜10分と大きいため、金属ス
トリツプに要求されるヒートサイクルの変化に対
応して加熱温度を迅速に制御できないという問題
がある。すなわち、例えば先行する金属ストリツ
プに対してより板厚の厚い金属ストリツプを連続
して処理する場合、熱容量の大きい板厚の厚い金
属ストリツプが通る時にはラジアントチユーブの
温度を上げる必要があるが、ラジアントチユーブ
のバーナの燃焼量を上げても金属ストリツプはす
ぐには必要な温度に達しない。一方、ラインの通
板スピードを先行する薄い金属ストリツプが連続
焼鈍炉を出るまでは変えない場合は、後行の厚い
金属ストリツプの先端部分に加熱不足による2500
〜5000ｍにもなる非常に長い焼鈍不足部分ができ
てしまう。また、後行の厚い金属ストリツプが必
要な温度に達するようにするためにラインスピー
ドを必要なだけ低下させた場合は、先行の薄い金
属ストリツプは温度が上昇し過ぎて過剰に焼鈍さ
れ、一般的には求められる機械的性質より軟質化
する。スピードをこの中間レベルに変化させる
と、先行板はやはり軟質化し、後行板は焼鈍不足
の部分が発生する。一方、これと逆の板厚が途中
で薄くなる場合には、前述と逆の現像が発生す
る。

過去においては、一般的には要求する機械的性
質を上まわる、例えば軟質化した製品は、加工の
容易性という観点から需要者にとつてはむしろ歓
迎されるべきことであつた。ところが最近の金属
板の塑性加工プロセスの自動化により、このよう
なことは必ずしも歓迎されるべきことではなく、
狙い通りの材質に均一化することの方が重要にな
つてきた。従つて、スピードをどの様に変更して
も金属ストリツプのつなぎの部分で相当の長さの
材質異常部が発生してしまう上述のような操業方
式では最早対処できない。このため、板厚変更部
での上記問題を避けるために、間にダミーストリ
ツプを挿入して、このダミーストリツプが通過す
る間に炉の条件変更を完了する等の便法が用いら
れており、炉能力を結果的に低下させることにな
つていた。また、炉操業の面からできるだけ大量
の同一サイズ又は同一材質のストリツプの焼鈍を
続ける必要があり、連続焼鈍ライン前に大量の在
庫をもつておいて、炉操業計画を容易ならしむる
必要があり、在庫費用の負担増と必要なときに好
ましいタイミングで製品の製造ができない不便さ
が生じていた。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、上述のラジアントチユーブを主たる
加熱源とする金属ストリツプ連続焼鈍炉の加熱装
置における加熱温度を迅速に制御できないという
問題点を解決することを目的とするものであり、
そのために本発明では、金属ストリツプの連続焼
鈍炉の加熱装置において、ヒートサイクル、ライ
ンスピード、板厚等の設定変更に応じて所要の温
度、流量に設定された板温度調節用の水素と窒素
が混合してなるHNガスを金属ストリツプに噴射
するガスジエツト装置を、少なくとも加熱帯の後
部の全域にわたつて設置するようにし、且つ、前
記ガスジエツト装置が、金属ストリツプに向いた
ガスノズルを有するプレナムチヤンバと、槽内に
ペブルが充填されたペブルヒータと、ペブルヒー
タをHNガス源に接続する第１のHNガス供給ダ
クトと、ペブルヒータをプレナムチヤンバのガス
ダクトに接続する第２のHNガス供給ダクトと、
第１と第２のHNガス供給ダクトを接続するバイ
パスダクトと、第１又は第２のHNガス供給ダク
トのうち、バイパスダクトとの接続部よりもペブ
ルヒータ寄りの部分に設けた第１バルブと、バイ
パスダクトに設けた第２バルブと、ペブルヒータ
を高温ガス源に接続する高温ガス供給ダクトと、
ペブルヒータに設けた高温ガス排気ダクトと、金
属ストリツプに衝突後のHNガス用の排気ダクト
とを具備するようにした。

＜作用＞ 本発明にかかる連続焼鈍炉では、板厚等が異な
る金属ストリツプが供給されると、それに伴つて
ラジアントチユーブのバーナ燃焼量を調節すると
共に、ガスジエツト装置により所要の温度に設定
された温度調節用のHNガスを金属ストリツプに
短時間噴射することにより、ラジアントチユーブ
の温度応答性の悪さを補つて迅速な温度制御が行
われる。金属ストリツプに噴射されるHNガスの
温度設定は第１バルブと第２バルブの開度により
行われ、ペブルヒータを通つて加熱された高温の
HNガスとこれをバイパスした未加熱の低温の
HNガスとが適当に混合することにより、金属ス
トリツプの加温用の所要の高温、また金属ストリ
ツプの降温用の所要の低温といつた所要の温度に
設定される。そして、ペブルヒータは高温ガス供
給ダクトから供給される高温ガスによつて高温に
なつているから、ペブルヒータを通つたHNガス
は直ちに高温になり、従つて、金属ストリツプに
噴射されるHNガスも直ちに所要の温度になる。
その結果、金属ストリツプはHNガスによつて、
加温、降温いずれの場合も、迅速に温度調節され
る。また、ガスジエツト装置を加熱帯の後部の全
域にわたつて設置しているので、ヒートサイクル
の変化した金属ストリツプの先端から適正な温度
に制御することができる。

＜実施例＞ 以下本発明の実施例を図面により具体的に説明
する。第１図は本発明の一実施例にかかる連続焼
鈍炉の要部の概略構成図、第２図はそのガスジエ
ツト装置の構成図である。

第１図に示すように、本実施例では加熱域は加
熱帯１４と均熱帯１５とからなり、加熱帯１４の
後部から加熱帯の最後部にかけて、すなわち加熱
帯１４の後部の領域及び均熱帯１５の全域に亘つ
て、ガスジエツト装置であるプレナムチヤンバ２
１をラジアントチユーブ１９に隣接して設置す
る。第２図に示すように、プレナムチヤンバ２１
にはその中に温度調節用のHNガスを供給するた
めのガスダクト２２が設けられると共に、金属ス
トリツプ１１に温度調節用のHNガスを噴射する
ための複数のガスノズル２３が金属ストリツプ１
１に対向して形成されている。また、２４はセラ
ミツクフアイバー等の熱的時定数が小さい材料で
作られた炉壁、２５は金属ストリツプ１１に衝突
したあとのHNガスを排出するための排気ダクト
である。

また、炉外には充填槽２６内にセラミツク等の
高融点部質からなる小石状の蓄熱体（ペブル）２
７を充填してなるペブルヒータ２８が設けられ
る。ペブルヒータ２８にはその頂部から高温ガス
供給ダクト２９を通じて1200〜1300℃の高温ガス
が供給されると共に、ペブルヒータ２８内を通つ
た高温ガスは底部から高温ガス排気ダクト３０か
ら排出されるようになつている。さらに、ペブル
ヒータ２８の底部には温度調節用のHNガス（水
素と窒素の混合ガス）をペブルヒータ２８内に供
給するガス供給ダクト３１がバルブ３２を介して
接続されると共に、ペブルヒータ２８の頂部には
ペブルヒータ２８内を通つたHNガスを前記ガス
ダクト２２を介してプレナムチヤンバ２１に供給
する供給ダクト３３が接続されている。また、供
給ダクト３１，３３の間には、HNガスをペブル
ヒータ２８内を通さずに直接プレナムチヤンバ２
１に送るバイパスダクト３４及びそのバルブ３５
が設けられている。

このような構成において、同一板厚の金属スト
リツプ１１を加熱するような定常運転時にはラジ
アントチユーブ１９のみで金属ストリツプ１１の
加熱を行う一方、金属ストリツプ１１のヒートサ
イクル、板厚、板幅、ラインの通板スピード等が
変化してその生産量が変化して加熱量を変化させ
る必要が生じたときにガスジエツト装置を動作さ
せる。

すなわち、定常運転時にはペブルヒータ２８に
は図示しない加熱器で1200〜1300℃の高温に加熱
した高温ガスを高温ガス供給ダクト２９を介して
供給しておく。ペブルヒータ２８に高温ガスを供
給すると、ペブルヒータ２８内のペブル２７の温
度は、第３図ａに示すように、時間の経過ととも
に頂部から漸次高温ガスの高度に近づいて行き、
一定時間後にはペブルヒータ２８内全体が高温に
保持される。いま、金属ストリツプ１１のヒート
サイクルが変化すると、ペブルヒータ２８への高
温ガスの供給を停止し、今度はHNガスを底部か
らペブルヒータ２８内に供給する。ペブルヒータ
２８内に供給されたHNガスは、第３図ｂに示す
ように、その出口に到るまでに高温に加熱され
る。すなわち、低温のHNガスでも高温に熱容
量、伝達面積が大きいペブルヒータ２８内を通す
ことにより、その温度を高温のペブル２７の温度
まで数秒で上げることができ、この温度を５〜10
分間保持することができる。而して、この高温に
なつたHNガスとバイパスダクト３４を通つた加
熱されていない低温のHNガスとを適当に混合す
ることにより、HNガスを所要の温度にして温度
調節用のガスとしてプレナムチヤンバ２１に供給
する。

例えば、板厚が厚くなり生産量が増加した金属
ストリツプ１１が連続焼鈍炉１２に供給されたと
すると、加熱帯１４及び均熱帯１５のラジアント
チユーブ１９のバーナ燃焼量を上げると共に、ガ
スジエツト装置で所要の高温に加熱されたHNガ
スを、ラジアントチユーブ１９の温度が必要な高
い温度に達するまでの間、金属ストリツプ１１に
噴射することにより、必要な金属ストリツプ１１
の温度にまで時間遅れなく上げることができる。
尚、ここでガスジエツト装置は加熱帯１４の後部
の領域及び均熱帯１５の全域に亘つて設置してあ
るので、生産量が変化した金属ストリツプ１１の
先端から適正な温度に制御することができる。す
なわち、ガスジエツト装置が加熱域の途中のみに
あると、金属ストリツプ１１の走行方向に対して
その後方の部分ではラジアントチユーブ１９の温
度変化に遅れが生じ、所定の温度に達する前に金
属ストリツプ１１の先端が通過してしまう。

このようなガスジエツト装置を設置する領域の
前端部は、対象とする金属ストリツプ１１のヒー
トサイクル又はラインスピードと板厚とストリツ
プ昇温分の温度差の積で求まる熱負荷量の変化に
対応する熱負荷変化量（通常は20％程度）に応じ
て決められるべきであつて、ガスジエツト装置は
少なくとも金属ストリツプ１１熱負荷量の20〜30
％減少変化分に対応した加熱帯１４の後部領域か
ら設けるのが望ましい。このガスジエツト設置領
域が短いと、例えば板厚が薄くなつた場合、金属
ストリツプ１１はガスジエツト設置領域に達する
前に焼鈍温度以上まで過熱されていわゆる過焼鈍
となつてしまうからである。

第４図ａは本実施例にかかる炉内におけるスト
リツプ温度の変化を表わしている。第４図ａに示
すように、例えば板厚が薄くなつて熱負荷量が小
さくなると破線で表わすようにストリツプ温度が
定常状態よりも急上昇するが、ガスジエツト装置
設置領域にさしかかつた所で温度は所定の温度に
抑えられる。また、第４図ｂはガスジエツト設置
領域を分割した本発明の他の実施例にかかるスト
リツプ温度の変化を表わすグラフであり、本実施
例ではガスジエツト装置をさらに加熱帯１４の途
中にも設置したものである。

さらに、第５図ａ，ｂは均熱帯１５がない連続
焼鈍炉に本発明を実施した場合の第４図ａ，ｂに
相当するグラフである。均熱帯１５がない連続焼
鈍炉においては、加熱域は加熱帯１４のみからな
り、従つてガスジエツト装置は加熱帯１４の後部
の領域に設置される。

尚、以上の説明では金属ストリツプ１１の例え
ば板厚が小さくなつて熱負荷量が低下する場合に
ついて説明したが、板厚、板幅、ラインの通板ス
ピードが大きくなつて熱負荷量が増加する場合に
は、所要の高温に混合したHNガスをプレナムチ
ヤンバ２１に供給することにより、ラジアントチ
ユーブ１９の温度が必要な高い温度に上昇するま
での間、金属ストリツプ１１を必要な高い焼鈍温
度に保つことができる。

＜発明の効果＞ 以上のように本発明によれば、金属ストリツプ
の熱負荷量の変化に対応して、ペブルヒータを通
るHNガスとこれをバイパスするHNガスとの適
当な混合により所要の温度に設定されたHNガス
を金属ストリツプに噴射できるので、金属ストリ
ツプの加温、降温いずれの場合も迅速な温度調整
を行うことが可能となりそれにより焼鈍能率の向
上、製品歩溜りの向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる連続焼鈍炉
の要部の概略構成図、第２図はそのガスジエツト
装置の構成図、第３図ａ，ｂはそれぞれペブルヒ
ータ内における高温ガス及びHNガス供給時の温
度分布図、第４図ａ，ｂ，第５図ａ，ｂはそれぞ
れ本発明にかかる連続焼鈍炉内のストリツプ温度
の変化を表わすグラフ、第６図は従来の連続焼鈍
炉の全体構成の一例の概略構成図である。 図面中、１１は金属ストリツプ、１２は連続焼
鈍炉、１４は加熱帯、１５は均熱帯、１９はラジ
アントチユーブ、２１はプレナムチヤンバ、２８
はペブルヒータである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属ストリツプの連続焼鈍炉の加熱装置にお
   いて、 ヒートサイクル、ラインスピード、板厚等の設
   定変更に応じて所要の温度、流量に設定された板
   温度調節用の水素と窒素が混合してなるHNガス
   を金属ストリツプに噴射するガスジエツト装置
   を、少なくとも加熱帯の後部の全域にわたつて設
   置したこと、及び、 前記ガスジエツト装置が、金属ストリツプに向
   いたガスノズルを有するプレナムチヤンバと、槽
   内にペブルが充填されたペブルヒータと、ペブル
   ヒータをHNガス源に接続する第１のHNガス供
   給ダクトと、ペブルヒータをプレナムチヤンバの
   ガスダクトに接続する第２のHNガス供給ダクト
   と、第１と第２のHNガス供給ダクトを接続する
   バイパスダクトと、第１又は第２のHNガス供給
   ダクトのうち、バイパスダクトとの接続部よりも
   ペブルヒータ寄りの部分に設けた第１バルブと、
   バイパスダクトに設けた第２バルブと、ペブルヒ
   ータを高温ガス源に接続する高温ガス供給ダクト
   と、ペブルヒータに設けた高温ガス排気ダクト
   と、金属ストリツプに衝突後のHNガス用の排気
   ダクトとを具備したことを特徴とする金属ストリ
   ツプ連続焼鈍炉の加熱装置。