JPH0368934B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は鋼帯の連続焼鈍設備に関する。 ［従来の技術］ 連続焼鈍炉の加熱方式として、ラジアントチユ
ーブを利用した間接加熱方式と直火加熱方式とが
知られている。このうち、後者の直火加熱方式
は、間接加熱方式に較べ加熱能力に優れ、しかも
冷間圧延油をバーンアウトできるためそのクリー
ニング設備を省略できる等の利点を有しており、
広く溶融亜鉛メツキラインや電磁鋼板連続焼鈍ラ
インに用いられている。 しかし、従来の直火加熱方式では鋼帯の酸化が
著しく、これに基因したロールピークアツプを生
じるという大きな問題がある。このような従前の
直火加熱方式に対し、所謂無酸化直火加熱方式な
る方式が特公昭58−44133号や特公昭59−29651号
等において冷延鋼帯の連続熱処理設備用として提
案されている。この方式は、ストリツプ温度
（Max.900℃）の上昇に応じて各燃焼制御ゾーン
の空気比を低減していく（1.4未満→0.6）等の方
法で鋼帯の酸化を抑えつつ加熱を行うというもの
である。 しかしこの方式は無酸化式とは言うものの実際
には弱酸化式であり、空気比1.0未満の燃焼生成
ガス中にも酸化性ガスであるCO₂，H₂Oが多量に
含まれているため、加熱後の酸化膜厚みは原板の
50A°未満から500〜1000A°にも増大してしまう。
このため、このような方式を連続焼鈍設備に適用
する場合、加熱帯に続く均熱帯で水素を高濃度
（約20％程度）として還元したり、或いは直火加
熱帯の出側に強還元帯なる処理帯を設け高濃度水
素（約50％以上）で還元を行う等の方法を採らざ
るを得ない。 また最近の連続焼鈍設備は、製造コストの低減
を目的として大型設備化する傾向にあるが、この
ような設備においては、上記のような直火加熱帯
を１パスで構成した場合炉高が高くなり、鋼帯の
バタツキを生じたり炉圧制御に困難を生じたりす
る問題があり、このため２パス或いはそれ以上の
複数パスとせざるを得ない。しかし、このような
複数パスの直火加熱帯では加熱炉内ロールでロー
ルピツクアツプを生じてしまい、この結果鋼帯の
表面品質が著しく損われてしまう。このような炉
内ロールでロールピツクアツプを防止するために
は、例えば、特開昭53−54100号において示され
るような炉内ロールを収容する隔離室を設け、こ
の隔離室内を保護雰囲気にする等というような煩
雑手段を採らなければならない。またこのような
ロール保護方式を採る場合でも、直火加熱炉のよ
うな高温条件下においてロール隔離室を直火炉内
とを適切にシールすることは非常に難しく、隔離
室を十分な保護雰囲気とするためには、膨大な量
の保護雰囲気ガスを供給する必要があり、実用的
ではない。 ［問題を解決するための手段］ 本発明者はこのような従来の問題に鑑み検討を
重ねたものであり、この結果火炎中に非平衡領
域、すなわち燃焼中間生成物（中間イオン、ラジ
カル等）が存在し且つ遊離酸素が存在しない領域
を形成し得る加熱バーナが鋼帯無酸化加熱に極め
て有効であり、これを加熱帯に所定条件で配置す
ることにより鋼帯を無酸化還元状態で加熱できる
ことを見い出した。本発明は直火加熱帯にこのよ
うな還元型加熱バーナを適用し、さらにこのよう
な加熱帯と特定の冷却方式による冷却帯を組み合
せることにより、鋼帯を酸化膜等による問題を生
じさせることなく効率的に連続燃焼し得る設備と
したものである。 すなわち本願第１の発明は、入側から直火加熱
帯、均熱帯、液体冷却を主体とした冷却帯、中間
酸洗設備及び過時効処理帯が順に設けられるとと
もに、最終処理帯の出側に調質圧延機が配置さ
れ、且つ前記直火加熱帯には、少なくとも出側領
域に、燃焼中間反応生成物を有し且つ遊離酸素を
有しない非平衡領域を火炎中に形成し得る複数の
加熱バーナを配置したことをその基本的特徴とす
る。 また本願第２の発明は、上記直火加熱帯の前面
に予熱帯を設けたことを特徴とし、さらに本願第
３の発明は、直火加熱帯の前面に鋼帯表面のクリ
ーニング設備及び予熱帯を設けたことを特徴とす
る。 ［作用］ 本発明の直火加熱帯では、火炎中の非平衡領
域、すなわち燃焼中間生成物が存在し且つ遊離酸
素が存在しない領域（非平衡領域）が形成され得
る加熱バーナが用いられる。このような加熱バー
ナでは、火炎中ほぼ燃焼が完了しCO₂，H₂O，
N₂，H₂，CO等を含む領域、すなわち準平衡領域
が酸化性であるのに対し、中間イオン、ラジカル
等を含む上記非平衡領域は還元性を示し、この火
炎を非平衡領域で鋼帯に衝突させることにより鋼
帯を還元状態で加熱することができる。 本発明の連続燃焼設備では鋼帯は直火加熱帯で
加熱されるが、この加熱帯では少なくとも出側領
域に配設される還元型加熱バーナにより還元加熱
され、鋼帯は、無酸化状態で均熱帯送り出され
る。この直火加熱帯では加熱とともに鋼帯表面に
付着した圧延油が燃焼除去される。続く均熱帯で
は還元性雰囲気で均熱されるが、鋼帯はこの均熱
帯にほとんど無酸化の状態で送り込まれ、しかも
続く中間酸洗により液体冷却で生じた新たな酸化
皮膜も除去できるため、その雰囲気は、無酸化状
態を保持する程度の弱還元性（H₂：２〜５％）
で足りる。続く冷却帯では液体冷却を主体とした
急冷が行われ、鋼帯はほぼ常温または湯等により
過時効または焼戻し温度まで冷却される。次いで
鋼帯は中間酸洗設備により急冷によつて生じた酸
化膜が除去され、しかる後、過時効処理帯で過時
効または焼戻し処理され、さらに最終冷却帯を出
た鋼帯は調質圧延機により圧延がなされる。 このような本発明の焼鈍設備は、無酸化加熱が
可能な直火加熱帯を用いることにより、加熱均熱
後の急冷を湯または水冷却等の液体冷却行う方式
でありながら、表面品質の優れた鋼帯を得ること
ができる。すなわち、加熱均後の冷却を水冷によ
つて行う場合鋼帯表面の酸化膜の生成は不可避的
なものである。従来の直火加熱炉と液体冷却方式
との組み合せでは、直火加熱炉の後続に還元炉を
設けたとしても、酸化膜の残存は不可避的である
上、液体冷却によりさらに酸化膜が生成するた
め、後続に酸洗設備等の酸化膜除去設備を設けて
も酸化膜が残存し、製品の表面品質を確保するこ
とが難しかつたものである。このような傾向は特
に強固な酸化膜を生成する高Si，Mn，Ｐ，Cr，
Ti材等で著しい。この点本発明では、還元加熱
可能な直火加熱帯から無酸化状態で均熱帯−冷却
帯に鋼帯が送り出されるため、冷却帯に続く中間
酸洗設備では急冷によつて生じた酸化膜を除去す
るだけで足り、酸洗により酸化膜除去を確実に行
うことができる。また特に、本発明では、最終酸
洗設備ではなく過時効処理帯前面に中間酸洗設備
を設けているが、これによつても上記酸化膜の除
去効果が高められている。すなわち、酸洗では酸
化膜除去効果を高めるため、強酸を使うことが好
しいが、強酸を用いた場合、鋼帯表面処理性に有
害なFe（OH）₂が生成するという問題がある。そ
して酸洗を最終側、すなわち過時効処理帯の後面
が行う場合には、生成したFe（OH）₂がそのまま
鋼帯表面に残存してしまい、これが鋼帯化成処理
性に種々のトラブルを生じさせてしまう。この
点、中間酸洗、すなわち過時効処理帯前面に酸洗
設備を設けた本発明では、酸洗によりFe（OH）₂
が生成しても続く過時効処理帯でこれが炉内の還
元性雰囲気ガスで還元されるためFe（OH）₂が残
存する心配はなく、このため、実質的に強酸によ
る酸洗が可能となるものである。また還元直火で
高温焼鈍した場合、鋼帯表面にわずかではあるが
カーボン付着がみられる場合があるが、このよう
なカーボンも中間酸洗により適切に除去できる。 また本発明の設備では、加熱帯における無酸化
加熱が可能となる結果、続く均熱帯におけるH₂
濃度を極く低く抑えることができ、加熱方式が直
火方式であることと相まつて従来のこの種の連続
焼鈍炉に較べ省エネ効果が期待できる。 また、本願第２の発明では上記直火加熱帯の前
面に予熱帯が設けられ、鋼帯はこの予熱帯におい
て、直火加熱炉等から導入される排ガスにより予
熱された後、直火加熱帯に導かれる。連続加熱焼
鈍では加熱時間が短いため加熱の時間的効果が少
なく、バツチ焼鈍に較べ加熱温度を相対的に高め
に設定して操業を行つており、特に本願発明のよ
うな還元直火加熱帯を備えた設備では高速焼鈍を
目的とした操業が行われるため加熱温度をより高
目に設定する傾向が強い。したがつて、このよう
な鋼帯の連続焼鈍処理において鋼帯の予熱を行う
ことにより、直火加熱帯での加熱のための負荷を
軽減し、適切な高温・高速焼鈍が可能になる。 また直火加熱方式による加熱帯では、加熱速度
が大きいため間接加熱方式による場合に較べ加熱
温度（加熱最終温度）が高目になる傾向があり、
それだけ余分なエネルギーを必要とするが、予熱
帯を設けて鋼帯の予熱を行うことにより、昇温の
勾配を低くし、加熱温度を必要以上に上げなくて
済むという利点が得られる。 また予熱により鋼帯表面がある程度酸化されて
も、これを還元できる直火加熱帯を備え且つ中間
酸洗も備えているため、予熱帯において250〜600
℃の高温予熱を行い鋼帯表面に付着した圧延油を
燃焼除去とすることができ、直火加熱帯での圧延
油除去と合せバーンオフ性が良好なものとなる。 さらに、直火加熱帯では、還元型バーナが設け
られたゾーンは鋼帯表面を還元加熱するため常時
燃焼状態を保持しなければならず、このため鋼帯
板厚等の違いによる加熱帯の熱負荷調整は他の加
熱ゾーンの加熱バーナを消火する等の方法を採る
必要があるが、予熱帯を設けこれに補助燃焼機能
をもたせることにより、特に薄物材の加熱等にお
いて微妙な熱負荷調整が可能となる。 さらに、本願第３の発明は、上記予熱帯の前面
にさらに鋼帯表面のクリーニング設備が設けら
れ、このクリーニング設備では主として鋼帯表面
に付着した鉄粉が除去される。冷間圧延を経た鋼
帯表面には通常圧延油や鉄粉（圧延屑等）が付着
している。このうち圧延油は上述したように直火
加熱帯や予熱帯で燃焼除去されるが、鉄粉は除去
されず、炉内に堆積したり、炉内雰囲気ガスと共
に炉内で循環してロールと鋼帯の間に挟まり、製
品表面に押疵を生じさせたりする。本発明ではこ
のような鉄粉が前記クリーニング設備で除去され
る。また高Si，Ｐ，Mn，Ti，Cr等の鋼帯を連続
焼鈍する場合、これらは還元されにくい酸化膜を
生じるため予熱及び直火加熱（還元加熱前の加
熱）での酸化を軽減することを目的として燃焼用
ガスの空気比を下げることがある。このようにし
た場合、予熱帯や直火加熱帯における鋼帯表面の
圧延油のバーンオフ特性が若干低下するが、上記
クリーニング設備によりこのバーンオフ性の低下
が補われ、適切な圧延油除去作用が得られる。 ［実施例］ 第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すも
ので、入側から順に直火加熱帯ａ、均熱帯ｂ、冷
却帯ｃ、中間酸洗設備ｄ、過時効処理帯ｅ、最終
冷却帯ｆが設けられ、この最終冷却帯ｆの出側に
出側ルーバｈを介在させてテンパミルｇが配設さ
れている。 上記直火加熱帯ａでは、その少なくとも出側領
域に前記還元型加熱バーナが設けられ、これによ
り、加熱帯の入側において非還元型加熱バーナ
（一般に用いられている拡散型バーナ）によつて
鋼帯表面が酸化されてもこれを還元し、無酸化状
態で続く均熱炉に送り出すことができる。還元型
加熱バーナは加熱帯の全加熱有効長に亘つて設け
ることも可能であるが、この種のバーナは、従来
一般に用いられている非還元型加熱バーナに較べ
熱容量が小さく、必要な急速加熱を確保するため
には、バーナを密に配置する必要がある。このた
め還元型加熱バーナは必要最小限の範囲に配置す
るようにすることが好しいと言える。 本実施例のように直火加熱帯ａが複数パスから
なる場合、上記還元型加熱バーナは複数あるパス
の各出側領域より具体的には、各パスの少なくと
も出側通板ロール直前の加熱領域を含むパス出側
領域に配置することが好しい。上記したように複
数パスからなる直火加熱炉の場合、鋼帯の酸化に
より炉内ロールそのものにおけるロールピツクア
ツプの問題を生じるものであり、このような問題
を回避し且つ鋼帯を無酸化状態で均熱帯ｂに送り
出すには、各パスの出側領域に還元型加熱バーナ
を配し、鋼帯を無酸化状態で通板ロールに接触さ
せ且つ炉外に送り出すようにすればよい。 第４図はそのような直火加熱帯の構造を示すも
のである。図においては第１パス、は第２パ
ス、８ａ〜８ｄは炉内の通板ロール、Ｓは鋼帯で
ある。このような構成において、各パスの出側通
板ロール８ｂ及び８ｂ直前の加熱領域には、上述
した還元型の加熱バーナ９をライン方向で複数備
えた加熱バーナ群Ｘが配置されている。一方、残
加熱領域には従来一般に用いられている非還元型
の加熱バーナによる加熱バーナ群Ｙが配置されて
いる。 第８図はこのような直火加熱帯における第１パ
スでの酸化膜厚及び鋼帯温度の推移を示してお
り、非還元型加熱バーナが配置された領域（弱酸
化加熱領域）において生成された酸化膜は、続く
還元型加熱バーナが配置された出側領域（還元加
熱領域）において原板ベースの酸化膜厚まで還元
され略無酸化状態で続く第２パスに送り出され
ていることが判る。 第６図及び第７図は上記還元型バーナの一例を
示すもので、この加熱バーナは、円筒型のバーナ
タイル１の内壁６に周方向で間隔をおいて複数の
燃焼用空気吐出孔２を設けるとともに、バーナ内
方中心部に燃料ガス吐出孔３を設け、しかも燃焼
用空気吐出孔２及び燃料ガス吐出孔３を次のよう
な構成としたものである。 (イ) 空気吐出孔２の空気供給方向に前記バーナタ
イル内周に関する接線に対して60°以下の角度
θを付する。 (ロ) 燃料ガス吐出孔３と空気吐出孔２のバーナ軸
方向距離Ｎを、燃料ガス吐出孔が空気吐出孔よ
りもバーナタイル出口側にある場合を（−）、
その逆を（＋）とした場合、−0.1D〜＋0.25D
（Ｄ：バーナ内口径）に設定する。 (ハ) 空気吐出孔２からバーナタイル出口５までの
距離Ｌを0.6D〜3Dとする。 このように構成された加熱バーナは、空気比
1.0以下で使用されることにより、火炎中に所定
の範囲で非平衡領域が形成される。すなわち、こ
のような加熱バーナでは空気吐出孔２からの燃焼
用空気の旋回流とバーナ中央から吐出される燃料
ガスとにより急速燃焼が実現され、バーナ出口外
方の所定の範囲に亘つて、燃焼中間生成物を多量
に含み且つ未反応の遊離酸素を含まない領域、す
なわち非平衡領域を形成する。第１０図は、この
ような加熱バーナによつて形成される火炎中非平
衡領域のイオン検出プローブによる一測定例を示
すもので、プローブによる測定電流値が高いのは
イオン強度が大きく、したがつて燃焼中間生成物
が多量に存在していることを意味している。これ
によれば、バーナ出口に外方の所定の範囲に亘つ
て非平衡領域が形成され、その外方はほぼ反応を
完了したCO₂，H₂O，N₂等を含む準平衡領域と
なつている。 第１１図はこのような加熱バーナの還元加熱特
性、すなわち、無酸化で加熱し得る限界温度（普
通鋼の薄板に関する限界温度）を示すものであ
り、空気比0.85〜0.95の範囲において鋼帯を約
900℃まで加熱できることが示されている。 また、本発明は以上のような加熱バーナ以外
に、例えば所謂ラジアントカツプバーナを用いる
ことができる。このバーナは急速燃焼反応を行な
わせるため、空気と燃料ガスとを予め混合した混
合気体を、バーナタイルの半球状凹部で急速燃焼
させ、バーナタイル内面を高温化して、放射伝熱
を主として加熱するもので、被加熱物温度が高温
度の領域で高い熱流束が得られる特性を有してい
る。そしてこのバーナで、空気比を1.0以下で燃
焼させることにより、火炎中に非平衡領域が形成
される。 但し、このラジアントバーナは燃焼用空気と燃
料ガスの予混合方式であるため燃焼用空気の予熱
ができないこと、及びこのように空気の予熱がで
きないため無酸化加熱は750℃程度が限度であり、
より高温域での加熱を必要とするような場合には
適用できないこと等の難点がある。この点、第６
図に示すような加熱バーナでは予熱空気を利用で
きることから900℃程度まで無酸化加熱が可能で
あり、またこのように予熱空気を利用することに
より火炎温度が高められるためラジアントバーナ
に較べ中間反応生成物による還元作用そのものも
効果的に向上させることができる。 直火加熱帯では以上のような還元型の加熱バー
ナが、第４図に示すようにその火炎が鋼帯Ｓに対
し略直角に、しかもその非平衡領域で鋼帯面に衝
突するよう配置される。従来の直火加熱炉、例え
ばNOF等に用いられる加熱バーナでは、上記バ
ーナのような非平衡領域が他の領域と明確に区別
されるような形では形成されない。従つて、目視
しうる火炎が鋼帯に直接接触すると鋼帯表面が著
しく酸化される。この為に一般的には、火炎が直
接鋼帯に触れないように、火炎が鋼帯幅方向と平
行に形成されるように配置されている。これに対
し、本発明ではバーナ火炎の長手方向中間に形成
される非平衡領域により鋼帯を加熱することを目
的とし、このため、火炎が鋼帯面に対し略直角
に、しかもその非平衡領域で衝突するようバーナ
を配置するものである。 直火加熱帯ａに続く均熱帯ｂはラジアントチユ
ーブによる間接加熱方式であり、基本的には従来
の均熱帯と同様である。但し、本発明の連続焼鈍
炉では直火加熱帯ａが還元能力を有し鋼帯は無酸
化状態で均熱帯ｂに送られてき、且つ後続に中間
酸洗を備えているためこの均熱帯では鋼帯を酸化
させない程度の雰囲気、すなわち、H₂：２〜５
％、通常好しくは３〜４％程度の雰囲気で足り
る。 続く冷却帯ｃでは、鋼帯Ｓは水中に浸漬される
ことにより急冷される。水中では鋼帯にノズルか
らスプレーがなされ、蒸気膜が除去される。 中間酸洗設備ｄは酸洗槽１０、リンス槽１１、
ドライヤ１２等から構成されており、例えば、
HCl5％、40〜60℃×1.5秒程度の酸洗処理及び80
℃水によるリンス処理が行われる。 過時効処理帯ｅでは弱還元性雰囲気で鋼帯Ｓの
過時効処理または焼戻し処理が行われる。 なおテンパーミルｇはそのワークロールに硬質
クロムメツキロールを用いることが好しい。この
ロールは鋼帯エツジによる押し疵を生じにくく、
このためロール疵による鋼帯表面の疵の発生が適
切に防止でき、これにより鋼帯幅サイクルフリー
の連続焼鈍を可能ならしめる。すなわち、従来で
は上記のようなロール疵による鋼帯への影響を回
避するため、処理する鋼帯は順次幅挟となるよう
接続していたものであるが、上記したような押疵
を生じない硬質クロムメツキロールを用いること
により、そのような制約から解放されることにな
り、鋼帯を広狭に関係なく接続する連続焼鈍操業
が可能となる。 第２図は本発明の他の実施例を示すもので、直
火加熱帯ａの前面に予熱帯ｉ（２パス）が設けら
れている。この予熱帯ｉには直火加熱帯ａまたは
均熱帯ｂかその燃焼排ガスが導入され、鋼帯Ｓの
予熱が行われるようになつている。なお、本発明
者等の検討によれば、鋼帯の酸化とは予熱温度と
使用する燃焼排ガスが生成する際の空気比とに支
配され、予熱温度に応じ燃焼時の空気比が異る燃
焼排ガスを使用することにより、鋼帯をほとんど
酸化させることなく予熱できること、具体的に
は、第９図に示すように、鋼帯を280℃未満の範
囲で予熱する場合には、1.0以上の空気比で生成
した燃焼排ガスを用い、鋼帯を280℃以上に予熱
する場合には1.0未満の空気比で生成した燃焼排
ガスを用いることにより、鋼帯を予熱温度にかか
わらず、ほとんど無酸化の状態で、しかも効率的
に予熱することができることが判つた。 このように予熱帯ｉでは、燃焼用ガスの空気比
の規制により無酸化予熱が可能であるが、本発明
では後続の直火加熱帯ａで酸化膜の還元作用が得
られ、しかも中間酸洗を備えているため、液体冷
却により新たに生じた酸化膜を含めて除去できる
ので、予熱帯ｉにおけるある程度の酸化が許容さ
れ、この結果、第９図の鎖線イに示されるように
約100℃程度予熱許容温度を高めることができ、
これにより空気比1.3程度でも400℃程度の予熱が
可能となり予熱帯ｉに鋼帯表面圧延油の燃焼除去
作用をなさしめることができる。 第３図は本発明の他の実施例を示すもので、予
熱帯ｉの前面に入側ルーパｋを介して鉄粉除去を
主目的としたクリーニング設備ｊを設けたもので
ある。このクリーニング設備ｉは鉄粉除去を主目
的としたものであるため簡易な設備で足りる。第
５図はこのようなクリーニング設備の一例を示す
もので、１３はアルカリ槽、１４はスクラバ（ブ
ラシロール）、１５はそのバツクアツプロール、
１６は温水スプレーノズル、１７は温水リンス
槽、１８はドライヤであり、この程度のクリーニ
ング設備により鉄粉に十分に除去することができ
る。 第１表は以上のような本発明の連続焼鈍設備
（第１図〜第３図）による実施例を示すものであ
る。なお、No.５とNo.10はNOF炉−還元炉−急冷
−酸洗による比較例である。かかる比較例との比
較からも明らかなように、本願発明の連続焼鈍設
備によれば、従来のNOF方式に較べ酸化膜の生
成が大幅に抑えられ、化成処理性等に優れた製品
が得られることが判る。

【表】

【表】

【表】 なお本発明における液体冷却は、液体として適
宜なものを用いることができ、また湯による冷却
で常温まで低下させないような冷却を行うことも
できる。 さらに、本発明の調質圧延機としては、テンパ
ーミルのほかテンシヨンレベラーを用いることが
でき、或いはテンパーミルとテンシヨンレベラと
を併設することもできる。 また冷却に続いて亜鉛メツキ等メツキ装置を設
けることも可能である。 次に、上記第６図及び第７図に示す加熱バーナ
の構成を具体的に説明する。 図において７はバーナタイル内端壁４に突設さ
れた燃料ガスノズルであり、本実施例ではこの燃
料ガスノズル７の同方向に間隔をおいて燃料ガス
吐出孔３が形成されている。 このような加熱バーナにおいて、その空気吐出
孔２に空気供給角θを持たせるのは、バーナタイ
ル内で燃焼用空気に旋回流を生じさせるためで、
この旋回流によりバーナ内側に負圧領域が形成さ
れ、この負圧によつてガスが再循環することによ
り燃焼が促進され、もつて適切な非平衡領域を形
成せしめることができる。この空気供給角θは最
大60°、好しくは20〜40°とすることにより空気流
の旋回性が安定して得られる。 燃料ガス吐出孔３と空気吐出孔２のバーナ軸方
向距離Ｎは、これが（−）側にある場合、ガス温
度が高く、しかも燃焼中間生成物も広範囲に高い
分布状態にあるが反面遊離O₂（未反応O₂）が軸方
向に長く分布する傾向にある。本発明が目的とす
る非平衡領域を適切に形成せしめるには、この遊
離O₂のバーナ軸方向残存距離を最小にする必要
があり、その限界を求めると−0.1Dとなる。 Ｎが（＋）側にあれば適正な非平衡領域が形成
されるが、余り大きくなるとバーナタイル内端壁
が1400℃以上に加熱されるため好しくなく、バー
ナタイル内端壁のSicの保護上＋0.25Dが限界とな
る。第１２図は、燃料ガス吐出孔１４と空気吐出
孔１３のバーナ軸方向距離Ｎを−0.25Dとした場
合のバーナ出口からのバーナ軸方向距離とバーナ
タイル内のガス温度、O₂濃度及びイオン強度と
の各関係を調べたものであり、これによればＮが
このような（−）側にある場合、遊離O₂の軸方
向における残存距離L₀が大きく存在することが
示されている。 第１３図は燃料ガス孔と空気吐出孔のバーナ軸
方向距離Ｎと、遊離O₂の軸方向残存距離L₀との
関係を示すもので、これによればＮが−0.1Dよ
りも（−）側に大きくなると、L₀が急激に大き
くなつており、このため（−）側では−0.1Dが
限界となる。 一方、第１４図はＮを＋0.1Dとした場合のバ
ーナ出口からのバーナ軸方向距離とO₂濃度、イ
オン強度及びガス温度との各関係を調べたもので
ある。 この第１３図及び第１４図によれば、Ｎが
（＋）側であれば、O₂濃度にも問題がなく、バー
ナ出口からの距離が0.5D以上のところに適正な
非平衡領域が形成されている。 然しながらＮを（＋）側に大きくすると、バー
ナタイル内端壁４が加熱されるために、第１５図
の距離Ｎとバーナタイル内端壁４の温度Tbとの
関係グラフに示されるように、＋0.25DでTbが
1400℃以上となり、このため内端壁の材質の材質
がSiCであることを考慮し、＋0.25D以下とするの
が耐熱限界上好ましい。以上のことから燃焼ガス
吐出孔と空気吐出孔のバーナ中心軸距離Ｎに関し
ては、−0.1D〜0.25Dの範囲とすることが好まし
い。 空気吐出孔２からバーナタイル出口５までの距
離Ｌは非平衡領域の形成範囲と密接な関係を有し
ている。すなわちＬが3Dを超えると非平衡領域
がバーナタイル出口直後の部分にしか形成されず
好しくない。一方、Ｌが0.6D未満の場合は火炎
がバーナタイル出口直後で花びら状の火炎となり
バーナ中心軸上に適正な非平衡領域が安定して得
られない。従つて0.6D〜3.0Dの範囲にＬを定め
ることが好ましい。 薄鋼板を連続加熱する場合、バーナタイル出口
５と鋼板との距離を一定以上（通常、100mm程度
以上）とらないと、通板中に、鋼板がバーナに接
触する恐れがある。したがつて、火炎中の非平衡
領域は、バーナ出口側から所定の距離に位置する
鋼帯通板位置を含むなるべく広い範囲に形成させ
ることが好しいことになる。第１６図は距離Ｌと
バーナ出口から非平衡領域の末端（反バーナ側の
末端、例えば第１４図中のＡ点）までの距離L_R
との関係について調べたものである。これによれ
ば、Ｌが3Dを越えると非平衡領域の形成はバー
ナタイル出口直後のみとなり、それよりも前方側
にはほとんど形成されない。Ｌが小さくなるにし
たがい非平衡領域の形成範囲は拡大するが、Ｌが
0.6D未満の領域Ｘでは、火炎はバーナタイル出
口直後で、花びら状の放射状の火炎となり、バー
ナ軸心上に適正な非平衡領域が安定して形成され
ない。以上のことから、空気吐出孔２からバーナ
タイル出口５までの距離Ｌは0.6D〜3.0Dの範囲
とすることが望ましい。 なお、以上のような加熱バーナの構造におい
て、燃焼用空気吐出孔２から吐出される空気の旋
回流が強過ぎるとバーナ出側の燃焼ガスのバーナ
径方向での温度分布が不均一になり、この結果、
安定した広範囲の非平衡領域が形成されにくくな
るような場合がある。このような場合には、空気
旋回流を緩和して温度分布の均一化を図るため、
燃料ガス吐出孔３を、その噴射方向が燃料ノズル
外周に関する接線に対して非直角で、しかもこれ
による燃料ガス流が燃焼用空気吐出孔２からの空
気流と逆向きの旋回流、すなわち空気旋回流と逆
向きから衝突するような旋回流となるよう形成す
る構造、或いは、燃料ガス吐出孔３を、その噴射
方向がバーナ軸線方向またはバーナ軸線方向に対
して傾斜した方向となるようにする構造、さらに
は空気吐出孔２にバーナタイル径方向に対しバー
ナ開口方向への傾斜角（ねじれ角）を付与するよ
うな構造等を単独または、それぞれ組み合せた形
で採用することができる。 またバーナによる加熱面積を拡大するためバー
ナタイル１の少なくとも燃焼用空気吐出孔形成部
位より先端開口側の内壁に、バーナ内口径が先端
開口側に拡径するような広がり角を付した構造、
さらには空気吐出孔２の形成を容易にするため、
筒状バーナタイルの壁体内に、バーナ周方向に沿
つた燃焼用空気の旋回流路を設け、該旋回流路を
バーナ内部と連通させる複数の燃焼用空気吐出孔
を設けた構造等も採用することができる。 ［発明の効果］ 以上述べた本発明によれば鋼帯を直火加熱方式
により無酸化加熱することができ、ロールピツク
アツプ等の鋼帯酸化に基づくトラブルを適切に回
避せしめることができる。特に、本発明では無酸
化加熱が可能な直火加熱帯を用いることにより、
加熱均熱後の急冷を液体冷却行う方式でありなが
ら、表面品質に優れた鋼帯を得ることができる。
すなわち、加熱均熱後の冷却を液体によつて行う
場合鋼帯表面の酸化膜の生成は不可避的なもので
あり、従来の直火加熱炉と水冷却方式との組み合
せでは、直火加熱炉の後続に還元炉を設けたとし
ても、酸化膜の残存は不可避的である上、水冷却
によりさらに酸化膜が生成するため、後続に酸洗
設備等の酸化膜除去設備を設けても酸化膜が残存
し、製品の表面品質を確保することが難しかつた
ものである。これに対し本発明では、還元加熱可
能な直火加熱帯から無酸化状態で均熱帯−冷却帯
に鋼帯が送り出されるため、冷却帯に続く中間酸
洗設備では急冷によつて生じた酸化膜を除去する
だけで足り、酸洗により酸化膜除去を確実に行う
ことができる。また特に本発明では、最終酸洗設
備ではなく過時効処理帯前面に中間酸洗設備を設
けているため強酸による処理が可能であり、この
ため酸化膜の高い除去効果を得ることができる。
また本発明では加熱帯における無酸化加熱が可能
となる結果、続く均熱帯におけるH₂濃度を極く
低く抑えることができ、燃料の節減を図ることが
できる。 また、本願第２の発明は、以上の効果に加え、
高速焼鈍における直火加熱帯での加熱負荷を軽減
し、適切な高温、高速焼鈍が可能となる。また上
述した理由により予熱帯において250〜600℃の高
温予熱を行い鋼帯表面に付着した圧延油を燃焼除
去することができ、直火加熱帯での圧延油除去と
合せバーンオフ性が良好なものとなる。 また直火加熱方式による加熱帯では加熱速度が
大きいため間接加熱方式による場合に較べ加熱温
度（加熱最終温度）が高目になる傾向があり、そ
れだけ余分なエネルギーを必要とするが、予熱帯
を設けて鋼帯の予熱を行うことにより、昇温の勾
配を低くし、加熱温度を必要以上に上げなくて済
むという利点が得られる。さらに予熱炉に補助燃
焼機能をもたせることにより加熱帯での直火還元
加熱を確保しつつ、加熱の微妙な熱負荷調整が可
能となる。 また、本願第３の発明では以上の効果に加え、
加熱燃焼では除去されない鋼帯表面付着鉄粉を効
果的に除去でき、この鉄粉に基因したロールピツ
クアツプに似た２次トラブルを適切に防止するこ
とができ、また予熱帯や直火加熱帯での圧延油除
去作用を補強し得る効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はそれぞれ本発明の実施例
を示す説明図である。第４図は本発明設備の直火
加熱帯の一例を示す説明図である。第５図は本発
明設備のクリーニング設備を示す説明図である。
第６図及び第７図は本発明は本発明設備で用いら
れる還元加熱バーナの一例を示すもので、第６図
は縦断面図、第７図は第６図中−線に沿う断
面図である。第８図は第４図に示す直火加熱帯の
第１パスにおける酸化膜厚及び鋼帯温度の推移を
示すものである。第９図は予熱帯における燃焼排
ガスの空気比と無酸予熱限界温度との関係を示す
ものである。第１０図は第６図及び第７図に示す
加熱バーナにおける非平衡領域形成範囲の一測定
例を示すものである。第１１図は同じく加熱バー
ナの還元加熱特性を示すものである。第１２図な
いし第１６図は第６図及び第７図に示す加熱バー
ナの特性を示すもので、第１２図は燃料ガス（吐
出孔と空気吐出孔とのバーナ軸方向における距離
Ｎを−0.25Dとした場合のバーナ出口からの距離
とガス温度、O₂濃度、イオン強度との関係、第
１３図は燃料ガス吐出孔と空気吐出孔のバーナ軸
方向における距離Ｎと遊離O₂のバーナ軸方向残
存距離L₀との関係、第１４図は距離Ｎを＋1.0と
した場合のバーナ出口からの距離Ｌとガス温度、
O₂濃度、イオン強度との関係、第１５図は燃料
ガス吐出孔と空気吐出孔の距離Ｎとバーナタイル
後壁温度Tbとの関係、第１６図は空気吐出孔か
らバーナ出口までの距離Ｌと非平衡領域の末端ま
での距離L_Rとの関係を各示すものである。 図においてａは直火加熱帯、ｂは均熱帯、ｃは
冷却帯、ｄは中間酸洗設備、ｅは過時効処理帯、
ｇはテンパーミル、ｉは予熱帯、ｊはクリーニン
グ装置、９は加熱バーナを各示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入側から直火加熱帯、均熱帯、液体冷却を主
   体とした冷却帯、中間酸洗設備及び過時効処理帯
   が順に設けられるとともに、最終処理帯の出側
   に、調質圧延機が配置され、且つ前記直火加熱帯
   には、少なくとも出側領域に、燃焼中間反応生成
   物を有し且つ遊離酸素を有しない非平衡領域を火
   炎中に形成し得る複数の加熱バーナを配置したこ
   とを特徴とする鋼帯の連続焼鈍設備。 ２ 入側から予熱帯、直火加熱帯、均熱帯、液体
   冷却を主体とした冷却帯、中間酸洗設備及び過時
   効処理帯が順に設けられるとともに、最終処理帯
   の出側に、調質圧延機が配置され、且つ前記直火
   加熱帯には、少なくとも出側領域に、燃焼中間反
   応生成物を有し且つ遊離酸素を有しない非平衡領
   域を火炎中に形成し得る複数の加熱バーナを配置
   したことを特徴とする鋼帯の連続焼鈍設備。 ３ 入側から鋼帯表面のクリーニング設備、予熱
   帯、直火加熱帯、均熱帯、液体冷却を主体とした
   冷却帯、中間酸洗設備及び過時効処理帯が順に設
   けられるとともに、最終処理帯の出側に、調質圧
   延機が配置され、且つ前記直火加熱帯には、少な
   くとも出側領域に、燃焼中間反応生成物を有し且
   つ遊離酸素を有しない非平衡領域を火炎中に形成
   し得る複数の加熱バーナを配置したことを特徴と
   する鋼帯の連続焼鈍設備。