JPH06158181A - 鋼帯の直火式加熱方法およびその直火式加熱炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】鋼帯の再酸化を抑制し、鋼帯表面に生成する酸
化スケールを少なくする加熱手段を提供する。 【構成】鋼帯に対向する直火還元バーナ群が鋼帯走行路
に沿って配列された直火式加熱炉の下流側最終段のバー
ナを傾斜角可変に設ける。この最終段のバーナの火炎角
度を鋼帯の進行方向に対し３０〜６０度の範囲で炉内側
に向けて加熱する。 【効果】鋼帯表面品質を向上できる。設備費が安価につ
く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋼帯の連続焼鈍設備
における直火式加熱方法とその加熱炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼帯の連続焼鈍設備における直火式加熱
方法は、走行する鋼帯に対向してバーナ群が当該鋼帯の
走行路に沿って配列された直火式加熱炉により鋼帯を連
続的に加熱する方法であり、バーナとしては、燃焼炎に
より酸化スケールを発生させず、あるいは酸化スケール
を還元しながら鋼帯を直接加熱する直火還元バーナが用
いられている。

【０００３】しかるに、直火還元バーナを備えた直火式
加熱炉では、加熱炉出側において一部の燃焼排ガスが炉
内を走行する鋼帯に伴われて出側に向かって流れるた
め、還元された鋼帯がこの燃焼排ガスに含まれた二酸化
炭素や水蒸気により再酸化し、鋼帯表面に生成した酸化
スケールがロールに付着し鋼帯の表面品質を低下させる
という問題がある。

【０００４】かかる対策として、例えば（Ａ）特開昭５
９−５９８３３号公報には、直火式加熱炉の側壁に排ガ
スポートを設け、鋼帯を加熱した後の燃焼排ガスをこの
排ガスポートより排出させることにより還元能力の低下
を防止する直火式加熱炉が提案されている。

【０００５】また、（Ｂ）特公平３−６８９３２号公報
には、バーナ火炎を鋼帯に対しほぼ直角に、かつ火炎中
に形成する未反応酸素を有しない非平衡領域が鋼帯表面
に衝突するように配設される加熱バーナを、ライン方向
でバーナ内径とバーナピッチとの比が０．３以上となる
ように間隔配置することにより、バーナ間に存在する燃
焼ガス（準平衡ガス）により鋼帯が酸化されないよう、
全体として還元状態を維持する直火式加熱炉が提案され
ている。

【０００６】また、（Ｃ）特開平２−２８５８３０号公
報には、バーナ火炎を鋼帯に対しほぼ直角に、かつ火炎
中に形成する未反応酸素を有しない非平衡領域が鋼帯表
面に衝突するように配設される加熱バーナを、鋼帯幅方
向で０．４以上となるように間隔配置することにより、
隣接するバーナ火炎のイオン強度を高水準に保ち還元加
熱を行う直火式加熱炉が提案されている。

【０００７】また、（Ｄ）特開平４−４１６２６号公報
には、直火無酸化加熱炉の最終段のバーナの鋼帯出側隣
接位置で無酸化性ガスを鋼帯表面に吹付けることによ
り、鋼帯の再酸化を防止する熱処理方法が提案されてい
る。

【０００８】さらに、（Ｅ）特開平４−６６６１５号公
報には、炉内で燃料を直接燃焼させる直火式燃焼バーナ
の燃焼ガスにより熱処理する際、空気比０．５以下で排
ガス中の酸素濃度および排ガス温度を検出し、酸素濃度
を１００ｐｐｍ以下、排ガス温度を所定の温度になるよ
う燃焼制御することによって、酸素除去の不要な酸化皮
膜とする熱処理方法が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術には以下に記載する問題点があった。すなわち、
（Ａ）の直火式加熱炉は、バーナ段毎に排ガスポートを
設けなければならないため設備費用がかさむ。（Ｂ）、
（Ｃ）の直火式加熱炉は、鋼帯の還元性を良好にするこ
とに重点が置かれたものであるため、燃焼排ガスによる
鋼帯の再酸化防止対策としては十分とは言い得ない。
（Ｄ）の熱処理方法は、無酸化性ガスを吹付ける分コス
ト高となり、鋼帯の熱処理コストが高くつく。（Ｅ）の
熱処理方法の場合は、鋼帯の加熱方式として直接燃焼バ
ーナの燃焼ガス雰囲気で加熱する方式を採用しているた
め、熱効率が低く、温度の応答性も悪い。

【００１０】この発明は、このような従来技術の問題点
に鑑み、燃焼排ガス巻込みによる鋼帯の再酸化を防止
し、かつ熱効率を損なわず、設備費も安価につく鋼帯の
直火式加熱方法およびその直火式加熱炉を提案しようと
するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決する手段として、鋭意検討を重ねた結果、鋼帯走行
路に配列されている直火還元バーナの火炎の角度により
鋼帯表面に生成する酸化皮膜の厚さが変化することを知
見し、鋼帯の再酸化防止に有効な手段を見出したもの
で、その要旨は、鋼帯に対向する直火還元バーナ群が鋼
帯走行路に沿って配列された直火式加熱炉にて鋼帯を連
続加熱する方法において、直火式加熱炉の下流側最終段
の直火還元バーナの火炎角度を鋼帯の進行方向に対し３
０〜６０度の範囲で炉内側に傾けて加熱することを特徴
とする鋼帯の直火式加熱方法であり、またこの方法を実
施するための手段として、直火還元バーナ群の下流側最
終段に鋼帯の進行方向に対し火炎角度を可変となす直火
還元バーナを配置したことを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】この発明における直火式加熱炉は、一端に鋼帯
の入口を、他端に鋼帯の出口を有する直線状の鋼帯走行
路を持つ炉体の両側壁に、複数個の直火還元バーナが鋼
帯走行路に沿って一定の間隔を隔てて配置され、炉内を
走行する鋼帯を両側の直火還元バーナの火炎によって連
続的に加熱する方式となっている。

【００１３】上記直火式加熱炉により鋼帯を連続加熱す
る際、下流側最終段の直火還元バーナの火炎角度を鋼帯
の進行方向に対し３０〜６０度の範囲で炉内側に傾けて
加熱することとしたのは、以下に示す理由による。ま
ず、直火還元バーナ群の中で火炎角度を変化させるバー
ナを下流側最終段に限定したのは、直火式加熱炉の場合
は前記した通り加熱炉出側において一部の燃焼排ガスが
炉内を走行する鋼帯に伴われて出側に向かって流れるた
めである。この発明ではこの鋼帯に伴われて出側に向か
って流れる燃焼排ガスを遮るため、最終段の直火還元バ
ーナの火炎角度を鋼帯の進行方向に対し傾けることとし
たのである。この直火還元バーナの火炎角度を３０〜６
０度の範囲に限定したのは、３０度未満では上記燃焼排
ガスの遮断効果が小さいために鋼帯表面に生成する酸化
被膜の厚さが厚くなるためである。なお、火炎角度が６
０度を超えると上段側の設備を劣化させるおそれがある
ため、設備保護上火炎角度の上限は６０度とした。

【００１４】最終段の直火還元バーナの火炎角度を可変
とするための手段としては、複数本の直火還元バーナが
取付けられているバーナパネルを球面軸受等で可動に支
持する方式を採用し、流体圧シリンダーまたはモータ等
の動力で自動的に角度調整できるようにする。

【００１５】上記のごとく、バーナ群最終段の直火還元
バーナの火炎角度を鋼帯の進行方向に対し３０〜６０度
の範囲で炉内側に傾けて加熱した場合、炉内を走行する
鋼帯に伴われて加熱炉出側（下流側）に向かって流れる
燃焼排ガスはこの最終段の直火還元バーナの火炎により
遮られて下流側の排ガスの巻込みが防止されるため、鋼
帯の再酸化が抑制され鋼帯表面に生成する酸化スケール
の量が大幅に少なくなる。

【００１６】

【実施例】図１はこの発明に係る直火式加熱炉の一例を
示す概略構成図、図２は同上の直火式加熱炉における鋼
帯の進行方向と直火還元バーナの火炎角度の関係を示す
説明図で、１は鋼帯、２は直火式加熱炉、３はバーナパ
ネル、４は回動軸、５は流体圧シリンダー、６は排ガス
吸引口、７は排ガス管路、８は排ガスダンパー、９は排
ガス吸引ファンである。なお、ここでは加熱帯が５ゾー
ンの加熱炉を例にとり説明する。

【００１７】直火式加熱炉２においては、直火還元バー
ナを複数本まとめて空気比の制御を行うグループをゾー
ンと称するので、各バーナパネルには複数本の直火還元
バーナが設置されている。Ｎｏ．１〜５ゾーンのうち、
この発明では下流側最終段すなわちＮｏ．５ゾーンのバ
ーナパネル３を例えば回動軸４にて可動に支持し、流体
圧シリンダー５にて当該バーナの火炎角度を調整できる
ように設ける。なお、Ｎｏ．１〜４ゾーンの各バーナパ
ネル３は鋼帯１に対し直角に配置し、鋼帯１に対して火
炎が直角に当るようにする。

【００１８】上記直火式加熱炉において、鋼帯１の加熱
に際しては、Ｎｏ．５ゾーンのバーナパネル３を流体圧
シリンダー５にて傾斜角θ（火炎角度）を３０〜６０度
に設定する。炉内を走行する鋼帯１はＮｏ．１〜４ゾー
ンの直火還元バーナにて直角に当る火炎により加熱さ
れ、続いてＮｏ．５ゾーンの傾斜火炎により加熱され
る。この時、Ｎｏ．１〜４ゾーンにおいて生成した燃焼
ガスは鋼帯１に伴われて下流に向かって流れるが、最終
段のＮｏ．５ゾーンの傾斜火炎によってその燃焼排ガス
は遮られるため、還元された鋼帯の酸化が抑制される。

【００１９】実施例１ 図１に示す直火式加熱炉により、表１に示す操業条件で
最終段のバーナゾーンの火炎角度θを種々変えて実施し
た結果を表２、図３に示す。表２中、図３中のバーナ角
度θ＝０度は鋼帯に対して火炎を直角に当てた場合の結
果である。表２、図３の結果より、最終段のバーナゾー
ンの火炎角度θによって酸化皮膜厚が変化することがわ
かり、かつ鋼帯の走行速度が１００ｍｐｍの時は火炎角
度θ＝３０度以上で、また１５０ｍｐｍの時は火炎角度
θ＝４５度以上で、原板の酸化皮膜厚よりも薄い酸化皮
膜となり、鋼帯の再酸化を抑制できることがわかる。こ
の結果より、最終段のバーナゾーンの火炎角度θは３０
度以上が好ましいことがわかる。なお、火炎角度θの上
限は前記した通り設備保護上６０度が好ましい。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】実施例２ 図１に示す直火式加熱炉により、表３に示す操業条件
（鋼帯速度一定）でバーナゾーンの火炎角度θを種々変
えて実施した結果を表４に示す。表４中、バーナ角度θ
＝０度は鋼帯に対して火炎を直角に当てた場合の結果で
ある。表４の結果より明らかなごとく、本実施例におい
ても、最終段のバーナ角度θを３０〜６０度に設定する
ことにより、鋼帯の酸化を抑制できることが明らかであ
る。

【００２３】

【表３】

【００２４】

【表４】

【００２５】

【発明の効果】以上説明したごとく、この発明方法によ
れば、炉内を走行する鋼帯に伴われて加熱炉出側に向っ
て流れる燃焼排ガスを加熱炉最終段（ゾーン）のバーナ
火炎によって遮ることができるので、燃焼排ガスに含ま
れている二酸化炭素や水蒸気による鋼帯の再酸化が抑制
され、鋼帯の表面品質の向上がはかられる。また、この
発明方法は加熱炉最終段の直火還元バーナを傾斜角可変
に取付け、流体圧シリンダー等で角度調整を行う方式に
よって容易に実施できるので、設備費が高くつくことが
なく、経済的効果も大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る直火式加熱炉の一例を示す概略
構成図である。

【図２】同上の直火式加熱炉における鋼帯の進行方向と
直火還元バーナの火炎角度の関係を示す説明図である。

【図３】この発明の実施例における最終段バーナゾーン
の火炎角度θと鋼帯に生成する酸化皮膜厚の関係を示す
図である。

【符号の説明】

１ 鋼帯 ２ 直火式加熱炉 ３ バーナパネル ４ 回動軸 ５ 流体圧シリンダー ６ 排ガス吸引口 ７ 排ガス管路 ８ 排ガスダンパー ９ 排ガス吸引ファン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼帯に対向する直火還元バーナ群が鋼帯
   走行路に沿って配列された直火式加熱炉にて鋼帯を連続
   加熱する方法において、直火式加熱炉の下流側最終段の
   直火還元バーナの火炎角度を鋼帯の進行方向に対し３０
   〜６０度の範囲で炉内側に傾けて加熱することを特徴と
   する鋼帯の直火式加熱方法。
2. 【請求項２】 鋼帯に対向する直火還元バーナ群が鋼帯
   走行路に沿って配列された直火式加熱炉であって、直火
   還元バーナ群の下流側最終段に鋼帯の進行方向に対し火
   炎角度を可変となす直火還元バーナを配置したことを特
   徴とする鋼帯の直火式加熱炉。