JPH072973B2

JPH072973B2 - 鋼板の無酸化加熱方法

Info

Publication number: JPH072973B2
Application number: JP61068200A
Authority: JP
Inventors: 豊鈴木; 啓行高島
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-03-26
Filing date: 1986-03-26
Publication date: 1995-01-18
Anticipated expiration: 2010-01-18
Also published as: JPS62224638A

Description

【発明の詳細な説明】利用産業分野この発明は、鋼板に燃焼ガスを直接吹付ける鋼板の加熱
方法の改良に係り、極めて安定性の高い無酸化状態で加
熱できる鋼板の無酸化加熱方法に関する。

背景技術一般に、鋼板を無酸化状態で加熱する方法として、炉内
を還元性ガスにて雰囲気調整して、ラジアントチューブ
等を用いて間接加熱する方法が知られているが、燃焼ガ
スを直接鋼板に吹付ける直火焚加熱に比べて、熱効率か
低く、加熱速度が著しく遅い問題がある。

従って、直火焚加熱方法で無酸化状態が保持できれば、
熱効率がよく、かつ加熱に続く後工程での処理が簡素化
されるなどの利点があり、直火焚加熱における無酸化加
熱方法が種々検討されている。

平衡論的な無酸化加熱法では、FeOのH₂,CO等による還元
反応が進行するには、空燃比を低下させる必要があり、
未燃分が出ることによる火炎温度の低下が大きいため、
加熱速度が低下する問題があるが、これを、火炎の非平
衡領域を実質的に利用し、高い空燃比で無酸化でかつ比
較的高加熱速度を実現した加熱方法（米国特許第3,320,
085号）が提案されている。

すなわち、上記加熱方法は、予混合方式のラジアントカ
ップバーナーを用いて、燃焼ガス中の未燃分（CO＋H₂）
を４〜６％（空燃比約0.9に相当）とし、第３図の如き
板温度と燃焼ガス温度との関係を示すグラフにおける還
元領域の範囲となるように炉温度を調整するものであ
る。

しかし、上記加熱方法は実用化に際して、バーナの性能
や火炎のどの部位を利用するかなどの燃焼技術上の問題
があり、また、無酸化を得るための条件が狭く、安定性
に欠ける問題があった。すなわち、平衡論的には酸化領
域で加熱を行なうのであるから、火炎の特定領域から外
れると、鋼板表面が酸化され、また、外的要因による影
響を受けやすい。

また、一般に理論火炎温度の60％程度が実際の燃焼ガス
温度であることから、上記加熱方法において、利用でき
る還元領域は狭く、燃焼ガス温度が1300℃の場合、還元
領域での板温度は高々400℃〜800℃であり、800℃を越
えると鋼板が酸化する問題がある。

さらに、上記加熱方法の安定性を得るため、燃焼ガス中
の中間イオンの強度と酸素濃度を測定して、鋼板表面近
くでの燃焼ガスの還元炎状態を判断し、これに基づいて
燃焼系を制御する方法（特開昭60−121230号）が提案さ
れているが、火炎長さの制御と炉内温度、すなわち、鋼
板の加熱温度制御との両立性に問題がある。

発明の目的この発明は、空気比１未満で燃焼させている燃焼ガス、
すなわち、還元炎を直接鋼板に吹付けて鋼板を加熱する
直火焚加熱方法における上述の現状に鑑み、簡単な操作
及び制御により、極めて安定性の高い無酸化状態で加熱
できる鋼板の無酸化加熱方法を目的としている。

発明の構成と効果この発明は、空気比１未満で燃焼させている燃焼ガス
（還元炎）を直接、鋼板に吹付けて鋼板を加熱する直火
焚加熱方法において、燃焼用空気中の酸素濃度を空気中
の30vol％〜80vol％に富化して燃焼させ、火炎温度を上
昇させることを特徴とする鋼板の無酸化加熱方法であ
る。

この発明において、燃焼用空気の酸素濃度を、30vol％
以上にすると、空気比を0.5程度まで下げることがで
き、また、板温度が1200℃以上となっても無酸化状態が
維持される。さらに、表面が酸化した鋼板の還元を行な
うこともできる。

また、燃焼ガス温度を上昇させることができるため、加
熱能力が増大し、相対的に設備を小型化できる利点があ
る。

発明の好ましい実施態様この発明は、燃焼用空気中の酸素を富化し、酸素濃度を
21vol％以上に高めて燃焼温度を上昇させて、鋼板を加
熱することを特徴とする。

例えば、酸素富化の上限は、純酸素燃焼であるが、CO燃
焼の例でみれば、第１図に示す如く、空気燃焼の場合、
平衡論的に還元が可能となる空気比0.5では、その火炎
温度の低下が著しくなるが、純酸素燃焼の場合は、理論
酸素比の低下にともなう燃焼温度の低下は相対的に少な
く、高度に酸素富化を行なうことにより、酸素比すなわ
ち空気比の低下が可能であり、平衡論上でも還元可能な
領域での加熱が可能なことが分かる。

平衡論上において、還元可能な領域で鋼板を加熱するに
は、燃焼用空気の酸素濃度を21vol％以上に酸素富化を
行なえばく、酸素富化程度と空気比との相関関係により
還元可能な領域は変動するが、燃焼用空気の酸素濃度を
30vol％以上とすることにより、鋼板温度が1200℃を越
えても酸化することがなく、また、バーナーの性能の影
響を受け難くなり、火炎の後流が鋼板に当っても酸化す
ることがなく、還元性能が安定する。

また、酸素富化程度が低い場合は、空気比を例えば、従
来と同程度とすれば、火炎温度を上昇させることができ
る。

第２図にコークス炉ガスの燃焼における酸素濃度と理論
火炎温度との関係を表わしたグラフを示すが、酸素濃度
を25vol％に高めると、理論火炎温度は2100℃から2400
℃と約300℃上昇している。

また、第３図に実際の加熱における板温度と燃焼ガス温
度との関係に基づいて還元領域を表わしたグラフを示す
が、酸素富化なしの実際の燃焼火炎温度は約1300℃であ
り、その場合の還元領域は、約430℃〜780℃程度であ
り、酸素濃度25vol％に酸素富化すると、実際の燃焼火
炎温度は約1500℃であり、その場合の還元領域は、約30
0℃〜850℃程度まで拡大され、還元性能が向上する。

詳述した如く、燃焼用空気の酸素富化を行なえば、燃焼
ガスの還元領域が拡大し、還元性能が向上するが、好ま
しくは、酸素濃度を30vol％〜80vol％とするのがよい。

すなわち、酸素濃度30vol％未満では、火炎温度の上昇
が充分でないので、無酸化性能に問題が残る。また、酸
素濃度が80vol％を越えると、空気比を低下させた場合
でも、火炎温度の上昇が大きすぎて、鋼板の温度分布の
不均一性が増大し、甚だしいときは溶損事故が発生し好
ましくない。

実操業において、酸素濃度の富化を行なう方法には、使
用するバーナ等の型式等に応じて、公知の手段が適宜選
定される。

実施例実施例１溶融メッキライン中の焼鈍設備において、鋼ストリップ
を、板温度800℃まで昇温加熱するのに、下記条件で実
施した。

バーナ種；ノズルミックス型バーナ酸素富化空気供給方法；燃焼用空気配管に純酸素を予混
合する。

燃焼用空気；酸素濃度 35vol％空気比 0.6 上記のこの発明による直火加熱方法により、加熱速度20
0℃/minが得られ、また、完全還元状態で加熱が可能で
あったため、加熱前の板表面の３μｍ厚みのスケール除
去も可能でかつ、後工程の酸洗も不要であった。

比較として、酸素富化を行なわない以外は同条件で加熱
を実施したところ、同様の加熱速度を得たが、鋼板は酸
化されて後工程として酸洗が必要であった。

【図面の簡単な説明】第１図はCOの燃焼における空気比と理論火炎温度との関
係を示すグラフである。第２図はコークス炉ガスの燃焼
における酸素濃度と理論火炎温度との関係を表わしたグ
ラフである。第３図は実際の加熱における板温度と燃焼
ガス温度との関係に基づいて還元領域を表わしたグラフ
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気比１未満で燃焼させている燃焼ガス
（還元炎）を直接、鋼板に吹付けて鋼板を加熱する直火
焚加熱方法において、燃焼用空気中の酸素濃度を空気中
の30vol％〜80vol％に富化して燃焼させ、火炎温度を上
昇させることを特徴とする鋼板の無酸化加熱方法。