JPH1072621A - 鋼材の加熱炉 - Google Patents
鋼材の加熱炉Info
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- JPH1072621A JPH1072621A JP22884196A JP22884196A JPH1072621A JP H1072621 A JPH1072621 A JP H1072621A JP 22884196 A JP22884196 A JP 22884196A JP 22884196 A JP22884196 A JP 22884196A JP H1072621 A JPH1072621 A JP H1072621A
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- JP
- Japan
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- furnace
- door
- heating furnace
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- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 加熱炉に装入された鋼材の酸化を防止する。
【解決手段】 鋼材を加熱する炉本体とこの炉本体への
鋼材の装入、抽出を行う開閉扉をそれぞれ備えた加熱炉
において、該加熱炉の開閉扉の少なくとも一方に不活性
ガスを噴射して空気の侵入を防止するスリットノズルを
配置する。
鋼材の装入、抽出を行う開閉扉をそれぞれ備えた加熱炉
において、該加熱炉の開閉扉の少なくとも一方に不活性
ガスを噴射して空気の侵入を防止するスリットノズルを
配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、鋼材を加熱する
加熱炉において、外部からの空気の侵入を防止して鋼材
の酸化を極力回避しようとするものである。
加熱炉において、外部からの空気の侵入を防止して鋼材
の酸化を極力回避しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】熱延板の製造においては、素材であるス
ラブ等をまず酸化性雰囲気の加熱炉に装入し、1100〜13
00℃程度の温度域で数時間加熱したのちに熱間圧延を開
始するが、この加熱時には、炉内の酸素濃度の影響によ
り酸化反応が起こるために、スラブの表面に１次スケー
ルと呼ばれるスケール層が生成する。この１次スケール
と鋼材を炉から抽出した後に生成する２次スケールが十
分にデスケールされない状態で圧延されると、スケール
が板の表面に食い込みスケール傷となって残存し、製品
の表面性状を著しく損なう。また、板の曲げ加工時に
は、クラックの起点になるなど、製品の品質に悪影響を
及ぼすという不具合が生ずる。したがって、加熱炉にお
ける鋼材の加熱に際しては、炉内の酸素濃度をなるべく
低減し、１次スケールの発生量を少なくすることが歩留
りや製品の表面品質の向上を図るうえで非常に重要な要
件になっている。
ラブ等をまず酸化性雰囲気の加熱炉に装入し、1100〜13
00℃程度の温度域で数時間加熱したのちに熱間圧延を開
始するが、この加熱時には、炉内の酸素濃度の影響によ
り酸化反応が起こるために、スラブの表面に１次スケー
ルと呼ばれるスケール層が生成する。この１次スケール
と鋼材を炉から抽出した後に生成する２次スケールが十
分にデスケールされない状態で圧延されると、スケール
が板の表面に食い込みスケール傷となって残存し、製品
の表面性状を著しく損なう。また、板の曲げ加工時に
は、クラックの起点になるなど、製品の品質に悪影響を
及ぼすという不具合が生ずる。したがって、加熱炉にお
ける鋼材の加熱に際しては、炉内の酸素濃度をなるべく
低減し、１次スケールの発生量を少なくすることが歩留
りや製品の表面品質の向上を図るうえで非常に重要な要
件になっている。
【０００３】この点に関して、従来は、次のような手立
てがとられてきた。 １）スラブ表面に酸化防止剤を塗布する。 ２）スラブの加熱時間を短縮し、加熱温度を低下させ
る。 ３）低空気比燃焼を行う。 ４）加熱炉内の炉圧を上げて操業する。 ５）加熱炉の装入、抽出口にシール装置を設置する。
てがとられてきた。 １）スラブ表面に酸化防止剤を塗布する。 ２）スラブの加熱時間を短縮し、加熱温度を低下させ
る。 ３）低空気比燃焼を行う。 ４）加熱炉内の炉圧を上げて操業する。 ５）加熱炉の装入、抽出口にシール装置を設置する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の１）で
は、煩雑な塗布作業が必要であり、製造コストが高くな
る、２）では、低温抽出となるため、圧延機の負荷が増
大するとともに、鋼種によっては適用できない規格が存
在する、３）では、未燃焼ガスが発生する可能性があ
る、また４）では、炉内ガスが吹き出すのが避けられな
いため、熱量原単位が悪化し、炉周りの設備寿命が短く
なる、というそれぞれの問題があった。
は、煩雑な塗布作業が必要であり、製造コストが高くな
る、２）では、低温抽出となるため、圧延機の負荷が増
大するとともに、鋼種によっては適用できない規格が存
在する、３）では、未燃焼ガスが発生する可能性があ
る、また４）では、炉内ガスが吹き出すのが避けられな
いため、熱量原単位が悪化し、炉周りの設備寿命が短く
なる、というそれぞれの問題があった。
【０００５】一方、上記の５）に関しては、これまで
に、扉前面に楔部材を配置し、押圧ローラーを押圧接触
させて扉のシールを行う技術（実開昭５６−３４００号
公報）や、鋼片の通過用開口部とエキストラクタ用開口
部を開閉する昇降式第１扉と、エキストラクタフォーク
の進退運動に連動してエキストラクタ用開口部を開閉す
る回動式シール扉を設ける技術（特開平６−２４８３２
５号公報）、あるいは、扉下端に外側シールカーテンと
内側シールカーテンを２重に設け、扉下方の端壁外部端
面には扉の開閉に連動した転回自在のシールテーブルを
設け、かつ、シールテーブルもエキストラクタ装入用の
切り欠きにはシール布を付設する技術（特公平６−２９
４６２号公報）などが提案されている。
に、扉前面に楔部材を配置し、押圧ローラーを押圧接触
させて扉のシールを行う技術（実開昭５６−３４００号
公報）や、鋼片の通過用開口部とエキストラクタ用開口
部を開閉する昇降式第１扉と、エキストラクタフォーク
の進退運動に連動してエキストラクタ用開口部を開閉す
る回動式シール扉を設ける技術（特開平６−２４８３２
５号公報）、あるいは、扉下端に外側シールカーテンと
内側シールカーテンを２重に設け、扉下方の端壁外部端
面には扉の開閉に連動した転回自在のシールテーブルを
設け、かつ、シールテーブルもエキストラクタ装入用の
切り欠きにはシール布を付設する技術（特公平６−２９
４６２号公報）などが提案されている。
【０００６】しかしながら、扉前面に楔部材を配設し、
押圧ローラーを押圧接触させて扉のシールを行う場合に
は、扉が炉内温度の影響で時間と供に反り変形を起こし
た際に完全なシールが困難となる。また、鋼片の通過用
開口部とエキストラクタ用開口部を開閉する昇降式第１
扉と、エキストラクタフォークの進退運動に連動してエ
キストラクタ用開口部を開閉する回動式シール扉を設け
る場合や、扉下端に外側シールカーテンと内側シールカ
ーテンを２重に設ける場合には、扉開放時において外部
からの空気の侵入を防止することができないところに問
題を残していた。
押圧ローラーを押圧接触させて扉のシールを行う場合に
は、扉が炉内温度の影響で時間と供に反り変形を起こし
た際に完全なシールが困難となる。また、鋼片の通過用
開口部とエキストラクタ用開口部を開閉する昇降式第１
扉と、エキストラクタフォークの進退運動に連動してエ
キストラクタ用開口部を開閉する回動式シール扉を設け
る場合や、扉下端に外側シールカーテンと内側シールカ
ーテンを２重に設ける場合には、扉開放時において外部
からの空気の侵入を防止することができないところに問
題を残していた。
【０００７】そこで、この発明は、従来技術が抱えてい
た上記問題を生ずることなく、加熱炉の炉内酸素濃度を
低減し、鋼材の酸化を抑制する技術を提案することを目
的とする。
た上記問題を生ずることなく、加熱炉の炉内酸素濃度を
低減し、鋼材の酸化を抑制する技術を提案することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、鋼材を加熱
する炉本体とこの炉本体への鋼材の装入、抽出を行う扉
をそれぞれ備えた加熱炉において、該加熱炉の装入扉お
よび抽出扉の少なくとも一方に、炉圧が負になった時点
で不活性ガスを噴射して炉内への外部空気の侵入を防止
するスリットノズルを配置したことを特徴とする、鋼材
の加熱炉である。
する炉本体とこの炉本体への鋼材の装入、抽出を行う扉
をそれぞれ備えた加熱炉において、該加熱炉の装入扉お
よび抽出扉の少なくとも一方に、炉圧が負になった時点
で不活性ガスを噴射して炉内への外部空気の侵入を防止
するスリットノズルを配置したことを特徴とする、鋼材
の加熱炉である。
【０００９】
【発明の実施の形態】発明者らは、先ず炉内のO2濃度の
支配要因及びO2濃度分布の実態を把握すべく種々の調査
と検討を行った結果、 １）実機加熱炉の均熱帯の下部におけるO2濃度は、図１
に示すように、エキストラクタ用開口部の最下部の炉圧
が負圧になった時点で急激に上昇すること、 ２）均熱帯下部のO2濃度は、図２に示すように、設定空
気比（バーナ空気比）にさほど依存しないこと、 ３）均熱帯下部のO2濃度は、図３に示すように、加熱炉
の扉が開いてから閉の状態になっても、扉と炉体のすき
間から空気が侵入するため、炉内O2濃度は低下しないこ
と、 ４）均熱帯下部のO2濃度は、図４の如く均熱帯上部に比
べて、O2濃度が非常に高いこと などが明らかとなった。
支配要因及びO2濃度分布の実態を把握すべく種々の調査
と検討を行った結果、 １）実機加熱炉の均熱帯の下部におけるO2濃度は、図１
に示すように、エキストラクタ用開口部の最下部の炉圧
が負圧になった時点で急激に上昇すること、 ２）均熱帯下部のO2濃度は、図２に示すように、設定空
気比（バーナ空気比）にさほど依存しないこと、 ３）均熱帯下部のO2濃度は、図３に示すように、加熱炉
の扉が開いてから閉の状態になっても、扉と炉体のすき
間から空気が侵入するため、炉内O2濃度は低下しないこ
と、 ４）均熱帯下部のO2濃度は、図４の如く均熱帯上部に比
べて、O2濃度が非常に高いこと などが明らかとなった。
【００１０】上記の事実に基づき、加熱炉の模型実験お
よび流動計算を行ったところ、図５に示すように炉体と
抽出扉のすき間から空気が侵入し、この空気が、温度差
のために均熱帯下部に滞留すると仮定すると、炉内O2濃
度の測定データは解析結果とよく一致することが確認さ
れた。この知見から、炉内におけるO2濃度を低減するた
めには、扉の開時よりも、炉圧が低下した扉の閉時の侵
入空気が炉内雰囲気を支配しているという観点から、扉
のすき間からの侵入空気を防止することが重要であると
判断した。
よび流動計算を行ったところ、図５に示すように炉体と
抽出扉のすき間から空気が侵入し、この空気が、温度差
のために均熱帯下部に滞留すると仮定すると、炉内O2濃
度の測定データは解析結果とよく一致することが確認さ
れた。この知見から、炉内におけるO2濃度を低減するた
めには、扉の開時よりも、炉圧が低下した扉の閉時の侵
入空気が炉内雰囲気を支配しているという観点から、扉
のすき間からの侵入空気を防止することが重要であると
判断した。
【００１１】そこで、この発明においては、加熱炉の装
入扉および抽出扉の少なくとも一方（以下の説明では、
抽出扉側に適用する場合を示す）にスリットノズルを設
け、不活性ガスをノズルより扉と炉体間のすき間に噴射
してパージし、炉圧低下時におこる扉のすき間からの炉
内侵入空気を防止するようにした。
入扉および抽出扉の少なくとも一方（以下の説明では、
抽出扉側に適用する場合を示す）にスリットノズルを設
け、不活性ガスをノズルより扉と炉体間のすき間に噴射
してパージし、炉圧低下時におこる扉のすき間からの炉
内侵入空気を防止するようにした。
【００１２】その際、図１に示した、炉内O2濃度の炉圧
への依存性を考慮して、エキストラクタ用開口部の最下
部と等しい圧力を示す位置、すなわち加熱炉のエキスト
ラクタ用開口部の最下部と同じ高さに位置する炉内均熱
帯の位置、に圧力計を配置し、そのポイントの炉圧を実
測し、測定した炉圧の値が負になった時点で不活性ガス
を吹込むようにする。このようにして、炉内O2濃度を支
配する、扉のすき間からの外部侵入空気に抗して、スリ
ットノズルから噴射した不活性ガスにより外部からの空
気の侵入を防止するので、炉圧が低下しても炉内O2濃度
は低位安定して操業することが可能になる。
への依存性を考慮して、エキストラクタ用開口部の最下
部と等しい圧力を示す位置、すなわち加熱炉のエキスト
ラクタ用開口部の最下部と同じ高さに位置する炉内均熱
帯の位置、に圧力計を配置し、そのポイントの炉圧を実
測し、測定した炉圧の値が負になった時点で不活性ガス
を吹込むようにする。このようにして、炉内O2濃度を支
配する、扉のすき間からの外部侵入空気に抗して、スリ
ットノズルから噴射した不活性ガスにより外部からの空
気の侵入を防止するので、炉圧が低下しても炉内O2濃度
は低位安定して操業することが可能になる。
【００１３】具体的な操作は、例えば、図６において、
加熱炉のエキストラクタ用開口部の最下部と同じ高さに
設置された圧力計５により炉圧を実測し、例えば、炉内
の空気圧 (Ｐ0 ：ゲージ圧) が負圧, 即ち、Ｐ0 ≦０mm
Aqになった時点で、不活性ガス配管系統を開の状態と
し、スリットノズルから不活性ガスを吹込むことによ
り、不活性ガスを大量に使用することなく最適な炉内O2
制御を達成することが可能になる。
加熱炉のエキストラクタ用開口部の最下部と同じ高さに
設置された圧力計５により炉圧を実測し、例えば、炉内
の空気圧 (Ｐ0 ：ゲージ圧) が負圧, 即ち、Ｐ0 ≦０mm
Aqになった時点で、不活性ガス配管系統を開の状態と
し、スリットノズルから不活性ガスを吹込むことによ
り、不活性ガスを大量に使用することなく最適な炉内O2
制御を達成することが可能になる。
【００１４】図７は、抽出扉側からみた、不活性ガスを
吹込むための配管を示したものである。図７のように、
配管は抽出扉の下部に設けるほか、扉の側部にも配置す
ることにより一層本発明の効果を高めることができる。
なお、これらの配管には、それぞれスリットノズルを備
えているが、スリットノズルの設計に当たっては、エキ
ストラクタ用開口部には他の開口部より多量の不活性ガ
スを噴射するように配慮するのが好ましい。
吹込むための配管を示したものである。図７のように、
配管は抽出扉の下部に設けるほか、扉の側部にも配置す
ることにより一層本発明の効果を高めることができる。
なお、これらの配管には、それぞれスリットノズルを備
えているが、スリットノズルの設計に当たっては、エキ
ストラクタ用開口部には他の開口部より多量の不活性ガ
スを噴射するように配慮するのが好ましい。
【００１５】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明をより具体的
に説明する。図６は、この発明に従う加熱炉の構成をと
くに、鋼材（スラブ等）の抽出扉側の要部について示し
たものであって、図における番号１は加熱炉の炉本体、
２は抽出扉であって、この抽出扉２の内側には耐火物２
ａが配置されていて、その内部には水冷管２ｂが埋設さ
れている。また、３は抽出扉２に埋設した例で示した不
活性ガス噴射用のスリットノズル、４はスリットノズル
３に不活性ガスを供給する不活性ガス供給用配管、５は
エキストラクタ用開口部の最下部と同じ高さに設置した
炉圧測定用の圧力計である。
に説明する。図６は、この発明に従う加熱炉の構成をと
くに、鋼材（スラブ等）の抽出扉側の要部について示し
たものであって、図における番号１は加熱炉の炉本体、
２は抽出扉であって、この抽出扉２の内側には耐火物２
ａが配置されていて、その内部には水冷管２ｂが埋設さ
れている。また、３は抽出扉２に埋設した例で示した不
活性ガス噴射用のスリットノズル、４はスリットノズル
３に不活性ガスを供給する不活性ガス供給用配管、５は
エキストラクタ用開口部の最下部と同じ高さに設置した
炉圧測定用の圧力計である。
【００１６】図６に示す加熱炉によれば、炉本体１と扉
２のすき間から空気が侵入しても、スリットノズル３か
ら噴射される不活性ガスにより完全にシールされる。な
お、上掲の図６は、抽出扉２に適用した場合の例を示し
たものであるが、装入扉においても同様の設備を備える
ことができる。
２のすき間から空気が侵入しても、スリットノズル３か
ら噴射される不活性ガスにより完全にシールされる。な
お、上掲の図６は、抽出扉２に適用した場合の例を示し
たものであるが、装入扉においても同様の設備を備える
ことができる。
【００１７】不活性ガスとしては、安価な窒素ガスを使
用することができ、スリットノズルに関しては、ガス流
量と到達距離の関係からそのギャップを１〜３mm程度、
ノズル噴射角度を鉛直下向きに対して３０〜６０°程
度、より好ましくは４５°程度とするのがよい。
用することができ、スリットノズルに関しては、ガス流
量と到達距離の関係からそのギャップを１〜３mm程度、
ノズル噴射角度を鉛直下向きに対して３０〜６０°程
度、より好ましくは４５°程度とするのがよい。
【００１８】N2ガスの吹き込み量は、図８に示すよう
に、一定量以上の吹き込み量を確保できれば、スラブ表
面のO2濃度はほぼ一定となる。この理由から、吹き込み
量を１０００〜２０００Ｎｍ3 ／hr程度、言い換えれ
ば、シールが必要な単位長さ当たりのN2ガス吹き込み量
にして６０Ｎｍ3 ／hr・ｍ以上とするのがよい。炉圧の
実測に際しては、炉圧が負になった時点で、N2ガス吹き
込みを開始するロジックを導入するが、これによって、
N2ガス使用量が節約できるだけでなく、炉圧低下時でも
スラブ表面のO2濃度は約０．５％以下に保つことができ
る。
に、一定量以上の吹き込み量を確保できれば、スラブ表
面のO2濃度はほぼ一定となる。この理由から、吹き込み
量を１０００〜２０００Ｎｍ3 ／hr程度、言い換えれ
ば、シールが必要な単位長さ当たりのN2ガス吹き込み量
にして６０Ｎｍ3 ／hr・ｍ以上とするのがよい。炉圧の
実測に際しては、炉圧が負になった時点で、N2ガス吹き
込みを開始するロジックを導入するが、これによって、
N2ガス使用量が節約できるだけでなく、炉圧低下時でも
スラブ表面のO2濃度は約０．５％以下に保つことができ
る。
【００１９】この発明による炉内への侵入空気量の変化
は図９に示すとおりである。従来は、４０００Ｎｍ3 ／
hr程度存在していた侵入空気が、この発明を適用したN2
シールの実施により、大幅に減少することが確認され
た。また、これにより、加熱炉内スラブ表面O2濃度も大
幅に減少し、酸化スケールの生成量が抑制され、スケー
ルロスが減少した結果、図１０に示すように、平均歩留
りが０．２％向上することが確かめられた。
は図９に示すとおりである。従来は、４０００Ｎｍ3 ／
hr程度存在していた侵入空気が、この発明を適用したN2
シールの実施により、大幅に減少することが確認され
た。また、これにより、加熱炉内スラブ表面O2濃度も大
幅に減少し、酸化スケールの生成量が抑制され、スケー
ルロスが減少した結果、図１０に示すように、平均歩留
りが０．２％向上することが確かめられた。
【００２０】
【発明の効果】この発明によれば、加熱炉の炉本体と扉
とのすき間から侵入する空気を、スリットノズルから噴
射される不活性ガスによりシールするので、炉圧低下時
の炉内O2濃度の上昇を防ぐことができる。そしてこれに
より、加熱炉内のスラブ表面のO2濃度を常に０．５％以
下に保つことが可能になり、スケールロスを削減し、歩
留りを大幅に向上させ得る。また、炉内侵入空気の減少
により、レキュペレータの熱回収率を改善することが可
能となり、燃料原単位を向上させることができる。
とのすき間から侵入する空気を、スリットノズルから噴
射される不活性ガスによりシールするので、炉圧低下時
の炉内O2濃度の上昇を防ぐことができる。そしてこれに
より、加熱炉内のスラブ表面のO2濃度を常に０．５％以
下に保つことが可能になり、スケールロスを削減し、歩
留りを大幅に向上させ得る。また、炉内侵入空気の減少
により、レキュペレータの熱回収率を改善することが可
能となり、燃料原単位を向上させることができる。
【図１】均熱帯下部におけるO2濃度と炉圧の関係を示し
たグラフである。
たグラフである。
【図２】均熱帯下部のO2濃度と設定空気比の関係を示し
たグラフである。
たグラフである。
【図３】時間推移に伴う均熱帯下部のO2濃度の変動状況
を示したグラブである。
を示したグラブである。
【図４】均熱帯の上部および下部のO2濃度を示した図で
ある。
ある。
【図５】炉内のO2濃度分布を示した図である。
【図６】この発明に従う装置の構成を示した図である。
【図７】この発明に従う装置におけるスリットノズル用
配管を示した図である。
配管を示した図である。
【図８】N2ガスの吹き込み量とスラブ下面におけるO2濃
度の関係を示したグラフである。
度の関係を示したグラフである。
【図９】従来の加熱炉と発明に従う加熱炉による侵入空
気量の差異を示した図である。
気量の差異を示した図である。
【図10】従来および発明の加熱炉による平均歩留りを比
較して示した図である。
較して示した図である。
１ 炉本体 ２ 抽出扉 2a 耐火物 2b 水冷管 ３ スリットノズル ４ 不活性ガス供給管 ５ 圧力計 ６ ＦＩＣ（フローインジケータ・コントローラ） ７ Ｐ．Ｓ（圧力スウィッチ）
Claims (1)
- 【請求項１】 鋼材を加熱する炉本体と、この炉本体へ
の鋼材の装入、抽出を行う扉をそれぞれ備えた加熱炉に
おいて、該加熱炉の装入扉および抽出扉の少なくとも一
方に、炉圧が負になった時点で不活性ガスを噴射して炉
内への外部空気の侵入を防止するスリットノズルを配置
したことを特徴とする、鋼材の加熱炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22884196A JPH1072621A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 鋼材の加熱炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22884196A JPH1072621A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 鋼材の加熱炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1072621A true JPH1072621A (ja) | 1998-03-17 |
Family
ID=16882709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22884196A Pending JPH1072621A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 鋼材の加熱炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1072621A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100797343B1 (ko) | 2006-07-14 | 2008-01-22 | 주식회사 포스코 | 가열로 추출도어 |
-
1996
- 1996-08-29 JP JP22884196A patent/JPH1072621A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100797343B1 (ko) | 2006-07-14 | 2008-01-22 | 주식회사 포스코 | 가열로 추출도어 |
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