JPH11248360A - 鋼片の連続加熱装置および加熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱間圧延用スラブなどの鋼片を、温度偏差を
小さくして所定温度に効率的に加熱する。特に深絞り加
工向け薄鋼板用のスラブ加熱においては、さらに深絞り
性に優れた製品を得る。 【解決手段】 複数のゾーンを有する連続加熱炉の、装
入口に最も近い第１ゾーンを含む入側ゾーンには蓄熱式
切替燃焼バーナからなるサイドバーナを配設し、入側ゾ
ーンの抽出口側に隣接するゾーンには仕切壁で隔てて軸
流バーナを配設したもの。抽出口に最も近い最終ゾーン
にルーフバーナを配設したことが好ましく、また煙道を
抽出口側に設置したことが好ましい。本発明装置を使用
して、炉抽出時の鋼片の平均温度を９００℃以上１１０
０℃以下とする鋼片の加熱方法。 【効果】 加熱時間短縮による炉能力向上、燃料原単位
向上、低温加熱による薄板製品の深絞り加工性向上。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延用のスラ
ブなどの鋼片を、鋼片内の温度偏差を小さくして、所定
温度に効率的に加熱するための連続加熱装置および該装
置を使用した加熱方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼材の製造において、熱間加工のための
鋼片の加熱は、一般に燃焼雰囲気の連続加熱装置により
行われている。ここで連続加熱装置とは、被加熱材の鋼
片を加熱炉内に装入し、炉内を通過させる間に所定温度
に加熱して、抽出するものである。

【０００３】加熱に際しては、炉抽出時の鋼片内の温度
偏差の小さいことが望まれ、最終製品の品質上の問題、
製造上の問題等により、この温度均一化の要求はますま
す厳しくなっている。そして、限られた長さの炉で、限
られた時間内で効率的に温度均一化を達成することが要
求されている。

【０００４】従来、高熱効率のバーナとして蓄熱式切替
燃焼バーナが知られている。これは蓄熱体を具備した２
基のバーナを対にして設置し、一方のバーナで燃焼して
いるとき他方のバーナでは排ガスを吸引し、燃焼と排ガ
ス吸引を交互に行うことで、蓄熱体に蓄積された排ガス
の熱で燃焼用空気を予熱するものである。

【０００５】この蓄熱式切替燃焼バーナを使用した加熱
炉の炉温制御に関して、例えば特開平４−２７０８１９
号公報には、バーナの蓄熱体を経ない第２の排気手段を
設け、この第２排気手段を経て炉外に排気される排ガス
量を調整することで、蓄熱体に供給される熱量を変化さ
せ、それにより燃焼用空気の予熱温度を変化させて燃焼
炎の温度を変化させ、炉温制御の応答性を高める技術が
開示されている。

【０００６】また最終製品である薄鋼板の加工性に関
し、例えば特開昭５８−５２４３９号公報には、Ａｌキ
ルド鋼スラブの加熱温度を１１００℃以下に抑えること
でＡｌＮの大半を析出させてから熱間圧延し、その後、
冷間圧延し連続焼鈍することにより、ｒ値の面内異方性
が小さく、かつ平均ｒ値の高い、深絞り加工性の優れた
薄鋼板を製造する方法を開示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平４−２７０
８１９号公報の技術は、燃焼炎の温度制御を行うもので
あり、加熱炉内に装入されたスラブ等の鋼材を連続加熱
する際の鋼材の温度偏差を小さくすることに関しては課
題が残されている。また上記特開昭５６−１０２５１７
号公報の技術は、スラブの加熱温度を従来よりも低温の
１１００℃以下とするので、鋼片内の温度偏差を小さく
し、しかも効率的な加熱を行うことがより困難となる。

【０００８】そこで本発明は、熱間圧延用のスラブなど
の鋼片を、鋼片内の温度偏差を小さくして、所定温度に
効率的に加熱するための連続加熱装置および該装置を使
用した加熱方法を提供し、特に加工向け薄鋼板用のスラ
ブ加熱においては、さらに加工性に優れた製品を得るこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明装置は、鋼片の装入口と抽出口との長手方向の
間に複数のゾーンを有する連続加熱炉の、装入口に最も
近い第１ゾーンを含む入側ゾーンには蓄熱式切替燃焼バ
ーナからなるサイドバーナを配設し、該入側ゾーンの抽
出口側に隣接するゾーンには仕切壁で隔てて軸流バーナ
を配設したことを特徴とする鋼片の連続加熱装置であ
る。そして、抽出口に最も近い最終ゾーンにルーフバー
ナを配設したことが好ましく、また、炉内の燃焼排ガス
を炉外に排出するための煙道を抽出口側に設置したこと
が好ましい。

【００１０】また上記目的を達成するための本発明法
は、上記本発明装置を使用して、炉抽出時の鋼片の平均
温度を９００℃以上１１００℃以下とすることを特徴と
する鋼片の加熱方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明装置を図１および図２の例
により説明する。図１は縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ
矢視横断面図である。鋼片１は、連続加熱炉の装入口２
から矢印の方向に連続的に装入され、ウォーキングビー
ム方式などにより炉内を搬送されて、抽出口３から抽出
される。炉内は装入口２と抽出口３との長手方向の間
に、仕切壁等で仕切られた複数のゾーンを有し、装入口
２側から順に、上下１組として第１ゾーン４、第２ゾー
ン５、第３ゾーン６・・・とし、本例は４つのゾーンか
らなるので第４ゾーンが最終ゾーン７である。

【００１２】本発明装置は、このような複数のゾーンを
有する連続加熱炉において、装入口２に最も近い第１ゾ
ーン４を含む入側ゾーンには蓄熱式切替燃焼バーナから
なるサイドバーナ１０を配設し、該入側ゾーンの抽出口
３側に隣接するゾーン、図１および図２の例では第２ゾ
ーン５には、仕切壁８で隔てて軸流バーナ１１を配設し
たことを特徴とする。第２ゾーン５の軸流バーナ１１
は、通常のバーナでもよくまた蓄熱式切替燃焼バーナで
あってもよい。また第３ゾーン６には、本例では軸流バ
ーナ１１を配設しているが、他のバーナでもよい。

【００１３】最終ゾーン７もバーナを限定しないが、上
部帯にはルーフバーナ１２を配設し、下部帯には軸流バ
ーナ１１を配設するのが好ましい。また、図１および図
２において９は炉内の燃焼排ガスを炉外に排出するため
の煙道であり、本例では装入口２側に設置しているが、
後述のように炉抽出時の鋼片温度を１１００℃以下にす
る場合は、図３のように煙道９を抽出口側に設置するの
が好ましい。

【００１４】本発明装置では第１ゾーン４に蓄熱式切替
燃焼バーナを採用しているので、第１ゾーン４の炉温を
従来よりも高温にすることができる。連続加熱炉は、通
常図１のように装入口２側に煙道９を設置し、この煙道
９を通して全ゾーンの燃焼ガスを排出するので、煙道９
に付設されているレキュペレータの耐熱限度の問題から
第１ゾーン４の炉温を高温にできず、従来は換熱帯ある
いは予熱帯として使用されていた。しかし本発明におい
ては、第１ゾーン４に蓄熱式切替燃焼バーナを配設する
ことで、燃焼ガスの少なくとも一部は該バーナを通し熱
回収されて排出されるので、煙道９からの排ガスを高温
化することなく第１ゾーン４の炉温を高めることができ
る。

【００１５】本例の第１ゾーン４では、図２に示すよう
に、鋼片１の進行方向左右のバーナを対として交互に燃
焼と排ガス吸引を行っている。図２は４対のサイドバー
ナ１０を示し、燃焼しているのは、装入口２側から順に
鋼片１の進行方向左、右、左、右と交互にしている。燃
焼してないバーナからは燃焼ガスを吸引し、各バーナの
蓄熱体で熱回収して排出する。

【００１６】また第１ゾーン４の蓄熱式切替燃焼バーナ
は、サイドバーナ１０としているので、炉長方向にスペ
ースをとることなく、従来の換熱帯あるいは予熱帯の側
壁に配設することができる。しかしバーナの火炎温度は
火炎の長さ方向に変化しているので、加熱炉の幅が広い
場合は、炉幅方向に温度分布が生じる。したがって図２
のように長尺の鋼片１を横方向に搬送しつつ加熱する場
合は、第１ゾーン４では鋼片１の長さ方向に温度偏差が
生じる。

【００１７】そこで本発明装置の図１の例では、第２ゾ
ーン５に軸流バーナ１１を配設することで、炉幅方向の
温度分布の均一化を図る。第２ゾーン５の軸流バーナ１
１は、本例では通常のバーナであり、図２のように全バ
ーナを同時に、鋼片１の進行方向に対向して燃焼させて
いる。そして第１ゾーン４との間に仕切壁８を設け、各
軸流バーナ１１の燃焼を制御して炉幅方向の温度分布を
調整することで、第１ゾーン４において鋼片１に温度偏
差が生じても、均一化を図ることができる。なお、軸流
バーナ１１を蓄熱式切替燃焼バーナとする場合は、例え
ば図２において、隣合う軸流バーナ１１を対にして燃焼
と排ガス吸引を交互に行う。

【００１８】このように図１および図２の例では、蓄熱
式切替燃焼バーナからなるサイドバーナ１０を配設した
第１ゾーン４と、仕切壁８で隔てて軸流バーナ１１を配
設した第２ゾーン５により、鋼片１を短時間で高温まで
加熱し、しかも鋼片１内の温度偏差を抑えることができ
る。また、装入前の各鋼片１のサイズや温度が変って
も、それに応じた燃焼制御を容易に行うことができ、鋼
片間の温度偏差をも抑えることができる。

【００１９】図１および図２の例は、加熱炉が４ゾーン
からなり、第３ゾーン６にも軸流バーナ１１を配設し、
さらに最終ゾーン７にはルーフバーナ１２を配設するこ
とで、鋼片温度の一層の均一化を図っている。なお最終
ゾーン７の鋼片下面側には軸流バーナ１１を配設してい
る。この軸流バーナ１１は、蓄熱式切替燃焼バーナであ
っても、あるいは通常のバーナであってもよい。

【００２０】最終ゾーン７にルーフバーナ１２を配設し
たことで、鋼片温度をより一層きめ細かく調整でき、特
に鋼片搬送用のスキッドによる温度偏差を修正すること
ができる。すなわちルーフバーナ１２は、例えば図２に
示すような千鳥状に配設するほか、炉の状況に応じた最
適な位置に配設でき、さらに鋼片１の各部位の温度に応
じて各バーナ１２の燃焼制御を行うことで、鋼片内の温
度偏差の小さい、より均一加熱された鋼片を抽出するこ
とができる。

【００２１】本発明装置の図１および図２では、上記の
ように加熱炉の装入口２側の第１ゾーン４および第２ゾ
ーン５において、比較的短時間で高温まで、温度偏差を
抑えた状態で加熱できるので、第３ゾーン以降のゾーン
では鋼片１の均熱に重点をおいた加熱を行うことができ
る。図１のような４ゾーンからなる連続加熱炉において
は、従来は第１ゾーンを換熱帯、第２ゾーンを予熱帯、
第３ゾーンを加熱帯、最終ゾーンを均熱帯とし、均熱は
最終ゾーンのみで行っていたが、本発明により、第３ゾ
ーンおよび最終ゾーンで均熱を行うことができる。

【００２２】また本発明装置は、４ゾーンからなる場
合、図１および図２の例のほか、第１ゾーン４および第
２ゾーン５に蓄熱式切替燃焼バーナからなるサイドバー
ナ１０を配設し、第３ゾーン６に軸流バーナ１１を配設
することもできる。この場合、第２ゾーン５と第３ゾー
ン６の間に仕切壁８を設ける。最終ゾーン７は上部帯、
下部帯とも軸流バーナ１１としてもよいが、上部帯はル
ーフバーナ１２とすることが好ましい。

【００２３】さらに本発明装置は、５ゾーンからなる場
合、第１ゾーンに蓄熱式切替燃焼バーナからなるサイド
バーナを配設し、第２ゾーンから最終ゾーンまでの各ゾ
ーンに軸流バーナを配設し、第１ゾーンと第２ゾーンの
間に仕切壁を設けることもできる。また第１ゾーンおよ
び第２ゾーンに、あるいは第１ゾーンから第３ゾーンま
で蓄熱式切替燃焼バーナからなるサイドバーナを配設
し、以降の各ゾーンに軸流バーナを配設し、サイドバー
ナを配設したゾーンと軸流バーナを配設したゾーンの間
に仕切壁を設けることもできる。これらの例において、
最終ゾーンの上部帯はルーフバーナとすることが好まし
い。

【００２４】さらにまた、第１ゾーンおよび第３ゾーン
に蓄熱式切替燃焼バーナからなるサイドバーナを配設
し、第２ゾーン、第４ゾーンおよび最終ゾーンに軸流バ
ーナを配設し、第１ゾーンと第２ゾーンの間、および第
３ゾーンと第４ゾーンの間に仕切壁を設けることもでき
る。この例においても、最終ゾーンの上部帯はルーフバ
ーナとすることが好ましい。

【００２５】これら各例においても、上記図１および図
２の例と同様、鋼片を短時間で高温まで加熱し、しかも
鋼片内の温度偏差を抑えた加熱を行うことができる。こ
のため、加工向け薄鋼板用のスラブ加熱においては、鋼
片温度が従来よりも低温の１１００℃以下で、しかも鋼
片内および鋼片間の温度偏差が実用上問題ない範囲に抑
えた加熱を、従来と同規模の大きさの炉で行うことがで
きる。この低温加熱により、鋼材中のＡｌＮの大半が析
出した状態で熱間圧延することができ、その後、冷間圧
延し連続焼鈍することにより、ｒ値の面内異方性が小さ
く、かつ平均ｒ値の高い、深絞り加工性の優れた薄鋼板
が得られる。

【００２６】本発明装置においてこのような１１００℃
以下の低温加熱を行う場合、最終ゾーン６の炉温を１１
００℃以下とするので、図３に例示するように、炉内の
燃焼排ガスを排出するための煙道９を抽出口３側に設置
できる。煙道９のレキュペレータ耐熱限度は９００℃程
度であり、煙道での放熱や少量の冷風希釈により、排ガ
スの温度を容易に９００℃以下にして排出できるからで
ある。また、煙道９を抽出口側に設置することで、装入
口側ゾーンの高温燃焼ガスの保有熱を、抽出口側ゾーン
での均熱に活用できる。さらに、図３に示すように、第
３ゾーン６と最終ゾーン７を、仕切壁８を設けるだけで
隣接できるので、炉長を短縮でき熱効率もよくなる。

【００２７】つぎに本発明法は、上記本発明装置を使用
して、炉抽出時の鋼片の平均温度を９００℃以上１１０
０℃以下とする鋼片の加熱方法である。加工向け薄鋼板
の製造において、Ａｌキルド鋼のスラブを本発明法によ
り加熱することで、上記のように鋼中のＡｌＮの大半が
析出した状態で熱間圧延することができ、その後、冷間
圧延し連続焼鈍することにより、ｒ値の面内異方性が小
さく、かつ平均ｒ値の高い、深絞り加工性の優れた薄鋼
板が得られる。炉抽出時の鋼片温度が９００℃未満だと
その後の熱間圧延において問題が生じるおそれがある。
１１００℃を超えるとＡｌＮが固溶して熱間圧延中に析
出するので、上記のようなｒ値の特性を有する深絞り加
工性の優れた薄鋼板が得られなくなる。

【００２８】

【実施例】［従来例］： 重量％にてＣを０．００２
％、Ａｌを０．０３％含有する極低炭素アルミキルド鋼
のスラブを、従来装置により１２００℃に加熱した。ス
ラブのサイズは、厚さ２５０mm、幅１５００mm、長さ９
８００mmで、いずれも冷片を炉に装入して加熱した。加
熱炉の全長４０ｍ、第１ゾーンは換熱帯でバーナを設け
ず、第２ゾーンは軸流バーナ、第３ゾーンは軸流バー
ナ、最終ゾーンは上部帯にルーフバーナ、下部帯に軸流
バーナを設けた炉である。スラブはウォーキングビーム
方式により一定速度で炉内を搬送し、在炉時間は２００
分、加熱炉内の炉温および鋼材温度の分布は図４に示す
とおりである。

【００２９】［本発明例１］：上記従来例と同一成分、
同一サイズの極低炭素アルミキルド鋼のスラブを、本発
明装置により１２００℃に加熱した。加熱炉は全長４０
ｍで、図１および図２に示した型の炉である。スラブは
上記従来例と同様に搬送し、在炉時間は１６０分、加熱
炉内の炉温および鋼材温度の分布は図５に示すとおりで
ある。

【００３０】装入口からの距離が約６ｍ以降の第１ゾー
ンで、図１および図２のように、蓄熱式切替燃焼バーナ
からなるサイドバーナ１０により加熱したので、鋼片温
度の上昇が速く、同じ１２００℃で抽出するための在炉
時間が、上記従来例に比べて２０％短縮された。また、
スラブ長さ方向（炉幅方向）の温度偏差およびスキッド
マークの程度は、上記従来例と同等の優れたものであっ
た。

【００３１】［本発明例２］：上記従来例および本発明
例１と同一成分、同一サイズの極低炭素アルミキルド鋼
のスラブを、上記本発明例１と同じ装置により１０００
℃に加熱した。スラブは上記従来例および本発明例１と
同様に搬送し、在炉時間は１６０分、加熱炉内の炉温お
よび鋼材温度の分布は図６に示すとおりである。

【００３２】本例は、従来は困難とされていた低温均一
加熱を行ったものであり、第１および第２ゾーンで急速
加熱し、第３および第４ゾーンを使用して均熱を行った
ものである。鋼材表面は、第２ゾーンでは１１００℃以
上になったが、第３ゾーンでは短時間で目標温度の１０
００℃に落ち着き、厚さ方向の温度が均一化されて抽出
できた。また、スラブ長さ方向（炉幅方向）の温度偏差
およびスキッドマークの程度は、上記従来例および本発
明例１と同等の優れたものであった。そして、このスラ
ブを熱間圧延し、ついで冷間圧延し、さらに連続焼鈍し
て得られた薄板製品は、ｒ値の面内異方性が小さく、か
つ平均ｒ値の高い、深絞り加工性の優れたものであっ
た。

【００３３】

【発明の効果】本発明装置によれば、連続加熱炉の前段
で、蓄熱式切替燃焼バーナからなるサイドバーナと軸流
バーナの組合せにより、偏熱を抑えた急速加熱を行うこ
とができるので、後段での均熱が容易となり、炉長が従
来と同等の場合は在炉時間が短縮され、炉能力が向上す
る。また従来より炉長を短縮することもできる。そして
燃料原単位が向上する。さらに、スラブ偏熱の問題で従
来は困難とされていた１１００℃以下の低温抽出が可能
となり、熱間圧延、冷間圧延、連続焼鈍を経て、深絞り
加工性に優れた薄板製品が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の例を示す縦断面図である。

【図２】本発明装置の例を示す横断面図、図１のＡ−Ａ
矢視図である。

【図３】本発明装置の別の例を示す縦断面図である。

【図４】従来例における炉温および鋼片温度を示すグラ
フである。

【図５】本発明の実施例１における炉温および鋼片温度
を示すグラフである。

【図６】本発明の実施例２における炉温および鋼片温度
を示すグラフである。

【符号の説明】

１…鋼片 ２…装入口 ３…抽出口 ４…第１ゾーン ５…第２ゾーン ６…第３ゾーン ７…最終ゾーン ８…仕切壁 ９…煙道 １０…サイドバーナ １１…軸流バーナ １２…ルーフバーナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 基 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼片の装入口と抽出口との長手方向の間
   に複数のゾーンを有する連続加熱炉の、装入口に最も近
   い第１ゾーンを含む入側ゾーンには蓄熱式切替燃焼バー
   ナからなるサイドバーナを配設し、該入側ゾーンの抽出
   口側に隣接するゾーンには仕切壁で隔てて軸流バーナを
   配設したことを特徴とする鋼片の連続加熱装置。
2. 【請求項２】 抽出口に最も近い最終ゾーンにルーフバ
   ーナを配設したことを特徴とする請求項１記載の鋼片の
   連続加熱装置。
3. 【請求項３】 炉内の燃焼排ガスを炉外に排出するため
   の煙道を抽出口側に設置したことを特徴とする請求項１
   または２記載の鋼片の連続加熱装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３に記載された連続
   加熱装置を使用して、炉抽出時の鋼片の平均温度を９０
   ０℃以上１１００℃以下とすることを特徴とする鋼片の
   加熱方法。