JPS5814490B2 - ストリップコイル用連続焼鈍箱型炉における外気侵入防止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はストリップコイルを焼鈍するストリップコイル
用連続焼鈍箱型炉における外気侵入防止方法に関するも
のである。

従来、ストリップコイルの焼鈍には箱型焼鈍炉が用いら
れているが、焼鈍時間が長いこと、また、炉の形式上か
ら炉体の主要部であるベルやインナーカバー等の重量設
備が移動式である欠点を有していた。

このため、トンネル炉のような固定炉も案出されている
が、このトンネル炉は設備が長大となり、コイル移行時
のカスシールを解消しなければならない等未解決の部分
が多く実現は困難なものである。

本発明はこの点に鑑み、固定炉形式であって、加熱炉と
冷却炉とをそれぞれ設け中間扉を介して順次連続的にス
トリップコイルを加熱、冷却する連続焼鈍箱型炉を提案
する。

従来のベル型焼鈍炉においては焼鈍が完了するまでスト
リップコイルは加熱、冷却が同一炉内で行われるため、
それ粉炉内圧の変動はなく、また圧力変化が生じたとし
てもわずかであったが、この連続焼鈍箱型炉においては
雰囲気ガスの炉内圧の制御に問題が生ずるものである。

すなわち、炉室がインナーカバーを持たない固定炉であ
り、各炉が加熱、冷却のための専用炉であり、加熱、冷
却の焼鈍サイクル中に各炉がコイル装入、抽出のためそ
れぞれ大気にさらされるものであり、加熱炉の高温雰囲
気ガスと冷却炉の雰囲気ガスを撹拌する操作があること
、そして、撹拌後扉により炉内を閉鎖すると急激な熱変
化とガス収縮が発生することである。

このため、必然的に炉内圧が低下し外気を炉内に吸引し
外気中に含まれる０２によりストリップコイルが酸化さ
れ、焼鈍コイルとしての製品価値を失う結果となるもの
である。

さらに、この連続焼鈍箱型炉の問題点をあげると、 （１）加熱、冷却の焼鈍サイクル中において各炉の雰囲
気ガス（ＤＸ，ＨＮＸ，Ｎ２，Ｈ２−Ｎ２混合ガス等）
の清浄度が著しく悪くなる条件があり、このため各炉の
炉内圧の絶対値を制御して、悪い雰囲気ガスが混入しな
いよう考慮する必要がある。

（２）加熱が終了したストリップコイルは冷却炉に移送
するが、この際必然的に加熱炉内の高温雰囲気ガス（約
５００〜７５０℃）と冷却室内の低温雰囲気ガス（２０
〜５０℃）が衝突し、このような状況下では高温雰囲気
ガスが急激に収縮して炉内圧が低下し、大気を炉内に吸
引してストリップコイルを酸化せしめることになる。

（３）ストリップコイルを加熱炉に装入した直後には、
低温の大気が混入し、これにより加熱雰囲気ガスが膨張
し炉内圧が高まるため、大気混入による不純な雰囲気ガ
スが冷却炉に侵入するという現象が生じる。

本発明はこれら上記の連続焼鈍箱型炉における外気吸引
の問題を解決するものであり、その基本的な特徴は、一
方の炉内圧を他方の炉内圧より高くする炉内圧制御を行
なうと共に、各炉内雰囲気ガスの撹拌のタイミングを調
整することにある。

以下本発明の一実施例を図面により説明する。

まず、第１図乃至第３図により連続焼鈍箱型炉の構成に
ついて説明すると、箱型の密閉された加熱炉１の両側面
にはそれぞれ開閉自在に装入扉２と中間扉３が設けられ
ている。

この加熱炉１はストリップコイルを一定温度迄加熱する
もので炉内の床面には装入扉２から中間扉３方向にかけ
て直線状にレール４が敷設されており、このレール４上
にはストリップコイル５を載置して移動する台車６が移
動自在に載せられている。

そして、この台車６上面にはチャンバー７が載置され、
このチャンバー７上面には気体の流通を良好にするため
多数の溝８が平行に穿設されており、このチャンバー７
上にストリップコイル５が載置される。

また加熱炉１の後端部上部には中間扉３の開閉用カバー
９が上方に向けて突設されている。

次に、前記加熱炉１の中央内部上部には下方は開口し、
上端は径小のファンロ１０を開口した椀状のカバー１１
が炉内の上面内周面と間隔を置いて設けられ、このファ
ンロ１０にはモータ等により回転されるファン１２が軸
支されている。

そして、カバー１１の下部開口端にはストリップコイル
５より高い位置にファン１２からの気流を整合する整流
板１３が固着されている。

さらに前記加熱炉１内側とカバー１１外側との間にはヒ
ーター等により炉内の空気を加熱できるラジアントチュ
ーブ１４が設けられている。

次に、前記加熱炉１の中間扉３側には箱型の密閉した冷
却炉１５が連続して設けられ、この冷却炉１５の側面で
中間扉３と反対側には抽出扉１６が開閉自在に設けられ
ており、装入扉２、中間扉３、抽出扉１６はいずれも直
線状に位置されている。

この冷却炉１５の内部上方には下方を開口し、上部に径
小のファンロ１７を開口した椀状のかバー１８が冷却炉
１５の炉内上面と内周面から間隔を置いて設けられ、こ
のファンロ１７にはモータ等により回転されるファン１
９が回転自在に軸支されている。

また、カバー１８の下部開口にはストリップコイル５よ
り少し上部に位置して整流板２０が固着されている。

また、装入扉２の外方、冷却炉１５の内部、および抽出
扉１６の外方のそれぞれの位置にはレール４間の床面に
台車６を牽引する牽引装置２１，２２．２３が設けられ
ている。

次に、本発明の作用について第３図乃至第７図のグラフ
とともに説明する。

連続焼鈍箱型炉の作動の概要については、ストリップコ
イル５は台車６のチャンバー７に載置され牽引装置２１
により開放された装入扉２から加熱炉１内に装入され、
炉内で所定温度まで熱せられる。

所定時間経過後に中間扉３が図示しない開閉装置により
上昇して開放され牽引装置２２によりストリップコイル
５は台車６ごと冷却炉１５内に移動される。

所定時間冷却されたなら抽出扉１６が開放され牽引装置
２３により炉外に移送される。

各扉２，３．１６の開閉特に閉鎖時には図示しない各扉
のシール装置により各炉内を密閉し、ガスの流動を防い
でいる。

第３図はストリップコイル５の焼鈍のサイクルパターン
を示すものでありＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのストリップコイル５
が順次連続焼鈍箱型炉に搬八され、焼鈍されていく行程
を模示的に示したもので、横軸は時間を示し、縦軸方向
はストリップコイルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置を示すもので
あり、第１図と対応して、ストリップコイルＣが加熱炉
１中にありストリップコイルＢが冷却炉１５中に位置す
ることがわかる。

この第３図ととも焼鈍の工程を詳述する。

ストリップコイルＣが加熱炉１内に装入されている第１
図の時点において、加熱炉１はストリップコイルＢを加
熱した後であるためほぼ４００℃程度の熱を保有してい
る。

また、ストリップコイルＢはその前のサイクルで加熱、
すなわち焼鈍が終了し中間扉３の開閉操作、台車６、牽
引装置２２により冷却炉１５内に装入ずみである。

ストリップコイルＢの焼鈍が終了したときラジアントチ
ューブ１４は消火され、装入扉２が開く前に雰囲気ガス
中の水素の爆発を防ぐためＮ２によるガスパージが行わ
れる。

また、冷却炉１５内の前サイクルの冷却されたストリッ
プコイルＡは抽出扉１６の開閉操作と牽引装置２３によ
り冷却箱１５外にすでに移送されている。

さて、このストリップコイルＣの加熱の開始にあたり、
ストリップコイルＣ装入時に加熱炉１内に空気が混入し
ているので、空気中の０２の除去のためＮ２パージを行
う。

このＮ２パージにより加熱炉１内の０２量をほぼ１ ０
ｐｐｍ程度まで減少せしめる必要があるからである。

そして、このＮ２パージが終了したときラジアントチュ
ーブ１４を点火してストリップコイルＣの加熱を行う。

前述の炉内雰囲気ガスパージから装入扉２の開閉操作を
経て、０２パージ終了までは約１．５時間程度を必要と
する。

ストリツプコイルＣの加熱の態様は第１図、第２図に示
す通りで、ストリップコイルＣ（すなわち５）は台車６
のチャンバー７上にアップエンド状に載置されていて、
ファン１２の作動でカバー１１、溝８、整流板１３の手
段により雰囲気ガスはラジアントチューブ１４で加熱さ
れつつ、第２図中矢印の方向に流れストリップコイルＣ
を加熱する。

ガス流はアツプフローとして第２図Ｅ１ダウンフローと
して第２図Ｆに示される方向になる。

すなわち、アツプフローＥの場合ファン１２からの雰囲
気ガスはカバー１１の上方から側方へ流れ、ラジアント
チューブ１４にて加熱されつつ炉の下方に進み、チャン
バー７の溝８を通りストリップコイルＣの中心孔から上
昇し、整流板１３を経てファン１２に吸引される。

ダウンフローＦの場合このアツプフローＥと逆方向に流
れる。

このようにして、ストリップコイルＣが加熱されている
間には、第３図で明らかなように同時にストリップコイ
ルＢは冷却炉１５内で強制冷却される。

強制冷却時においても雰囲気ガス流は加熱時と全く同じ
ように行われ、冷却時には図示しないが前記ラジアント
チューブ１４の代りにガス冷却器が設けられており、ス
トリップコイルＢの熱を吸収する。

この場合、最も考慮したい点は雰囲気中の０２量である
。

加熱のときは雰囲気ガスは高温であるから０２量が前記
のように１ ０ ｐｐｍ台であっても雰囲気ガス中のＨ
と反応して水蒸気となるためストリップコイルＣ表面に
酸化被膜を生じないが、冷却過程では雰囲気ガスの温度
は下り、ストリツプコイルＣは酸化被膜を生ずる温度に
あるので、０２が１０ｐｐｍ程度ではストリツプコイル
表面に酸化被膜を生ずるおそれがある点である。

酸化被膜を生じせしめないためには冷却箱１５中の０２
の量を１〜２ ｐｐｍにまで減少しなければならない。

（実験結果による） この０２量減少のためには、ストリップコイルＢが冷却
炉１５に搬入される前のストリップコイルＡの冷却が終
了した後に冷却炉１５は加熱中のストリップコイルＢを
冷却するための受入準備としてストリップコイルＡ抽出
時に冷却炉１５内に混入した空気中の０２パージを行う
。

この０２パージは２つの工程から成っており、始めにＮ
２ガスで十分０２をパージし、次いで雰囲気ガスである
ところのＨ２，Ｎ２ガスでパージする。

この０２パージが完了したときにストリップコイルＢの
加熱は終了しラジアントチューブ１４は消火される。

冷却炉１５は０２パージが完了しているから中間扉３を
開いて牽引装置２２によりストリップコイルＢを冷却炉
１５に移す。

この状態が第１図である。

ここで、前述のように空になった加熱炉１中の雰囲気ガ
スはその中に含まれるＨ２の空気による爆発を防ぐため
Ｎ２パージが行わへこのパージが完了すると装入扉２を
開いて次のストリップコイルＣを加熱炉１内に搬送する
。

以上、詳細に説明したように連続焼鈍箱型炉は加熱炉１
と冷却炉１５において、連続的にストリップコイル５を
焼鈍するものである。

そして、本発明においては、第４図のタイムサイクル図
で示すようにイーロのストリップコイル装入時において
加熱炉１を大気に開放し、大気が混入した状態で装入扉
２を閉め、ローハで大気中の０２をＮ２でパージし、二
でラジアントチューブ１４を点火し、加熱炉１の炉温か
４００℃程度になるまで冷却炉１５中の箱内圧を高くと
るようコントロールする。

それは、加熱炉１を閉鎖した直後の雰囲気ガスの純度が
悪いので、雰囲気ガスの純度が良好となる時期、すなわ
ち加熱炉１の炉温か約４００℃程度となるまで加熱炉１
の炉内圧を低くコントロールし不純雰囲気ガスが冷却炉
１５に侵入しないよう配慮するためである。

同様の理由によりへの時点で冷却炉１５内のストリツプ
コイル５冷却終了により、抽出操作へ一トにおける冷却
炉１５の大気開放トーチにおける冷却炉１５のＮ２パー
ジの時点までは加熱炉１中の雰囲気ガス純度の方が冷却
炉１５内のガス純度より良好であるため冷却炉１５内の
不純雰囲気ガスが加熱炉１内に侵入しないように加熱炉
１中の炉内圧を冷却炉１５内の室内圧よりも高くコント
ロールする。

本実施例では上記手段を実施しつつ、かつ、更にきめ細
かく雰囲気ガスの圧力を制御し、外気の侵入を防止する
もので以下において説明する。

前述したように、連続焼鈍箱型炉においては、加熱炉１
から冷却炉１５にストリツプコイル５を移送させる時に
加熱炉１内の高温雰囲気ガスが冷却炉１５内の低温雰囲
気ガスと直接接触することになる。

このため、高温雰囲気ガスは急激に収縮し炉内の圧力を
変動させることになる。

さらに重要な問題として、加熱したストリップコイル５
を冷却炉１５に移行させ、中間扉３を閉じて雰囲気ガス
を循環させるファン１９を作動させるとストリツプコイ
ル５の周辺にある高温ガスが冷却用低温ガスと急激に接
触して収縮を生ずる。

冷却炉１５は密閉されているから炉内圧は急激に低下し
外気を吸引してストリツプコイル５を酸化させる不都合
を生ずる結果となる。

このような現象を取除くため加熱炉１から冷却炉１５に
ストリップコイル５を移行するに先だち、中間扉３を開
ける前に予じめ画室内のファン１２，１９を駆動してお
く。

このファン１２，１９の駆動により中間扉３を開けると
ガスの拡散が十分に行われ、これによって中間扉３を閉
じてからも急激なガス収縮は生ぜず、また、急激な炉内
圧変化も発生しない。

この操作の実際を第５図により説明すると、第５図はス
トリツプコイル５の移行時、すなわち中間扉３を開いて
加熱炉１からストリツプコイル５を冷却炉１５に移行し
、中間扉３を閉じファン１２．１９を駆動させて冷却を
開始するまでの時間を横軸にとり、縦軸には冷却炉１５
の内圧を示してある。

ここでＱで示した線は本実施例によらない操作における
もので、中間扉３を閉めてから■で示す時点でファン１
９を駆動した場合の炉内圧は急激な負圧を示すものであ
る。

本実施例のようにファン１９を駆動するとＰの点線にお
ける■の時点、すなわち中間扉３を開く前にファン１９
を１駆動したときは内圧の変化も少く、特に中間扉３を
閉めてから冷却炉１５内の内圧の低下はほとんど生じな
い。

尚、本実施例では、上記に関連して冷却炉１５でストリ
ップコイル５の冷却を開始する時の炉内圧低下を防ぐ手
段として中間扉３のクランプ操作速度を制御することで
ある。

すなわち、急激に中間扉３のクランプを操作し、冷却炉
１５内を密閉するとガス収縮の現象が強く影響して炉内
圧が低下する。

よって、本実施例では、クランプの操作速度を１分以上
かけ緩行速度で操作する。

この操作は第６図で示すもので、中間扉３の操作速度（
横軸）と冷却炉１５の内圧（縦軸）とを相関的に示して
おり、実線Ｌは本操作を実施しない場合、すなわちＪで
クランプを開始してからＫのクランプ終了まで２０秒程
度でクランプ操作したものを示し、クランプ終了後内圧
が極度に低下する。

しかし、クランプ操作をほぼ９０秒程度で行った点線Ｎ
の場合はわずかの内圧変化を生ずるだけである。

さらに、このクランプ操作時において一時点に雰囲気ガ
ス量を約２倍程度に増量することにより内圧の低下防止
の効果は向上するもので点線Ｍで示されている。

さらに、本実施例においては、ストリップコイル５を加
熱炉１に装入した直後における低温の大気混入による加
熱雰囲気ガスの膨張により、炉内圧が上昇し、大気混入
不純度雰囲気ガスが冷却炉１５に侵入しないよう次の点
を改善してある。

すなわち、上記の低温大気混入による加熱雰囲気ガスの
膨張を防ぐために、装入扉２を密閉する以前からファン
１２を駆動させることで、この工程は第７図により示し
てある。

第７図において横軸は経過時間、縦軸は炉内圧を水柱ｍ
ｉで示したグラフで、実線Ｒは本操作によらない工程を
示しており、ストリツプコイル５を加熱炉１に装入し、
装入扉２をクランプした時点の炉内圧をＵで示す。

その後炉内圧は上昇し、Ｔ点でファン１２を駆動させる
と前述のように低温大気と雰囲気ガスが急激に上昇し、
冷却炉１５の内圧（点線で示す）よりも高くなる。

これは、加熱炉１内の不純ガスが冷却炉１５に侵入する
機会を与えることとなる。

本実施例の操作では炉内圧の変化は一点鎖線Ｓで示すよ
うに装入扉２をクランプした時Ｕよりも前の時点Ｔでフ
ァン１２を駆動させる。

しかる後に、Ｕ点で装入扉２のクランプを行い、さらに
加熱炉１に設けられた放散調整弁（図示せず）を操作し
、膨張した雰囲気ガスを大気に放散させる（ｖ点）。

このことより、加熱炉１の炉内圧は冷却炉１５の内圧よ
りも低く保つことができるものである。

このようにして、本発明によれば、連続焼鈍箱型炉にお
いて細部にわたり雰囲気ガスの炉内圧を調整し、且つ雰
囲気ガス撹拌操作を適宜行なうことにより外気の侵入や
、大気が混入して、不純ガス、すなわち、ストリップコ
イルを酸化させる酸素を含んだ雰囲気ガスを、無酸素状
態に調整した雰囲気ガス中に侵入させない事が可能とな
り、ストリップコイルの表面酸化を防止することができ
るものであり、本発明により、既設の連続焼鈍箱型炉に
おいてストリップコイルに損傷を与えることなく連続焼
鈍を効率良く行なうことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の連続焼鈍箱型炉の側断面図、第２図は
同上の正面の断面図、第３図は同上のサイクルパターン
を示す模示図、第４図は同上のサイクルタイムにおける
加熱炉、冷却炉の内圧を示すグラフ、第５図、第６図は
同上の冷却炉を主とした内圧変化を示すグラフ、第７図
は加熱炉を主とした炉内圧変化を示すグラフである。 １・・・・・・加熱炉、３・・・・・・中間扉、５・・
・・・・ストリップコイル、１５・・・・・・冷却炉。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ストリップコイルを加熱炉で加熱し、該加熱炉に中
   間扉を介して隣接する冷却炉で冷却して連続的に焼鈍を
   行なうストリップコイル用連続焼鈍箱型炉で、加熱炉内
   にストリップコイルが装入されて炉が密閉される以前に
   炉内雰囲気ガスを撹拌し、この加熱炉密閉後Ｎ２パージ
   が行なわれストリップコイルが加熱されて炉内温度がほ
   ぼ４００℃になるまでの期間は加熱炉内圧よりも冷却炉
   内圧を高く制御し、更に加熱終了後中間扉が開く前に予
   め両炉内の雰囲気ガスを撹拌すると共に、中間扉を開閉
   して冷却炉へ移送されたストリップコイルの冷却終了後
   冷却炉よりストリップコイルが抽出されてから冷却炉の
   Ｎ２パージが行なわれるまでの期間は加熱炉内圧を冷却
   炉内圧よりも高く制御することを特徴とするストリップ
   コイル用連続焼鈍箱型炉における外気侵入防止方法。