JPS58161728A - 連続熱処理炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属ストリップ材を直火雰囲気で加熱する連続
熱処理炉に関するものでろる。

通常、ストリップ材は加熱時の表面酸化を防止するため
還元または不活性ガスの雰囲気中で加熱する必要がｌ）
、従来この種の熱処理炉としてはラジアントチューブに
よる間接加熱方式と直火・・−すによる直接加熱方式と
がアシ、前者の熱処理炉をＲｌＴ−Ｆ　（Ｒａｄｉａｎ
ｔ　Ｔｕｂｅ　Ｆｕｒｎａｃｅ　）　、　後者の熱処理
炉をＮ・ＯＦ（Ｎｏｎ　Ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ　Ｆｕｒｎ
ａｃｅ　）と称している。

前者のＲ，Ｔ、　Ｆによる間接加熱方式では雰囲気ガス
を任意に選択できるため品質面からみたストリップ材の
加熱方式としては最も優れた方式とされているが、チュ
ーブの気密性保持のため一般にＲ，Ｔ材ｙｆ＋には耐熱
合金が使用されておシ、チュプ耐熱温度が律速となり加
熱温度が制限されるため加熱能率および熱効率が低く、
かつ設備コストが高いという欠点を有して（・る。

これに対して後者のＮ、Ｏ，Ｆによる直接加熱方式では
未燃分（ｃｏ　、　Ｈ２等）を含有した空気比１以下の
還元性燃焼ガスで直接加熱を行うため、ストリップ材の
表面性状は間接加熱方式に比べて若干劣るものの加熱能
率および熱効率が高く、かつ設備コストが安いとい−う
特徴を有している。このため、近時ストリップ材の連続
熱処理炉として積極的な採用が行われておシ、連続熱処
理炉への適用ケースとしてはＮ、Ｏ，Ｆを単独で使用す
るケースと両者の特徴を活かして従来Ｒ，’ｒ’；Ｆの
低温側ｉ’ｉｌ：Ｎ、Ｏ，Ｆを併用するケースの２通シ
がろる。

まず上記のような特徴を有した従来の連続熱処理炉の丙
竪型Ｎ、　Ｏ，Ｆの一例を第１図および第２図によシ説
明する。

図において、ｌは炉を構成するためのシール性と耐火断
熱性を有する炉壁、２は炉内を通過する加熱ストリップ
材、３は炉内に設けるストリップ材２の支持・搬送ロー
ル、４は炉壁１の両端部に設けられた燃焼ガス供給装置
で、通常ストリップ材２０両面に対して高さ方向に千鳥
状に複数個配置されており、通常燃焼ガス供給装置４と
しては熱処理バーナが採用されている。

５はストリップ材２の炉人・出口のシール室、６はスト
リップ材２の搬送ロール３を高熱部から保護するための
ロール室、７は燃焼ガス供給装置４から供給された燃焼
ガスによりストリップ拐２を加熱するための加熱室、８
は加熱室７からの燃焼ガスでストリップ材２を予熱する
ための予熱室であシ、通常この予熱室８には未燃分を含
有した加熱室７からの燃焼ガスを再燃焼するための２次
燃焼バーナが設けられておシ、熱効率の改善が図られる
ようになっている。９は燃焼ガスを炉外・＼排出するた
めの煙道であり、図中の実矢線は炉出側から入側に向う
燃焼ガス流れを、破矢線はス］・リップ材の進行方向を
示したものである。

図に示すように従来の竪型Ｎ、Ｏ，Ｆでは加熱室７の燃
焼ガス供給装置４から炉内へ放出された燃焼ガスのガス
放射熱と周囲炉壁１からの固体放射熱によシストリップ
材２の加熱を行う方法のため、伝熱量の増加を図るには
ガス層の厚み及び炉壁面積の増加を図る必要があるが、
炉の断面積を極端に大きくすることは設備コスト面から
制約がｂつだ。

また、予熱室８は加熱室７に比べて燃焼ガス温度が低い
ため対流伝熱カー−支配的となり、伝熱的には炉の断面
積を小さくして燃焼ガスの流速をアンプする方が望まし
いが、従来のＮ、Ｏ，Ｆでは全燃焼ガス量をストリップ
材２と向流状に流す構造のため炉内圧損との関係で極端
に炉の断面積を小さくすることは不可能でろっだ。

加えて、従来の竪型Ｎ、　Ｏ，Ｆではストリップ材２と
向流状に燃焼ガスを流す構造のため、ストリップ材２０
両対向面に炉壁１を配置することが要求され、このため
図示の如くストリップ進行ラインを包−するような長い
かつ上下方向に曲りくね−）た炉体形状匠構成しなけれ
ばならず、炉の設置面積及び炉壁面積が増大し、その結
果設備コストが高くなるという基本的な問題を抱えてい
た。

本発明の目的は上述した従来の竪型連続熱処理炉の問題
点の解決を図るものでろって、高い伝熱効率を得ること
ができる構造の連続熱処理炉を提供することにある。ま
た、本発明の他の目的１ｄ　ｆｉＹ：〜来の炉に比較し
格段に炉体をコン・くクト化、即し炉長の短縮及び炉壁
面積の減少を図ることがｕＪ能で、その結果設備コスト
の低減が図れる連続熱処理炉を提供することにある。

このような目的を達成するための本発明の熱処理炉の特
徴は、炉体を最も単純な箱形に構成し、ストリップをこ
の炉体内に複数・くスにて通過するようにしたことと、
炉内におけるストリップへり）有効な伝熱効果及び炉内
仕切り壁の効能な発揮させるため、伝熱促進効果と熱応
答性の優れた通気性固体を利用したことにある。

なお、ここでいう通気性固体とは通気性と適度の圧損を
有する多孔質材のことで、金属系では発泡金属；焼結金
属等がらり、面１大物系ではセラミック多孔体、ポーラ
スＳｉＣ、アルミナボール結合体等のものがある。

一般にこの種の通気性固体は多孔質てろるため通気性固
体と通過ガス間の熱移動現象は粉ね体の充填層伝熱に略
近似しておシ、通気性固体の相当直径がＯ，１〜１　ｉ
ｎ程度であれば１０２〜１０”　ｋｃａｌ／　ｍ”　ｈ
　℃と（・すｔ−大きな対流熱伝達係数が得られるため
、通気性固体の表面温度は略瞬間的にガス温度近くまで
加熱（もしくは冷却）されるという特徴を有したもので
ある。

このような特性を有する通気性固体を実際の竪型連続熱
処理炉に適用する場合、本発明においては複数パスを形
成している炉内における少なくともストリングの相対面
間（隣シ合う）くス間）に通気性固体壁を設置する。該
通気性固体壁の設置によシ、炉出側の燃焼室から供給さ
れる燃焼ガスは、通気性固体壁を均一流となって通過す
るが、この場合通気性固体壁の上流側壁面はほぼ瞬間的
に上流側ガス温度近くまで昇温し、該壁面と向い合うス
トリングを放射熱によシ加熱する。一方、通気性固体壁
の下流側壁面の温度は、該通気性固体壁の上流側での放
射伝熱量と通気性固体壁を通過する燃焼ガスの熱バラン
スにより決まるが、この固体壁の下流側壁面からの放射
伝熱によってもストリップの加熱は行われる。このため
、非常して伝熱効率および熱効率の良好な炉となり、し
かも炉内におけるストリップの複数段の・（ス相互を通
板操業上支障のない程度まで接近させることができ、炉
体のコンパクト化に寄与する。

通気性固体壁は単列でも複列でもよく、又ストリップと
炉壁との間にも設置してもよい。さらに、出側の燃焼ガ
ス供給装置及び入側の排ガス煙道以外に、適宜中間位置
にこれら燃焼ガス供給装置、煙道を、又必要に応じ空気
供給装置を配置することもできる。

以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。

第３図および第４図は本発明の代表的な竪型熱処理炉の
一例を示す。図示するように炉体１１は従来の分割タイ
プと異な９１個の箱形にシール性と耐火断熱性を有する
炉壁レンガから構成され、該炉体１１の一端下部に入口
シール室１５ａおよび反対側下部に出口シール室１５ｂ
を設ける。また、炉体１１内部の上下部には、炉内に導
入される被加熱ストリップ材１２の支持・搬送ロール１
３を収容し保護するロール室１６が複数一体向に設けら
れている。

ストリップ材■２は図示の如く炉内においてロール１３
に案内され複数のパスを形成して搬送されることになる
。複数のパス相互間の距離は、通板操業性や後述する通
気性固体ｉの設置を考慮して決める。

さら妊、ストリップ材１２の°出口側（高温側）におけ
る該ストリップ材１２と炉壁１１ａとの中間部位置には
複数個の燃焼ガス供給装置１４が配置されて、いる。該
燃焼ガス供給装置１４としては例えば第゛ｒ図にも示し
ているように、ストリップの幅方向の側壁１１ｂ　Ｋ向
い合って設けた熱処理バーナな用い、燃焼ガスを供給す
る方式を採用すればよい。炉外で燃焼させた燃焼ガスを
供給することも勿論可能でるり、又燃焼ガス供給装置１
４をストリップ材１２と相対する炉壁に配置することも
可能である。

本発明においては上記の如き炉体構造において、性固体
壁Ｉ７を配置し、炉内を所望のゾーン、例えばストリッ
プ材出側の炉壁１１ａと通気性固体ｇ１７で形成される
燃焼室１８、これに続きストリップ材１２の相対面間の
通気性固体壁１７とストリッグ材幅方向側の炉側壁１１
ｂとで形成される材料の加熱室１９、これに続きストリ
ップ材入側の炉壁ｌｉｅと通気性固体壁１７とで形成さ
れた排ガス室２０にそれぞれ区分している。また、排ガ
ス室２０には燃焼ガスの排出煙道２１が設けられ、該煙
道２１には流星調整弁２２が配設されている。

上記の通気性固体壁１７の材質及び厚み等は炉の操業条
件を考慮して公知のものから適宜選択すればよい。又、
該通気性固体壁１７の取付けや設置態様（分割したシす
ること）も、雰囲気の点から耐熱性や強度、簡易性を配
慮する必要がある。

次に本発明の作動機能について説明する。

燃焼ガス供給装置１４よシ燃焼室１８へ供給された燃焼
ガスは第４図の実矢線に示す如く加熱室１９および、排
ガス室２０、煙道２１を通って炉外−＼排出さ　′れる
ようになっている。この場合、通気性固体壁１７が適度
の圧損を有すため各通気性固体壁１７のト流側空間に充
満した燃焼ガスはほぼ均一流となって各通気性固体壁１
７を通過する。

また、通気性固体壁１７はその特性上大きな対流熱伝達
係数を有すため、通気性固体壁１７の上流側表面温度は
ほぼ瞬間的に上流側ガス温度近くまで加熱されるため、
上流側通気性固体壁面と相対するストリップ材１２はこ
の通気性固体壁１７からの固体放射熱によシ加熱が行わ
れる。

一方、通気性固体壁１７の下流側表面温度は通気性固体
壁１７の上流側での放射伝熱量と通気性固体壁１７を通
過する燃焼ガスの熱バランスにより及決定され、下流側
通気性固体壁１７と相対するストリップ材１２はこの通
気性固体壁１７からの放射伝熱によシ加熱が行われるよ
うになっている。

従って、本発明の炉によれば加熱室１９内の上。

下方向にストリップ材１２を複数段のパスで通過させる
ことによシ、ストリップ材１２を効率良く加熱すること
が可能である。

本発明は以上の通シ、ストリップ材の相対面間に単列も
しくは複列の通気性固体壁を配設し、燃に流す方式の連
続熱処理炉であるため、燃焼ガスをストリップ材と向流
状に流す従来炉に比べて次の様な特徴を有している。

■　燃焼ガス流れがストｌ）ツブ材に対して直交流型で
あるため炉の設置面積及び炉壁面積の減少が可能でアシ
、この結果炉がコンパクトとなり設備コストの低減が可
能である。

■　ストリップ材の相対面間に通気性固体壁を配し、か
つ燃焼ガスを複数列の通気性固体壁と直交状に流す方式
のため、従来炉でストリップ材の相対面に通気性固体壁
を配設した場合に比べて通気性固体壁の通過ガス流速を
大きくとることが可能でロシ、この結果通気性固体壁の
表面温度を高く保つことができるためストリップ材の伝
熱量を従来炉に比べて１０〜２０％アップすることが可
能である。

■　通気性固体壁は熱慣性（熱応答性）が良Ｑ−ｔなた
めライン異状（減速、停止等）時の板温のオーバーシュ
ート現象による板破断の抑制が可能でらシ、この結果ラ
イン停止回数の減少による稼動率のアップが可能でろる
。

以上の実施例は本発明の基本型について述べたものであ
るが、以下に列挙する態様も本発明の範囲に包含される
。

第５図及び第６図に示す例は、通気性固体壁Ｉ７をスト
リップ材１２の相対面間のみならず、炉壁１１ａとスト
リップ材１２間及び炉壁１１ｃとストリップ材１２間に
も通気性固体壁２７を配設したものである。

この例ではストリップ材１２の加熱は、周囲炉壁からの
固体放射にかわって通気性固体壁からの固体放射で加熱
が行われるため、伝熱量のアップが可能でるる。なお、
この場合燃焼室１８側の通気性固体壁２７は温度が高く
なるため、耐熱性の高い材質のものが必要でめる。

第７図及び第８図はストリップ材１２と通気性固体壁Ｉ
７との中間部（加熱室内）Ｋ燃焼ガス供給装置２４を配
置し、加熱室１９内での燃焼ガス温度を高位に維持する
ことを可能とする。なお、この場合該ガス供給装置２４
は、燃焼室１８内の燃焼ガス供給装置１４と同様に、熱
処理バーナを用いるか、又ｒ１外部で燃焼したガスを供
給してもよい。

また、第７図及び第８図において加熱室内に設ける燃焼
ガス供給装置２４に代えて空気供給装置を配置し、上流
側よシ流入する未燃分を含有した燃焼ガスの２次燃焼を
行うことにより、加熱室１９内での燃焼ガス温度の維持
を図ることも可能でろる。

次に、第９図及び第１０図は、ストリップ材１２の相対
面間の少なくとも一個所るるいはストリップ材１２と炉
壁との相対面間に、複数列（図では２列）の通気性固体
壁３７を配設した例でアシ、必要に応じてこの２列の通
気性固体壁３７間に燃焼ガス供給装置３４もしくは空気
供給装置を配設することも可能である。これは通気性固
体壁３７間を燃焼反応室としてストリップ材１２よシ隔
絶すると共に、通気性固体の多孔性を利用して燃焼反応
の促進を図ったものであシ、ス）　ＩＪッグ材１２０表
面で均一な雰囲気（燃焼ガス）組成２が確保できるため
、ス）　ＩＪツブ材１２の品質の向上が可能となる。

第１１図及び第１２図は、ストリング材Ｉ２と通気性固
体壁１７の中間部に燃焼ガスの排出煙道３１を設けた例
である。また、この例に限らず第１３図及び第１４図に
示す如く、ストリップ材１２の相対面間に２列の通気性
固体壁４７を設け、・この中間部に排出煙道４１を設け
てもよい。上記の構成によシ炉の処理能力の増大、即ち
所要ガス量の増大に伴う炉内圧損の調整が容易となる。

さらに、第１５図には本発明の基本型の竪型炉を１ユニ
ツトとしてその複数を直列に接続配置した例を示す。こ
のような設備列を採用すれば、加熱室】９内での燃焼ガ
ス温度の維持及び炉圧（圧損）の調整が容易となる。

また、第１６図は本発明に係る竪型熱処理炉の出゛　口
側（高温側）に従来タイプのＮ、０．Ｆを連設し、該Ｎ
、Ｏ，Ｆの燃焼排ガスを加熱用ガスとして用いる例でる
る。これは従来のＮ、０．Ｆの予熱室の代替に相当する
ため、予熱室のコンパクト化を可能とする。

本発明は以上の通シ、ストリップ材の相対面間に伝熱促
進効果とガス整流効果を有した通気性固体壁を配設し、
燃焼ガスをストリップ材および通気性固体壁と直交状に
流すことを特徴前した金属ストリップ材の竪型連続熱処
理炉であり、従来の竪型連続熱処理炉に比べて伝熱効率
および熱効率の改善が可能なため同一加熱Ｔ／Ｈの場合
、バス数の減少または排ガス温度の低下が可能となる。

しかも通気性固体は熱応答性が良好なため処理材の品種
替えに伴うシビャーな温度管理が可能でらシ、加えて炉
長の短縮及び炉壁面積の減少に伴う設備コストの低減が
可能となる等多くの利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の竪型連続熱処理炉の縦断面図、第２図は
第１図のｎ−ｎ線における横断面図、第３図は本発明の
基本的な竪型連続熱処理炉の実施例を示す電断面図、第
４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線における横断面図である。 第５図、第７図、第９図、第１１図、第１３図は本発明
の別の実施態様を示す縦断面図でろシ、第６図、第８図
、第１０図、第１２図、第１４図はそれぞれ第５図、第
７図、第９図、第１１図、第１３図の横断面図でるる。 第１５図および第１６図は本発明に係る熱処理炉の配置
例を示す縦断面図である。 １１・・・炉壁、　１２・・・ストリップ材、　１３・
・・ロール、１４．２４．３４・・・燃焼ガス供給装置
、　１５・・・シール室、１６・・ロール室、　１７，
２７，３７．４７・・・通気性固体壁、１８・・・燃焼
室、　１９・・・加熱室、　２０・・・排ガス室、２１
．３１．４１・・・煙道、　２２・・・流量調整弁特許
出願人代理人 弁理士矢葺知之 （ほか１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続的に金属ストリップ材を炉内に通過させて熱処
   理を行う連続熱処理炉において、炉体を、ストリップ材
   がロールを介して複数パスを形成して通過可能な１個の
   箱形に構成すると共に、炉内のストリソフ“材の相対面
   間に単列もしくは複列の通気性固体壁を配設し、炉内を
   複数室に仕切ることを特徴とする連続熱処理炉。 ２　連続的に金属ストリップ材を炉内に通過させて熱処
   理を行う連続熱処理炉において、炉体を、ストリング材
   がロールを介して複数パスを形成して通過可能な１個の
   箱形に構成すると共に、炉内のストリップ材の相対面間
   に単列もしくは複列の通気性固体壁を配設し、炉内を複
   数室に仕切シ、かつ少なくともストリップ材出側の室に
   燃焼ガス供給装置をおよび少なくともストリップ付人側
   の室に燃焼ガスの排出煙道を配置してなることを特徴と
   する連続熱処理炉。