JPS58167721A - 熱処理炉雰囲気ガスの再生利用法 - Google Patents
熱処理炉雰囲気ガスの再生利用法Info
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- JPS58167721A JPS58167721A JP4906682A JP4906682A JPS58167721A JP S58167721 A JPS58167721 A JP S58167721A JP 4906682 A JP4906682 A JP 4906682A JP 4906682 A JP4906682 A JP 4906682A JP S58167721 A JPS58167721 A JP S58167721A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- atmosphere gas
- gas
- porous glass
- impurities
- Prior art date
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- Pending
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
- C21D1/76—Adjusting the composition of the atmosphere
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電磁鋼板、冷延鋼板・表面処理鋼板製造工程に
おける熱処理炉の雰囲気ガスの再生利用法に関するもの
である。
おける熱処理炉の雰囲気ガスの再生利用法に関するもの
である。
電磁鋼板・冷延鋼板・表面処理鋼板の製造工程には、こ
れらの鋼板を還元性雰囲気ガス中で熱処理するための各
種熱処理炉がある。これは、鋼板の材料特性を適切な特
性にするとともに鋼板表面を清浄にするためのもので、
通常、雰囲気ガスとしてアンモニアを分解して生じた水
素と窒素の混合ガスが使用されてい、る。なかにはアン
モニア分解ガスを適度に調湿し、雰囲気ガスとして使用
する場合、あるいはアンモニア分解ガスに純水素を混合
して更に水素濃度を高めたガスを使用する場合もある。
れらの鋼板を還元性雰囲気ガス中で熱処理するための各
種熱処理炉がある。これは、鋼板の材料特性を適切な特
性にするとともに鋼板表面を清浄にするためのもので、
通常、雰囲気ガスとしてアンモニアを分解して生じた水
素と窒素の混合ガスが使用されてい、る。なかにはアン
モニア分解ガスを適度に調湿し、雰囲気ガスとして使用
する場合、あるいはアンモニア分解ガスに純水素を混合
して更に水素濃度を高めたガスを使用する場合もある。
熱処理中に鋼板表面の脱炭が起こり、雰囲気ガス中には
一酸化炭素や二酸化炭素の不純物濃度が増大してくる。
一酸化炭素や二酸化炭素の不純物濃度が増大してくる。
また不純物として硫化水素を生成する場合もある。雰囲
気ガスの不純物濃度の増大を防止するため、常にフレッ
シュなアンモニア分解ガスが熱処理炉に供給され、不純
物を含む雰囲気ガスは燃焼放散されている。従来、放散
する雰囲気ガスより純水素を回収し、再利用しようとす
るいくつかの試みがあったが、いずれの試みも経済的に
成立せず、今日まで燃焼放散していた。
気ガスの不純物濃度の増大を防止するため、常にフレッ
シュなアンモニア分解ガスが熱処理炉に供給され、不純
物を含む雰囲気ガスは燃焼放散されている。従来、放散
する雰囲気ガスより純水素を回収し、再利用しようとす
るいくつかの試みがあったが、いずれの試みも経済的に
成立せず、今日まで燃焼放散していた。
本発明は経済的かつ省エネルギ的に雰囲気ガスを回収再
利用する方法を提示するもので、熱処理 、炉において
一酸化炭素や二酸化炭素など不純物の増大した雰囲気ガ
スを多孔質膜を利用した水素濃縮分離装置に導入し、雰
囲気ガスの不純物濃度を低減せしめ、再び雰囲気ガスと
して利用することを特徴とする熱処理炉雰囲気ガスの再
生利用法である。
利用する方法を提示するもので、熱処理 、炉において
一酸化炭素や二酸化炭素など不純物の増大した雰囲気ガ
スを多孔質膜を利用した水素濃縮分離装置に導入し、雰
囲気ガスの不純物濃度を低減せしめ、再び雰囲気ガスと
して利用することを特徴とする熱処理炉雰囲気ガスの再
生利用法である。
本発明で使用される水素濃縮分離装置の原理は多孔質膜
の細孔を利用して水素を拡散分離しようというもので、
細孔によるガスの拡散分離機構はＫｎｕｄｓｅｎの理論
に基づいている。すなわち、ガスの平均自由工程をλ、
細孔径をｄとすると、λ／４＞１の領域では細孔を通過
するガス分子の流量はその分子速度に比例する。すなわ
ち、ガス分子の分子量の平方根に反比例する。したがっ
て分子量の著しく小さい水素はこの原理を利用して他の
分子量の大きいガス成分と分離できる。逆に云えば、多
孔質膜を透過したガス中の水素以外のガス成分濃度は低
下する。
の細孔を利用して水素を拡散分離しようというもので、
細孔によるガスの拡散分離機構はＫｎｕｄｓｅｎの理論
に基づいている。すなわち、ガスの平均自由工程をλ、
細孔径をｄとすると、λ／４＞１の領域では細孔を通過
するガス分子の流量はその分子速度に比例する。すなわ
ち、ガス分子の分子量の平方根に反比例する。したがっ
て分子量の著しく小さい水素はこの原理を利用して他の
分子量の大きいガス成分と分離できる。逆に云えば、多
孔質膜を透過したガス中の水素以外のガス成分濃度は低
下する。
÷÷◇畏孔奢甲
、 ＋ミ↓−会４μ
域はあくまでλ／４〉１の領域であり、このためには細
孔径を著しく小さくする必要がある。しかし細孔径をあ
まり小さくすると、たとえ理想分離係数に近い分離能が
得られたとしても細孔を透過するガス量が少く、実用的
な分離装置にはなシ得ない。
孔径を著しく小さくする必要がある。しかし細孔径をあ
まり小さくすると、たとえ理想分離係数に近い分離能が
得られたとしても細孔を透過するガス量が少く、実用的
な分離装置にはなシ得ない。
この技術は、ガスの平均自由行程と細孔径の関係以外の
分離能に重要な影響を及ぼす要因を顕示し、多孔質ガラ
ス膜を利用した水素濃縮分離装置の実用化をはかるもの
である。
分離能に重要な影響を及ぼす要因を顕示し、多孔質ガラ
ス膜を利用した水素濃縮分離装置の実用化をはかるもの
である。
以下、実施例を示しながら、この技術の詳細を説明する
。
。
第１図は本発明において使用する濃縮分離装置の構造で
ある。外径５Ｉ１１、厚み３．５１ｍ、長さ３００朋の
多孔質ガラス管１９本が束ねられ多孔質ガラス管集積体
７を形成し、１インチのステンレス鋼管８に内蔵されて
いる。多孔質ガラス管壁には径が２００Ｘ以下、主とし
て１５０Ｘの細孔が分布している。多孔質ガラス管集積
体７の両端部各５０Ｉ１１は多孔質ガラス管の外周部お
よびステンレス鋼板と多孔質ガラス管集積体との間の空
隙にシール剤６が充填され、多孔質ガラス管集積体の外
周面空間４と多孔質ガラス管集積体の軸方向両端に連通
ずる空間２を分離している。水素を含む混合ガスは多孔
質ガラス管集積体７の軸方向両端に連通ずる空間２の一
方の入口１より流入し、他方の出口６より流出する。多
孔質ガラスの細孔を透過した水素濃縮ガスは多孔質ガラ
ス管集積体の外周面空間４をへて５よシ流出する。
ある。外径５Ｉ１１、厚み３．５１ｍ、長さ３００朋の
多孔質ガラス管１９本が束ねられ多孔質ガラス管集積体
７を形成し、１インチのステンレス鋼管８に内蔵されて
いる。多孔質ガラス管壁には径が２００Ｘ以下、主とし
て１５０Ｘの細孔が分布している。多孔質ガラス管集積
体７の両端部各５０Ｉ１１は多孔質ガラス管の外周部お
よびステンレス鋼板と多孔質ガラス管集積体との間の空
隙にシール剤６が充填され、多孔質ガラス管集積体の外
周面空間４と多孔質ガラス管集積体の軸方向両端に連通
ずる空間２を分離している。水素を含む混合ガスは多孔
質ガラス管集積体７の軸方向両端に連通ずる空間２の一
方の入口１より流入し、他方の出口６より流出する。多
孔質ガラスの細孔を透過した水素濃縮ガスは多孔質ガラ
ス管集積体の外周面空間４をへて５よシ流出する。
膜を利用した水素濃縮分離装置には非多孔質高分子膜に
よるものもある。これは一般に多孔質膜よりも水素の分
離係数が大きいという利点もあるが、透過係数が小さい
事、および特に選択性の悪い事が欠点となり、雰囲気ガ
スの回収には不適当である。すなわち、非多孔質高分子
膜は二酸化炭素や硫化水素の透過性が著しく大きく、雰
囲気ガスより回収した水素濃縮ガス中には二酸化炭素や
硫化水素の不純物も濃縮される。これを防止するために
は、更に酸性ガス除去設備が必要となシ、雰囲気ガスの
回収工程は複雑になるばかりが、経済性を失う。
よるものもある。これは一般に多孔質膜よりも水素の分
離係数が大きいという利点もあるが、透過係数が小さい
事、および特に選択性の悪い事が欠点となり、雰囲気ガ
スの回収には不適当である。すなわち、非多孔質高分子
膜は二酸化炭素や硫化水素の透過性が著しく大きく、雰
囲気ガスより回収した水素濃縮ガス中には二酸化炭素や
硫化水素の不純物も濃縮される。これを防止するために
は、更に酸性ガス除去設備が必要となシ、雰囲気ガスの
回収工程は複雑になるばかりが、経済性を失う。
以下実施例でもって本発明の詳細な説明する。
（実施例）
第２図は電磁鋼板の脱炭ラインの雰囲気ガス再生利用法
の概略図で本発明の一例である。鋼板は窒素雰囲気の予
熱炉１に入り、更に熱処理炉２に入シ、熱処理を受ける
。熱処理炉２には２ｍおきに雰囲気ガス吹込管３が設け
られ、鋼板の上下に雰囲気ガスを吹付けている。こうす
ることによって鋼板表面は脱炭され、−法被膜を構成す
る。熱処理炉中の雰囲気ガスは′５〜５１１ Ｈ２Ｏの
プラス圧に維持されており、系外のガスの混入を防いで
いる。熱処理炉２には４ｍおきに雰囲気ガス流出管４が
設けられており、流出した雰囲気ガスは管５をへて、圧
縮機１６により１ｋｇ／ｃｒｒＬ２Ｇに昇圧される。
の概略図で本発明の一例である。鋼板は窒素雰囲気の予
熱炉１に入り、更に熱処理炉２に入シ、熱処理を受ける
。熱処理炉２には２ｍおきに雰囲気ガス吹込管３が設け
られ、鋼板の上下に雰囲気ガスを吹付けている。こうす
ることによって鋼板表面は脱炭され、−法被膜を構成す
る。熱処理炉中の雰囲気ガスは′５〜５１１ Ｈ２Ｏの
プラス圧に維持されており、系外のガスの混入を防いで
いる。熱処理炉２には４ｍおきに雰囲気ガス流出管４が
設けられており、流出した雰囲気ガスは管５をへて、圧
縮機１６により１ｋｇ／ｃｒｒＬ２Ｇに昇圧される。
昇圧された雰囲気ガスは管６をへて水素濃縮分離装置７
に導入される。水素濃縮分離装置７は多孔質ガラス管集
積体を内蔵しており、多孔質ガラス管内部を熱処理炉２
より流出した不純物濃度の高い雰囲気ガスを流通し、多
孔質ガラス管壁の細孔を透過した水素濃縮ガスは多孔質
ガラス管集積体外周面空間を流通する構造になっている
。多孔質ガラス管集積外周面空間は吸引ポンプ８で減圧
され、空間出口の圧力は１６０ ｆｉｌＨｇに維持され
ている。吸引ポンプ８をでた水素濃縮ガスはファン９で
昇圧され、加湿器１０に導入される。ここで露点を４０
〜６０℃に調整され、管１１および雰囲気ガス吹込管６
をへて再び熱処゛理炉に導入される。
に導入される。水素濃縮分離装置７は多孔質ガラス管集
積体を内蔵しており、多孔質ガラス管内部を熱処理炉２
より流出した不純物濃度の高い雰囲気ガスを流通し、多
孔質ガラス管壁の細孔を透過した水素濃縮ガスは多孔質
ガラス管集積体外周面空間を流通する構造になっている
。多孔質ガラス管集積外周面空間は吸引ポンプ８で減圧
され、空間出口の圧力は１６０ ｆｉｌＨｇに維持され
ている。吸引ポンプ８をでた水素濃縮ガスはファン９で
昇圧され、加湿器１０に導入される。ここで露点を４０
〜６０℃に調整され、管１１および雰囲気ガス吹込管６
をへて再び熱処゛理炉に導入される。
水素濃縮分離装置７において、多孔質ガラス管内部を通
るうちに不純物濃度が更に増大した未透過ガスは管１２
をへて水素濃縮分離装置１６に入る。
るうちに不純物濃度が更に増大した未透過ガスは管１２
をへて水素濃縮分離装置１６に入る。
水素濃縮分離装置１３は水素濃縮分離装置７と同様な構
造となっておシ、多孔質力゛ラス管集積体外周面空間は
吸引ポンプ１４で減圧され、空間出口の圧力は１６０闘
Ｈｇに維持されている。吸引ポンプ１４をでた水素濃縮
ガスはファン１５で昇圧され管５で熱処理炉より流出す
る雰囲気ガスと合流し、圧縮器をへて水素濃縮分離装置
７に再び導入される。一方、水素濃縮分離装置１３にお
いて、多孔質ガラス管内部を通るうちに不純物濃度が一
層増大した未透過ガスは管１７よシ系外に放出される。
造となっておシ、多孔質力゛ラス管集積体外周面空間は
吸引ポンプ１４で減圧され、空間出口の圧力は１６０闘
Ｈｇに維持されている。吸引ポンプ１４をでた水素濃縮
ガスはファン１５で昇圧され管５で熱処理炉より流出す
る雰囲気ガスと合流し、圧縮器をへて水素濃縮分離装置
７に再び導入される。一方、水素濃縮分離装置１３にお
いて、多孔質ガラス管内部を通るうちに不純物濃度が一
層増大した未透過ガスは管１７よシ系外に放出される。
この放出したガス量に見合う量のフレッシュなアンモニ
ア分解ガスあるいは水素と窒素の混合ガスは管１８をへ
て加湿器１０に導入され、水素濃縮分離装置７よりでた
水素濃縮ガスと混合され、熱処理炉に導入される。
ア分解ガスあるいは水素と窒素の混合ガスは管１８をへ
て加湿器１０に導入され、水素濃縮分離装置７よりでた
水素濃縮ガスと混合され、熱処理炉に導入される。
このようにして、従来燃焼放散されていた雰囲気ガスの
大部分は低コストで再生され、雰囲気ガスとして循環利
用されるので、購入するアンモニアあるいは純水素や純
窒素の費用は大巾に削減され、経済的効果は大きい。
大部分は低コストで再生され、雰囲気ガスとして循環利
用されるので、購入するアンモニアあるいは純水素や純
窒素の費用は大巾に削減され、経済的効果は大きい。
図は電磁鋼板の脱炭ラインの雰囲気ガス再生利用法の概
略図である。 １・・・予熱炉、２・・・熱処理炉、３・・・雰囲気ガ
ス吹込管、４・・・流出管、５・・・管、６・・・管、
７・・・水素濃縮分離装置、８・・・吸引ポンプ、９・
・・ファン、１゜・・・加湿器、１１・・・管、１２・
・・管、１３・・・水素濃縮分離装置、１４・・・吸引
ポンプ、１５・・・ファン、１６・・・圧縮機、１７・
・・管、１８・・・管。 第１ 図 第２ 図 手続補正書（方式） ％式％ ｌ事件の表示 昭和５７年特許願第０４９０６６号 ２、発明の名称 熱処理炉雰囲気ガスの再生利用法 ３補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区大手町２丁目６番３号名称
（６６５）新日本製鐵株式会社 代表者 武 １） 豊 ４代 理 人 〒１０５電（５０３）４８７７住 所
東京都港区西新橋１−１２−１第１森ビル８階補正命
令の発送日 昭和５７年６月２９日６補正の対象
明細書の図面の簡単な説明ｏｓ 、、・、５；）
、 ７補正の内容 （１）明細書第９頁３行〜４行において。 「図は電磁鋼板の・・・・・・・・・・・図である。」
とあるを下記の通りに補正する。 ［第１図は本発明に使用する濃縮分離装置の断面説明図
、 第２図は電磁鋼板の脱炭ラインの雰囲気ガス再生利用法
の概略図である。」
略図である。 １・・・予熱炉、２・・・熱処理炉、３・・・雰囲気ガ
ス吹込管、４・・・流出管、５・・・管、６・・・管、
７・・・水素濃縮分離装置、８・・・吸引ポンプ、９・
・・ファン、１゜・・・加湿器、１１・・・管、１２・
・・管、１３・・・水素濃縮分離装置、１４・・・吸引
ポンプ、１５・・・ファン、１６・・・圧縮機、１７・
・・管、１８・・・管。 第１ 図 第２ 図 手続補正書（方式） ％式％ ｌ事件の表示 昭和５７年特許願第０４９０６６号 ２、発明の名称 熱処理炉雰囲気ガスの再生利用法 ３補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区大手町２丁目６番３号名称
（６６５）新日本製鐵株式会社 代表者 武 １） 豊 ４代 理 人 〒１０５電（５０３）４８７７住 所
東京都港区西新橋１−１２−１第１森ビル８階補正命
令の発送日 昭和５７年６月２９日６補正の対象
明細書の図面の簡単な説明ｏｓ 、、・、５；）
、 ７補正の内容 （１）明細書第９頁３行〜４行において。 「図は電磁鋼板の・・・・・・・・・・・図である。」
とあるを下記の通りに補正する。 ［第１図は本発明に使用する濃縮分離装置の断面説明図
、 第２図は電磁鋼板の脱炭ラインの雰囲気ガス再生利用法
の概略図である。」
Claims (1)
- 電磁鋼板、冷延鋼板などを製造する工程における水素を
含む雰囲気ガスで鋼板を熱処理する熱処理炉において、
炉中で一酸化炭素や二酸化炭素など不純物の増大した雰
囲気ガスを・多孔質膜を利用した水素濃縮分離装置に導
入し、雰囲気ガスの不純物濃度を低減せしめ、再び雰囲
気ガスとして利用することを特徴とする熱処理炉雰囲気
ガスの再生利用法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4906682A JPS58167721A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 熱処理炉雰囲気ガスの再生利用法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4906682A JPS58167721A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 熱処理炉雰囲気ガスの再生利用法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58167721A true JPS58167721A (ja) | 1983-10-04 |
Family
ID=12820702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4906682A Pending JPS58167721A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 熱処理炉雰囲気ガスの再生利用法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58167721A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62177126A (ja) * | 1986-01-31 | 1987-08-04 | Nisshin Steel Co Ltd | 鋼帯の連続焼鈍方法 |
| JP2012202587A (ja) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Nisshin Steel Co Ltd | ガスリファイニングシステム |
-
1982
- 1982-03-29 JP JP4906682A patent/JPS58167721A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62177126A (ja) * | 1986-01-31 | 1987-08-04 | Nisshin Steel Co Ltd | 鋼帯の連続焼鈍方法 |
| JP2012202587A (ja) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Nisshin Steel Co Ltd | ガスリファイニングシステム |
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