JPS5856736B2 - 鋼帯加熱方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冷延鋼帯等の連続鋼帯加熱方法に関し、ロー
ルピックアップを防止して光輝鋼帯加熱を行うことを目
的とするものである。

従来、銅帯の光輝焼鈍には、一般に輻射管式加熱方法が
用いられてきたが、この方法の場合、輻射管の高温強度
等による制限から、加熱炉温度が通常９００℃程度で抑
えられるため、輻射伝熱量が大きくできず、従って加熱
速度が大きくできない欠点があった。

この加熱速度は、炉温を１１００℃にすると２倍弱、１
２５０℃にすると３倍弱となるが、これらの大きい加熱
速度を得るためには、現在のところ直火加熱方法を用い
るほかはない。

しかしながら、直火加熱方法の場合、銅帯の酸化と鉄粉
等異物の炉内ロールへの耐着（ロールピックアップ）の
問題があるため、従来連続亜鉛メツキライン（ＣＧＬ）
等では、直火加熱炉を用いる場合は、加熱帯全体に用い
ることをせず、高温側に輻射管加熱方式を用い還元する
か、加熱帯全体に用いた場合も炉内ロールを水冷ロール
としロールピックアップを防止する等、いずれの場合も
加熱帯全体としての能率は、輻射管加熱方式或は水冷ロ
ールの使用により低下せざるを得なかった。

以上のように、直火加熱方法を銅帯の光輝連続加熱に用
いる場合、適切な操業が行なわれておらず、直火加熱方
法採用による加熱速度の向上、生産能率の向上が十分得
られていないのが現状である。

本発明は、上記のような従来技術の現状に鑑みて創案さ
れたもので、その基本的特徴は直火加熱炉を３個以上ｎ
個のゾーンに分割し、各ゾーンのガス投入量（Ｑｉ ）
と、空気投入量（ｇｉ）について、最終ゾーンで下式（
１）を、１以上ｎ−１以下のゾーンについて下式（２）
を満足するように、該直火加熱炉を操業するところにあ
る。

炉入口より数えたゾーン番号〕 以下、本発明を、図に示す実施例に基づいて説明する。

第１図は、直火加熱炉を３つのゾーンに分割した場合の
本発明による加熱方法の説明図で、鋼帯温度ＣＣ）の推
移と、各ゾーンでの下記各操業条件を示すものである。

Ｑｉ：投入ガス量／全投入ガス量 ｇｉ：投入空気量／全投入ガス量 Ａ：理論空気量比＝理論空気量／ガス量 ｍｉ：投入空燃比−ｇｉ／Ａ（Ｑｉ） Ｍｉ：ゾーン雰囲気の等価空燃比 Ｈｌ：発熱量／全発熱量 （但し、ｉは入口より数えたゾーン番号）直火加熱炉５
を図に示すように、３つのゾーンに分割し、鋼帯８を第
１シー７１から第３ゾーン３へと順次通過させていく。

第１ゾーン１では、燃料ガスの投入を行なわず、後続ゾ
ーンより流入する廃ガス中の未燃ガスを空気のみ投入す
ることにより燃焼させ、燃料ガスの有効利用を図り、同
時に鋼帯８の予熱を行なう。

但し、第１シー７１で、燃焼を持続させるための歩容量
のバーナを併用することは有効である。

鋼帯８は、第１ゾーン１で１５．０’ｃｉ＠後迄加熱さ
れ第２ゾーン２へ送られる。

第２ゾーン２では、全投入ガス量の６０％（Ｑ２０．６
）程度の燃料ガスを空燃比１．１７程変（ｄ＝１．１７
）で燃焼させる。

投入量では空気過剰であるが、後続ゾーンより流入する
廃ガス中の未燃ガスが燃焼して、投入空気は消費し尽さ
れ、結果としてゾーン雰囲気は空燃比０．９（Ｍ２＝０
．９）の燃焼廃ガスに等しくなる。

ここで鋼帯８表面は、主に廃ガス中の水蒸気に起因する
数１０〜数１００オンク玄トローム囚の酸化被膜で覆わ
れる。

第２ゾーン２で鋼帯８は５５０〜６００℃に加熱され、
第３ゾーン３へ送られる。

第３ゾーン３では、全投入ガス量の４０％（Ｑ３０．４
）程度の燃料ガスを空燃比０．２〜０．７好ましくは０
．５ （ｍ’＝ ０．５、Ｍ３＝ ０．５ ）で燃焼さ
せる。

この第３ゾーン３では、雰囲気組成は還元性となり、前
ゾーンで生じた酸化被膜は、はぼ１秒前後で除去される
。

鋼帯８は、ここで７００℃前後の均熱温度まで加熱され
、後続の均熱炉へ送られる。

この方法による生産能率は８０Ｔ／ｈ程度である。

第２図は、同様に８０Ｔ／ｈの生産能力を有するもので
あるが、直火加熱炉５を４つのゾーンに分割した場合の
方法を説明するもので、同様に、銅帯温度ＣＯの推移と
、各ゾーンでの上記各操業条件を示すものである。

ここで鋼帯８は、第１図に示すものと同様に、第１ゾー
ン１から第４シー７４へと順次通過せしめられる。

この第２図に示す方法は、予熱帯を延長して、第１ゾー
ン１と、第２ゾーン２に分割し、熱効率の向上を図った
もので、第２ゾーン２は、鋼帯８温変が２００℃以上に
なるので、ゾーン雰囲気の等価空燃比を１．０未満とし
、第１ゾーン１で未燃ガスを全部燃焼する様になってい
る。

第１図に示すものに比べて、第１ゾーン１の加熱速変が
小さいが、これは廃ガス温変が鋼帯８の熱吸収により低
くなるためで、その分だけ熱効率が向上している事を示
している。

以上のような本発明による方法によれば、炉内ロール表
面への鉄粉等異物の、？積工暉、象、即ちロールピック
アップは生じない。

つまり、ロールピックアップは銅帯表面が酸化状態でか
つその鋼帯温度が高い場合に発生し、銅帯温度を６００
℃以下とすれば発生しないことが知られている。

上記方法では、加熱炉の各ゾーンの等価空燃比（同じ組
成の燃焼廃ガスを生ずる空燃比）を、第１ゾーン１、第
２ゾーン２、第３ゾーン３及び第４ゾーン４の順に、即
ち高温側に行く程低くすることにより、鋼帯８の酸化の
進行を抑制するとともに、第３ゾーン３若しくは第４ゾ
ーン４の最終ゾーンでは、その空燃比を０．２〜０．７
として雰囲気組成を還元性として、銅帯８表面の酸化膜
を除去している。

従って、上記方法によれば、最終ゾーン入口のロール６
では、銅帯８表面は酸化状態であるものの、鋼帯８温度
が６００℃以下であるため、ロールピックアップは生じ
ず、一方、最終ゾーン出口のロール７においては、鋼帯
８温度が６００°Ｃ以上であるにもかかわらず、鋼帯８
表面は還元されているため、ロールピックアップは生じ
ないものとなっている。

本発明では、この最終ゾーンでの空燃比の上限を０．９
とする。

これ以上では、鋼帯８の酸化膜を除去できないからであ
る。

また、該空燃比の下限を、燃焼可能の最下限値である０
、２とする。

また本発明による加熱法によれば、これに続く均熱炉内
の雰囲気は、銅帯８表面の酸化を防止できる程度のもの
で良いことになる。

従って、従来、連続亜鉛メツキライン（ＣＧＬ）で行わ
れていたように、還元の為に水素濃度を高くする必要が
なく、雰囲気ガスの費用が大幅に節減可能となる。

また均熱炉に、直火加熱方法を用いる事も可能で、この
場合空燃比は上記最終ゾーンと同程度で、かつバーナ容
量は通常の雰囲気ガス投入量と同程度で良いため、小さ
いもので済む。

なお、上記各ゾーン毎の空燃比の設定は、必ずしも、各
ゾーン内のバーナを同一の空燃比に調整することにより
行う必要はなく、バーナ全体を合計したものについて、
設定条件を満していればよい。

また、この設定条件は、バーナのみで満たす必要は無く
、ノズル等で燃料のみ、或は空気のみを投入することに
より行ってもよい。

光輝加熱を行なうには、最終ゾーンの等価空燃比を０．
２以上０．７以下（即ち０．２ ＜ ｇ ｎ＜ＡＱｎ
＜０．７・・・式（３））好ましくは０．５前後とする
事で可能であるが、更に全体の空気量とガス量に応対す
る空〉１．０・・・式（４）とする）事により、未燃焼
ガスの有効利用が可能である。

この場合、空気量が多過ぎると廃ガス量が増加し、大気
放散熱量が増えるので、熱効率を特に重視する場合は、
上記空燃比を１．２以下とすれば良い。

また鋼帯温度が２００℃以上となるゾーン（上記例では
第２ゾーン（２））でのゾーン雰囲気の等価空燃比を１
．０以下とする（即ち、２くに≦ｎにおにより酸素ガス
による急激な酸化を防止する事が可能で、操業が安定す
る。

この方法は、ピックアップ防止のみを目的とする場合に
も有効である。

次に、上記本発明による加熱方法の操業条件を得るため
の、具体的方法を説明する。

まず、与えられた鋼帯８の加熱曲線により、各ゾーンに
ついて必要な発熱量を求める。

次にゾーン雰囲気の等価空燃比が１．０未満のゾーンに
ついては、最終ゾーン側から順に、この発熱量に相当す
る空気量を求めた後、上記各式（１）〜（５）に従って
最終ゾーン側より順にガス量を求める。

等価空燃比が１．０以上のゾーンについては、同様に最
終ゾーン側から順に該発熱量に相当するガス量を求めた
後、上記各式（１）〜（５）に従って、最終ゾーン側よ
り順に空気量を求める。

これにより各ゾーンの操業条件が得られる。

この操業条件により、炉温か不適当な場合は、やはり上
記と同様の手続により修正を加える事により、より合理
的な操業条件が得られる。

最終ゾーンのゾーン雰囲気組成を表わす等価空燃比は、
投入ガス量と投入空気量の比を一定に制御すれば一定と
なるが、最終ゾーン以外の各ゾーンでは、最終ゾーンで
発生する廃ガス量の変動の影響を受け、必ずしも一定の
等価空燃比とはならない。

この影響を小さくするには、隣接するゾーン間の雰囲気
組成即ち等価空燃比の差を小さくすれば良い。

この差を小さくするには、最終ゾーンから第１ゾーン１
に行くに従って、等価空燃比が漸次増加する様（即ち、
上記式（３）及び式（４）の条件設定すれば良い。

上記の操業方法は、通常のバーナ燃焼量による炉温制御
で目的を達成する事ができるが、成るゾーン雰囲気組成
即ち等価空燃比を１．０以下の一定の値に正確に制御し
たい場合は、当該ゾーンの炉温制御を投入空気量により
行ない、雰囲気を投入ガス量で制御することにより可能
である。

この制御方法の一例を第３図に示す。

まず当該ゾーン１０の温度制御を該ゾーン１０の温度を
温度検出器２２により検出し、温度制御器１３で空気制
御バルブ１４を制御することにより、バーナ２３への空
気量を調整して行なう。

該空気量は空気流量計１５により検出され、加算器１８
で、後続段以降のゾーン１１．１２の空気量と加算され
る。

この加算結果に、目的とする等価空燃比と理論空燃比の
積の逆数を乗算器１９で乗じ、これをガス量の設定値と
する。

一方後続段以降のゾーン１１゜１２のガス量と、ガス流
量計１６により検出した当該ゾーン１０のガス量とを加
算器２０で加算し、この加算結果と、前記ガス量の設定
値が等しくなるように、流量制御器１７により、ガス制
御バルブ２１を調整して、ガス量を制御する。

これにより、当該ゾーン１０の等価空燃比を一定の値に
制御することができる。

以上のように、本発明の加熱方法によれば、口−ルビツ
クアップを生じずに光輝加熱を行なうことが可能となり
、また後続する均熱炉における省エネルギー化が可能と
なる等、大きい効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、直火加熱炉を３つのゾーンに分割した場合の
本発明による加熱方法の説明図、第２図は直火加熱炉を
４つのゾーンに分割した場合の本発明による加熱方法の
説明図、第３図は制御方法の一例を示すブロック図であ
る。 図中、１は第１ゾーン、２は第２ゾーン、３は第３ゾー
ン、４は第４ゾーン、５は直火加熱炉、６と７はロール
、８は銅帯、１３は温度制御器、１４は空気制御バルブ
、１５は空気流量計、１６はガス流量計、１７は流量制
御器、１８は加熱器、１９は乗算器、２０は加算器、２
１はガス制御バルブ、２２は温度検出器、２３はバーナ
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋼帯を焼鈍するに当り、直火加熱炉を３個以上ｎ個
   のゾーンに分割し、各ゾーンのガス投入量（Ｑｉ）と空
   気投入量（ｇｉ）について、最終ゾーンで下式（１）を
   、１以上ｎ−１以下のゾーンについて下式（２）を満足
   するように、該直火加熱炉を操業することを特徴とする
   鋼帯加熱方法。 炉入口より数えたゾーン番号〕