JPS6011090B2 - ストリップコイルの逐次処理用連続炉における炉内ガスの処理方法と処理装置 - Google Patents

ストリップコイルの逐次処理用連続炉における炉内ガスの処理方法と処理装置

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JPS6011090B2
JPS6011090B2 JP14763479A JP14763479A JPS6011090B2 JP S6011090 B2 JPS6011090 B2 JP S6011090B2 JP 14763479 A JP14763479 A JP 14763479A JP 14763479 A JP14763479 A JP 14763479A JP S6011090 B2 JPS6011090 B2 JP S6011090B2
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furnace
gas
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heat treatment
strip
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公夫 前山
武一 関谷
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ストリップコイルの逐次熱処理用連続炉に
おける炉内ガスの処理方法と処理装置についての新規提
案に関するものである。
一般に金属とくに鋼の圧延ストリップ、なかでもけし、
素鋼帯のストリップコイルの熱処理、就中無酸化雰囲気
での齢なまし‘こは、比を含む雰囲気ガスを用いること
が多く、通常はコイルにマッフルをかぶせ、このマツフ
ルの内部に該雰囲気ガスを供給して、マッフルの外側か
ら電熱ヒーター或いはラジアントチューブなどを用いて
加熱を行うものであった。
ここにマツフルの裾には、いわゆるサンドシール、セミ
ラックウールシールなどの施用が一般であって完全な封
止は期し難く、さればといってマツフルの操作、作業性
の面から複雑なシールを用い得ないので、熱処理中にマ
ッフルに供給した雰囲気ガスは裾シールを通り抜けて炉
内に洩出し、その結果、高温の炉内は、概ねマッフル内
と同様な雰囲気となり、熱処理雰囲気ガス中に上記のよ
うに日2を含むとき、炉内ガスが外気に触れて爆発に至
るおそれがとくに多数のストリップコイルの逐次的な炉
内袋入−送進の間に熱処理を進行させる連続炉で、殊の
ほか懸念される。
そこで従釆は第1図に台車式トンネル炉の代表例で示し
た連続炉1の入、出側にそれぞれ二重しや断扉2,3を
設け、それらによるしや断室4,5の内部を一たん不活
性雰囲気たとえばN2ガスと置換するようなはん雑な操
作がストリップコイルの装入搬出の度毎に必要であり、
また第2図に示したトンネル炉の断面にあらわれている
ような、炉壁を貫通する配管、配線類、6,7のまわり
あるいはさらに二重しや断扉2,3自体のシールを確実
にするため、築炉構造の複雑化がさげられなかったので
ある。
なお図中8は台車、9はマツフル、10‘ま裾シール、
11はストリップコイル、12は亀熱ヒ−夕、13は熱
処理雰囲気ガスの供給管、14はその後続の脱着を司る
カプラである。
なお上記したところのほか、日2を含む雰囲気ガスが、
トンネル炉1内に洩出するとこれが炉壁に浸透してその
断熱性を害し、熱効率の低下をもたらす不利も加わるけ
れども、それはともかくとして炉内ガスについての上記
シール対策は、一般に可燃性ガスたとえばCOの如きを
熱処理雰囲気ガスとして用いるときもその炉外への逸出
阻止が安全衛生管理の面でも不可欠とされるところから
同様に要請される。
この点について出願人会社の先行的な開発努力は、たと
えば侍関昭54一96408号公報に示されるように、
炉中へ予熱空気を導入して炉内ガス中の可燃成分の着火
燃焼をもつて無害化を図ることにより数多のメリットを
もたらしたところである。
この発明は、その成果を踏まえて一層の開発努力を重ね
た結果、該公開公報を含めた在来のストリップコイルの
逐次熱処理用達縞炉が、制御操作性の面で主として上述
の電熱ヒーターないしはラジアントチューブを加熱源と
するものであったが故に、その加熱原単位の面で得策と
いえなかったところに着目し、該炉の加熱手段の少くと
も一部としてガスまたは液体燃料による直火万式バーナ
を活用することにより、その燃焼には一般に不可欠な過
剰空気が、炉内に洩れ出た可燃性ガスの燃焼、無害化を
有利に実現し得ることを究明した。ここに直火方式バー
ナは、その尊碗により連続炉の加熱源とすることもでき
るが、もちろん電熱ヒータおよびまたはラジアントチュ
ーブなどと併用も可能である。第3図と第4図にこの発
明の実施に好適な、上述先行技術では不可欠であった二
重しや断扉を不用ならしめ、また炉の加熱手段のすべて
につき道火万式をもって電熱ヒータやラジアントチュー
ブに代えた、トンネル炉の断面を示し、その入、出側に
それぞれ単純な扉2′,3′をそなえるだけでしや断室
4,5の如きを省き、また電熱ヒータ12に代えてバー
ナ12′を、炉内で並ぶ各マツフル9の相互間に、炉の
両側で上下の千鳥状をなして隣接するように対設した点
のほかは、第1図、第2図につきのべた構成とほぼ同様
とする。
なお第5図に熱処理雰囲気ガスの供給管13から各マツ
フル9内への配管6に対する給気を行う脱着操作系の一
例を示し、可操管15によりガス元管16に供給管13
を接続し、この供給管13には、炉中で所定位置に停止
する台車8から垂下させた配管6のそれぞれに気密適合
するカプラ14を配設するほか、その脱着操作のために
昇降シリンダ17を設け、それによる供V給管13の降
下位置で、台車8の順送り送進を行わせる。なおこの際
の給気停止を司る旨閉弁をカプラ14に設けろを可とす
る。さてこの発明に従う炉の操業中、バーナ12′は、
常に理論空気量よりも空気過剰下の燃焼火焔によりマツ
フル9の防護下にストリップコイル11を加熱し、この
燃焼条件の下で炉中ガスに02が残存するのでマツフル
9の裾シールを通り抜けて炉内に洩出した可燃性雰囲気
ガスは直ちに燃焼無害化される。
なお日2ガス燃焼条件は、着火温度572午0以上、比
濃度4〜74%(大気中にて)の範囲にあり、ここに炉
内温度は炉長全域にわたって5720以上に保つことが
必要であり、また炉内へ洩出したりガスを完全に燃焼さ
せるのに十分な02を、バーナ12′の過剰空気によっ
て与えることもまた不可欠であり、かくして炉の加熱の
ためのバーナ廃ガスと、洩出した可燃性ガスの燃焼廃ガ
スは一緒にまとめて炉頂に配設した排気管18から吸引
ファン19を介しスタック20へ放出する。
いま第3図、第4図に示したように、マッフル1個当り
‘こ7500皿cal/hの容量のバーナを2個宛用い
、またマツフル1個当り止ガスを0.5〜5で/hの範
囲で供給する場合Cガスを使用するとして加熱帯におけ
る燃ミ:鱗例は次のとおりである。Cガス 発熱量 &
=4350Kcal/N〆最大負荷時のCガス使用量繋
器。
=17‐狐C刈〆理論空気量 4.45州で‐air′
Nで−Cガス燃焼ガス量 5.15洲〆/N〆‐Cガス
弘完全燃焼に必要な酸素量 0.州で‐02/Nめ一比
日2完全燃焼に必要な空気量 2.38N〆−air/
N.オー比上記のように対空気比率で4〜74%が日2
の燃焼範囲であるということは、酸素量としては、比1
に対して0.08〜5の02ということになる。
但しQIに対して020.08〜0.5の範囲は0.1
6〜1の日2が燃焼するのみで未燃分が残ることになる
から、完全燃焼させるためには、水素1に対して020
.5〜5の範囲にあることが必要となる。これを空気量
に換算すると2.斑〜23.8に相当する。今、日2が
〆/hをマッフル内に供給している場合の例で計算する
と、必要空気量は2.38X2=4.76〜23.8x
2=47.側め′hこの時の空気過剰率(m)は最大燃
焼負荷時で愛機で‘ま、=1.06〜1.62 孝負荷時で =1.12〜2.24 帯補時で =1.31〜4.10 加熱帯におけるバーナの燃焼使用範囲は、通常は1〜1
/4であるからm=1.2を確保しておけば洩出日2ガ
スを完全燃焼させるに必要かつ十分な02を供給するこ
とができる。
灼熱帯における燃焼例については次のとおりである。
灼熱帯におけるバーナ燃焼量は、炉壁からの放三.散熱
を補う分だけの熱量を供給するものであるから非常に小
さな量となる。
実施例においてはバーナ2個が受けもつ範囲(マッフル
1個分)の炉壁放散熱は10750KcaVhである。
従って灼熱帯におけるCガス使用量は、袋紫。:2‐4
7Nが/hQ州で′h使用時の空気過剰率は、 従って加熱帯に比較して若干高めの空気過剰率の運転と
すればよい。
上に連続炉の典型例につき、入、出口間に直通するトン
ネル炉を、その炉底に敷設した軌道上における台車の移
動で「マッフルをかぶせたストリップコイルの逐次的送
進に供する場合の実施例で示したが、この発明はこのほ
か第6図に示すような、水平に転勤する炉床21の間け
つ回転によって、被熱処理物の炉内搬入搬出を行うロー
タリィタィプの炉であっても、すでにのべたところと同
様な炉内ガスの処理に供することができる。
なお図中22,23は炉の入口扉と出口扉、24,25
は炉の内周壁と外周壁をそれぞれ貫通し、上下に〈し、
ちがつて且同周に沿い千鳥状に配置したバーナ、26は
マツフル、27は炉項配管、28は排気管、29は排気
ファン「 301まスタックである。第7図には上述し
たような連続炉の操業のための制御回路の一例を示した
まず炉温制御については、炉内温度測定用カップル31
の温度信号から温度調節計(TIC)32の出力により
バーナの燃料弁開度調節用コントロールモータ33を駆
動して行なう。
燃料流量変更に伴い燃焼に必要な最低の空気量は、燃料
流量計34の信号から空気流量調節計(FIC)35の
出力により空気調節弁36により自動的に保証させる。
一方02分析計(02/1)37、Q%調節計(021
C)38による供給空気量の推定と、マッフル内へ送ら
れる日2ガス供給系統に設置したオリフィス39による
日2ガス供給量と燃焼用空気配管中に設置したオリフィ
ス40による空気量と、先に説明した燃料流量計34に
よる燃料量とから必要空気量をレシオバイアス(RB)
41で演算決定し、空気量調節計35に信号を送りこの
世力で調節弁36の関度を決定し必要空気量を確保させ
る。その他にマッフル内が負圧になると、炉床レンガの
割れ目等から大気が侵入し、十分な熱処理が不可能とな
るため、以下のような制御系も装備され、ここにマッフ
ル9は移動するため、雰囲気を正圧に保つことで保証す
る。
すなわち炉圧測定器42で、設定圧力に対する炉内圧の
増減を監視し、調節計43の出力でスタック20の管路
中に設けたダンパーの関度をコントロールモータ44で
開閉し炉内圧を一定に保つ通常の炉圧コントロール系の
他に、ダンパ一関度を検出するポジションメータ45を
ダンバーに直結し、ダンパーが全閉に近い位置からは、
ダンパー関度に対する雰囲気ガス量の増分を演算するガ
ス量調節計46により雰囲気ガス流量制御弁47を制御
し、ガス流量をも可変とする制御系を追加する。以上の
制御系につき、アナログ計器を使用した例を示したが、
ディジタル方式を採用しても勿論可能である。
上述のようにしてこの発明によると、連続炉の内部に次
第に蓄積し遂に、マッフルの内部とほぼ同等な組成に近
づくうれし、のある可燃性ガスを含む炉内ガスを、該炉
の加熱に供したガスまたは液体燃料による直火式バーナ
の燃焼用空気の過剰分により絶えず完全燃焼させて無害
化を図る炉操業を実現して、築炉構成の単純化のみなら
ず、熱処理のための燃料節減にも箸効を奏する。
また熱処理用雰囲気ガスとして弦を含む場合にあっても
その炉内洩出し‘こよる停滞が、爆発を惹起するおそれ
や、炉壁の断熱性を害する不利もすべて有利に克服され
る。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は連続炉の典型例を示す縦および横断面
図、第3図、第4図はこの発明の実施態様を示す第1図
、第2図と同様な断面図、第5図は雰囲気ガスの給気系
の一例を示す操作説明図、第6図はロータリー炉におけ
る変形実施例の水平断面図、第7図は制御用管路図であ
る。 1・・・・・・連続炉、2′,3′・・・・・・入出口
、6・・・・・・配管、9……マツフル、10……裾シ
ール、11……コイル、12′……バーナー。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 マツフルをかぶせたストリツプコイルを、マツフル
    の裾にシールを施して炉内に順次装入し、炉内の加熱帯
    から均熱帯へ送り進める間、マツフルの内部に可燃性ガ
    スを含む雰囲気ガスの供給を行い乍らストリツプコイル
    に熱処理を施すストリツプコイルの逐次熱処理用連続炉
    の操業に当り、炉の加熱手段の少くとも一部につきガス
    または液体燃料による直火方式を、マツフルの裾シール
    を通り抜けて炉内に洩出した可燃性ガスの完全燃焼を導
    くに足る空気過剰条件で適用することを特徴とするスト
    リツプコイルの逐次熱処理用連続炉における炉内ガスの
    処理方法。 2 ストリツプコイルの逐次的な炉内装入と搬出とに供
    するそれぞれしや断可能な入側、出側各開口を有し、こ
    れら両開口の間にわたりマツフルをかぶせたストリツプ
    コイルの間欠的な移動を司る装置と、該移動に関連して
    マツフルの内部に可燃性ガスを含む雰囲気ガスの供給を
    司る装置をそなえるトンネル炉からなるストリツプコイ
    ルの逐次熱処理用連続炉において、炉の加熱手段の少く
    とも一部としてガスまたは液体燃料を用いる直火方式バ
    ーナーを、その助燃用空気の理論混合比を越える過剰分
    でマツフルの裾シールを通り抜けて炉内に洩出した可燃
    性ガスの完全燃焼に役立つ空気過剰率に調整する制御系
    とともにそなえることを特徴とするストリツプコイルの
    逐次熱処理用連続炉における炉内ガスの処理装置。
JP14763479A 1979-11-16 1979-11-16 ストリップコイルの逐次処理用連続炉における炉内ガスの処理方法と処理装置 Expired JPS6011090B2 (ja)

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