JPS6140732B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属帯板、冷延鋼帯（以下ストリツプ
という）等の連続熱処理を極めて高いエネルギー
効率で実現するための連続熱処理装置に関するも
のである。

従来この種の熱処理装置としては軟鋼ストリツ
プの連続焼鈍装置が代表的なものであつて、その
基本的構成は第１図に示す如くである。

図中、ストリツプ５はロール群６に導かれて、
加熱帯１、均熱帯２、冷却帯３を通り最後に水冷
槽４内を通り再び常温まで下げられて次工程へ送
られる。

加熱、冷却の手段としては通常加熱帯１はガ
ス、均熱帯２はガス又は電気輻射管、冷却帯３は
冷風吹付け、水冷管による熱吸収又はミスト吹付
け等が用いられる。

従つて加熱帯１、均熱帯２でストリツプ５に投
入された熱エネルギーは冷却帯３及び水冷槽４内
ですべて系外に排出されて有効に利用されていな
いのが現状である。

その理由はもしここでエネルギー回収を考える
場合冷却帯３において、ストリツプ５から雰囲気
ガスへ移つたエネルギーを再び蒸発管等へ移行さ
せねばならず少なくとも２回の気体−固体壁間の
熱伝達が必要となる。

気体−固体壁間の熱伝達率はきわめて小さくガ
スの単位体積当りの熱保有量も小さいため発生す
る蒸気圧も低く利用価値が低い事が従来熱回収が
行なわれていない理由である。

又水冷槽４でエネルギー回収を考えても、冷却
帯３を出る時は温度はかなり低い（300℃以下）
事、又冷却帯３を省いて均熱帯２から直接水冷槽
４に入れる事は急激な温度変化による材料歪みの
発生等の点から好ましくない。

従つて従来この種の設備ではほとんど熱回収が
できていなかつた。

わずかに加熱帯１より出る排ガスのエネルギー
の利用及び均熱帯２をガス加熱方式で行なう場合
その排ガスを加熱帯１へ導いて予熱に利用すると
いう程度にとどまつていた。

本発明は従来エネルギー回収が困難であつた根
本原因は加熱、冷却にガスを媒体とした熱伝達を
用いる点である事に着目し、液体熱媒体を用いる
事により、エネルギー回収を効率的に行ない得る
熱処理装置を提供するものであり、その要旨とす
るところは液体熱媒体による予熱槽より成る予熱
帯と、任意の加熱手段による更に高温への加熱帯
と、液体熱媒体による冷却槽より成る冷却帯を有
し、予熱槽と冷却槽の内部及び槽間に連結管を設
け、予熱槽と冷却槽の槽内の液体から独立した液
体により予熱槽と冷却槽を熱的に接続する連続熱
処理装置である。

以下本発明を具体的に説明するため軟鋼ストリ
ツプの例について述べるが、本発明の適用分野は
軟鋼ストリツプのみに限られるものではない。

第２図に示す装置例により本発明について詳細
に説明すると、ストリツプ５はロール群６に導か
れてまず予熱槽７に入る。

予熱槽７は槽内に溶融塩又は溶融金属を所定の
温度を保持した状態で満たしてある。予熱槽７は
連結管８により冷却槽９と熱的に接続されてい
る。

ここで熱的に接続されているという意味は、連
結管８内の流体（高圧水、高圧蒸気、溶融塩、液
体金属その他の熱媒体流体）を槽内の液体から独
立せしめ２つの槽の間の熱の移動のみを行なわし
めることである。

この場合には連結管８が閉ループなのでポンプ
１０は１つで良い。

従つて予熱槽７の熱源は冷却槽９から連結管８
を通つて入つてくるストリツプの顕熱である。

予熱槽７を出る時に熱媒体として用いた溶融
塩、溶融金属等がストリツプ表面に付着して槽外
へ出る可能性のある時はストリツプ５が予熱槽７
の液面を出る時に液の絞り機構１１を設ける。該
絞り機構１１としては絞りロール方式、高圧ガス
噴出ノズル方式等通常使用されている方式が適用
できる。

次にストリツプ５は更に高温の加熱槽１２に入
る。加熱槽１２の熱源としては任意のものが選べ
るが、予熱槽７と同じ種類の液体熱媒体を用いれ
ば設備形式を統一できる点、予熱槽７出口の液の
絞り機構１１の精度が緩和される等有利なもので
ある。但し、その場合、熱媒体への熱の供給は電
気又はガスに依らねばならない。

加熱槽１２で所定の温度まで昇温したストリツ
プ５は均熱帯２へ入り、ここで一定時間所定温度
に保たれる。ここではストリツプ表面から熱放散
により逃げる熱を補償するだけの熱を電気ヒータ
ー又はガス輻射管等の方式でストリツプ５に与え
てやれば良い。

熱処理されるストリツプ５の材質によつてはこ
の高温での保持を必要としない場合もあり、その
場合にはストリツプ５は加熱槽１２から直接次の
冷却槽９内に入る。

冷却槽９には溶融塩又は溶融金属が満たされて
おり、初期ヒートアツプは通常の塩溶炉又は金属
溶解炉と同形式の電極棒を挿入し、電極棒間に電
圧をかけ、槽内の塩、金属に直接電流を流し、そ
の抵抗熱により加熱する電極加熱方式又は槽の外
側をガスで加熱する外熱方式等が用いられる。

そして一度所定温度にまで上がれば後はこの冷
却槽９へは次々と加熱槽１１、均熱帯２から送ら
れてくるこの冷却槽９の所定温度より高温のスト
リツプ５が入つてくるので外から熱を加える必要
は全くなくなり、逆に冷却槽９を所定の温度に一
定に保つために熱を取つてやらねばならない。そ
のための設備が冷却槽９と予熱槽７を結ぶ熱的連
結管８である。

すなわち、加熱槽１２、均熱帯２を出た高温の
ストリツプ５は冷却槽９に入つて槽内の液体熱媒
体（溶融塩又は溶融金属）へ熱を与える。

冷却槽９は前述のように予熱槽７と連結管８に
よつて熱的に接続されているので、ストリツプ５
から吐き出された熱は連結管８を通つて予熱槽７
内の液体熱媒体に伝わる。

従つて予熱槽７では次々と冷えたストリツプ５
が入つてきて熱を奪つて行くにもかかわらずそれ
に見合うだけの熱が連結管８を通して入つてくる
ので、外から熱を加えなくても一定温度に保たれ
る。結局、加熱槽１２、均熱帯２でストリツプ５
に蓄えられた熱がストリツプ５の予熱に使われて
いるわけである。

最後にストリツプ５は水冷槽４内に入つて常温
まで冷やされる。

従つて本熱処理装置はストリツプの加熱に用い
た熱の内最後の水冷によつて消失する熱を除い
て、ほとんど大部分の熱を有効に利用することの
できる極めて高いエネルギー効率を有する設備で
あつて、その基本となる構成は液体熱媒体による
予熱槽７より成る予熱帯１３と任意の加熱手段に
よる更に高温への加熱槽１２からなる加熱帯１
と、液体熱媒体による冷却槽９より成る冷却帯３
を有し、予熱槽７と冷却槽９の間に連結管８を設
け、両者を熱的に接続した連続熱処理装置であ
る。

本発明の装置により熱処理すれば、被加熱材の
顕熱として失なわれる熱が少ない事及び液体熱媒
体を用いるため液体−固体壁接触による高い熱伝
達率がとれるために極めて高いエネルギー効率が
とれる上に、液体内での加熱、冷却のために被加
熱材が均一に加熱、冷却されるので、変形の無
い、品質の均一な製品ができる。

又上記高熱伝達率を有する事は急速加熱、急速
冷却を可能とする結果、微細な結晶組織を有する
高級な材質を得られるメリツトもある。

更に加熱帯にも液体熱媒体を用いれば、被加熱
材の切断、溶接又はトラブル等のためにラインが
一時停止した場合でも、材料のオーバーヒート又
はオーバークールの心配が無いので、従来この種
の設備に見られるライン停止時にも炉内での材料
流れをストツプさせないためのルーパー設備の省
略ができる。

又液体熱媒体の加熱を電気で行ない、ガスを用
いなければ公害規制の厳しい排ガスの発生を皆無
にすることも可能となる。

次に第３図においてストリツプを予熱、加熱、
均熱、冷却した後再び加熱、均熱、冷却を行なう
本発明の一例を示す連続熱処理装置について説明
する。

図中、７は予熱槽で液体熱媒体としては苛性ソ
ーダ70％、苛性カリ30％よりなる溶融塩を使用す
る。

この塩は融点230℃で使用温度範囲は250℃〜
700℃である。

予熱槽７へ熱を供給する連結管８は予熱槽７内
と冷却槽９内にそれぞれ蛇管１４を有し、管内を
流れる液体が槽内の液体と混合しないように密封
されている。従つて１つのポンプ１０で流体は管
内を循環せしめられ熱を冷却槽９から予熱槽７へ
移動せしめる。

このための流体としては融点が−10℃以下で
400℃まで熱的に安定なアルキルジフエニルを用
いた。

加熱槽１２としても予熱槽７と同じ溶融塩を用
いた加熱槽１２を採用した。

浴塩は700℃に設定した。

溶融塩の加熱は電極１５の間に電圧をかけて塩
内に電流を流して抵抗加熱する。

予熱槽７と加熱槽１２とで同じ塩を用いている
ので予熱槽７出口での液切りは簡単な方法で良
く、送りロールを兼ねた絞りロール１１で行なつ
ている。

それに比べて加熱槽１２の出口では塩が均熱帯
２まで持ち込まれないように完全な液切りが必要
で独立した絞りロール機構１１′を設けている。

均熱帯２の熱源としては電気ヒーター１６によ
る輻射加熱方式を用いている。

冷却槽９及び次の再加熱槽１２′においても同
じ塩を用いて冷却及び加熱を行なつている。冷却
槽９の浴温は予熱槽７と同じく300℃に保持され
る。

再加熱槽１２′の加熱は電極１５を用いた抵抗
加熱である。浴温は450℃に設定する。

冷却槽９出口の絞り機構１１は予熱槽７の出口
の絞り機構１１と同じ送りロールを兼ねた絞りロ
ール、再加熱槽１２′出口の絞り機構１１′は加熱
槽１２の出口の絞り機構１１′と同じ独立した絞
り機構１１′を用いている。

再均熱帯２′は電気ヒーター１６による輻射加
熱方式である。

水冷槽４は出口にリンガロール１７を有する通
常用いられているものである。

本装置においては表面酸化の無いストリツプを
得るために、装置全体を図に示すように気密構造
とし、中にH₂ガスを５％含んだN₂ガスを満たし
て無酸化雰囲気としている。

本装置を用いて厚さ0.3mm、巾830mmの軟鋼スト
リツプをラインスピード600m/minで処理した結
果、ストリツプは第４図に示すようなヒートサイ
クルで熱処理されることがわかつた。

又エネルギー原単位は122×10³Kcal/tonであ
り、通常の方法による場合の179×10³Kcal/tonに
比べはるかに高効率であることがわかる。

更に装置がきわめてコンパクトである事、ガス
を用いないので排ガスの出ない事、ルーパー等付
属装置を省略できる事、短時間熱処理が可能であ
る事など効果が大であり、極めて有利なものであ
る。

なお本発明の装置は軟鋼ストリツプの熱処理の
他に非鉄金属帯板等の熱処理に応用できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は軟鋼ストリツプを対象とした従来用い
られている連続熱処理装置、第２図は本発明の熱
処理装置を説明する基本構成図、第３図は本発明
の熱処理装置の一実施態様図、第４図は第３図の
装置で熱処理される軟鋼ストリツプの加熱、冷却
曲線を示す説明図である。 １……加熱帯、２……均熱帯、３……冷却帯、
４……水冷槽、５……ストリツプ、６……ロー
ル、７……予熱槽、８……連結管、９……冷却
槽、１０……ポンプ、１１……絞り機構、１２…
…加熱槽、１３……予熱帯、１４……蛇管、１５
……電極、１６……電気ヒーター、１７……リン
ガロール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液体熱媒体による予熱槽より成る予熱帯と任
   意の加熱手段による更に高温への加熱帯と、液体
   熱媒体による冷却槽より成る冷却帯を有し、予熱
   槽と冷却槽間の冷却媒体内部及び槽間に連結管を
   設け、予熱槽と冷却槽の槽内の液体から独立した
   液体により予熱槽と冷却槽を熱的に接続すること
   を特徴とする冷延鋼帯の連続熱処理装置。