JPWO2010134436A1 - 連続焼鈍炉 - Google Patents
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Abstract
入口シール部11を通して導入された処理材1を、水素ガスを含む雰囲気ガス中において加熱帯12から冷却帯13a〜13cに連続して搬送させ、処理材を加熱帯で間接加熱させた後、冷却帯で冷却させて焼鈍し、この処理材を出口シール部16を通して導出させるようにした連続焼鈍炉10において、連続焼鈍炉内に雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給装置20と、連続焼鈍炉内における過剰の雰囲気ガスを加熱帯の燃焼部に導く案内路33と、この案内路を通して過剰の雰囲気ガスが加熱帯の燃焼部に導かれるのを制御する雰囲気ガス制御装置30と、を設けた。
Description
本発明は、入口シール部を通して導入された処理材を、水素ガスを含む雰囲気ガス中において加熱帯から冷却帯に連続して搬送させ、処理材を加熱帯で間接加熱させた後、このように加熱された処理材を冷却帯で冷却させて焼鈍し、焼鈍された処理材を、出口シール部を通して導出させるようにした連続焼鈍炉に関するものである。特に、上記の入口シール部や出口シール部から漏れ出した雰囲気ガスを補充すると共に、処理材と一緒に連続焼鈍炉内に導かれた酸素を水素ガスと反応させて処理するために、雰囲気ガス供給装置から連続焼鈍炉内に水素ガスを含む雰囲気ガスを供給するようにした場合において、連続焼鈍炉内に供給された過剰の雰囲気ガスが外部に排出されるのを抑制すると共に、過剰の雰囲気ガスに含まれる水素ガスを有効に利用するようにした点に特徴を有するものである。
従来から、冷間圧延等により得られたステンレス鋼帯等の長尺状の処理材を連続焼鈍炉において焼鈍させるにあたり、上記の処理材における表面の光沢が損なわれないようにして光輝焼鈍させることが行われている。
そして、このように連続焼鈍炉において長尺状の処理材を光輝焼鈍させるにあたっては、図１に示すように、長尺状の処理材１を、水素ガスを含む雰囲気ガス、一般には水素ガスと窒素ガスを主成分とする雰囲気ガスが充填された連続焼鈍炉１０内に入口シール部１１を通して導入し、この処理材１を連続焼鈍炉１０内における加熱帯１２で間接加熱させ、このように加熱された処理材１を冷却帯１３ａ〜１３ｃに導いて冷却させ、さらにこの処理材１をローラ１４ａが設けられたトップロール室１４からシュート１５を通して出口シール部１６に導き、この出口シール部１６を通して連続焼鈍炉１０内から導出させることが行われている（例えば、特許文献１，２参照）。
ここで、このような連続焼鈍炉１０においては、上記の入口シール部１１や出口シール部１６から漏れ出した雰囲気ガスを補充すると共に、処理材１と一緒に連続焼鈍炉１０内に導かれた酸素を雰囲気ガスに含まれる水素ガスと反応させて処理するために、雰囲気ガス供給装置２０から水素ガスを含む雰囲気ガスを連続焼鈍炉１０内に供給することが行われている。
そして、このように雰囲気ガス供給装置２０から水素ガスを含む雰囲気ガスを連続焼鈍炉１０内に供給するにあたっては、一般に、処理材１と一緒に連続焼鈍炉１０内に導かれた酸素を雰囲気ガスに含まれる水素ガスと反応させて十分に処理するため、雰囲気ガス供給装置２０から上記の雰囲気ガスを連続焼鈍炉１０内に過剰に供給するようにしている。
ここで、このように雰囲気ガス供給装置２０から雰囲気ガスを連続焼鈍炉１０内に過剰に供給した場合、この連続焼鈍炉１０内における雰囲気ガスの圧力が次第に上昇するため、連続焼鈍炉１０内における雰囲気ガスを外部に排出させることが必要になる。特に、近年においては、上記の入口シール部１１や出口シール部１６に気密性の高いロールシール等が使用されるようになり、入口シール部１１や出口シール部１６から漏れ出す雰囲気ガスの量が少なくなり、連続焼鈍炉１０内から排出させる雰囲気ガスの量が増加する傾向にある。
そして、このように連続焼鈍炉１０内から雰囲気ガスを排出させる際に、雰囲気ガスに含まれる水素ガスが燃焼しないようにするため、この雰囲気ガスを冷却させたり、雰囲気ガスを空気で希釈させたりすることが必要になり、コストが高くつくと共に、過剰の雰囲気ガスに含まれる水素ガスが無駄になるという問題があった。
本発明は、入口シール部を通して導入された処理材を、水素ガスを含む雰囲気ガス中において加熱帯から冷却帯に連続して搬送させ、処理材を加熱帯で間接加熱させた後、このように加熱された処理材を冷却帯で冷却させて焼鈍し、焼鈍された処理材を、出口シール部を通して導出させるようにした連続焼鈍炉における上記のような問題を解決することを課題とするものである。
すなわち、本発明においては、上記のように入口シール部や出口シール部から漏れ出した雰囲気ガスを補充すると共に、処理材と一緒に連続焼鈍炉内に導かれた酸素を水素ガスと反応させて十分に処理するために、雰囲気ガス供給装置から連続焼鈍炉内に上記の雰囲気ガスを供給するようにした場合において、連続焼鈍炉内に供給された過剰の雰囲気ガスが外部に排出されるのを抑制すると共に、過剰の雰囲気ガスに含まれる水素ガスを有効に利用することを課題とするものである。
本発明においては、上記のような課題を解決するため、長尺状の処理材を導入させる入口シール部と、燃焼部における燃焼により処理材を間接加熱させる加熱帯と、加熱された処理材を冷却する冷却帯と、冷却された処理材を導出させる出口シール部とを備え、上記の入口シール部を通して導入された処理材を、水素ガスを含む雰囲気ガス中で上記の加熱帯から冷却帯に連続して搬送させて焼鈍させ、焼鈍された処理材を上記の出口シール部を通して導出させる連続焼鈍炉において、この連続焼鈍炉内に上記の雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給装置と、連続焼鈍炉内における過剰の雰囲気ガスを上記の加熱帯の燃焼部に導く案内路と、この案内路を通して過剰の雰囲気ガスが加熱帯の燃焼部に導かれるのを制御する雰囲気ガス制御装置とを設けた。
ここで、この連続焼鈍炉において、処理材を間接加熱させる上記の加熱帯としては、処理材を通過させる内管の外周側に外管を設け、上記の内管と外管との間の燃焼部において燃焼を行うようにしたもの、いわゆるマッフル式のものを用いることができる。
また、上記の内管と外管との間の燃焼部において燃焼を行うにあたっては、上記の外管にバーナ等の燃焼装置を設けるようにすることができる。
また、上記の連続焼鈍炉において、連続焼鈍炉内における過剰の雰囲気ガスを案内路を通して雰囲気ガス制御装置により加熱帯の燃焼部に導くにあたり、雰囲気ガスの温度が非常に高い場合には、機器類の耐熱性などが原因となり、雰囲気ガスを加熱帯の燃焼部に導くことが困難になるため、雰囲気ガスがある程度冷却された冷却帯から過剰の雰囲気ガスを加熱帯の燃焼部に導くようにすることが好ましい。
また、上記のように案内路を通して連続焼鈍炉内から過剰の雰囲気ガスを加熱帯の燃焼部に導くにあたり、この雰囲気ガスに含まれる水素ガスが燃焼部において適切に燃焼されて消費されるようにするため、上記の雰囲気ガス制御装置においては、燃焼部の温度が水素ガスの着火温度以上である場合に、過剰の雰囲気ガスを燃焼部に導くようにすることが好ましい。
また、上記の連続焼鈍炉においては、雰囲気ガスを精製するガス精製装置と、上記の案内路を通して導かれる過剰の雰囲気ガスを上記のガス精製装置に導く精製用案内路と、上記のガス精製装置によって精製された雰囲気ガスを上記の雰囲気ガス供給装置に戻す戻し経路とを設けることが好ましい。
そして、このように構成した連続焼鈍炉においては、上記の燃焼部の温度が水素ガスの着火温度未満である場合、上記の雰囲気ガス制御装置により、上記の案内路を通して導かれる過剰の雰囲気ガスを、精製用案内路を通してガス精製装置に導いて精製し、精製された雰囲気ガスを戻し経路を通して雰囲気ガス供給装置に戻すようにすることができる。
本発明における連続焼鈍炉においては、上記のように連続焼鈍炉内における過剰の雰囲気ガスを、雰囲気ガス制御装置により連続焼鈍炉内から加熱帯の燃焼部に導くようにしたため、このように導かれた過剰の雰囲気ガスに含まれる水素ガスがこの燃焼部において燃焼されるようになる。
この結果、本発明における連続焼鈍炉においては、連続焼鈍炉内における過剰の雰囲気ガスに含まれる水素ガスが加熱帯の燃焼部における燃焼に有効に利用されるようになると共に、過剰の雰囲気ガスが連続焼鈍炉内から外部に排出されるのが抑制され、この雰囲気ガスを冷却させたり、雰囲気ガスを空気で希釈させたりする必要もなくなり、コストも低減されるようになる。
また、この連続焼鈍炉においては、上記のようにガス精製装置と、案内路を通して導かれる過剰の雰囲気ガスをガス精製装置に導く精製用案内路と、ガス精製装置によって精製された雰囲気ガスを上記の雰囲気ガス供給装置に戻す戻し経路とを設け、燃焼部の温度が水素ガスの着火温度未満である場合に、案内路を通して導かれる過剰の雰囲気ガスを、精製用案内路を通してガス精製装置に導いて精製し、精製された雰囲気ガスを戻し経路を通して雰囲気ガス供給装置に戻すようにすると、燃焼部の温度が水素ガスの着火温度未満である場合においても、過剰の雰囲気ガスが有効に利用されるようになる。
以下、この発明の実施形態に係る連続焼鈍炉を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明に係る連続焼鈍炉は下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。
この実施形態においては、図２に示すように、冷間圧延により得られたステンレス鋼帯等の長尺状の処理材１を、入口シール部１１を通して水素ガスを含む雰囲気ガス、一般には水素ガスと窒素ガスを主成分とする雰囲気ガスが充填された連続焼鈍炉１０内に導くようにしている。
ここで、上記の入口シール部１１においては、連続焼鈍炉１０内に充填された上記の雰囲気ガスが外部に流出するのを抑制するため、ロールシール１１ａを用いている。
そして、この連続焼鈍炉１０においては、上記のように入口シール部１１を通して導かれた処理材１を加熱帯１２において間接加熱させるようにしている。
ここで、上記のように加熱帯１２において処理材１を間接加熱させるにあたっては、この加熱帯１２を二重管構造にし、上記の処理材１を加熱帯１２の内管１２ａ内を通過させるようにすると共に、外管１２ｂにバーナ等の燃焼装置１２ｃを設け、この燃焼装置１２ｃにより内管１２ａと外管１２ｂとの間の燃焼部１２ｄにおいて燃焼を行い、内管１２ａ内を通過する処理材１を間接加熱させるようにしている。
また、この加熱帯１２においては、上記の燃焼部１２ｄにおいて燃焼された燃焼排ガスを、排ガス管１２ｅを通して冷却装置１２ｆに導き、この冷却装置１２ｆにより燃焼排ガスを冷却させた後、この燃焼排ガスを排ガス管１２ｅから外部に排出させるようにしている。
次いで、このように加熱帯１２において加熱された処理材１を第１〜第３の冷却帯１３ａ〜１３ｃに順々に導いて冷却させ、このように冷却された処理材１をローラ１４ａが設けられたトップロール室１４に導き、この処理材１をトップロール室１４からシュート１５を通して出口シール部１６に導き、この出口シール部１６を通して上記の処理材１をこの連続焼鈍炉１０から導出させるようにしている。
ここで、上記の出口シール部１６においても、連続焼鈍炉１０内に充填された上記の雰囲気ガスが外部に流出するのを抑制するため、ロールシール１６ａを用いている。
また、この実施形態の連続焼鈍炉１０においても、上記の入口シール部１１や出口シール部１６から漏れ出した雰囲気ガスを補充すると共に、処理材１と一緒に連続焼鈍炉１０内に導かれた酸素を雰囲気ガスに含まれる水素ガスと反応させて十分に処理するために、雰囲気ガス供給装置２０から水素ガスを含む雰囲気ガスを連続焼鈍炉１０内に過剰に供給するようにしている。なお、この実施形態の連続焼鈍炉１０においては、雰囲気ガス供給装置２０から水素ガスを含む雰囲気ガスを連続焼鈍炉１０内に供給するにあたり、上記の雰囲気ガスを第３の冷却帯１３ｃに供給させるようにしたが、上記の雰囲気ガスを供給する位置は特に限定されない。
そして、この実施形態の連続焼鈍炉１０においては、このように雰囲気ガス供給装置２０によって過剰の雰囲気ガスが供給された連続焼鈍炉１０内から過剰の雰囲気ガスを上記の加熱帯１２の燃焼部１２ｄに導く案内管３３を設けると共に、この案内管３３を通して過剰の雰囲気ガスが加熱帯１２の燃焼部１２ｄに導かれるのを制御する雰囲気ガス制御装置３０を設けている。
ここで、上記の雰囲気ガス制御装置３０においては、連続焼鈍炉１０内における雰囲気ガスの圧力を測定する圧力計３１を設け、この圧力計３１によって測定された連続焼鈍炉１０内における雰囲気ガスの圧力を制御手段３２に出力させるようにしている。
また、雰囲気ガス制御装置３０においては、連続焼鈍炉１０内における過剰の雰囲気ガスを加熱帯１２の燃焼部１２ｄに導く上記の案内管３３に、第１バルブ３３ａと第２バルブ３３ｂを設けると共に、この第１バルブ３３ａと第２バルブ３３ｂとの間の案内管３３の部分に、雰囲気ガスを外部に排出させる排出管３４を接続し、この排出管３４に第３バルブ３４ａを設け、上記の制御手段３２によって第１バルブ３３ａと第２バルブ３３ｂと第３バルブ３４ａとを制御するようにしている。
そして、燃焼部１２ｄの温度が水素ガスの着火温度以上になっている場合において、上記の圧力計３１によって測定された連続焼鈍炉１０内における雰囲気ガスの圧力が所定値になるように、上記の制御手段３２により上記の第１バルブ３３ａと第２バルブ３３ｂとを開ける一方、上記の第３バルブ３４ａを閉じて、連続焼鈍炉１０内における過剰の雰囲気ガスを上記の案内管３３を通して加熱帯１２の燃焼部１２ｄに導くようにする。
そして、このように燃焼部１２ｄに導かれた雰囲気ガスに含まれる水素ガスを上記の燃焼装置１２ｃにより燃焼させ、燃焼排ガスと一緒に上記の排ガス管１２ｅを通して外部に排出させるようにしている。
このようにすると、連続焼鈍炉１０内における水素ガスを含む雰囲気ガスがそのまま外部に排出されるのが防止されると共に、排出される雰囲気ガスに含まれる水素ガスが加熱帯１２の燃焼部１２ｄにおける燃焼に有効に利用されるようになる。
また、上記の加熱帯１２の燃焼部１２ｄの温度が水素ガスの着火温度未満で、燃焼部１２ｄにおいて燃焼が行われない場合等においては、上記の制御手段３２により上記の第１バルブ３３ａと第３バルブ３４ａとを開ける一方、上記の第２バルブ３３ｂを閉じて、上記の雰囲気ガスを排出管３４から外部に排出させるようにすることができる。
また、この実施形態おいては、上記の加熱帯１２において処理材１を間接加熱させるにあたり、この加熱帯１２を二重管構造にし、外管１２ｂにバーナ等の燃焼装置１２ｃを設け、この燃焼装置１２ｃにより内管１２ａと外管１２ｂとの間の燃焼部１２ｄにおいて燃焼を行うようにしたが、内管１２ａの外周側に燃焼部となるラジアントチューブ（図示せず）を設け、このラジアントチューブ（図示せず）に水素ガスを含む雰囲気ガスを導くようにすることも可能である。
さらに、上記の実施形態における連続焼鈍炉１０においては、図示していないが、上記の入口シール部１１や出口シール部１６を通して連続焼鈍炉１０内から外部に流出される上記の雰囲気ガスを加熱帯１２の燃焼部１２ｄに導き、この雰囲気ガスに含まれる水素ガスを燃焼部１２ｄにおいて燃焼させるようにすることも可能である。
なお、上記の実施形態における連続焼鈍炉１０においては、加熱帯１２の燃焼部１２ｄの温度が水素ガスの着火温度未満で、燃焼部１２ｄにおいて燃焼が行われない場合等においては、上記の制御手段３２により上記の第１バルブ３３ａと第３バルブ３４ａとを開ける一方、上記の第２バルブ３３ｂを閉じて、上記の雰囲気ガスを排出管３４から外部に排出させるようにしたが、排出管３４から外部に排出される雰囲気ガスを有効に利用するため、図３に示す変更例のように、連続焼鈍炉１０を構成することができる。
この変更例の連続焼鈍炉１０においては、図３に示すように、過剰の雰囲気ガスを加熱帯１２の燃焼部１２ｄに導く上記の案内管３３に、過剰の雰囲気ガスをガス精製装置３５に導く精製用案内管３６を接続させ、この精製用案内管３６に第４バルブ３６ａを設けると共に、上記のガス精製装置３５によって精製された雰囲気ガスを上記の雰囲気ガス供給装置２０を戻す戻し管３７を設けている。
ここで、この変更例の連続焼鈍炉１０において、加熱帯１２の燃焼部１２ｄの温度が水素ガスの着火温度未満で、燃焼部１２ｄにおいて燃焼が行われない場合等においては、上記の雰囲気ガス制御装置３０における制御手段３２により、上記の第２バルブ３３ｂと第３バルブ３４ａを閉じる一方、上記の第１バルブ３３ａと第４バルブ３６ａとを開け、過剰の雰囲気ガスを上記の精製用案内管３６を通してガス精製装置３５に導くようにする。
そして、このガス精製装置３５においては、導かれた過剰の雰囲気ガスに対して脱酸素処理や脱水分処理等を行って雰囲気ガスを精製し、このように精製された雰囲気ガスを、上記の戻し管３７を通して前記の雰囲気ガス供給装置２０に戻し、精製された雰囲気ガスを再利用させるようにする。
このようにすると、連続焼鈍炉１０内における水素ガスを含む雰囲気ガスが上記の排出管３４から外部に排出されるのが一層抑制され、雰囲気ガスがより有効に利用されるようになる。
なお、燃焼部１２ｄの温度が水素ガスの着火温度以上であって、上記の案内管３３を通して過剰の雰囲気ガスを加熱帯１２の燃焼部１２ｄに導いて燃焼させる場合においても、加熱帯１２の燃焼部１２ｄに供給される過剰の雰囲気ガスの量を調整するため、上記の第４バルブ３６ａを調整して、燃焼部１２ｄに供給される過剰の雰囲気ガスの一部をガス精製装置３５に導いて精製し、これを雰囲気ガス供給装置２０に戻すようにすることもできる。
１ 処理材
１０ 連続焼鈍炉
１１ 入口シール部
１１ａ ロールシール
１２ 加熱帯
１２ａ 内管
１２ｂ 外管
１２ｃ 燃焼装置
１２ｄ 燃焼部
１２ｅ 排ガス管
１２ｆ 冷却装置
１３ａ〜１３ｃ 第１〜第３の冷却帯
１４ トップロール室
１４ａ ローラ
１５ シュート
１６ 出口シール部
１６ａ ロールシール
２０ 雰囲気ガス供給装置
３０ 雰囲気ガス制御装置
３１ 圧力計
３２ 制御手段
３３ 案内管
３３ａ 第１バルブ
３３ｂ 第２バルブ
３４ 排出管
３４ａ 第３バルブ
３５ ガス精製装置
３６ 精製用案内管
３６ａ 第４バルブ
３７ 戻し管
１０ 連続焼鈍炉
１１ 入口シール部
１１ａ ロールシール
１２ 加熱帯
１２ａ 内管
１２ｂ 外管
１２ｃ 燃焼装置
１２ｄ 燃焼部
１２ｅ 排ガス管
１２ｆ 冷却装置
１３ａ〜１３ｃ 第１〜第３の冷却帯
１４ トップロール室
１４ａ ローラ
１５ シュート
１６ 出口シール部
１６ａ ロールシール
２０ 雰囲気ガス供給装置
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３１ 圧力計
３２ 制御手段
３３ 案内管
３３ａ 第１バルブ
３３ｂ 第２バルブ
３４ 排出管
３４ａ 第３バルブ
３５ ガス精製装置
３６ 精製用案内管
３６ａ 第４バルブ
３７ 戻し管
Claims (7)
- 長尺状の処理材を導入させる入口シール部と、燃焼部における燃焼により処理材を間接加熱させる加熱帯と、加熱された処理材を冷却する冷却帯と、冷却された処理材を導出させる出口シール部とを備え、上記の入口シール部を通して導入された処理材を、水素ガスを含む雰囲気ガス中で上記の加熱帯から冷却帯に連続して搬送させて焼鈍させ、焼鈍された処理材を上記の出口シール部を通して導出させる連続焼鈍炉において、この連続焼鈍炉内に上記の雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給装置と、連続焼鈍炉内における過剰の雰囲気ガスを上記の加熱帯の燃焼部に導く案内路と、この案内路を通して過剰の雰囲気ガスが加熱帯の燃焼部に導かれるのを制御する雰囲気ガス制御装置とを設けたことを特徴とする連続焼鈍炉。
- 請求項１に記載の連続焼鈍炉において、上記の加熱帯は、処理材を通過させる内管の外周側に外管が設けられ、上記の内管と外管との間の燃焼部において燃焼を行うことを特徴とする連続焼鈍炉。
- 請求項２に記載の連続焼鈍炉において、上記の外管に燃焼装置が設けられていることを特徴とする連続焼鈍炉。
- 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の連続焼鈍炉において、上記の案内路は、上記の冷却帯から過剰の雰囲気ガスを加熱帯の燃焼部に導くことを特徴とする連続焼鈍炉。
- 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の連続焼鈍炉において、上記の雰囲気ガス制御装置は、上記の燃焼部の温度が水素ガスの着火温度以上である場合に過剰の雰囲気ガスを燃焼部に導くことを特徴とする連続焼鈍炉。
- 請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の連続焼鈍炉において、雰囲気ガスを精製するガス精製装置と、上記の案内路を通して導かれる過剰の雰囲気ガスを上記のガス精製装置に導く精製用案内路と、上記のガス精製装置によって精製された雰囲気ガスを上記の雰囲気ガス供給装置に戻す戻し経路とが設けられていることを特徴とする連続焼鈍炉。
- 請求項６に記載の連続焼鈍炉において、上記の雰囲気ガス制御装置は、上記の燃焼部の温度が水素ガスの着火温度未満である場合に過剰の雰囲気ガスを上記のガス精製装置に導くことを特徴とする連続焼鈍炉。
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