TWI550096B - 鋼帶連續退火裝置以及連續熔融鍍鋅裝置 - Google Patents

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Description

鋼帶連續退火裝置以及連續熔融鍍鋅裝置
本發明是有關於一種鋼帶的連續退火裝置以及連續熔融鍍鋅裝置。
作為鋼帶的連續退火裝置，一般為如下的大型連續退火裝置，即，在依序並列設置有預熱帶、加熱帶、均熱帶以及冷卻帶的立式退火爐內，以多道次(pass)對鋼帶實施退火。
先前，在連續退火裝置中，在爐的大氣開放後的提昇時或大氣侵入爐內氣氛時等，為了降低爐內的水分或氧濃度，而廣泛採用如下方法：使爐內溫度上升而使爐內的水分氣化，緊接著將惰性氣體等非氧化性氣體作為爐內氣氛的置換氣體而吐出至爐內，同時排出爐內的氣體，藉此將爐內氣氛置換為非氧化性氣體。
然而，此種現有的方法因將爐內氣氛中的水分或氧濃度降低至適合於常規操作的規定的水準為止而需要長時間，其間無法進行操作，所以存在生產性顯著下降的問題。另外，爐內氣氛可藉由對爐內的氣體的露點進行測定來評價。例如，在為非氧化性氣體主體的情況下為-30℃以下(例如-60℃左右)這樣的低露 點，而包含越多的氧或水蒸氣，則成為例如超過-30℃這樣的越高的露點。
而且，近年來，汽車、家電、建材等領域中，對有助於構築物的輕量化等的高張力鋼(high-tensile steel)的需求增加。該高張力技術中，若在鋼中添加Si則存在可製造出擴孔性良好的高張力鋼帶的可能性，而且，若添加Si或Al則顯示出可製造出容易形成殘留γ且延性良好的鋼帶的可能性。
然而，高強度冷軋鋼帶中，若鋼帶含有Si、Mn等易氧化性元素，則退火中該些易氧化性元素在鋼帶表面稠化而形成Si、Mn等的氧化膜，從而有產生外觀欠佳或磷酸鹽處理等化學處理性欠佳的問題。
尤其在熔融鍍鋅鋼帶的情況下，若鋼帶含有Si、Mn等易氧化性元素，則有如下問題：形成於鋼帶表面的上述氧化膜妨礙鍍敷性而產生無鍍層缺陷，或在鍍敷後的合金化處理時使合金化速度降低。其中就Si而言，若在鋼帶表面形成氧化膜SiO2，則鋼帶與熔融鍍敷金屬的濡濕性顯著降低，而且，合金化處理時SiO2膜成為基底鐵/鍍敷金屬相互擴散的障壁，因此成為妨礙鍍敷性、合金化處理性的原因。
作為避免上述問題的方法，而考慮對退火氣氛中的氧勢(oxygen potential)進行控制的方法。作為提高氧勢的方法，例如專利文獻1中記載了從加熱帶後段將均熱帶的露點控制為-30℃以上的高露點的方法。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]WO2007/043273A1
如此，專利文獻1的技術的特徵在於：在立式退火爐內的特定部位使爐內的氣體成為高露點。然而，這不過為一個次佳方案，亦如專利文獻1中所記載般，本來為了抑制在鋼帶表面形成氧化膜，較佳為極力地降低退火氣氛的氧勢。
然而，因Si、Mn等非常容易氧化，故認為在配置於連續熔融鍍鋅生產線(Continuous Galvanizing Line，CGL)或連續退火線(Continuous Annealing Line，CAL)的大型連續退火裝置中，穩定地獲得能夠充分抑制Si、Mn等的氧化的-40℃以下的低露點的氣氛是非常困難的。
本發明者等人認為，因導入至立式退火爐內的氣體為非氧化性的低露點氣體，故並非只要在大氣開放後的操作開始時有效地排出爐內存在的含氧或水分的高露點氣體、或因操作中混入氧或水分而高露點化的氣體，能夠在短時間內進行爐內的氣氛的切換，便能夠穩定地獲得低露點的氣氛。
而且，不限於低露點化，在大型退火裝置中短時間內進行爐內的氣氛的切換亦為重要的課題。而且，就該觀點而言，在包含專利文獻1在內的現有的任一連續退火裝置中，均無法迅速地進行爐內的氣氛的切換。
因此，本發明鑒於上述課題，其目的在於提供一種可在短時間內進行爐內的氣氛的切換且在立式退火爐內以多道次對鋼帶實施退火的大型連續退火裝置，以及包含該連續退火裝置的連續熔融鍍鋅裝置。
為了達成該目的，本發明者等人進行了大型立式退火爐內的露點分佈的測定或基於該測定的流動解析等。結果發現，若在將立式退火爐的各帶間的氣氛予以分離後，在各帶中將氣體吐出口及氣體排出口中的一者配置於上部，另一者配置於下部，則有效地替換爐內的氣氛，從而完成了本發明。
本發明基於上述發現而完成，其主旨構成為以下。
(1)一種鋼帶的連續退火裝置，包括依序並列設置有加熱帶、均熱帶以及冷卻帶的立式退火爐，於該立式退火爐的內部對一邊沿上下方向而被搬送一邊依上述順序通過上述各帶的鋼帶進行退火，上述鋼帶的連續退火裝置的特徵在於：上述加熱帶、均熱帶以及冷卻帶經由氣氛分離部而連通，向上述立式退火爐內導入氣體的氣體吐出口以及從上述立式退火爐內排出氣體的氣體排出口分別設置於上述加熱帶、均熱帶以及冷卻帶，上述各帶中，上述氣體吐出口以及氣體排出口中的一者位於上部，另一者位於下部。
(2)如上述(1)所述的鋼帶的連續退火裝置，其中預熱帶配置於上述加熱帶之前，在該預熱帶與上述加熱帶之間亦設 置有上述氣氛分離部，上述預熱帶中，上述氣體吐出口以及氣體排出口中的一者位於上部，另一者位於下部。
(3)如上述(1)或(2)所述的鋼帶的連續退火裝置，其中上述所有帶中，上述氣體吐出口位於下部，上述氣體排出口位於上部。
(4)如上述(3)所述的鋼帶的連續退火裝置，其中各帶的每一處氣體排出口的流量Q(m3/hr)滿足以下的式(1)以及式(2)的條件：Q>3.93×V...式(1)
Q>1.31×V0...式(2)
其中，設為V0(m3)：各帶的容積，V(m3)：每一對氣體吐出口/氣體排出口在各帶中的容積。
(5)如上述(1)至(4)中任一項所述的鋼帶的連續退火裝置，其中上述所有帶的長度均為7m以下。
(6)一種連續熔融鍍鋅裝置，包括：上述(1)至(5)中任一項所述的鋼帶的連續退火裝置；以及對從上述冷卻帶排出的鋼帶實施熔融鍍鋅的熔融鍍鋅裝置。
根據本發明的鋼帶的連續退火裝置以及連續熔融鍍鋅裝置，可在短時間內進行爐內的氣氛的切換。因此，在進行立式 退火爐的大氣開放後對鋼帶連續地進行熱處理的常規操作之前，或者在常規操作中爐內氣氛中的水分濃度及/或氧濃度上升時，可將爐內氣氛的露點迅速地降低至適合於常規操作的水準為止。而且，從操作效率的觀點而言，本發明不限於低露點化，在因鋼種切換等需要更換爐內氣氛的情況下亦佔優勢。
10‧‧‧立式退火爐
12‧‧‧預熱帶
14‧‧‧加熱帶
16‧‧‧均熱帶
18‧‧‧第1冷卻帶
20‧‧‧第2冷卻帶
22‧‧‧爐鼻
24‧‧‧鍍浴(熔融鍍鋅裝置)
26‧‧‧爐底輥
28、30、32、34‧‧‧連結部(爐喉)
36A~36D‧‧‧隔板
38A~38E‧‧‧氣體吐出口
40A~40E‧‧‧氣體排出口
42‧‧‧露點測定位置
44‧‧‧氣體供給系統
46‧‧‧氣體排出系統
100‧‧‧連續熔融鍍鋅裝置
A‧‧‧氣氛分離方向
B‧‧‧氣氛非分離方向
Da‧‧‧連結部的高度
Db‧‧‧帶的高度
La‧‧‧連結部的長度
Lb‧‧‧帶的長度
P‧‧‧鋼帶
W1~W5‧‧‧長度
圖1是表示本發明的一實施形態的連續熔融鍍鋅裝置100的構成的示意圖。
圖2是說明本發明的一實施形態中的氣氛分離部的一例的示意圖。
圖3是表示現有的連續熔融鍍鋅裝置的構成的示意圖。
圖4(A)是表示實施例的立式退火爐內的露點的經時變化的曲線圖，圖4(B)是表示比較例的立式退火爐內的露點的經時變化的曲線圖。
圖5是表示利用流動解析的長方體寬度與相對抽吸時間的關係的曲線圖。
以下，對本發明的鋼帶的連續退火裝置以及連續熔融鍍鋅裝置的實施形態進行說明。
如圖1所示，本實施形態的鋼帶的連續退火裝置包括立式退火爐10，該立式退火爐10自其上游朝向下游而依序並列設置 有預熱帶12、加熱帶14、均熱帶16以及冷卻帶18、冷卻帶20。本實施形態中，冷卻帶包含第1冷卻帶18以及第2冷卻帶20。而且，該連續退火裝置對鋼帶P進行退火。各帶12、帶14、帶16、帶18、帶20中，在上部以及下部配置著一個以上的爐底輥(hearth roll)26，藉由以該些爐底輥26為起點而折返180度，鋼帶P在立式退火爐10的內部沿上下方向被搬送多次，從而形成多道次。圖1中，預熱帶12中表示2道次的示例，加熱帶14中表示8道次的示例，均熱帶16中表示7道次的示例，第1冷卻帶18中表示1道次的示例，第2冷卻帶20中表示2道次的示例，但道次數並不限定於此，可根據處理條件而適當設定。而且，一部分爐底輥26中，使鋼帶P不進行折返而呈直角轉換方向，從而使鋼帶P向下一個帶移動，藉此，鋼帶P依序通過各帶12、帶14、帶16、帶18、帶20。另外，亦可省略預熱帶12。與第2冷卻帶20連結的爐鼻(snout)22將立式退火爐10與作為熔融鍍鋅裝置的鍍浴24連接。
而且，本實施形態的連續熔融鍍鋅裝置100包括上述連續退火裝置、及對從第2冷卻帶20排出的鋼帶P實施熔融鍍鋅的鍍浴24。
從預熱帶12到達爐鼻22的立式退火爐10內保持為還原性氣氛或非氧化性氣氛。預熱帶12中，從設置於其下部的開口部(鋼帶導入部)導入鋼帶P，藉由與後述的RT燃燒器的燃燒排氣進行熱交換的氣體來加熱鋼帶P。加熱帶14以及均熱帶16中， 可使用輻射管(radiant tube，RT)(未圖示)作為加熱單元，來對鋼帶P進行間接加熱。另外，亦可在均熱帶16中，在不妨礙本發明的效果的範圍內，設置以上部開口的方式而沿上下方向延伸的間隔壁(未圖示)。在利用加熱帶14以及均熱帶16將鋼帶P加熱退火為規定溫度後，利用第1冷卻帶18以及第2冷卻帶20將鋼帶P冷卻，並經由爐鼻22而浸漬於鍍浴24中從而對鋼帶P實施熔融鍍鋅。然後，亦可進一步進行鍍鋅的合金化處理。
作為導入至立式退火爐10內的還原性或非氧化性的氣體，通常使用H2-N2混合氣體，例如可列舉具有H2：1體積%~10體積%、剩餘部分包含N2以及不可避免的雜質的組成的氣體(露點：-60℃左右)。該氣體從圖1所示的氣體吐出口38A、氣體吐出口38B、氣體吐出口38C、氣體吐出口38D、氣體吐出口38E導入(以下，亦有時將符號38A~符號38E統一表示為符號「38」)。從圖1示意性地表示的氣體供給系統44對該些氣體吐出口38供給氣體。氣體供給系統44中適當設置有閥或流量計(未圖示)，可個別地進行對各個氣體吐出口38的氣體的供給量的調整或停止。
而且，本實施形態中，將含有大量水蒸氣或氧且露點高的爐內氣體，從立式退火爐10內經由氣體排出口40A、氣體排出口40B、氣體排出口40C、氣體排出口40D、氣體排出口40E而排出(以下，亦有時將符號40A~40E統一表示為符號「40」)。圖1示意性地表示的氣體排出系統46上連接著抽吸裝置，且利用適當 設置的閥或流量計，能夠個別地進行來自各個氣體排出口40的氣體的排出量的調整或停止。通過氣體排出口40的氣體在進行排氣處理後被排出。
亦即，本實施形態中，一直將新鮮的氣體從氣體吐出口38供給至爐內，從氣體排出口40排出的氣體在進行排氣處理後被排出。
另外，通常各帶的內壓比大氣壓高200Pa~400Pa，因此，即便不設置上述抽吸裝置亦可進行爐內氣體的排出。然而，從排出效率的觀點而言，較佳為設置抽吸裝置。而且，因從氣體排出口40排出的氣體包含可燃氣體，故可由燃燒器使其燃燒。從能量效率的觀點而言，較佳為將此時產生的熱用於預熱帶12的氣體加熱。
此處，本實施形態的連續熔融鍍鋅裝置100的特徵性構成在於如下：預熱帶12、加熱帶14、均熱帶16、第1冷卻帶18、以及第2冷卻帶20經由氣氛分離部而連通；氣體吐出口38以及氣體排出口40分別設置於預熱帶12、加熱帶14、均熱帶16、第1冷卻帶18、以及第2冷卻帶20；各帶12、帶14、帶16、帶18、帶20中，氣體吐出口38以及氣體排出口40中的一者位於上部，另一者位於下部。
以下，為了明確本發明的技術性意義，首先參照圖3對現有的連續熔融鍍鋅裝置的一例進行說明。圖3中，與圖1的裝置相同的構成部位使用相同的符號。圖3的連續熔融鍍鋅裝置包 括立式退火爐，該立式退火爐依序並列設置有預熱帶12、加熱帶14、均熱帶16以及冷卻帶18、冷卻帶20，經由爐鼻22而連接於鍍浴24。加熱帶14與均熱帶16一體化。此處，從設置於各帶12~帶20的下部或冷卻帶18、冷卻帶20的連結部的氣體吐出口38向爐內導入氣體。不具有氣體排出口。上述連續熔融鍍鋅裝置中，因立式退火爐經由爐鼻22而連接於鍍浴24，故通常被導入至爐內的氣體，除爐體洩露等不可避免的情況外，則是從爐的入口側即預熱帶12的下部的作為鋼帶導入部的開口部而被排出，爐內氣體的流動沿與鋼帶前進方向(圖3中從右側向左側)相反的方向，從爐的下游朝向上游。然而，此種構成中，在爐內的各部位中氣體的流動產生滯留，從而無法在短時間內進行爐內的氣氛的切換。
另一方面，本發明中，預熱帶、加熱帶、均熱帶、以及冷卻帶經由氣氛分離部而連通。具體而言，本實施形態中，預熱帶12與加熱帶14的連結部28、加熱帶14與均熱帶16的連結部30、均熱帶16與第1冷卻帶18的連結部32、以及第1冷卻帶18與第2冷卻帶20的連結部34成為爐喉(收縮部)，進而，在連結部28、連結部30、連結部32、連結部34設置有隔板36A、隔板36B、隔板36C、隔板36D(以下，亦有時將符號36A~符號36D統一表示為符號「36」)。隔板36從鋼帶P的兩側延伸至接近鋼帶P的位置為止。根據該構成，可充分抑制各帶12、帶14、帶16、帶18、帶20內的氣體向鄰接的帶擴散。
此種狀況下，本發明中，進而在各帶，氣體吐出口以及 氣體排出口中的一者位於上部，另一者位於下部。根據該構成，各帶中，從氣體吐出口供給並從氣體排出口排出的連續的氣體的流動是從爐的上部向下部或從下部向上部而進行，結果，可充分抑制氣體的滯留的產生。作為其示例，本實施形態中，在所有帶12、帶14、帶16、帶18、帶20中，氣體吐出口38位於下部，氣體排出口40位於上部，所有帶中氣體的流動是從爐的下部向上部而進行。
如以上般，本發明的連續退火裝置以及連續熔融鍍鋅裝置中，各帶中可獨立地進行氣氛控制，且可在短時間內進行爐內的氣氛的切換。因此，在進行立式退火爐的大氣開放後對鋼帶連續地進行熱處理的常規操作之前，或者在常規操作中爐內氣氛中的水分濃度及/或氧濃度上升時，可將爐內氣氛的露點迅速地降低至適合於常規操作的水準為止。
氣氛分離部的構成並不限定於本實施形態，例如亦可設為在連結部28、連結部30、連結部32、連結部34設置密封輥或風門(damper)來代替隔板36的構成。而且，亦可藉由在連結部設置氣體式分離裝置的構成，而利用N2等密封氣體的空氣簾進行分離。還可為該些的組合。為了進一步提高氣氛的分離性，較佳為在成為爐喉的連結部28、連結部30、連結部32、連結部34設置上述一種或多種分離構件。
然而，連結部28、連結部30、連結部32、連結部34非常細，鋼帶P雖能夠通過，但為了可抑制爐內氣體向鄰接帶的 擴散，亦可構成氣氛分離部。該情況下，較佳為關於達西-威斯巴哈(Darcy-Weisbach)公式的形狀依存項，氣氛分離部的該形狀依存項為帶的該形狀依存項的10倍以上。亦即，參照圖2，關於左側帶的氣氛分離性而設定以下的參數。
若設為
A：氣氛分離方向
B：氣氛非分離方向
L：長度(La：連結部的長度，Lb：帶的長度)
D：高度(Da：連結部的高度，Db：帶的高度)
W：縱深(Wa：連結部的縱深，Wb：帶的縱深，圖2中未圖示)，則較佳為滿足以下的式(3)。
其中R=DW/{2(D+W)}
因根據目標露點來規定所需的氣氛分離的程度，故可視其情況而適當設計氣氛分離部的構成。
本發明中，藉由氣氛分離部將各帶的氣氛予以分離，可在各帶中進行獨立的氣氛控制，因此各帶中的氣體吐出口38以及氣體排出口40的上下的組合不作特別限定。可在某帶中將氣體吐 出口38配置於該帶的下部，將氣體排出口40配置於帶的上部，另一方面，在其他帶中將氣體吐出口38配置於帶的上部，將氣體排出口40配置於帶的下部。然而，各帶中，較佳為氣體吐出口以及氣體排出口中的一者僅位於上部，另一者僅位於下部。
然而，如本實施形態般，在所有帶12、帶14、帶16、帶18、帶20中，較佳為將氣體吐出口38配置於下部，氣體排出口40配置於上部。根據該構成，可容易地進行常規操作與切換爐內的氣氛的操作之間的切換。
以下，說明其理由。在不進行氣氛切換的常規操作中，僅從氣體吐出口38導入上述H2-N2混合氣體，不從氣體排出口40進行爐內氣體的排出。此時，需要效率佳地使用導入至爐內的H2-N2混合氣體中的氫氣，但因氫氣的密度低，故從爐的下部導入則更容易向爐內擴散。而且，極力地使氫氣以外的氣體不向爐內擴散，對於熱性更為有利。從上述觀點而言，較佳為將氣體吐出口38配置於爐的下部。
由此，藉由將氣體吐出口38配置於下部，氣體排出口40配置於上部，而在常規操作時有效利用氫氣，且使熱損耗最小化從而進行低成本的操作，另一方面，在進行氣氛切換時，亦從氣體排出口40排出爐內氣體，從而可實現短時間內的氣氛切換。而且，藉由對來自氣體排出口40的排出量進行控制，而可自如地變更成本與氣氛切換的平衡性，因此本實施形態的構成非常適合於常規操作。
本說明書中，「各帶的上部」是指從各帶的上端算起為各帶的高度的25%的區域，「各帶的下部」是指從各帶的下端算起為各帶的高度的25%的區域。
為了在各帶12、帶14、帶16、帶18、帶20中有效地進行氣氛的切換，較佳為將各帶的氣體吐出口38的個數與氣體排出口40的個數設為相同數量，且在爐的上下使氣體吐出口38以及氣體排出口40成為一對。
而且，本實施形態中，較佳為各帶12、帶14、帶16、帶18、帶20的長度W1、長度W2、長度W3、長度W4、長度W5均為7m以下。例如，在各帶中設置兩對氣體吐出口38/氣體排出口40的情況下，為了有效地形成從爐的上部向下部或從下部向上部的氣體的流動，較佳為將W1~W5設為7m以下。當然若設置三對以上的氣體吐出口38/氣體排出口40，則雖可一定程度地形成氣體的流動，但朝向爐的橫向的氣體流動亦不可避免，因此，若考慮各帶的氣氛分離性，則較佳為將W1~W5設為7m以下。另外，在將氣體吐出口38/氣體排出口40設有一對的情況下，較佳為將W1~W5設為4m以下。
如本實施形態般，在所有帶12、帶14、帶16、帶18、帶20中，將氣體吐出口38配置於下部，將氣體排出口40配置於上部的情況下，從氣氛切換效率的觀點而言，較佳為各帶的每一處氣體排出口40的流量Q多，且較佳為如以下般來進行設定。亦即，若將每一對氣體吐出口/氣體排出口在各帶中的容積設為V (m3)，則流量Q(m3/hr)較佳為滿足Q>3.93×V。亦即，例如在V=200m3的情況下，流量Q較佳為超過786m3/hr。然而，從成本的觀點而言，上限較佳為3930m3/hr以下。
而且，若將不依賴於氣體吐出口/氣體排出口的成對的數量的各帶的容積設為V0(m3)，則各帶的每一處氣體排出口40的流量Q(m3/hr)較佳為滿足Q>1.31×V0。
另外，該些流量Q(m3/hr)為將爐內的氣氛溫度假定為800℃的情況下的換算值。
而且，考慮上述流量Q而適當設定各帶的每一處氣體吐出口38的流量即可。
而且，來自氣體吐出口38的吐出量以及來自氣體排出口40的排出量可藉由控制各自的開閉來進行調節。例如，在需要低露點化的情況下，使氣體吐出口38以及氣體排出口40全開而在爐內形成強氣流，從而可實現短時間內的氣氛切換。另一方面，在不需要低露點化的情況下，亦可關閉氣體排出口40而進行低燃耗操作。若關閉氣體排出口40，則保持爐壓所需的氣體量可減少，因此氣體使用量減少，從而可實現低運轉成本的操作。例如，在可實現低露點的期間關閉氣體排出口40，在露點達到某臨限值(例如-30℃)後打開氣體排出口40，亦可進行實現短時間內的低露點化的控制。
連結部28、連結部30、連結部32、連結部34可位於爐的上部亦可位於下部。若考慮不進行氣氛切換的常規操作，則連 結部位於下部者較佳。這是因為，如上述般作為還原氣體的氫氣的密度低，因而具有容易集中於上部的傾向，且具有在上部連結中向相鄰的區域擴散的可能性。因此，如本實施形態般，預熱帶12與加熱帶14的連結部28、加熱帶14與均熱帶16的連結部30設置在爐的下部，更能夠容易保持各帶的氣氛的氣密性，因而較佳。另一方面，均熱帶16與第1冷卻帶18的連結部32設置於爐的上部，氣體更不易混合，因而較佳。這是因為，第1冷卻帶18與均熱帶16中第1冷卻帶18的溫度較低，因而在將連結部32設置於爐的下部的情況下，有比重重的第1冷卻帶18的氣體大量混入至均熱帶16之虞。另一方面，冷卻帶彼此的連接中並不存在氣氛控制上的制約，因而第1冷卻帶18與第2冷卻帶20的連結部34只要能夠根據所需道次數而容易配置即可。
本發明的連續退火裝置以及連續熔融鍍鋅裝置可在短時間內進行爐內的氣氛的切換，因此從操作效率的觀點而言，不僅在低露點化時，且在因鋼種切換等而需要更換爐內氣氛的情況下亦佔優勢。例如，在高露點氣氛下製造高張力鋼的情況下，需要使爐內從低露點氣氛切換為高露點氣氛，而根據本發明的連續退火裝置，可在短時間內實現氣氛的切換。進而，本發明的連續退火裝置因可針對每個帶而個別地控制氫氣，故亦可使氫氣集中於所需的帶。例如若使氫氣集中於冷卻帶，則可提高冷卻能力，若使氫氣集中於均熱帶，則可使H2/H2O比上升，因此可提高高張力鋼等的鍍敷性或加熱效率。進而，例如在為了進行氮化處理而 對特定部位導入氨氣的情況下，若將氫氣變更為氨氣則可效率佳地實施。
本發明有關於設備構成，比起改造既有設備，倒不如在進行構建時應用本發明，藉此發揮大的效果。在新設立的情況下，能夠以與現有設備大致相同的成本而進行構建。
[實施例]
使用依據本發明的圖1所示的連續熔融鍍鋅裝置以及比較例的圖3所示的連續熔融鍍鋅裝置，來進行露點測定實驗，以下將要進行說明。
圖1所示的全輻射型((All Radiant，ART)型)CGL的裝置構成的概要如上所述，具體的構成為以下所示。首先，上下爐底輥間的距離為20m(第2冷卻帶為10m)，各帶的容積V0、以及每一對氣體吐出口/氣體排出口在各帶中的容積V表示於表1中。就各帶的長度而言，預熱帶為1.5m，加熱帶為6.8m，均熱帶為6.0m，第1冷卻帶為1.0m，第2冷卻帶為1.5m。氣體吐出口的口徑為50mm，其中心位於從爐的下部的爐底輥的中心算起向下1m處(圖1中D1=1m)。氣體排出口的口徑為100mm，其中心位於從爐的上部的爐底輥的中心算起向上1m處(圖1中D2=1m)。從氣體吐出口吐出的氣體的露點為-70℃~-60℃，來自所有氣體吐出口的氣體的供給能力總計為2000Nm3/hr(N2=1800Nm3/hr，H2=200Nm3/hr)。在各帶的連結部中為了提高氣氛分離性而設置有隔板。從隔板的前端到鋼帶表面為止的距離在鋼帶表背 面均為50mm，隔板的鋼帶通過方向長度為500mm。露點計設置於各帶的中央部分(圖1中的符號42的位置)。
接著，圖3所示的ART型(All Radiant型)CGL的裝置構成的概要如上所述，具體的構成為以下所示。上下的爐底輥間的距離為20m，就各帶的容積而言，預熱帶為80m3，加熱帶與均熱帶合計為840m3，第1冷卻帶為65m3，以及第2冷卻帶為65m3。氣體吐出口配置於圖3所示的位置，口徑為50mm。從氣體吐出口吐出的氣體的露點為-70℃~-60℃，來自所有氣體吐出口的氣體的供給能力與圖1的情況相同。露點計設置於各帶的中央部分(圖1中的符號42的位置)。
在各個連續熔融鍍鋅裝置中，在進行將立式退火爐大氣開放後的提昇時，爐內存在約-10℃左右的包含水蒸氣或氧的氣氛氣體(參照圖4(A)、(B)的0hr)。然後，在以下的條件下開始操作。首先，鋼帶的尺寸設為寬度900mm~1100mm，板厚0.8mm~1.0mm，鋼種表示於表2中。通過速度設為100mpm~120mpm(生產線剛起動後除外)，退火溫度設為780℃~820℃。
來自所有氣體吐出口的氣體的總吐出量在圖1的本發明例中設為1200Nm3/hr~1600Nm3/hr(其中H2：120Nm3/hr~160Nm3/hr)，圖3的比較例中設為900Nm3/hr~1100Nm3/hr(其中，H2：90Nm3/hr~110Nm3/hr)。另外，每單位吐出口的吐出流量設為相同。
而且，圖1的本發明例中，各帶中的每一處氣體排出口 的流量Q如表1所示。圖3的比較例中因不具有氣體排出口，故僅從立式退火爐的入口側排出。
將從操作開始的立式退火爐內的各帶的露點的經時變化表示於圖4(A)、圖4(B)中。如圖4(B)所示，比較例中使露點低於-30℃需要40小時左右，與此相對，如圖4(A)所示，本發明例中所有帶中以20小時左右達到-30℃。尤其若著眼於對於高張力鋼的製造而言重要的均熱帶，則以13小時達到-30℃。
而且，就70小時後達到的露點而言，在比較例中為-35℃左右，與此相對，本發明例中所有地點均為-40℃以下。尤其均熱帶中降低至-46℃以下，因此可以說成為製造高張力鋼的較佳的狀 態。
進而，本發明例中，因將各帶的每一處氣體排出口的流量Q以滿足式(1)以及式(2)的方式進行設定，故可進行有效率的氣氛切換。然而，比較例中，若著眼於預熱帶與均熱帶(V0=840m3，氣體吐出口/氣體排出口的成對數目：9組)，則為了滿足式(1)、式(2)，需要使Q>1100.4m3/hr=280Nm3/hr，總流量超過了2520Nm3/hr(9903.6m3/hr)，從而不經濟。
此處，為了有效率地進行氣氛切換，重要的是爐內的氣體的流動中不會產生滯留。本發明者等人針對從該觀點而言較佳的各帶的長度，使用流動解析方法(計算流體力學(Computational Fluid Dynamics，CFD))而進行了研究。在長方體(長度可變，高度20m，縱深2.5m)的上部(從上算起為0.5m的位置)配置氣體排出口，在下部(從下算起為0.5m的位置)配置氣體吐出口。吐出口/排出口的組數為，將長方體的每1m的長度設為1組，口徑為50mm，各氣體吐出口的流量設為100m3/hr。在該條件下進行流動解析，對流線從長方體內全部被抽吸至氣體排出口為止的時間進行評價。另外，流線數設為100根/立方米，隨機數模型採用k-ε模型，且不考慮能量一項。
將流動解析的結果表示於圖5。根據圖5可知，在長方體的長度為7m以下的情況下，抽吸時間大致取最小值，從而可有效地進行氣氛切換。這表示將長方體的長度限制為規定長度以下，藉此限制氣體的移動自由度，從而可有效地抑制氣體的滯留。
[產業上之可利用性]
根據本發明，可提供能夠在短時間內進行爐內的氣氛的切換的鋼帶的連續退火裝置以及連續熔融鍍鋅裝置。
10‧‧‧立式退火爐
12‧‧‧預熱帶
14‧‧‧加熱帶
16‧‧‧均熱帶
18‧‧‧第1冷卻帶
20‧‧‧第2冷卻帶
22‧‧‧爐鼻
24‧‧‧鍍浴(熔融鍍鋅裝置)
26‧‧‧爐底輥
28、30、32、34‧‧‧連結部(爐喉)
36A~36D‧‧‧隔板
38A~38E‧‧‧氣體吐出口
40A~40E‧‧‧氣體排出口
42‧‧‧露點測定位置
44‧‧‧氣體供給系統
46‧‧‧氣體排出系統
100‧‧‧連續熔融鍍鋅裝置
P‧‧‧鋼帶
W1~W5‧‧‧長度

Claims (6)

  1. 一種鋼帶的連續退火裝置，包括依序並列設置有加熱帶、均熱帶以及冷卻帶的立式退火爐，於上述立式退火爐的內部對一邊沿上下方向而被搬送一邊依上述順序通過上述各帶的鋼帶進行退火，上述鋼帶的連續退火裝置的特徵在於：在上述加熱帶與上述均熱帶之間、以及上述均熱帶與上述冷卻帶之間設置有爐喉，上述加熱帶、均熱帶以及冷卻帶經由上述爐喉而與鄰接的帶連通，在各個上述爐喉設置有氣氛分離部，藉由上述氣氛分離部使鄰接的帶的氣氛分離，上述氣氛分離部包含隔板、密封輥、風門或產生氣簾的氣體式分離裝置的至少一種，向上述立式退火爐內導入氣體的氣體吐出口以及從上述立式退火爐內排出氣體的氣體排出口分別設置於上述加熱帶、均熱帶以及冷卻帶，上述各帶中，上述氣體吐出口以及上述氣體排出口中的一者位於上部，另一者位於下部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的鋼帶的連續退火裝置，其中預熱帶配置於上述加熱帶之前，在上述預熱帶與上述加熱帶之間亦設置有爐喉，上述預熱帶與上述加熱帶經由上述爐喉而連通，在上述爐喉亦設置有上述氣氛分離部，藉由上述氣氛分離部使上述預熱帶與上述加熱帶的氣氛分離，上述預熱帶中，上述氣體吐出口以及上述氣體排出口中的一者位於上部，另一者位於下 部。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的鋼帶的連續退火裝置，其中上述所有帶中，上述氣體吐出口位於下部，上述氣體排出口位於上部。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的鋼帶的連續退火裝置，其中上述各帶的每一處上述氣體排出口的流量Q(m3/hr)滿足以下的式(1)以及式(2)的條件：Q>3.93×V...式(1) Q>1.31×V0...式(2)其中，V0(m3)：各帶的容積，V(m3)：每一對氣體吐出口/氣體排出口在各帶中的容積。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的鋼帶的連續退火裝置，其中上述所有帶的長度均為7m以下。
  6. 一種連續熔融鍍鋅裝置，包括：如申請專利範圍第1項或第2項所述的鋼帶的連續退火裝置；以及對從上述冷卻帶排出的上述鋼帶實施熔融鍍鋅的熔融鍍鋅裝置。
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