JP2012111995A - 連続焼鈍炉の炉内雰囲気調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の方法では、炉内の水分除去が不十分で、露点を目標の−４５℃以下とするのに長時間を要するため、容易に低露点雰囲気とならしめる炉内雰囲気改善法を提供する。
【解決手段】炉内雰囲気ガスから一部取り出したガスをリファイナー７で脱湿した後、再び炉内１２へ供給する、連続焼鈍炉３の雰囲気調整方法において、前記取り出したガスを前記リファイナーに通した後、熱交換器６にてガス温度を４００〜６００℃にする昇温を行った上で、焼鈍炉壁１０から炉壁耐火物１１内部を経由させて炉内へ供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続焼鈍炉の炉内雰囲気調整方法に関し、詳しくは、鋼板及び溶融亜鉛めっき鋼板の製造に用いる連続焼鈍炉の炉内を容易に低露点雰囲気とならしめる、連続焼鈍炉の炉内雰囲気改善方法に関する。

鋼板に連続的に熱処理を施す連続焼鈍炉において、熱処理後の鋼板の化成処理性向上および高張力鋼板のめっき性を向上させるために炉内雰囲気ガスの露点−４５℃以下が目標とされることが知られている。
連続焼鈍炉において、炉立上げ時の炉内は大気雰囲気で充満されており、炉内および炉壁耐火物内部には、大気中の水分が浸透している。かかる水分は炉を運転することによって徐々に除去されていくが、炉内が鋼板製造可能な露点範囲になるには十数時間から数日の運転が必要で非効率的である。この理由としては、炉立上げ後、耐火物内部に浸透していた水分が徐々に炉内へ供給されることによって炉内の露点が下がるまでに時間を要するということが挙げられる。従来の炉内雰囲気調整方法の一つとして特許文献１のように炉内空間に直接雰囲気ガスを供給するとともに、炉壁耐火物の最外面側から炉内空間に向けて５０℃〜１２０℃の低温の雰囲気ガスを送供給する方法が知られている。

特開平０７−１７３５２６号公報

しかしながら、炉内は還元雰囲気となっているため鋼板の還元による炉内での水分発生や、焼鈍炉入口から鋼板に随伴して多少の外気が侵入するなどの外的要因により、常に水分が取り込まれているため、目標の露点−４５℃以下を常時保持するためには従来の方法では水分除去が不十分であるという問題があった。したがって、除湿器であるリファイナー（被除湿ガスの温度は１２０℃以下とされる）は必須であるとともに、その機能を最大限に活用する技術もまた必要不可欠となる。特に、発明者らの検討では、特許文献１に記載の５０℃〜１２０℃の低温のガスを炉内に供給すると、耐火物が冷やされて、その内部の水分が蒸発しにくくなり、炉内の低露点化にとって効率が悪く、さらに、低温にさらされた部分に炉内の水蒸気が集まり易く、その周辺の露点が炉全体に比べて上昇し、局部的に−４５℃より高くなって、その部分にさらされた鋼板の局部的なめっき性を阻害する場合があることを把握した。

発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討し、その結果、炉内雰囲気ガスから一部取り出したガスを一旦リファイナーに通して除湿し、さらに該リファイナーを通過して１２０℃以下となったガスは、これを炉内へ吹き込む前に、前記取り出したガスとの熱交換により４００〜６００℃に昇温させて炉内に戻すのがよいとの知見を得た。また、焼鈍炉内の任意の場所を低露点化したい場合に当該箇所の焼鈍炉壁に前記戻すガスの供給配管を複数分散させて配設すると良いことも分かった。

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、すなわち、
（１） 連続焼鈍炉の炉内雰囲気ガスの低露点化のために前記炉内雰囲気ガスから一部取り出したガスをリファイナーで脱湿した後、再び炉内へ供給する、連続焼鈍炉の雰囲気調整方法において、前記取り出したガスを前記リファイナーに通した後、ガス温度を４００〜６００℃にする昇温を行った上で、焼鈍炉壁から炉壁耐火物内部を経由させて炉内へ供給することを特徴とする連続焼鈍炉の炉内雰囲気調整方法であり、又、
（２） 前記ガス温度の昇温は、前記取り出したガスを高温側、前記リファイナーを通過後のガスを低温側とした熱交換により行うことを特徴とする（１）に記載の連続焼鈍炉の炉内雰囲気調整方法であり、又、
（３） （１）又は（２）において、前記昇温後のガスを炉内へ供給する供給配管は、炉内への供給口を複数とし、隣り合う供給口同士の間隔を０．１〜１．５ｍとし、炉壁１ｍ^２当たりの供給口個数を１個以上として、設置することを特徴とする連続焼鈍炉の炉内雰囲気調整方法である。

本発明によれば、雰囲気ガスを一部炉外に取り出してリファイナー利用により脱湿して炉内に戻すため、炉内に戻すガスの露点が従来よりも低くなる。また、炉外に取り出されたガスは、前記熱交換によって、４００〜６００℃の高温とされてから炉内に戻されるため、定常運転時の炉内の温度低下を抑える効果に加え、前記高温のガスを耐火物内部に通流させることによって耐火物内部の水分の蒸発を促進させ、効率的に耐火物内部の水分を除去でき、更なる炉内の低露点化ができるようにもなる。さらに、ガスを炉内に戻すためのガス戻し配管を炉壁に複数分散させて設置することによってより効率的に耐火物内部の水分を除去できるようになるという効果もある。これらにより、焼鈍炉内の露点を均一に−４５℃以下に保持することが可能となり、鋼板の局部的なめっき性阻害もなくなり、均一で良好なめっき鋼板の製造に結びついた。

よって、本発明によれば、焼鈍炉を点検・修理するために炉を開放し立ち上げる時のみならず、定常運転時に気候などにより耐火物内部の露点が高目となったときであっても、品質安定性に優れる連続焼鈍鋼板が得られる。

本発明の実施例を示す概略図

本発明において、雰囲気ガスを一部炉外に取り出して、リファイナーにて除湿する点までは従来と同様であるが、従来とは違って、リファイナーから出たガスの温度（リファイナーから出た直後は１２０℃以下である）を、４００〜６００℃に昇温させた上で炉内に戻すことが肝要である。炉内に戻す時のガス温度が４００℃に満たないと、炉内の温度低下を招く原因となり、耐火物が冷やされて、その内部の水分が蒸発しにくくなり、炉内の低露点化にとって効率が悪く、さらに低温に曝された部分には炉内の水蒸気が集まり易く、その周辺の露点が炉全体に比べて上昇し、局部的に−４５℃より高くなって、その部分に曝された鋼板の局部的なめっき性を阻害する場合がある。一方、炉内に戻す時のガス温度が６００℃を上回ると、周辺の炉壁が赤熱するため、炉壁の寿命を短くしてしまう惧れがある。

リファイナーから出たガスの温度を４００〜６００℃とするための昇温方法は、リファイナーに入る前のガス（７００〜８００℃程度の炉内雰囲気温度よりも高々１００℃低い程度の高温である）を高温側の熱媒とし、リファイナーから出たガスを低温側の熱媒とした熱交換による方法が、省エネルギーの観点から好ましい。
さらに、前記昇温後のガスを炉内に戻すための戻し配管は、炉内への出口を複数とし、隣り合う出口同士の間隔を０．１〜１．５ｍとし、炉壁１ｍ^２当たりの出口個数を１個以上として、設置することが好ましい。この好ましい条件が満足されないと、耐火物内にガスが行き渡らない部分が増え、低露点化の効果が低くなる。

また、炉内からガスを取り出すための取り出し口と、前記供給口とは、互いに離して設置することが好ましい。前記取り出し口と前記供給口の位置同士が互いに近いと、その近い両位置間だけをガスが循環するため、焼鈍炉内の一部分だけが低露点化され、炉内全体の低露点化が望めないためである。したがって、前記取り出し口と前記供給口の位置同士は互いになるべく離すことによって、炉内の広い範囲でガスを循環させることができ、炉内広範囲での低露点化が達成できる。

なお、前記取り出し口は、焼鈍炉内の露点が他の箇所と比べて高い箇所に設置することが好ましい。露点が他の箇所と比べて高い箇所に前記取り出し口を設置することによって露点の高いガスを積極的に取り込み、脱湿された低露点ガスを供給するため、効率的に炉内の露点を下げることができる。

図１は典型的な縦型連続焼鈍炉に対して本発明を実施した一例を示す概略図である。図１において、１は鋼板、２は焼鈍炉内のロール、３は焼鈍炉（連続焼鈍炉）、４は雰囲気ガスの取り出し配管、５は送風機、６は熱交換器、７はリファイナー、８は昇温したガスの供給配管、９は昇温したガス、１０は炉壁、１１は炉壁耐火物、１２は炉内である。取り出し配管４の炉壁１０への接続端が前記取り出し口であり、供給配管８の炉壁１０への接続端が前記供給口である。

連続焼鈍炉３において、炉立上げ時もしくは定常運転時に炉内１２の雰囲気ガスの露点が他の箇所に比べてΔ３０℃程度高い、湿度の高い箇所に設置された取り出し配管４から、炉内雰囲気ガスの一部を送風機５によって取り出した。該取り出したガスは熱交換器６に通した。この時、定常運転時であれば取り出したガスは温度が高い（本例では約８００℃）ため高温側熱媒であり、リファイナー７を通って低温（１２０℃以下）となったガスは低温側熱媒であり、これら両熱媒間で熱交換が行われる。高温側熱媒のガスは熱交換器６を通過した後、リファイナーを通過することによってガス内部の水分を除去され、低温側熱媒となった後、再び熱交換器６を通過させることで、約４００℃に昇温させた。該昇温したガス９は、取り出し配管４の取り出し口から鋼板１の進行方向下流側に約２０ｍ隔てて供給口が位置するように設置した供給配管８に通し、炉壁１０から炉壁耐火物１１内部を経由させて炉内１２に供給した。

該供給したガスは炉壁耐火物１１内部を通過する間、そこに浸透していた水分の蒸発を促進させ強制的に炉内１２へと排出させた。この繰り返しにより１時間を経ずに炉壁耐火物１１内の水分を除去し、焼鈍炉内の雰囲気ガスを露点−５０℃に保持できて、めっき性の良好な鋼板の高効率製造が可能になった。
尚、本例における供給配管８の供給口は、炉壁の縦方向と横方向にそれぞれ、１ｍの間隔で５個ずつ配列したが、図１では１個のみ示し、他は省略した。

これに対し従来の連続焼鈍炉では、炉内の露点が下がらず、−３０℃程度であり、１昼夜を経てようやく−４５℃に到達し、低露点化には著しく効率が悪く、この間に不めっきの鋼板を大量に製造してしまい、大きな問題であった。

１ 鋼板
２ ロール
３ 焼鈍炉
４ 取り出し配管
５ 送風機
６ 熱交換器
７ リファイナー
８ 供給配管
９ 昇温したガス
10 炉壁
11 炉壁耐火物
12 炉内

Claims (3)

1. 連続焼鈍炉の炉内雰囲気ガスの低露点化のために前記炉内雰囲気ガスから一部取り出したガスをリファイナーで脱湿した後、再び炉内へ供給する、連続焼鈍炉の雰囲気調整方法において、前記取り出したガスを前記リファイナーに通した後、ガス温度を４００〜６００℃にする昇温を行った上で、焼鈍炉壁から炉壁耐火物内部を経由させて炉内へ供給することを特徴とする連続焼鈍炉の炉内雰囲気調整方法。
2. 前記ガス温度の昇温は、前記取り出したガスを高温側、前記リファイナーを通過後のガスを低温側とした熱交換により行うことを特徴とする請求項１に記載の連続焼鈍炉の炉内雰囲気調整方法。
3. 請求項１又は２において、前記昇温後のガスを炉内へ供給する供給配管は、炉内への供給口を複数とし、隣り合う供給口同士の間隔を０．１〜１．５ｍとし、炉壁１ｍ^２当たりの供給口個数を１個以上として、設置することを特徴とする連続焼鈍炉の炉内雰囲気調整方法。

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