JPH01119628A - ステンレス冷延鋼帯の熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ステンレス冷延鋼帯を主として輻射熱により
所定温度に加熱して行う焼鈍において、輻射熱の吸収効
率良く熱処理炉で加熱することのできるステンレス冷延
鋼帯の熱処理方法に関するものである。

〔従来の技術〕

一般にステンレス冷延鋼帯の製造工程においては、圧延
によって起こる加工硬化による加工歪などを除去するた
めに焼鈍工程が酸洗工程を伴って組み込まれており、か
かる焼鈍にはカテナリー炉に代表される連続式加熱装置
が広く使用されている。

このような連続式加熱装置は、安価な天然ガス。

軽油９重油等をバーナで燃焼させ、加熱された炉壁、バ
ーナフレーム更には高温の燃焼ガス自体からそれぞれ発
生する輻射熱が主となって鋼帯を加熱するものである。

このような連続式加熱装置において、ステンレス冷延鋼
帯（以下、ステンレス鋼帯と略記することがある）はそ
の良好な表面光沢のために熱線を反射するので輻射熱の
吸収効率が小さく、昇温に時間がかかつて加熱装置の熱
処理能力が低い、そこでステンレス鋼帯に対する熱処理
能力を向上させるための種々な技術が提案されてきた６
例えば、銅帯を予熱するための予熱部分（予熱帯）を設
ける技術として、廃ガスのみで鋼帯を加熱できる予熱帯
域を設けた銅帯連続焼鈍炉（特公昭５２−２６７２３号
）、予熱帯域として対流予熱帯と放射型予熱帯とを設け
た直火式連続熱処理炉（特公昭５４−４２８０４号）、
加熱帯入側から均熱帯出側までの間に誘導加熱炉を配し
た銅帯連続加熱方式（特開昭６０−２６３４号）等が知
られている。その他に、炉長を長くしてそれだけ通板速
度を速めることも知られている。

また、熱処理炉の炉内雰囲気温度を可及的に高くする方
法も考えられるが、ステンレス鋼帯の焼鈍では熱処理温
度が７５０℃〜１１００℃と可成り高いため、炉壁の耐
熱温度に素材からくる制約（通常１３００℃程度まで）
があってそれ程の成果は得られない。

これらの従来技術における廃ガスによる予熱や誘導加熱
はステンレス鋼帯の加熱全体に消費される熱量の一部を
通常燃料以外のものでまかなったことになるにすぎず、
炉長を長くする技術も含めて加熱ゾーンにおけるステン
レス鋼帯への輻射熱の吸収効率の向上には直接寄与して
いない欠点があった。

輻射熱の吸収効率の向上に寄与する従来技術としては、
本発明者らの一部がなした先の発明、すなわち加熱炉に
導入される前の銅帯を酸素富化雰囲気に維持した誘導加
熱炉に通板して銅帯表面に黒色の酸化スケール層を強制
的に形成させる方法（特開昭６１−２５７４３０号）が
ある。この方法は輻射熱の吸収効率を可成りの程度に向
上させるが必ずしも充分ではなく高価な電力を使用する
ので不経済でもあり、その上、装置としても簡単でない
欠点があった。

また、表面光沢の良好なステンレス鋼帯の輻射熱吸収効
率を上げるためにステンレス鋼帯表面に黒色塗料を塗布
することも提案されたが、この方法はステンレス鋼帯表
面に塗料との化合物を生成させるために製品品質に悪い
影響を及ぼすという欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記従来技術のような欠点のないステンレス
冷延鋼帯の熱処理方法の提供を目的とする。この目的を
達成するためには、如何番として簡単な方法でステンレ
ス鋼帯の表面を高い輻射熱吸収効率を有するように且つ
ステンレス鋼帯表面に悪い影響を残さないように構成す
るかについて解決困難な問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは上記問題点を解決すべく鋭意研究の結果、
主として輻射熱により加熱する熱処理炉の輻射熱加熱ゾ
ーンより上流側で完全黒体に近い物質としてカーボンを
ステンレス鋼帯に付着させて被覆すれば、その輻射熱の
吸収効率が著しく向上すると共にステンレス鋼帯表面に
悪い影響を残さないことを究明して本発明を完成した。

すなわち本発明は、主として輻射熱により加熱する熱処
理炉にステンレス冷延鋼帯を通板して所定温度に加熱す
るに際し、該熱処理炉の輻射熱加熱ゾーンより上流側で
該ステンレス冷延鋼帯をカーボンで被覆してから加熱ゾ
ーンで加熱することを特徴するステンレス冷延鋼帯の熱
処理方法に関するものである。

以下に本発明方法を図面により詳細に説明する。

第１図は本発明方法の実施に好適な連続熱処理装置の１
例の配置系統図、第２図はオーステナイト系ステンレス
冷延鋼帯そのままとカーボン被覆したものとを大気中で
各種温度に加熱した後の熱吸収率と鋼帯温度の関係を示
す比較図、第３図はカーボン被覆したオーステナイト系
ステンレス冷延鋼帯を各種温度に加熱した後の加熱温度
とカーボン被覆率との関係図である。

〔構成の説明〕

本発明の最も特徴とするところは、主として輻射熱によ
り加熱する熱処理炉の輻射熱加熱ゾーンよりも上流側で
ステンレス鋼帯をカーボンで被覆することにより、鋼帯
表面に均一な黒色被覆（カーボン被覆層）を強制的に形
成させ、引き続く加熱ゾーンでの輻射熱の吸収効率を良
くして昇温速度を速くした点にある。

第１図により説明すると、ステンレス鋼帯１は上流から
矢印方向に走行して来て内部に主として輻射熱により加
熱する輻射熱加熱ゾーンを有する熱処理炉２に通板され
る。このときカーボンで被覆される位置は加熱ゾーンよ
りも上流側であり。

例えば第１図に示すカーボン被覆装置３の設置位置の如
く熱処理炉２の上流側に隣接する位置でも良いし、熱処
理炉２の入口２ａに続く炉内の輻射熱加熱ゾーンより上
流側の位置であっても良い、カーボンでステンレス鋼帯
１を被覆するには、走行しているステンレス鋼帯１の近
くに設置したバーナにより、炭化水素ガス、殊にカーボ
ン含有率が高く且つ燃焼性の良好な炭化水素ガスを空気
比（炭化水素ガス１に対する空気量）　０．０１〜１で
不完全燃焼させることにより生成するカーボン（スス）
で被覆するのが良い。また、カーボン被覆装置３の出側
でカーボンのステンレス鋼帯被覆率（ステンレス鋼帯の
単位面積に対するカーボンにより被覆された面積の比率
）又は黒色度を例えば光沢針などで検出し、これをバー
ナ燃焼条件やステンレス鋼帯走行速度にフィードバック
して制御することもできる。

上記の如くカーボンで被覆されたステンレス鋼帯１はそ
の下流側の主として輻射熱により加熱する熱処理炉２の
輻射熱加熱ゾーンを通過する間に輻射熱により鋼帯温度
で普通７５０℃から１１００℃までの温度範囲内の所定
温度に加熱されて焼鈍が行われるのである。

〔発明の作用〕

一般に、主として輻射熱により加熱が行われる熱処理炉
においては、被熱処理物が吸収する輻射熱量は、その表
面放射率Ｅ　（熱吸収率とも呼ばれる）及び炉内温度（
Ｔ工）と銅帯温度（Ｔ２）との差（ＴニーＴ２）に大き
く影響されることは、ステファンボルツマンの法則から
知られている。ところでステンレス鋼や普通鋼の冷延鋼
帯のεは通常０．２〜０．４程度であって比較的小さく
、またステンレス鋼に必要な高温熱処理と炉構築素材上
の制限とから（’ｒｚ−’ｒｉ）も大きくとれない。こ
こで本発明方法によれば、ステンレスｔ＋ｑ帯１が未だ
昇温していない状態においてはカーボン被覆装置３によ
りカーボンの微粒子をステンレス鋼帯１に付着させて表
面を被覆することが可能であって、しかもこのカーボン
の熱吸収率εが完全黒体のそれ（Ｅ＝１）に近い０．９
５であることから、上記カーボン被覆された状態でのス
テンレス！帯１の熱吸収率従って輻射熱の吸収効率を従
来低かった低温のうちから格段に高めて、所定温度まで
の昇温時間を大幅に短縮するのである。その結果として
熱処理能力を大幅に向上させることができると共に熱処
理に必要な炉長を大幅に短くさせることがで曇るのであ
る。

このようなことは第２図により裏付けされる。

第２図はオーステナイト系ステンレス鋼冷延鋼帯をその
まま（カーボン被覆なし）か又はカーボン被覆をしてか
ら大気雰囲気中で各種温度に加熱した後、その熱吸収率
ξを測定してそれと銅帯温度との関係を示したものであ
る。カーボン被覆なしの場合（従来の熱処理方法におけ
るステンレス鋼帯の状態）は銅帯温度の低温側において
熱吸収率εが低い値となっているのに対し、カーボン被
覆のある場合は鋼帯温度の高低にかかわらず熱吸収率ε
は高い値を示している。この結果、カーボン被覆された
ステンレス鋼帯は、加熱ゾーンに導入されると同時にカ
ーボン被覆なしの場合の（１，４から最高）約２倍以上
の熱量を受熱する。従って、ステンレス鋼帯を所定温度
にまで加熱するのに最高約半分の時間で済むから、従来
の炉長を保てば通板速度を最高約２倍に高めて熱処理能
力を増大せしめることが出来、また炉長を従来の最高約
半分に短縮して設備費の削減を図ることが出来るのであ
る。

一方、ステンレス鋼帯に付着されたカーボンは個体の状
態を呈している。そして、加熱ゾーンを通過中にステン
レス鋼帯と共に被覆していたカーボンも昇温するに従っ
て炉内で気化（ＣＯ□となる）してステンレス鋼帯の表
面から消散する。従って、加熱ゾーン通過後の銅帯表面
にはカーボンは既に付着しておらず、ステンレス鋼帯表
面への浸炭等の影響は全くない。また、前記カーボン被
覆はステンレス鋼帯が未だ加熱されていない低温側でバ
ーナ燃焼により積極的にカーボンを付着させて行うため
、ステンレス鋼帯表面に残存している油類や摩耗粉など
の付着物もカーボン付着層中に取り込むことができ、カ
ーボンの消散と共に付着物を容易に剥離し易くなってい
て後の工程で脱スケール処理した際に表面品質の良好な
製品を得ることができ１品質向上の点からも有益である
。カーボンのステンレス鋼帯被覆率は、第３図に示す如
く鋼帯温度が７００℃〜８００℃になると著しく低下す
る（第３図は被覆率１００％にカーボン被覆したステン
レス鋼帯を各種温度に加熱した後の加熱温度とカーボン
被覆率との関係を示すものである）。熱処理炉内におい
てステンレス鋼帯の温度が未だ低くてそれ自体の熱吸収
率εが低い領域ではカーボンのステンレス鋼帯被覆率は
高くて熱吸収率εを高め、ステンレス鋼帯の温度が高く
なって所定温度（７５０〜ｌ　、　１００℃）になると
、カーボンの気化現象によりカーボンのステンレス鋼帯
被覆率が激減する。しかしこのような高温ではステンレ
ス鋼帯表面の酸化が進行しているため、第２図に示す如
く熱吸収率εは大きく低下しないのである６〔実施例及
び比較例〕 第１図の如く横型の熱処理炉２及びカーボン被覆装置３
が配置された連続熱処理装置を使用してオーステナイト
系ステンレス冷延鋼帯（ＳＵＳ３０４）　１を熱処理し
た。カーボン被覆装置３は、バーナからの輝炎によるカ
ーボンのステンレス鋼帯表面への付着が均一となるよう
に配置した。熱処理炉２の炉内温度は８００℃〜１，１
００℃に保った。

実施例 カーボン被覆装置３には炭化水素ガスとしてプロパンガ
スを使用し、空気比を０．１として不完全燃焼させなが
らステンレス鋼帯１を熱処理炉２に通板して炉出口で銅
帯温度が所定の８００℃に昇温しでいるように加熱され
る最高通板速度を求めたところ１５ｍ／分であった。

比較例 カーボン被覆装置３を作動させなかったこと以外は実施
例と同様に行ったところ、炉出口で鋼帯温度が上記同じ
８００℃に昇温されているように加熱される最高通板速
度は９ｍ／分であった。

〔効果〕

本発明方法によれば、ステンレス鋼帯の主として輻射熱
による加熱処理に当って輻射熱加熱ゾーンの上流側でカ
ーボンによりその表面を被覆することにより、加熱ゾー
ンに入ったばかりの未だ低温のときからステンレス鋼帯
の熱吸収率を高め従って輻射熱の吸収効率を高めて高温
の所定温度までの昇温時間を短縮することが出来、そし
て高温ではカーボンは気化してしまってステンレス鋼帯
の表面に何ら影響も残すことがない、その結果、加熱処
理能力を大幅に向上させることができると共にランニン
グコストの低減を図ることができ、合わせて炉長を短く
してスペースの縮小化や設備費用の低減を図ることがで
きる。しかも前記カーボン被覆は、既存の装置を利用し
て極めて簡単に実施することができる。このような本発
明方法は。

従来のステンレス鋼帯連続加熱方法にはない効果を発揮
することができる画期的な方法であり、その工業的価値
は非常に大きなものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に適当な連続熱処理装置の１
例の配置系統図、第２図はオーステナイト系ステンレス
冷延鋼帯そのままとカーボン被覆したものとを大気中で
各種温度に加熱した後の熱吸収率と鋼帯温度の関係を示
す比較図、第３図はカーボン被覆したオーステナイト系
ステンレス冷延鋼帯を各種温度に加熱した後の加熱温度
とカーボン被覆率との関係図である。 １・・・・鋼帯 ２・・・・熱処理炉 ２ａ・・・・入口 ３・・・・カーボン被覆装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　主として輻射熱により加熱する熱処理炉にステンレ
   ス冷延鋼帯を通板して所定温度に加熱するに際し、該熱
   処理炉の輻射熱加熱ゾーンより上流側で該ステンレス冷
   延鋼帯をカーボンで被覆してから加熱ゾーンで加熱する
   ことを特徴するステンレス冷延鋼帯の熱処理方法。 ２　ステンレス冷延鋼帯のカーボンによる被覆を、炭化
   水素ガスを不完全燃焼させたバーナの輝炎により行う特
   許請求の範囲第１項に記載のステンレス冷延鋼帯の熱処
   理方法。