JPH01215930A - 薄鋼板の連続焼鈍方法 - 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〕 大発明は、連続的に搬送される冷間圧延薄鋼板（以下、
薄鋼板という）を所定温度に加熱した後、所定の焼鈍パ
ターンに沿って均熱、冷却する連続焼鈍方法に関し、特
に直火式により上記薄鋼板を加熱する際の酸化膜の生成
を回避できるようにした連続焼鈍方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、連続焼鈍炉において薄鋼板を加熱する場合は、ラ
ジアントチューブからの輻射熱を利用した間接加熱方法
が採用されていた。しかし近年では、省エネルギの観点
から上記薄鋼板を直火式バーナで直接加熱する方法が採
用されている。

ところで、上記直火式加熱炉に採用される直火式バーナ
は、理論空気比以下で燃料を燃焼させて、この高温で０
□濃度の低い無酸化ガスの噴流および火炎、バーナタイ
ルからの輻射により薄鋼板を加熱するように構成されて
いる。しかしながら、上記直火式バーナからの火炎には
、微量（４０ｐｐｍ程度）の酸素が残存していることか
ら、薄鋼板の近傍は弱酸化雰囲気と考えられ、その結果
酸化膜が生成し易いという問題がある。

そこで、従来、上記直火式バーナによる酸化膜の付着を
抑制するために、例えば特開昭５５−９７４３２号公報
に提案されているものがある。これは、直火式加熱炉内
での薄銅板の表面温度、及び薄鋼板近傍の酸素量を検出
し、この検出表面温度、酸素量が′ａ鋼板表面の許容酸
化膜厚の上限値を超ることのないよう各バーナの空気比
、燃料流量を制御するものである。即ち、予め上記薄鋼
板の温度。

雰囲気中の酸素濃度と薄鋼板表面の酸化膜厚との関係を
求め、検出酸化膜厚がこの加熱炉に続く均熱帯で還元可
能な酸化膜厚となるようなバーナの燃焼条件や薄鋼板温
度を設定し、この設定条件に基づいてバーナの空気比及
びＴｉｔｔｉＥｒ板の加熱炉出口温度を制御する方法で
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の酸素濃度及び薄鋼板温度を検
出して空気比や燃料流量を制御する方法では、酸化膜の
生成を防止しながら薄鋼板を充分に加熱するのは困難で
ある。即ち、上記公報に記載された出口温度と酸化膜厚
との関係（第６図参照）、及び０２濃度と酸化膜厚との
関係（第７図参照）によれば、出口温度を高くすれば、
酸化膜厚が大幅に厚くなり、従ってこれを防止するには
０□濃度を極端に低下させなければならない。従って結
局、薄鋼板温度と０２濃度だけに着目したこの従来方法
では、酸化膜厚を薄＜シながら加熱炉出口温度を高くす
るには限度がある。

本発明の目的は、薄鋼板の酸化膜の生成を抑制しながら
、必要な加熱炉出口温度を確保できる薄鋼板の連続焼鈍
方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本件発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を
重ねたところ、直火式加熱による酸化膜の生成は、雰囲
気中の酸素濃度と薄鋼板の温度だけでは決定できず、こ
れに加え直火式加熱炉内の雰囲気ガス成分及び該加熱炉
での薄鋼板の加熱速度も影響していることに着目した。

特に直火式バーナにより低空気比で燃焼させても、燃焼
ガス中にはフリー酸素が未燃の状態で常に４０ＰＰｍ程
度存在しており、この状態における酸化膜の生成厚さは
、従来は単に薄鋼板温度が上昇するほど厚くなると考え
られていたが、実際は、雰囲気中の酸化性成分と還元性
成分とのバランス及び薄鋼板温度との関係により、所定
の温度領域でピークを示すことを見出した。さらに上記
酸化膜厚がピークを示す温度領域においては、加熱温度
により生成される酸化膜の厚さを調整できることを見出
した。

そこで、本願の特定発明は、薄鋼板を連続的に搬送しつ
つ直火式加熱炉内で所定温度に加熱し、しかる後所定の
焼鈍パターンに沿って熱処理するＴＲ鋼板の連続焼鈍方
法において、上記直火式加熱炉の雰囲気を、例えばＣＯ
Ｇ、ＬＤＧガスを燃料とし、空気比を０．８以下にする
ことにより、水素。

一酸化炭素等の還元性成分に微量の酸素を含む還元性雰
囲気に制御するとともに、上記ＦｉｆＡ板の該直火式加
熱炉の出口温度を４００℃以下、もしくは８００℃以上
にすることを特徴としている。

ここで出口温度を４００℃以下又は８００℃以上とした
のは、後述のように、還元性雰囲気下での直火加熱にお
いては、４００〜８００℃の温度範囲では、酸化膜厚が
大幅に厚くなるのに対し、４００℃以下。

８００℃以上では加熱前（常温）の原板における酸化膜
厚と略同−にできることが判明したからである。

また、本願の関連発明は、上記薄鋼板の連続焼鈍方法に
おいて、上記直火式加熱炉の雰囲気を水素、一酸化炭素
等の還元性成分に微量の酸素を含む還元性雰囲気にする
とともに、上記薄鋼板の直火式加熱炉内での昇温速度を
、少なくとも４００〜６００℃の間は５０℃／ｓｅｃ以
上とすることを特徴としている。

ここで、丘記４００〜６００℃間における昇温温度を５
０℃／ｓｅｃ以上としたのは、後述の説明からも明らか
なように、上記温度範囲は酸化し易い領域であり、従っ
て、少なくともこの領域を５０℃／ｓｅｅ以上とし、該
温度領域における滞在時間を可能な限り短縮することに
より酸化膜の成長を阻止できるからである。なお、上記
温度範囲以外の昇温速度は酸化膜の成長にほとんど影響
がないことから、特に限定するものではないが、勿論速
くする程処理時間を短縮できる。しかし実際にはバーナ
の配設方法や加熱能力等の問題があり、必要以上に速く
すると設備コストが過大になり、通常はむしろ遅くした
ほうがよい。

次に、本願の特定発明における上述の数値を見出した実
験について説明する。

この実験は、直火式バーナ用の燃料としてＣＯＧガス及
びＬＤＧガスを採用し、空気比を０．８とすることによ
り、燃焼ガス雰囲気を、水素、一酸化炭素等の還元性成
分に４０ＰＰｍ程度の微量酸素が含まれた還元性雰囲気
にするとともに、Ｆｔｉ板の出口温度の変化による酸化
膜厚さの変化を調べた。

第１図はその実験結果を示す。この図は、’１ｉｌｔｉ
＠板の温度と酸化膜厚との関係を示す特性図であり、図
中、曲線ａはＣＯＧガス、曲ｖＡｂはＬＤＧガスの特性
である。なお、加熱前の原板の酸化膜厚は２０人程度で
ある。第１図から明らかになったことは、上述の還元性
雰囲気中における加熱では、薄鋼板の加熱温度が４００
℃に達するまでは酸化が生しておらず、酸化未反応領域
■となっており、この領域Ｉを超えると酸化膜が生成し
始め、略６００℃をピークとして酸化成長領域■が形成
されている。

そして、加熱温度が６００℃を超えると還元作用が働き
始め、略８００℃で酸化衰退領域■が形成され、この８
００℃を超えると略加熱以前の酸化膜厚（２０人）まで
低下して還元領域■が形成されている。

いる。

即ち、上記実験結果から判明したことは、還元性雰囲気
中で薄鋼板の出口温度が酸化未反応領域Ｉ、もしくは還
元領域■であれば、酸化膜厚を２０Å以下にできる。こ
のことから、酸化膜の生成を防止するには、直火式加熱
炉の雰囲気を還元性雰囲気に制御するとともに、上記薄
鋼板の直火式加熱炉の出口温度を４００℃以下、もしく
は８００℃以上に設定してやればよいこととなる。なお
、上記薄鋼板の出口温度を８００℃以上に設定した場合
は、このまま均熱帯に搬送し、しかる後冷却すればよい
。また、４００℃以下に設定した場合は、上記直火式加
熱炉を予熱帯として利用し、次工程で所定の温度に加熱
した後、均熱、冷却すればよい。さらに上記薄鋼板の温
度コントロールは、バーナの燃焼量、ｖＲ鋼板の搬送速
度により調整すればよい。

次に本願の関連発明における上記数値を見い出した実験
について説明する。

この実験では、上記特定発明における実験と同様に、直
火式バーナによる燃焼ガス雰囲気を、水素、一酸化炭素
等の還元性成分と微量酸素とからなる還元性雰囲気とし
、直火式加熱炉を通過する”ａ鋼板の昇温速度を変化さ
せた場合の酸化膜の表面性状について調べた。なお、上
記薄鋼板の加熱炉の出口温度は８００℃以上になるよう
にした。

第２図はその結果を示す。この図は、直火式加熱炉内で
の加熱時間と薄鋼板温度との関係を示す特性図であり、
図中、Ｃは昇温速度５０℃／ｓｅｃ、　　ｄは２０℃／
ｓｅｃの特性を示し、○印は加熱前程度の酸化膜厚（２
０人）となった場合、Ｘ印はこれ以上の酸化膜厚になっ
た場合を示す。第２図から明らかになったことは、還元
雰囲気中での加熱では、薄鋼板の昇温速度が２０℃八ｅ
への場合は、４００℃を超えると酸化膜が成長し始め出
口温度の８００℃を超えても酸化膜厚は原板より厚く、
×である。これに対して５０℃／ｓｅｃの場合は、酸化
膜は５００℃、７００℃付近で厚くなっているものの、
８００℃を超えると原板程度となり、Ｏとなっている。

これは−度酸化したものが再び加熱前程度の酸化膜厚に
還元されたものと考えられる。即ち、上記実験結果から
判明したことは、薄鋼板の昇温速度を少なくとも４００
〜６００℃間において５０℃／ｓｅｃ以上にすることに
より、酸化膜厚を原板程度に低減できる。

〔作用〕

本願の特定発明に係るＦｉ鋼板の連続焼鈍方法によれば
、直火式加熱炉内を、還元性成分に微量の酸素を含む還
元性雰囲気とし、ＮｆＡ板の直火式加熱炉の出口温度を
４００℃以下、あるいは８００℃以北としたので、４０
０℃以下にした場合は酸化未反応頭載にあることから、
また８００℃以上にした場合は一度酸化したものが再び
還元される還元領域にあることから、加熱前と同程度の
酸化膜厚の状態を確保できる。しかも上記還元性雰囲気
は、燃料をＣＯ’Ｇ、ＬＤＧガス等の炭化水素系燃料と
するとともに、直火式バーナの空気比を０．８以下にす
ることにより実現できる。

また、本願の関連発明によれば、還元性雰囲気とすると
ともに、直火式加熱炉出口温度を８００℃以上とし、か
つ該加熱炉内での昇温速度を、４００〜６００℃の間は
５０℃／ｓｅｃ以上としたので、酸化膜生成温度領域に
おける時間が極力短かくなり、従って酸化膜の生成が抑
制され、かつ−炭酸化した薄鋼板は再び還元されること
となり、その結果加熱前と同程度の酸化膜厚の状態を確
保できる。そしてこの場合も上記特定発明と同様に、燃
料の選択、バーナの空気比、及び火力だけの調整で実現
できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

まず、本発明の連続焼鈍方法を実現する連続焼鈍炉を第
４図及び第５図に示す。

図において、１は連続焼鈍炉であり、これは入側ルーパ
２．直火式加熱炉３１間接加熱式均熱帯４．５．ガスジ
ェット冷却帯６．及び図示していないが過時効処理帯、
急冷帯、出側ルーパをそれぞれ接続して構成されている
。また、上記入側ルーバ２及び各帯３〜６の上、下には
炉幅方向に多数の搬送ロール７が架設されており、薄鋼
板Ｗはこの各ロール７に順次巻回されている。さらに、
上記直火式加熱炉３の対向する両側壁３ａには、上記薄
鋼板Ｗの搬送方向に沿って多数のラジアントカップ型直
火式バーナ８が挿入配設されており、この各バーナ８は
Ｍ鋼板Ｗに対向し、かつその火〜炎が酸３鋼板Ｗに直接
当たるように、これに近接して配設されている。また、
該各バーナ８には燃焼空気供給管８ａ及び燃料供給管８
ｂが接続されている。これにより薄鋼板Ｗは各帯２〜６
を順次通過しながら所定の焼鈍パターンに沿って熱処理
が施される。

次に、本願の特定発明による薄銅板Ｗの連続焼鈍方法の
一実施例について説明する。

本実施例は、上記直火式バーナ８への燃料としてＣＯＧ
またはＬＤＧガスを採用し、この燃料を理論空気比以下
、例えば０．８で燃焼させる。これにより水素、一酸化
炭素等の還元性成分に微量（４０ＰＰｍ程度）の酸素を
含む還元性雰囲気ガスが生成され、かつ火炎が薄鋼板Ｗ
に直接当たり、該鋼板Ｗは火炎で包まれた状態で加熱さ
れる。そしてこの場合に、上記薄鋼板Ｗの直火式加熱炉
３の出口温度Ａが４００℃以下、もしくは８００℃以上
になるように、上記薄鋼板Ｗの搬送速度からバーナ８の
燃焼量を設定する。勿論この場合、バーナ８の燃焼量か
ら薄鋼板Ｗの搬送速度を設定してもよい。これにより、
上記薄鋼板Ｗは、直火式加熱炉３内で所定温度に加熱さ
れ後、均熱帯４．５に搬送され、しかる後冷却されるこ
ととなる。

ここで、上記薄鋼板Ｗの加熱炉３の出口温度Ａを８００
℃以上に設定した場合は、この状態で均熱帯４．５に搬
送して、所定の焼鈍条件（例えば、６００℃）で均熱し
、しかる後冷却処理を施せばよい。一方、薄鋼板Ｗの出
口温度Ａを４００℃以下に設定した場合は、上記均熱帯
４の温度を上記焼鈍条件に応じて再加熱できる温度に設
定してやればよい。

このように本実施例の連続焼鈍方法によれば、直火式加
熱炉３内を、該加熱炉３に配設された直火式バーナ８か
らの燃焼ガスをＨ２，Ｃｏ等の還元性成分に微量０２を
含む還元性雰囲気とするとともに、薄ｔｌｌｌｒ板Ｗの
上記加熱炉３の出口温度Ａを４００℃以下、あるいは８
００℃以上と設定したので、薄鋼板Ｗの表面の酸化膜厚
は加熱前の２０人程度を確保でき、表面性状の良好な薄
鋼板Ｗが得られる。

即ち、第１図に示すように、４００℃以下に設定した場
合は薄鋼板Ｗの表面に酸化膜が生成されることはほとん
どなく、また８００℃以上に設定した場合は、−互生じ
た酸化膜も再び還元されるので、結局上述の良好な表面
性状が得られる。なお、８００℃以上に設定した場合は
、第１図に示すように、酸化し易い４００〜６００℃の
領域■を通過させる必要があるが、この温度領域につい
ては、後述のように可能な限り短時間で上昇させるのが
よ＜、５０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度が望ましい。

また、本実施例方法は、直火式バーナ８への燃料として
ＣＯＧ、ＬＤＧガスを採用し、該バーナ８の空気比を０
８以下に設定し、かつ燃焼量もしくは薄鋼板Ｗの搬送速
度を上記所定の出口温度Ａに設定してやるだけで上記還
元性雰囲気を実現でき、酸化膜の生成を抑制でき、設備
費が増大することもない。さらに、本実施例の焼鈍方法
は、既設の連続焼鈍炉に直火式加熱炉を付加することに
より簡単に適用できる。

ここで、空気比を低下させると、それだけ燃料の有する
発熱量を有効に利用できず、燃料原単位が低下する。こ
れに対して本実施例では直火式バーナ８からの火炎を薄
鋼板Ｗに直接当て、火炎で薄鋼板Ｗを包んだ状態で加熱
するようにしており、それだけ加熱効率を向上できる。

ちなみに従来方法では、火炎を直接薄鋼板に当てると、
該火炎中の残存０□によって酸化し易いと考え、バーナ
を薄鋼板と平行に配置したり、遠く離して配置していた
。これに対して、本発明者等の実験により、還元性雰囲
気の場合は火炎を直接当てても酸化はほとんど進行しな
いことが判明したので、上記構成を採用した。

次に、本願の関連発明による薄鋼板Ｗの連続焼鈍方法の
一実施例について説明する。

本実施例では、上記実施例と同一の還元性雰囲気とする
とともに、第３図に示すような薄鋼板Ｗの昇温パターン
を設定した。即ち、４００℃の０点から６００℃のＢ点
までの昇温速度が５０℃／ｓｅｃとなるように設定する
とともに、直火式加熱炉３の入口温度り点（常温）から
上記０点までの昇温速度及び上記Ｂ点から上記加熱炉３
の出口温度Ａ点（８００℃以上）までの昇温速度を上記
５０℃／ｓｅｃより低く設定する。この場合、上記Ｄ−
Ｃ点及びＢ−Ａ点の昇温速度は同一でもよく、また上記
０〜８点の５０℃／ｓｅｃに設定してもよい。そして、
上記昇温パターンを実現する方法としては、薄鋼板Ｗの
搬送速度は加熱炉３のどの点においても一定であること
から、上記Ｃ−Ｂ点に対応する部分のバーナ８の火力を
大きくしたり、また該バーナ８の配設数を増やすことが
考えられる。なお、上記Ｄ−Ｃ点及びＢ−Ａ点の昇温速
度をＣ−Ｂ点の５０℃八ｅへより遅く設定したのは、酸
化膜厚の生成にほとんど影響がない温度領域であること
から、上記バーナ８の本数を増やしたり、火力を増大さ
せたりして燃焼コストが上昇するのを回避するためであ
る。これにより、上記薄鋼板Ｗは、直火式加熱炉３内で
所定温度に加熱され後、所定の焼鈍パターンに沿って均
熱、冷却されることとなる。

このように本実施例の焼鈍方法によれば、直火式加熱炉
３内を還元性雰囲気とするとともに、薄鋼板Ｗの昇温速
度を４００−６００℃の間は５０℃／ｓｅｃ以上とした
ので、酸化し易い温度領域における時間が可能な限り短
縮され、従ってそれだけ酸化膜の生成が抑制される。ま
た、出口温度Ａを８００℃以上としたので一度酸化した
ｉ鋼板Ｗは再び還元されてることとなり、結局酸化膜厚
を加熱前の２０人程度に低減でき、上記実施例と同様の
効果が得られる。

なお、上記実施例では、連続焼鈍炉に適用した場合を例
にとって説明したが、本発明の連続焼鈍方法は連続亜鉛
メツキ設備にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る薄鋼板の連続焼鈍方法によれ
ば、直火式加熱炉の雰囲気を還元性雰囲気にするととも
に、特定発明では８１１Ａ板の直火式加熱炉の出口温度
を４００℃以下、もしくは８００℃以上とし、関連発明
では薄鋼板の直火式加熱炉内での昇温速度を４００〜６
００℃の間は十℃／ｓｅｃ以上とし、かつ出口温度を８
００℃以上としたので、薄鋼板の酸化膜厚を加熱前と同
程度にできる効果があり、しかも直火式バーナの空気比
と薄鋼板の加熱炉出口温度あるいは加熱速度を制御する
だけで実現できるから、設備費か増大することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願の特定発明の成立過程を説明するための薄
鋼板温度と酸化膜厚との関係を示す特性図、第２図は関
連発明の成立過程を説明するための加熱時間と薄鋼板温
度との関係を示す特性図、第３図は関連発明の一実施例
を説明するための昇温パターンを示す図、第４図及び第
５図はそれぞれ本願発明の実施例方法を実施するための
連続焼鈍炉を示す概略構成図、第６図及び第７図はそれ
ぞれ従来の問題点を説明するための特性図である。 図において、ｌは連続焼鈍炉、３は直火式加熱炉、４．
５は均熱帯、６はガスジェット冷却帯（冷却）、８は直
火式バーナ、Ａは出口温度、Ｗは８！Ｉ鋼板である。 特許出願人　　株式会社　神戸製鋼所 代理人　　　　弁理士　下　市　　努 −−り寥對。２ 一風Ｗ四礪　と ｇ母簗＠９ ←磁閂努始３

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）帯状の薄鋼板を連続的に搬送しつつ複数の直火式
   バーナが配設された直火式加熱炉内で所定温度に加熱し
   た後、所定の焼鈍パターンに沿って均熱、冷却するよう
   にした薄鋼板の連続焼鈍方法において、上記直火式加熱
   炉の雰囲気を水素、一酸化炭素等の還元性成分に微量の
   酸素を含む還元性雰囲気に制御するとともに、上記薄鋼
   板の該直火式加熱炉の出口温度を４００℃以下、もしく
   は８００℃以上にすることを特徴とする薄鋼板の連続焼
   鈍方法。
2. （２）帯状の薄鋼板を連続的に搬送しつつ複数の直火式
   バーナが配設された直火式加熱炉内で所定温度に加熱し
   た後、所定の焼鈍パターンに沿って均熱、冷却するよう
   にした薄鋼板の連続焼鈍方法において、上記直火式加熱
   炉の雰囲気を水素、一酸化炭素等の還元性成分に微量の
   酸素を含む還元性雰囲気に制御するとともに、上記薄鋼
   板の該直火式加熱炉の出口温度を８００℃以上とし、か
   つ該加熱炉内での昇温速度を、４００〜６００℃の間は
   ５０℃／ｓｅｃ以上とすることを特徴とする薄鋼板の連
   続焼鈍方法。