JPH02173251A - 薄鋼板の竪型連続加熱炉 - 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〕 本発明は薄鋼板の竪型連続加熱炉に関し、特には、溶融
亜鉛めっき鋼板等の連続合金化処理用の加熱炉として好
適な薄板の竪型連続加熱炉に関するものである。

〔従来の技術〕

周知のように、溶融亜鉛めっき鋼板には、浸漬めっきし
た鋼板に加熱および均熱を施して、その表面の亜鉛めっ
き層全体をＰｅ　−　Ｚｎ合金化させた合金化処理溶融
亜鉛めっき鋼板がある。

そして、連続式溶融亜鉛めっき設備に適用される合金化
処理用の連続加熱炉としては、一ａに、合金化処理溶融
亜鉛めっき鋼板を製造する時のみに当該製造ラインに装
着すべく、移動可能な構造とされ、かつ、装着スペース
の関係や加熱制御の容易さ等の理由から、第５図に示す
ように、その炉底に入側開口（５１）を、炉頂に出側開
口（５４）を備え、かつ、下部に、複数のバーナ（５５
）からの火炎にて、通板されるめっき鋼板（５６）を表
裏から加熱する直火加熱帯（５２）を備え、続く上部に
、直火加熱帯（５２）から導かれた燃焼廃ガスにより、
めっき鋼板（５６）を均熱する対流加熱帯（５３）を備
えた竪型連続加熱炉が広く採用されている。

一方、これら竪型連続加熱炉おいては、めっき鋼板の通
板に際して、当該めっき鋼板と炉体とが接触すると、め
っき鋼板のめっき層が損傷を受け、その品質を損なうの
で、これら竪型連続加熱炉は、通板させるめっき鋼板と
炉体との接触を厳に回避し得る構成であることが必要と
される。

このため、これら竪型連続加熱炉おいては、その炉底の
入側開口および炉頂の出側開口が比較的に大きく設けら
れ、炉内に外部の空気が侵入し易いものとなる。更に加
えて、竪型であり、かつ、直火加熱帯の燃焼廃ガスが上
方の対流加熱帯に導かれて、炉頂の出側開口から排出さ
れるので、第５図の左方に点線の矢印で示すように、そ
の炉内部に、上方に向かうガス流が形成され、丁度煙突
効果の如く、炉内下部にドラフトが発生して、例えば、
炉高長が比較的に大きな場合には下部の炉内圧が−３ｍ
ｍＡｑにも達することもあり、このドラフト力により、
第５図中の矢印Ａで示すように、炉底の入側開口から炉
外の低温な空気を炉内に吸引するという現象が生じる。

その結果、これら竪型連続加熱炉においては、炉底の入
側開口から侵入する炉外の低温な空気が原因して、炉内
温度分布の不均一および燃料原単位の低下を招くという
問題があった。

そこで、従来より、これら竪型連続加熱炉については、
主として炉頂の出側開口からの燃焼廃ガスの排出２ｆｆ
ｉｌを抑えることで、炉内圧を正圧に制御して、炉底の
入側開口からの侵入空気の抑制を図ることが検討されて
きた。

しかし、例えば、出側開口部にダンパーを設け、単に出
側開口の開度を絞る構成では、めっき鋼板の通板に際す
る振動や、加熱による変形（長さ方向および幅方向の反
り）の発生により、当該めっき鋼板との接触回避のため
に、その絞り幅に制約が生じて、所定の効果が得難いの
で、これら出側開口部の構成について、種々の検討が加
えられ、例えば、第６図に示すように、■出側開口（６
Ｉ）の直上方に対のタッチロール（６３）設け、これら
にて通板するめっき鋼板（６４）を挟むことで、該めっ
き鋼板（６４）の振動および幅方向の反りを抑えて、接
触回避を図り、当該出側開口（６１）に設けたダンパー
（６２）の開度を、より絞り込み得るようにしたもの、
第７図に示すように、■出側開口（７１）の直上方に、
通板するめっき鋼板（７５）の位置検出装置（７４）を
設け、これに連通された駆動手段（７３）にて、当該出
側開口（７１）に設けたダンパー（７２）の開度を調整
するもの、第８図に示すように、■出側開口（８１）の
直上方に、通板するめっき鋼板（８４）の振動を噴射空
気圧で抑える静圧パラ）　（８３）を設けて、当該出側
開口（８１）に設けたダンパー（８２）の開度を、より
絞り込み得るようにしたもの、第９図に示すように、■
炉内最上部にラビリンス（９２）を設け、該部位のガス
流路抵抗を高めることで、出側開口（９１）からの燃焼
廃ガスの流速を抑えて炉内圧を調整するもの等々が考案
されると共に、実用に供されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、これら従来の竪型連続加熱炉について、本発明
者等が詳細に検討したところ、これらには、以下の問題
点があることが判明した。

すなわち、■ダンパーの上方に対のタッチロールを設け
たものは、その出側開口の開度を、より絞り込むことが
でき、炉内圧の制御に有効であるものの、加熱直後のめ
っき綱板を対のタッチロールで直接に挟むため、これら
ロール面へのめっき層の巻付きとか、めっき鋼板に表面
疵が発生する等の製品品質に係わる問題が派生する。

■めっき鋼板の位置を検出して、ダンパーの開度を調整
するものでは、めっき鋼板の幅方向の反りの発生や、検
出から作動までのタイムラグ等を考慮の上、その開度を
設定する必要があり、結果として、その絞り幅に必要以
上の制約が生じる。

■静圧バットを設けたものは、その振動抑制効果を得る
には、空気噴射部や静圧面を、めっき鋼板面に極端に近
づけるか、ないしは気体送給量・圧力を充分に高（確保
することが必要となり、更に、めっき鋼板の幅方向に反
りがあると、その凹面側の間隙が大となって効果が低下
するので、接触回避のために、めっき調板の形状を連続
的に把握し、その変動に応じて気体送給量・圧力を調整
する機能をも付加させる必要が生し、その設備が複雑か
つ大かがりとなって設備費の高騰を招く。

また、■炉内最上部にラビリンスを設けるものは、出側
開口の開度に依存せず、当該部位のガス流路抵抗を高め
て、流出する燃焼廃ガスの流速を抑えることで炉内圧を
制御するもので、その構成は簡易であるものの、通板さ
れるめっき鋼板の種別および加熱条件の変更に対応し難
く、がっ、その炉内圧の制御効果に劣るという欠点があ
る。

これは、炉内圧制御の基本原理は、絞り部（ここでは炉
頂の出側開口部）における流体（ここでは燃焼廃ガス）
の圧力損失、すなわち、下記１式で示される圧力損失Δ
Ｐを調整することにあり、Δｐ＝（υ／Ｃ）”　（ｒ／
２　ｇ）　　　−−−−１式また、１式の圧力損失ΔＰ
は、下記■弐で示されるガス流速υの制御により調整可
能であって、υ−Ｆ、　　（（２７３＋Ｔ、　）／２７
３）ｌ　／３６００Ａ−Ｉｆ式〔但し、上記１式および
■式中のΔＰは圧力損失（ｍｍＡｇ）、υはガス流速（
ｍ／５ｅｅ）　、Ｃは定数、γはガスの比重量（にｇ／
ｍ３）、ｇは重力の加速度（９，８−八ｅｃ”）、Ｆ、
はガス流！　（Ｎｍ’／Ｈ）　、Ｔ　ｃはガス温度（’
Ｃ）、Ａは流路断面積（ｍ”）、　）上記のダンパーを
設けた従来の竪型連続加熱炉おいては、このガス流速υ
の制御を、絞り部の流路断面積Ａの変更、すなわち、炉
頂の出側開口の開度変更にて行う構成とされ、一方、上
記のラビリンスを設けた従来の竪型連続加熱炉おいては
、このガス流速υを流路抵抗にて制？）Ｉする構成とさ
れているが、このような構成では、前述の如く、その開
度の絞り幅に制約が生じ、加えて、炉内最上部における
ガス流速υに影響する燃焼廃ガス温度ＴＧは、めっき鋼
板との熱交換により、下方の直火加熱帯上部に比べて低
下するので、炉上部ではガス流流速υを抑える効果が低
下するからであると考えられる。

そこで、本発明者等は、更に詳細に検討を加えた結果、
上記の従来の竪型連続加熱炉のように、その炉頂の出側
開口部に炉内圧の制御手段を設ける構成では、特に、炉
高長さが比較的に大きな竪型連続加熱炉においては、炉
底の入側開口からの侵入空気を抑制するに効果的な炉内
圧制御は期待し難いとの結論に至り、これらに、新たな
観点から、更に鋭意検討を重ね、炉内における燃焼廃ガ
ス流速υに影響する燃焼廃ガス流量ＦＧおよびガス温度
Ｔ、のパターンに着目し、炉下部の燃焼廃ガス流に絞り
を加えるとき、炉下部の内圧を有効に制御でき、炉底の
入側開口からの侵入空気を効果的に抑制し得、更には、
侵入した低温な空気を炉下部にて攪拌・混合する効果を
も併せ得られるとの知見を得て本発明を完成させたもの
である。

すなわち、本発明は、炉下部の炉内圧を高め得て、底部
の入側開口からの侵入空気を効果的に抑制でき、更には
、当該入側開口から侵入した炉外の空気を炉内下部にお
いて撹拌・混合することができ、炉内の温度分布の均一
化および燃料原単位の向上が図り得る薄鋼板の竪型連続
加熱炉の提供を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明に係る薄鋼板の竪
型連続加熱炉は、底部に入側開口を、頂部に出側開口を
備え、かつ、下部に直火加熱帯を、続く上部に対流加熱
帯を備えた薄鋼板の竪型連続加熱炉において、前記直火
加熱帯が、炉両内側壁から炉中央部に凸段され、かつそ
の先端間に所定の間隔を設けた複数対の仕切壁にて、上
下方向に複数のゾーンに区切られ、かつ、これらゾーン
それぞれに少なくとも一個のバーナを設けたものである
。

そして、上記複数対の仕切壁の内の一対以上の仕切壁は
、その先端部を進退可能に設けることができる。

また、上記進退可能に設けられた対の仕切壁の先端部は
、炉内圧検出手段に連通された炉内圧制御用駆動手段に
連結させることができる。

〔作用〕

本発明の薄鋼板の竪型連続加熱炉においては、その下部
の直火加熱帯を、炉両内側壁がら炉中央部に凸設し、か
つ、その先端間に所定の間隔を設けた複数対の仕切壁に
て、上下方向に複数のゾーンに区切るので、これらゾー
ンに設けたバーナによる燃焼廃ガスの上方への流れを、
所定の間隔に狭窄させた対の仕切壁の先端間で絞り、該
燃焼廃ガス流の圧力損失を高めて、この圧力損失により
、対の仕切壁それぞれの下方のゾーンの内圧を高め得て
、すなわち、炉下部における炉内圧を高め得て、底部の
入側開口からの炉外空気の侵入を抑制し得る。

更に、上方への流れる燃焼廃ガスを、複数対の仕切壁の
先端間で絞ることにより、これら仕切壁の先端の上下部
位において、該燃焼廃ガスに乱流を形成させて、これら
燃焼廃ガスの乱流により、底部の入側開口から侵入した
炉外空気を、炉内下部にて早期に、燃焼廃ガスと攪拌・
混合させて、昇温および高温均一化させることができる
。

また、複数対の仕切壁にて、上下方向に複数のゾーンに
区切るので、その燃焼廃ガスの絞りおよび攪拌・混合効
果を、上下方向に多段に得ることができ、これらを相乗
させて、その効果をより確実になものとし得る。

そして、上記対の仕切壁の内の一対以上の仕切壁の先端
部を進退可能に設け、これら対の仕切壁の先端部を任意
に進退させることで、その先端間の間隔変更および有効
ゾーン数を増減させることができ、これによりＦｉＥ板
の種別および加熱条件の変更に対応して、炉下部におけ
る炉内圧を所定の正圧に制御し得る。

また、上記進退可能に設けられた対の仕切壁の先端部は
、炉内圧検出手段に連通させた炉内圧制御用駆動手段に
連結させることで、その先端間の間隔変更および有効ゾ
ーン数の増減を、炉内圧に対応させて自動制御し得る。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

芽」Ｊ０１桝 第１図は本実施例の薄鋼板の竪型連続加熱炉を示す正断
面図である。

第１図において、（１）は炉体であって、該炉体（］）
は、その水平方向断面を、通板させる薄鋼板Ｐの板幅に
対応する長辺をもつ、偏平な矩形状とし、鋼板外殻と断
熱内壁を有する縦長な角筒状のものであり、その炉内下
部に直火加熱帯（２）を、上部に対流加熱帯（３）を備
え、かつ、その炉底に入側開口（４）を、炉頂に出側開
口（５）を備えたものである。

そして、直火加熱帯（２）と対流加熱帯（３）とは、水
平方向に設けられ、その中央部にスリット状の開口を有
する区画壁（６）にて上下方向に区画され、また、入側
開口（４）および出側開口（５）は、通板される薄鋼板
Ｐの表裏面に接触しない限度にて、できるだけ狭窄した
スリット状に設けられである。

一方、炉下部の直火加熱帯（２）は、水平方向断面の長
辺側の炉両内側壁より、水平方向に互いに炉中央に向か
って対向させ、かつ、互いの先端間に、通板される薄鋼
板Ｐに接触しない限度に狭窄させた間隔を隔てて凸設し
た三対の仕切板（７）にて、下方より順次にＮα１〜磁
４の四つの加熱ゾーンに区切っである。そして、これら
加熱ゾーンは、下方はど密となるように区切られてあり
、また、こら加熱ゾーンの長辺側の両炉側壁それぞれに
は、互いに対向させて炉内に臨ませた一対のバーナ（８
）と炉圧検出器（９）とが設けられである。

なお、本実施例の竪型連続加熱炉は、連続熔融亜鉛めっ
き設備に装着して、めっき鋼板の連続合金化処理に用い
るべく、炉体（１）を移動台車Ｔに吊下支持させて、連
続溶融亜鉛めっき設備の浸漬めっき槽Ｓの直上方に位置
する水平方向に移動可能としてあり、その全炉高長を１
６ｍとし、炉下部の直火加熱帯（２）の長さを７ｍとし
たものである。

上記構成を具備する本実施例の竪型連続加熱炉を用い、
これと炉高長および加熱容量を同一とする従来の竪型連
続加熱炉を用いる例と対比させて、めっき鋼板の連続合
金化処理を行った。

この連続合金化処理に際する炉内の上下方向の各部位の
燃焼廃ガス温度Ｔ、および燃焼廃ガス流ｌＦＧのパター
ンを第２図のグラフに例示する。

なお、第２図のグラフ中の実線は本実施例のもの、点線
は比較例のものをそれぞれ示す。

第２図のグラフに明らかなよううに、本実施例の竪型連
続加熱炉においては、比較例との対比において、炉内下
部の燃焼廃ガス温度Ｔ、および燃焼廃ガス流ｆｔ　Ｆ　
ｃの立ち上がりが、格段に早い。

このことは、炉底の入側開口からの侵入空気が少なく、
かつまた、第１図中の矢印Ａで示すように、たとえ入側
開口から侵入空気があっても、図中の点線の矢印で示す
ように、三対の仕切板（７）の先端部近傍に生じる燃焼
燃焼廃ガスの乱流ににより、該侵入空気は、燃焼廃ガス
と撹拌・混合されて早期に昇温および高温均一化するか
らであり、これは、本実施例の竪型連続加熱炉の漱１加
熱ゾーンの入側開口の直上方に小範囲の負圧部が認めら
れたものの、その影響はＮα２加熱ゾーンでは完全に解
消されていたことからも追認されている。

そしてまた、このように、炉内下部の燃焼廃ガス温度Ｔ
、および燃焼廃ガス！量Ｆｅの立ち上がりが早いと、前
述の■式にて示した関係より、該炉内下部での対の仕切
板（７）による燃焼廃ガス流の絞り効果が助長され、よ
り効率的なものとなる。

さらに、本実施例の竪型連続加熱炉によれば、例えば、
直火加熱帯の最下方のＮｏ、　！加熱ゾーンに設けられ
た対のバーナに、燃焼用の予熱空気を過剰に、具体的に
は空気比が１．２以上となるように供給することにより
、該最下方のＮαｌ加熱ゾーンの内圧を正圧に高めて、
炉底の入側開口からの炉外空気の侵入を完全に防止しで
き、もって、その熱効率の向上を図ることができる。

なお、本実施例の竪型連続加熱炉は、連続溶融亜鉛めっ
き設備に装着して、めっき鋼板の連続合金化処理用とし
供するものとしたが、これは例示であって、炉体との接
触を忌避するような表面性状をもつ薄鋼板を、垂直上方
向に通板させながら連続加熱するに好適なものである。

また、本実施例では直火加熱帯を四つの加熱ゾーンに、
かつ、下方はど密に区切ったが、これは、その規模や目
的に応して、増減させたり、上下方向の区切りの粗密を
変えることができる。

更にまた、炉頂の出側開口にダンパー等を設け、その開
度を調整可能とすることも好ましい。

第１ＪΩ１ガ 第３図ａは本実施例の薄鋼板の竪型連続加熱炉の要部を
示す正断面図、第３図すは第３図ａの部分断面図である
。

なお、本実施例の竪型連続加熱炉は、その直火加熱帯を
複数の加熱ゾーンに区切る仕切板の構成を異とする意思
外は、前述の第１実施例の竪型連続加熱炉と同一のもの
であり、ここでは、その差異点のみを概略説明する。

第３図ａにおいて、（１）は炉体、（２）は直火加熱帯
、（４）は入側開口、（６）は区画壁、（８）はバーナ
、（９）は炉圧検出器であって、これらは前述の第１実
施例のもと同様のものである。

（３７）は仕切板であって、該仕切板（３７）は、長辺
側の炉内側壁より、水平方向に炉中央に向かい、互いの
先端を対向させて凸段した三対に設けられ、直火加熱帯
（２）を上下方向に四つの加熱ゾーンに区切る点では、
前述の第１実施例と同様であるが、これら仕切板（３７
）それぞれは、第３図すに示すように、炉内側壁に固着
された基幹板（３７ａ）と、該基幹板（３７ａ）の先端
部に回動可能に連接されて、図中の矢印で示すように、
その先端を、上下方向に旋回退避し得るようにしだ回動
板（３７ｂ）とで構成されてあり、かかる旋回機構によ
り対の回動板（３７ｂ）を相反する方向に進退可能とし
、対をなす先端間の開度を変更し得るものとされである
。

また、これら回動板（３７ｂ）それぞれは、炉圧検出″
Ｈ（９）に連通させた炉内圧調整装置（ここでは図示を
省略）に連結されてあり、これら炉圧検出器（９）にて
検出された炉内圧に対応する設定値に基づき、その旋回
退避方向および角度を調整される。

上記の構成を具備する本実施例の竪型連続加熱炉によれ
ば、連通させる薄鋼板の種別および加熱条件の変更に応
じて、仕切板（３７）の先端間の間隔変更および有効加
熱ゾーンを増減させることで、炉下部の炉内圧を予め設
定した値に自動制御し得、かつ、直火加熱帯における上
下方向の炉内圧および温度パターンを制御し得て、炉底
の入側開口からの侵入空気を抑制すると共に、燃焼効率
の向上をも図ることができる。

１ｉｆｔ医 第４図ａは本実施例の′ｉＲ鋼板の竪型連続加熱炉の要
部を示す正断面図、第４図すは第４図ａの部分断面図で
ある。

なお、本実施例の竪型連続加熱炉は、その直火加熱帯の
仕切板の構成を異とする意思外は、前述の第２実施例の
竪型連続加熱炉と同一のものであり、ここでは、その差
異点のみを概略説明する。

本実施例の竪型連続加熱炉においては、第４図ａに示す
ように、その直火加熱（２）を、三対の仕切板（４７）
にて、下方より四つの加熱ゾーンに区切り、かつ、それ
ぞれの加熱ゾーンに、対のバーナ（８）および炉圧検出
器（９）を設けた点は、前述の第２実施例と同一である
が、これら仕切板（４７）それぞれは、第４図すに示す
ように、炉内壁に固着された基幹板（４７ａ）と、該基
幹板（４７ａ）の先端部上に摺動可能に支持されて、図
中の矢印で示すように、炉中心に向かう水平方向に進退
し得るようにした摺動板（４７ｂ）とで構成されである
。

そして、これら摺動板（４７ｂ）それぞれは、前述の第
２実施例と同様に、炉圧検出器（９）に連通させた炉内
圧調整装置（ここでは図示を省略）に連結されてあり、
これら炉圧検出器（９）にて検出された炉内圧に対応す
る設定値に基づいて進退し、対の先端間の間隔を調整さ
れる。

上記の構成を具備する本実施例の竪型連続加熱炉によれ
ば、前述の第２実施例と同様に、連通させる薄鋼板の種
別および加熱条件の変更に応じて、仕切板（４７）の先
端間の間隔変更および有効加熱ゾーンを増減させ、直火
加熱帯における上下方向の炉内圧および温度パターンを
自動制御し得て、炉底の入側開口からの侵入空気を抑制
すると共に、燃焼効率の向上をも図ることができる。ま
た、仕切板（４７）の摺動板（４７ｂ）は水平方向に進
退するので、これら仕切板（４７）が上下方向に比較的
に密に設けられても、その進退により、これら仕切板（
４７）にて区切られた加熱ゾーンに設けたバーナの薄鋼
板に向かう火炎を遮る怨念がない。

〔発明の効果〕

以上に述べた如く、本発明の薄鋼板の竪型連続加熱炉に
よれば、炉下部の炉内圧を高め得て、底部の入側開口か
らの侵入空気を効果的に抑制でき、更には、当該入側開
口からの侵入した空気を炉内下部にて攪拌・混合させる
ことができ、その炉内温度分布の均一化および燃料原単
位の向上が図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の′ｇ！鋼板の竪型連続加
熱炉を示す正断面図、 第２図は本発明に係る炉内燃焼廃ガスの温度およびｉｔ
のパターンを示すグラフ、 第３図ａは本発明の第２実施例の薄鋼板の竪型連続加熱
炉の要部を示す正断面図、 第３図すは第３図ａの部分断面図、 第４図ａは本発明の第３実施例の薄鋼板の竪型連続加熱
炉の要部を示す正断面図、 第４図すは第４図ａの部分断面図、 第５図は従来の薄鋼板の竪型連続加熱炉を示す正断面図
、 第６図は従来の薄鋼板の竪型連続加熱炉の要部を示す正
断面図、 第７図は従来の薄鋼板の竪型連続加熱炉の要部を示す正
断面図、 第８図は従来の薄鋼板の竪型連続加熱炉の要部を示す正
断面図、 第９図は従来の薄鋼板の竪型連続加熱炉の要部を示す正
断面図である。 （１）−炉体、　　　（２）−直火加熱帯、（３）一対
流加熱帯、（４）−入側開口、（５）−出側開口、　（
７）−仕切壁、（８）−バーナ、　　（９）−炉圧検出
器、Ｐ〜薄鋼板。 特許出願人　　株式会社　神戸製鋼所 代　理　人　　弁理士　　金丸　章− 第１図 栽堀ｇ、噴べ門利ぎｐ 第５図 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）底部に入側開口を、頂部に出側開口を備え、かつ
   、下部に直火加熱帯を、続く上部に対流加熱帯を備えた
   薄鋼板の竪型連続加熱炉において、前記直火加熱帯が、
   炉両内側壁から炉中央部に凸設され、かつその先端間に
   所定の間隔を設けた複数対の仕切壁にて、上下方向に複
   数のゾーンに区切られ、かつ、これらゾーンそれぞれに
   少なくとも一個のバーナを設けたことを特徴とする薄鋼
   板の竪型連続加熱炉。
2. （２）複数対の仕切壁の内の一対以上の仕切壁が、その
   先端部を進退可能に設けられたことを特徴とする第１請
   求項記載の薄鋼板の竪型連続加熱炉。
3. （３）進退可能に設けられた対の仕切壁の先端部が、炉
   内圧検出手段に連通された炉内圧制御用駆動手段に連結
   されたことを特徴とする第２請求項記載の薄鋼板の竪型
   連続加熱炉。