JPH0369972B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0369972B2 JPH0369972B2 JP20527787A JP20527787A JPH0369972B2 JP H0369972 B2 JPH0369972 B2 JP H0369972B2 JP 20527787 A JP20527787 A JP 20527787A JP 20527787 A JP20527787 A JP 20527787A JP H0369972 B2 JPH0369972 B2 JP H0369972B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- burner
- heating
- steel strip
- air
- reduction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Spray-Type Burners (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は鋼帯の直火還元加熱方法に関するもの
である。 （従来の技術） 鋼帯の加熱法としてバーナーから高温の燃焼ガ
スを鋼帯に噴射して、鋼帯を加熱する直火加熱方
法が知られている。直火加熱の特長は、ラジアン
トチユーブなどによる間接加熱に比べて加熱速度
が著しく大きい点にある。 ところで、鋼帯の連続焼鈍設備や連続溶融亜鉛
メツキ設備（以下CGLという）等の焼鈍設備に
おいて、鋼帯を直火加熱によつて完全無酸化状態
で加熱することが可能になれば、加熱に続く後工
程の処理が簡略化され、多くの利点がもたらされ
る。 つまり、ラジアントチユーブを用いた均熱炉で
の還元性雰囲気ガスが不要となり、また加熱炉等
の炉内ロールのピツクアツプも生じなくなる。ま
たゼンジミヤ方式のCGLラインでは、還元炉が
不要となり、連続焼鈍設備では酸洗処理が不要と
なる。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来一般に行われている直火加
熱方法では、完全無酸化が大きな加熱速度で鋼帯
を加熱することができるまでに至つていない。 つまり、平衡状態における鋼と燃焼生成ガスと
の間の酸化還元理論によれば、第７図に示す様に
例えば鋼を20℃から700℃まで還元状態で加熱す
るには、CO／CO2＞1.5、H2／H2O＞4.0のガス
組成でなければならず、この様な組成の燃焼生成
ガスを得るには、空気比0.5以下で燃焼させなけ
ればならない。 したがつて未燃焼ガスが大量に発生し、加熱効
率が著しく悪化する等の問題があり、従来、無酸
化炉（NOF）と称する炉では、若干の酸化を伴
うのが実情であつた。 一方、米国SelaS社はラジアントカツプバーナ
ーと称する予混合方式のバーナーを用いて、空気
比0.9程度で鋼帯を直火還元加熱する方法を提唱
している（米国特許第3320085号公報）。 この方法は特開昭60−121230号公報で述べてい
る様に、燃焼過程の非平衡状態下での還元反応を
利用したものと考えられる。 ところが予混合方式のバーナーでは逆火の危険
が伴い、逆火防止装置が必要な他、空気予熱によ
る排ガスの顕熱回収ができない等の問題がある。 これらに対して特公昭62−21051号公報に見ら
れる様に、旋回する空気流により、燃料と空気と
を急速に混合することで拡散型バーナーでの直火
還元加熱を行う方法も提唱されている。 この方法では逆火のおそれもなく、また空気予
熱による排ガスの顕熱回収も可能である。しかし
ながら旋回流による拡散燃焼では火炎が極端に短
くなり、還元加熱に適する範囲は、バーナー直近
の非常に狭い部分にしか存在せず、鋼帯の振動に
より還元範囲から外れ、鋼帯が酸化したり、極端
な場合にはバーナーと鋼帯とが接触するおそれが
ある。 以上のことを要約すると、鋼帯は直火還元状態
で効率良く加熱するには、燃焼過程の非平衡状態
下すなわち火炎での還元反応を利用すること、お
よび空気が若干不足する状態で燃料ガスと空気と
を充分混合させ、火炎中に未燃酸素を残存させな
いことが必要である。 この様な条件を満たすバーナーとして、前記米
国特許第3320085号公報および特公昭62−21051号
公報が提唱されているが、逆火のおそれあるいは
還元加熱に適する範囲が狭い等の問題が残されて
いる。 本発明は上記の様な実情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、空気と燃料ガスの予混合を
必要としないバーナーにより、鋼帯を安定かつ広
い範囲で還元加熱する方法を提供しようとするも
のである。 （問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は、鋼帯を加熱するに際し、バー
ナータイル底部において、該底部面積100cm2あた
り５孔以上の２重管を設け、内管には燃料ガス
（または空気）を、外管には空気（または燃料ガ
ス）をバーナー中心軸に対して平行に流し、その
空気比（理論空気量に対する割合）を0.7〜0.9に
調整し、鋼帯とバーナータイル底部との距離を
100〜400mmに調整して加熱することにある。 本発明の直火還元加熱の技術的ポイントは以下
の点にある。すなわち還元能力を有する火炎を広
範囲に発生させることおよび、燃料ガスと空気と
を充分混合させ火炎内に未燃酸素を残留させない
ことである。 以上の様な条件を拡散型バーナーで実現させる
手段として種々実験を試みた結果、無数の拡散火
炎を集合させ、一本の火炎として利用することを
見出した。 上述の様な考えに基いて設計されたバーナーを
第１図および第２図に示す。 第１図においてバーナータイル底部１には、該
底部面積100cm2あたり５孔以上の２重管式叶出孔
２が設けられている。 ２重管式叶出孔２は外管３と内管４により構成
され、外管３には空気が、また、内管４には燃料
ガスが、バーナー中心軸に対して平行に流れる。
あるいは外管３に燃料ガスが、また内管４に空気
がバーナー中心軸に対して平行に流れる場合も同
様な効果が得られる。 （作用） 次に本発明に係るバーナーの作用について、基
礎実験結果を基に述べる。 すなわち、予め大気酸化させた実験片を叶出孔
数、空気比およびバーナータイル底部からの距離
を変化させて加熱することにより還元領域を調査
した。 表−１は、叶出孔数を変化させた結果で、例え
ば叶出孔数がバーナタイル底部面積100cm2あたり
４孔にすると、各叶出孔の孔径が大きくなり、ま
た叶出孔同士の間隔も大きくなるため、還元領域
の一部に酸化性の部分が生じ、結果として鋼帯上
に酸化部分と還元部分のムラが発生し好ましくな
い。叶出孔数は、バーナータイル面積100cm2あた
り５孔以上が良好である。 次に空気比を変化させた結果を表−２に示す。 空気比が0.7未満ではススが析出し、試験片表
面は黒変する。また火炎温度自体も低下し、加熱
速度が低下する。 一方、空気比1.0では、燃焼ガス巾にCO、H2等
の未燃成分がほとんど存在しないため、例えば局
部的に混合が不十分であつた場合、残留酸素は直
接鋼材を酸化させることになる。実験の結果で
は、空気比0.7〜0.9の範囲が好適である。また、
バーナータイル底部からの距離を変化させた結果
を表−３に示す。 バーナータイル底部からの距離が100mm未満で
は、燃料ガスと空気とが完全に拡散および燃焼し
ない領域に相当し、残留酸素による急激な酸化が
認められる。 一方、バーナータイル底部から400mm超では、
燃料過程での非平衡状態下での還元反応は起こら
ず、従来から云われている酸化−還元の平衡反応
に従い、CO2、H2Oにより酸化する。 実験の結果ではバーナータイル底部から100〜
400mmの範囲が好適である。
である。 （従来の技術） 鋼帯の加熱法としてバーナーから高温の燃焼ガ
スを鋼帯に噴射して、鋼帯を加熱する直火加熱方
法が知られている。直火加熱の特長は、ラジアン
トチユーブなどによる間接加熱に比べて加熱速度
が著しく大きい点にある。 ところで、鋼帯の連続焼鈍設備や連続溶融亜鉛
メツキ設備（以下CGLという）等の焼鈍設備に
おいて、鋼帯を直火加熱によつて完全無酸化状態
で加熱することが可能になれば、加熱に続く後工
程の処理が簡略化され、多くの利点がもたらされ
る。 つまり、ラジアントチユーブを用いた均熱炉で
の還元性雰囲気ガスが不要となり、また加熱炉等
の炉内ロールのピツクアツプも生じなくなる。ま
たゼンジミヤ方式のCGLラインでは、還元炉が
不要となり、連続焼鈍設備では酸洗処理が不要と
なる。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来一般に行われている直火加
熱方法では、完全無酸化が大きな加熱速度で鋼帯
を加熱することができるまでに至つていない。 つまり、平衡状態における鋼と燃焼生成ガスと
の間の酸化還元理論によれば、第７図に示す様に
例えば鋼を20℃から700℃まで還元状態で加熱す
るには、CO／CO2＞1.5、H2／H2O＞4.0のガス
組成でなければならず、この様な組成の燃焼生成
ガスを得るには、空気比0.5以下で燃焼させなけ
ればならない。 したがつて未燃焼ガスが大量に発生し、加熱効
率が著しく悪化する等の問題があり、従来、無酸
化炉（NOF）と称する炉では、若干の酸化を伴
うのが実情であつた。 一方、米国SelaS社はラジアントカツプバーナ
ーと称する予混合方式のバーナーを用いて、空気
比0.9程度で鋼帯を直火還元加熱する方法を提唱
している（米国特許第3320085号公報）。 この方法は特開昭60−121230号公報で述べてい
る様に、燃焼過程の非平衡状態下での還元反応を
利用したものと考えられる。 ところが予混合方式のバーナーでは逆火の危険
が伴い、逆火防止装置が必要な他、空気予熱によ
る排ガスの顕熱回収ができない等の問題がある。 これらに対して特公昭62−21051号公報に見ら
れる様に、旋回する空気流により、燃料と空気と
を急速に混合することで拡散型バーナーでの直火
還元加熱を行う方法も提唱されている。 この方法では逆火のおそれもなく、また空気予
熱による排ガスの顕熱回収も可能である。しかし
ながら旋回流による拡散燃焼では火炎が極端に短
くなり、還元加熱に適する範囲は、バーナー直近
の非常に狭い部分にしか存在せず、鋼帯の振動に
より還元範囲から外れ、鋼帯が酸化したり、極端
な場合にはバーナーと鋼帯とが接触するおそれが
ある。 以上のことを要約すると、鋼帯は直火還元状態
で効率良く加熱するには、燃焼過程の非平衡状態
下すなわち火炎での還元反応を利用すること、お
よび空気が若干不足する状態で燃料ガスと空気と
を充分混合させ、火炎中に未燃酸素を残存させな
いことが必要である。 この様な条件を満たすバーナーとして、前記米
国特許第3320085号公報および特公昭62−21051号
公報が提唱されているが、逆火のおそれあるいは
還元加熱に適する範囲が狭い等の問題が残されて
いる。 本発明は上記の様な実情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、空気と燃料ガスの予混合を
必要としないバーナーにより、鋼帯を安定かつ広
い範囲で還元加熱する方法を提供しようとするも
のである。 （問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は、鋼帯を加熱するに際し、バー
ナータイル底部において、該底部面積100cm2あた
り５孔以上の２重管を設け、内管には燃料ガス
（または空気）を、外管には空気（または燃料ガ
ス）をバーナー中心軸に対して平行に流し、その
空気比（理論空気量に対する割合）を0.7〜0.9に
調整し、鋼帯とバーナータイル底部との距離を
100〜400mmに調整して加熱することにある。 本発明の直火還元加熱の技術的ポイントは以下
の点にある。すなわち還元能力を有する火炎を広
範囲に発生させることおよび、燃料ガスと空気と
を充分混合させ火炎内に未燃酸素を残留させない
ことである。 以上の様な条件を拡散型バーナーで実現させる
手段として種々実験を試みた結果、無数の拡散火
炎を集合させ、一本の火炎として利用することを
見出した。 上述の様な考えに基いて設計されたバーナーを
第１図および第２図に示す。 第１図においてバーナータイル底部１には、該
底部面積100cm2あたり５孔以上の２重管式叶出孔
２が設けられている。 ２重管式叶出孔２は外管３と内管４により構成
され、外管３には空気が、また、内管４には燃料
ガスが、バーナー中心軸に対して平行に流れる。
あるいは外管３に燃料ガスが、また内管４に空気
がバーナー中心軸に対して平行に流れる場合も同
様な効果が得られる。 （作用） 次に本発明に係るバーナーの作用について、基
礎実験結果を基に述べる。 すなわち、予め大気酸化させた実験片を叶出孔
数、空気比およびバーナータイル底部からの距離
を変化させて加熱することにより還元領域を調査
した。 表−１は、叶出孔数を変化させた結果で、例え
ば叶出孔数がバーナタイル底部面積100cm2あたり
４孔にすると、各叶出孔の孔径が大きくなり、ま
た叶出孔同士の間隔も大きくなるため、還元領域
の一部に酸化性の部分が生じ、結果として鋼帯上
に酸化部分と還元部分のムラが発生し好ましくな
い。叶出孔数は、バーナータイル面積100cm2あた
り５孔以上が良好である。 次に空気比を変化させた結果を表−２に示す。 空気比が0.7未満ではススが析出し、試験片表
面は黒変する。また火炎温度自体も低下し、加熱
速度が低下する。 一方、空気比1.0では、燃焼ガス巾にCO、H2等
の未燃成分がほとんど存在しないため、例えば局
部的に混合が不十分であつた場合、残留酸素は直
接鋼材を酸化させることになる。実験の結果で
は、空気比0.7〜0.9の範囲が好適である。また、
バーナータイル底部からの距離を変化させた結果
を表−３に示す。 バーナータイル底部からの距離が100mm未満で
は、燃料ガスと空気とが完全に拡散および燃焼し
ない領域に相当し、残留酸素による急激な酸化が
認められる。 一方、バーナータイル底部から400mm超では、
燃料過程での非平衡状態下での還元反応は起こら
ず、従来から云われている酸化−還元の平衡反応
に従い、CO2、H2Oにより酸化する。 実験の結果ではバーナータイル底部から100〜
400mmの範囲が好適である。
【表】
【表】
【表】
（実施例）
次に本バーナーにて鋼板を加熱した結果につい
て説明する。 燃焼条件：燃料；コークス炉ガス 空気比；0.8 燃焼量；50000kcal／Hr 供試バーナー： (1) 本発明のバーナー (2) 従来の空気旋回形バーナー（第３図参照） 定格燃焼量、バーナー径共に同じ 試験結果：第５図は本発明のバーナーにて予め大
気酸化させた試験片を800℃まで加熱し、窒素
ガスにて冷却した結果である。 また、第６図は従来の旋回形バーナーにて同
様のテストを行なつた結果である。 第５図および第６図において横軸はバーナータ
イル底部からの距離で、縦軸は空気比である。予
め大気酸化させた試験片は、加熱後、還元領域で
は、酸化膜が還元され、金属光沢を呈する。また
同様に酸化領域では、酸化膜が成長し、黒色を呈
する。 従来の旋回形バーナーでは第６図に示す如く、
火炎が短く、したがつて還元領域はバーナータイ
ル底部から、100mm前後に存在し狭い。 これに対して本発明のバーナーでは第５図に示
す如く、火炎が長く、還元領域はバーナータイル
底部から150〜400mmの範囲に存在している。 （発明の効果） 以上説明した様に本発明により広い範囲にわた
つて還元領域が得られ、したがつて、鋼帯の振動
等によりバーナーと鋼帯との間隔が変化しても、
鋼帯が酸化することなく急速加熱することができ
る。 また逆火の危険もなく、空気予熱による排ガス
の顕熱回収も可能である。 尚、実施例においては円筒形のバーナーで実施
した結果を述べているが、楕円あるいぱ角筒形の
バーナーにおいても同様な効果が得られる。
て説明する。 燃焼条件：燃料；コークス炉ガス 空気比；0.8 燃焼量；50000kcal／Hr 供試バーナー： (1) 本発明のバーナー (2) 従来の空気旋回形バーナー（第３図参照） 定格燃焼量、バーナー径共に同じ 試験結果：第５図は本発明のバーナーにて予め大
気酸化させた試験片を800℃まで加熱し、窒素
ガスにて冷却した結果である。 また、第６図は従来の旋回形バーナーにて同
様のテストを行なつた結果である。 第５図および第６図において横軸はバーナータ
イル底部からの距離で、縦軸は空気比である。予
め大気酸化させた試験片は、加熱後、還元領域で
は、酸化膜が還元され、金属光沢を呈する。また
同様に酸化領域では、酸化膜が成長し、黒色を呈
する。 従来の旋回形バーナーでは第６図に示す如く、
火炎が短く、したがつて還元領域はバーナータイ
ル底部から、100mm前後に存在し狭い。 これに対して本発明のバーナーでは第５図に示
す如く、火炎が長く、還元領域はバーナータイル
底部から150〜400mmの範囲に存在している。 （発明の効果） 以上説明した様に本発明により広い範囲にわた
つて還元領域が得られ、したがつて、鋼帯の振動
等によりバーナーと鋼帯との間隔が変化しても、
鋼帯が酸化することなく急速加熱することができ
る。 また逆火の危険もなく、空気予熱による排ガス
の顕熱回収も可能である。 尚、実施例においては円筒形のバーナーで実施
した結果を述べているが、楕円あるいぱ角筒形の
バーナーにおいても同様な効果が得られる。
第１図は本発明のバーナーの断面図、第２図は
第１図の−線矢視断面図、第３図は従来の旋
回形バーナーの断面図、第４図は第３図の−
線矢視断面図、第５図は本発明のバーナーによる
加熱実験例図表、第６図は従来のバーナーによる
加熱実験例図表、第７図は鋼の酸化−還元平衡図
表である。 １：バーナータイル底部、２：２重管式吐出
孔、３：外管、４：内管。
第１図の−線矢視断面図、第３図は従来の旋
回形バーナーの断面図、第４図は第３図の−
線矢視断面図、第５図は本発明のバーナーによる
加熱実験例図表、第６図は従来のバーナーによる
加熱実験例図表、第７図は鋼の酸化−還元平衡図
表である。 １：バーナータイル底部、２：２重管式吐出
孔、３：外管、４：内管。
Claims (1)
- １ 鋼帯を加熱するに際し、バーナータイル底部
において、該底部面積100cm2あたり５孔以上の２
重管を設け、内管には燃料ガス（または空気）
を、外管には空気（または燃料ガス）をバーナー
中心軸に対して平行に流し、その空気比（理論空
気量に対する割合）を0.7〜0.9に調整し、鋼帯と
バーナータイル底部との距離を100〜400mmに調整
して加熱することを特徴とする鋼帯の直火還元加
熱方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20527787A JPS6452025A (en) | 1987-08-20 | 1987-08-20 | Direct fire reduction heating method for steel strip |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20527787A JPS6452025A (en) | 1987-08-20 | 1987-08-20 | Direct fire reduction heating method for steel strip |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1249260A Division JPH06933B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 鋼帯の直火還元加熱用バーナー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6452025A JPS6452025A (en) | 1989-02-28 |
| JPH0369972B2 true JPH0369972B2 (ja) | 1991-11-06 |
Family
ID=16504312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20527787A Granted JPS6452025A (en) | 1987-08-20 | 1987-08-20 | Direct fire reduction heating method for steel strip |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6452025A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015511995A (ja) * | 2012-03-09 | 2015-04-23 | バオシャン アイアン アンド スティール カンパニー リミテッド | 焼ならし珪素鋼基板の製造方法 |
-
1987
- 1987-08-20 JP JP20527787A patent/JPS6452025A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015511995A (ja) * | 2012-03-09 | 2015-04-23 | バオシャン アイアン アンド スティール カンパニー リミテッド | 焼ならし珪素鋼基板の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6452025A (en) | 1989-02-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |