JPH04116127A - 光輝焼鈍炉 - 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、光輝焼鈍炉に関し、とくに新設炉の操業開始
時および補修後の再開時における立上げ所要時間（シー
ズニング時間）の大幅な短縮を可能ならしめた縦型およ
び横型の連続光輝焼鈍炉である。

〔従来の技術〕

鉄、ニッケル、クロム、コバルト、アルミニウム、チタ
ン、銅、亜鉛および錫ならびにそれらの合金薄帯の製造
に際しては、冷間圧延後の表面性状を保持したまま材質
の改善を図る目的で、いわゆる光輝焼鈍が施される。

かような光輝焼鈍に際しては、焼鈍中に酸化が生じない
ように、炉内を還元性雰囲気に保持しておくことが重要
である。炉内が完全に還元性の雰囲気になっているかど
うかは、通常、炉内ガスの水蒸気の露点を測定すること
によって知ることができる。

ところで、例えばステンレス鋼の光輝焼鈍は、８００〜
１２００°Ｃ程度の高温で行う必要があることから、焼
鈍炉、例えば直火型の焼鈍炉としては、炉内壁を耐火物
で内張すするとともに、炉外壁を鉄皮で覆って炉内を気
密に保持した構造になる炉が用いられる。このような構
造にかかる炉は、炉内に導入した薄帯を、同じく炉内に
設置した電熱ヒータやラジアントチューブなどの発熱体
および耐火れんがからの輻射熱によって加熱するしくみ
になっている。

しかしながら、このような構造の焼鈍炉では、炉を新設
した場合、および補修のために炉を一旦開放して大気に
さらした場合に、大気中の水分及び酸素、炭酸ガス等が
耐火れんが内に浸入する。

そのために、焼鈍処理開始または再開後に、炉内を還元
性雰囲気とするまでに長時間が必要であった。

すなわち、炉内のれんが内部に水分等が浸入している場
合、直ちに高温になる炉内壁側は比較的早い時期に脱水
及び脱気が起る。しかしながら、炉壁の中間層から鉄皮
側（外層部）に位置するものは、温度勾配の関係から結
晶水の分解温度に近い部分では不安定で、沸点や結晶水
の分解温度に到達せず、脱水に長時間を要し、そのた゛
めに長時間、炉内を還元性雰囲気にできなかったのであ
る。

そこでもし、充分な脱水を行わず、充分な還元性雰囲気
にならないままに炉操業を実施した場合、耐火れんが内
の残留水分が徐々に炉内に出てくるので露点が下がらず
、従って、例えばステンレス鋼のような反応性に冨む金
属（Ｃｒ、　Ｍｎ、　Ａｌなど）を含む薄帯を焼鈍しよ
うとしても、所期した光輝焼鈍ができない。結局、従来
は満足いく低露点での光輝焼鈍を行うには、１ケ月から
２ケ月の長時間のシーズニングを余儀なくされていたの
である。

ところで、上記の問題を解決するものとして、従来、第
５図に示したような、マツフル２４と呼ばれる耐熱鋼製
の円筒を炉内に装入し、このマツフル２４内を清浄ガス
（還元性ガス）で充填して、発熱体からの輻射熱はマツ
フル２４を介して薄帯に伝達する間接加熱方式の炉が提
案された。

このような構造の焼鈍炉は、炉操業の開始および再開時
であっても、マツフル２４内の雰囲気ガスを完全に置換
すれば、露点を容易に低下させることはできるけれども
、 ｉ）マツフルとして高価な耐熱鋼を必要とする、１１）
マツフルが熱による変形を起こしやすく、寿命が短いた
め、定期的な修理または取り替えが頻繁に必要となる、 ｉｉｉ　）間接加熱方式であるため、熱効率が悪く、同
一能力では炉長が長くなる、 などの欠点があるため、小型炉ではともがく、大型炉で
は実際の使用に供することはできながった。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、本発明者は、上述のような従来技術が抱える問
題点、すなわち、新設時および再開時における炉内雰囲
気調整と立上げの時間かがかりすぎることや、さらには
大型炉への適用が困難なことなどが解消できる連続光輝
焼鈍炉の開発を目指して鋭意研究を行った。

その結果、炉内が早期に還元性雰囲気にならない原因は
、鉄皮近くの低温耐火れんが部に滞留した水分や酸素が
、長時間にわたって炉内に浸出してくることにあること
が判った。従って、かような水分や酸素を、早期に、積
極的に炉外に排出し、正常な雰囲気ガスと置換すること
ができれば、新設時および再開時における炉内雰囲気（
還元性雰囲気）の早期の実現が果たせるわけである。

本発明者は、上記の観点に立脚して数多くの実験と検討
を加えた末に、先に特願平２−１１５７４０号として、
かような要請に応えられる新規な光輝焼鈍炉を開発した
。

この焼鈍炉の構成の特徴は、炉壁の内張り耐火物中に、
通気用条孔を複数列設けると共に、この通気用条孔内に
、周面に多数の吸引口を開口した吸引パイプを配設し、
炉内で生成するガス（内張り中に滞留する不純ガス）を
この吸引パイプを通じて炉外に積極的に排出するように
したことにある。そして、吸引した炉内（雰囲気）ガス
中の不純物を除去したのちの清浄化（還元性）ガスは、
循環装置を介して再び、炉内に炉内ガスとして供給する
ようにした光輝焼鈍炉を提案した。

ところが、上記提案にかかる光輝焼鈍炉は、炉内ガス吸
引能力の面でなお改善すべき点が残されており、また、
吸引パイプを耐火物中に埋設するとはいえ、どちらかと
いうと炉内に近いために保護に欠けるという課題もあっ
た。

そこで、本発明では、先行提案にかかる前記光輝焼鈍炉
の機能をより一層向上させることを目的として以下に述
べるような光輝焼鈍炉を開発した。

［課題を解決するための手段］ 上掲の目的に適合する新規な光輝焼鈍炉として、本発明
は、 外壁鉄皮の内側に、耐火物の内張りを設けて構成される
炉壁を有し、内部が主として加熱帯とそれの下流側に連
設された冷却帯とからなる気密式の炉であって、前記加
熱帯から連続的に導入される金属薄帯を、還元性雰囲気
にて直接的に加熱し引続き冷却する形式の焼鈍炉におい
て、 前記炉壁の内張り耐火物と外壁鉄皮との境界部に、条孔
状の通気間隙を複数列に亘って設け、これらの通気間隙
内には、周面の鉄皮側に向けて多数の通気口を開口させ
てなる通気パイプを配設すると共に、この通気パイプを
前記鉄皮の内面に係止したことを特徴とする光輝焼鈍炉
、 を提案する。

そして、本発明の別の光輝焼鈍炉は、上記の構成に加え
て、炉内ガスを前記通気パイプを通じて炉外に排出する
ようにしてなり、かつ炉外には、吸引排出した前記ガス
中の不純物成分を除去して清浄化したのち、炉内に再供
給する炉内ガスの循環装置を付帯して設けたものである
。

［作　用］ さて、新しく築炉する場合、れんがの接合に当ってはモ
ルタルが使用される。ここに、炉内壁の高温部は、モル
タル内の結晶水が早い時期に分解するので容易に炉外に
放出されるけれども、炉外壁近傍ではなかなか分解温度
（通常３５０〜６００°Ｃ）に到達せず、操業温度およ
び時間に応じて徐々に分解し、これが操業中受しづつ炉
内に侵入してくるために、炉内の露点は下がりにくかっ
た。

また、長時間の処理によって完全に乾燥した炉であって
も、操業中、被処理材から微量ではあるが、マンガンや
ボロンなどの揮発し易い金属成分が蒸気となって雰囲気
ガス中を拡散し、これが炉壁の凝結温度に近い所（主に
耐火れんがの目地や裏側）に晶出し付着する。従って゛
、保守のために炉を開放したとき、これらの金属成分が
大気中の水や酸素と反応して結晶水をもった金属酸化物
となり、しかもかかる金属酸化物の付着個所は比較的低
温部であるため、操業再開時に結晶水の分解に長時間を
要していた。

上記の解決策として、従来は第５図に示したような、被
処理材１と発熱部との間に耐熱鋼製のマツフル２４を配
設した間接加熱方式の焼鈍炉が提案されたわけであるが
、かような焼鈍炉には種々の問題が残されていることは
前述したとおりである。

そこで本発明では、上記した直火方式焼鈍炉の問題を解
決するため、第３図（ａ）に示すように、炉内雰囲気ガ
スの吸引排出のために、鉄皮と内張り耐火物との境界部
分に、炉内雰囲気ガス吸引のための通気用間隙、その間
隙内に配設する吸引口つき吸引パイプおよび排出口から
なるガス排出構造を、炉体のとくに加熱帯に設けること
にしたのである。かようなガス吸引排出構造、とくに通
気用の間隙、吸引パイプ内に流入した炉内雰囲気ガスを
、排出口を通じて、炉外に速やかに吸引排出するように
すれば、たとえ鉄皮近傍耐火物中の低渦部で結晶水が分
解したとしても、発生した水分は前記ガス吸引排出構造
を通じて雰囲気ガスとともに炉外に排出できるので、炉
内に侵入して炉操業に悪影響を及ぼすことがなくなるの
である。

このような構成にしたことによって本発明は、炉内で生
成したガスを吸引負荷の少ない状態で効率よく吸引排出
でき、そのために、上述した従来技術の欠点を有利に解
決することができる他、それによって炉内温度を均一に
分布させ得るという波及効果も生まれる。

［実施例］ 以下、この発明の好適実施例を詳しく説明する。

第１図は、本発明における継型連続光輝焼鈍炉の好適例
を模式的に示すものである。図中の符号１は被処理材で
ある金属薄帯、２は加熱帯、３は冷却帯であって、これ
らで連続光輝焼鈍炉を構成し、金属薄帯１は、炉入口の
シール部４を通って気密に保持された炉内に導入され、
加熱帯２および冷却帯３を搬送される間に所定の熱処理
が施されたのち、炉出口シール部５から炉外に導出され
るしくみになっている。なお、６はガスクーラー７はブ
ロワ−である。

第３図（ａ）は、加熱帯域における炉壁部の拡大図であ
り、同図のＢ−Ｂ矢視面を（ｂ）図として示す。図に符
号８として示すものは、電熱ヒータからなる発熱体でっ
て、給電部材９から通電し、投入電力量の加減により、
炉内の温度を調節するものである。１０は電熱ヒータの
支持金具である。そして、炉壁を構成している内張りは
、図示の符号１１、１２として示す耐火断熱れんがと、
キャスタブルを好適例とする保温材工３からなり、外壁
は鉄皮１４で構成されている。

本発明においては、第３図（ａ）　、　（ｄ）に示すよ
うに鉄皮１４と前記内張り、とくに鉄皮１４と耐火断熱
れんが１２との間、すなわち、鉄皮１４に接する保温材
１３を欠設することによって得られる条孔状の通気間隙
３８を、特に横型の例で言えば、炉殻の上部を中心とし
て炉室を取り囲むように複数列に亘って設けてあり、か
つこの鉄皮１４に隣接して欠設された通気間隙３８内に
は、炉内ガス吸引のため、または還流ガスの炉内への吐
出に用いる金属製の通気パイプ３９を遊挿配設する。

上記通気パイプ３９を通気間隙３８内の鉄皮１４内面に
沿って固定する方法としては、第３図（ｄ）に示すよう
に、クリプバンド状の固定金具４７を介して鉄皮１４に
直接取付ける方法などが好適である。それは、通気パイ
プ３９の温度差による伸縮を吸収できる状態で取付けな
ければならないからである。

さて、本発明においては、炉の加熱帯２の炉壁構造を、
上述のように、鉄皮１４に接する部分に多数の通気間隙
３８と通気パイプ３９を列設したことにより、第１に、
この加熱帯域２の炉内雰囲気中で生成した反応ガスの吸
引排出ができるようになると共に、第２には、還流ガス
を再び炉内に吐出させることができるようになる。また
、このような構造とすることにより、炉内部を気密に保
持することができるようになると共に、熱を無駄に炉外
へ流出させるようなことがなくなる。

なお、前記通気パイプ３９に設ける通気口３９ａは、パ
イプの周面の、とくに鉄皮１４側に臨んで開口させるこ
とが望ましく、そしてこれらは２列位に分けて開口して
いることが望ましく、このような構成によると、炉壁鉄
皮の内側に沿って流通する炉内ガスを効果的に吸引でき
る。

第３図（ｃ）は、上記の炉壁構造において、炉内を１２
００’Ｃに加熱したときの炉壁の厚み方向の温度分布を
示すものである。同図より明らかなように、炉壁の温度
は鉄皮１４に近づくほど低くなっており、このことから
、二〇鉄皮１４と内張り耐火物１３との境界部分に前記
通気パイプ３９を配設することの意義が判る。

次に、本発明を縦形光輝焼鈍炉に適用した場合について
、第１図に基づき、それの雰囲気ガスの流れを説明する
。

新鮮な雰囲気ガスの供給系統■は、冷却帯３に設けたガ
ス供給口１６より、炉の入側・出側の各シール部４，５
からの漏洩分を補充し、炉内の圧力を大気圧よりも常に
高い状態を維持するように供給される。なお、冷却帯３
では、炉内ガスを、ブロワ−にてガスクーラー６を経由
させて吸引冷却し、加圧したのち、再び吹付はノズルを
介して炉内に冷風として戻している。従来の焼鈍炉にお
ける雰囲気ガスの供給系統はこれだけである。

この点、本発明の光輝焼鈍炉では、上記した新規ガス供
給系統■の他、内張り耐火物中に配設した通気パイプ３
９を通じて、それの周面に設けた多数の通気口３９ａか
ら加熱炉内の雰囲気ガスおよび炉の入・出側部の雰囲気
ガスを集めて吸引する■。

■の系統からなる循環ガス系統が付加されている。

まず、その■の循環ガス系統は、ブロワ−１７と、雰囲
気ガスの露点を計測する露点計１８と、薄帯１に付着し
て炉内に侵入した遊離酸素を雰囲気中の水素と反応させ
て水に変換するデオキソ１９と、雰囲気ガス中の水分や
炭酸ガスを吸着除去する脱水装置２０で構成されており
、この循環ガス系統■を経て清浄化された雰囲気ガスは
、前記系統■のガスと共に、あるいは単独にガス供給口
１６より炉内の冷却帯３中に吹込まれる。

また、■の循環ガス系統は、炉の入側・出側のシール部
近傍から吸引した雰囲気ガスを、露点計２１にて露点計
測後、ブロワ−２２を経て、前記■の循環ガス系統とデ
オキソ１９の手前で合流させた循環ガス系統である。

なお、上述のガス排出構造は、炉の形式が縦型と横型と
では若干の違いはあるが、第１図に示すような、加熱帯
３の全長に亘る長い通気パイプ３９を炉壁に沿って平行
に配設する場合の他、第２図に示すように短い通気パイ
プ３９を例えば千鳥状に配設し、それぞれのパイプから
は１〜複数個の排出口１５につながる排出パイプ１５ａ
を接続してもよい。いずれにしても、通気間隙３８およ
び通気パイプ３９の配列は、炉体を取りかこむように設
置する。

また、このようなガス排出構造は加熱帯のみならず、入
口側の部分に配設してもよい。

上述したように、本発明によれば、主として加熱帯２の
鉄皮１４の内面沿いに設けた通気間隙３８および通気パ
イプ３９に流入する炉内雰囲気ガスを、循環ガス系統０
を通じて吸引すると共に、炉の入側・出側の部分からも
循環ガス＠を通じて吸引し、吸引・排出したこれらの炉
内雰囲気ガスを炉内に還流させることにより、早期に正
常な炉内雰囲気にすることができるから、直火式連続光
輝焼鈍炉の操業開始および再開時における待機時間を大
幅に短縮することができる。

次に、本発明光輝焼鈍炉の実際の炉操業における各供給
系統の運転要領について説明する。

まず、新規ガス供給系統■については、操業全期間にわ
たり、炉内を所定圧力に保持するのに必要なガス量を供
給する。

次に、循環ガス系統のうちの■は、操業開始時または再
開時はフル運転し、露点計１８を監視しながら、乾燥が
進むに従って吸引力を次第に弱めていき、乾燥が完全に
終了したならば、ブロワ−１７による吸引を停止すると
同時に、ストップバルブ２３を閉止する。このように乾
燥終了後、■系統を止める理由は、前述したように炉内
の揮発金属蒸気が耐火物に不必要に沈着することを回避
するためである。

なお、より有利な揮発金属蒸気の沈着防止策としては、
乾燥終了後は、脱水処理を終えた清浄ガスをストップパ
ルプ２３を閉じ、２６を開けて、ブロワ−１７を止め、
炉殻鉄皮に設けた排出口１５および通気パイプ３９を通
じて、炉内外の圧力差を利用して、逆に炉内に送り込ん
で還流させることも可能である。

また、循環ガス系統＠は、炉の出入口であって外気との
接点である。したがって、常時ａｔの空気が侵入するか
ら、露点計２１を監視しながら、所望の低露点を保持す
るために積極的に吸引し、常時低露点に維持するのに必
要である。

以上の■およびＯの各循環ガス系統の説明は、主として
吸引した雰囲気ガスを再利用する場合についてのもので
ある。しかしながら、本発明では、必ずしも吸引した雰
囲気ガスを清浄化して再吹込みを行う循環供給系統だけ
が必要なわけではない。

その他に、例えば少なくとも炉壁部から単に雰囲気ガス
を吸引し、排出するだけという、いわゆる吸引排出系統
だけでも良いのである。なお、このケースにおいて、吸
引した雰囲気ガスを清浄化したり再利用しない場合には
、吸引したガスをストソプハルブ２５を開放する一方、
■の循環ガス系統内ストップバルブ２３を閉止してその
まま放散ブリグーから大気中に放散しても良い。

第１図にもとづく以」二の説明は、焼鈍炉の各部の構成
が継型；すなわち加熱帯入口から冷却帯出口に至るまで
の薄板通板経路の各帯域配置が、縦配列にかかる例であ
るが、本発明としては、その他に、かかる各帯域の配列
を横並びに配列することも可能であり、この場合でも本
発明の作用・効果は特に変わるものではない。

すなわち、本発明の他の実施例について、第４図にその
構成を例示する。図において、水平に搬送される金属薄
帯１は、炉入口シール部４１を経て、順次水平に配置さ
れている加熱帯４２、徐冷帯４３、冷却帯４４を通過し
、炉出口シール部４５に到達するが、その間薄帯１は第
１図示例の場合と異なり、−貫して水平に搬送されるこ
とになる。そのために、各帯域４２．４３．４４には薄
帯支持のための支持ロール４６を炉内搬送ラインに沿っ
て複数個列設し、通板材の垂れ下がりを防止するように
構成する。

なお、図中に示す符号６．７．１４．１５〜２３．２５
２６は、いずれも第１図に示す焼鈍炉の構造と同じ構成
を示し、それらは継型のものを単に横型配置に適合する
ようにアレンジされるだけで十分である。

〔発明の効果〕

か（してこの発明によれば、直火式の利点である熱効率
を低下させることなしに、従来に比べて操業開始又は再
開までの待機時間を大幅に短縮することができ、工業的
に寄与するところ大である。

しかも本発明によれば、炉内雰囲気ガスの吸引。

排出を、温度の最も低い鉄皮内面沿いに設けた通気用間
隙内に吸引パイプを設置して行うので、吸引パイプの保
護とともに、炉内ガスの吸引・排出を円滑なものにする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、縦型の例である本発明の連続光耀焼鈍炉の好
適例を示す模式図、 第２図は、通気パイプを分割したときの本発明の他の実
施例の継型連続焼鈍炉を示す模式図、第３図（ａ）は第
１図Ａ部の拡大断面図、同図（ｂ）は通気パイプ固定の
もようを示すもので、（ａ）図のＢ−Ｂ矢視方向から見
た炉内部分正面図、同図（ｃ）は炉壁厚み方向の温度分
布図、同図（ｄ）は通気パイプ取付は状態の部分断面図
、および同図（ｅ）は（ａ）図のＸ−Ｘ矢視部断面図、
第４図は、本発明の他実施例である横型連続光註焼鈍炉
の好適例を示す模式図、 第５図は、加熱帯にマツフルを具える従来の縮型連続光
輝焼鈍炉の模式図である。 ■・・・金属薄帯、２・・・加熱帯、３・・・冷却帯、
４・・・炉入口シール部、　５・・・炉出口シール部、
６・・・ガスクーラー　７・・・ブロワ−訃・・発熱体
、　９・・・給電部材、　１ｏ・・・支持金具、１１・
・・内張り耐火れんが、　１２・・・断熱れんが、１３
・・・保温材、　１４・・・鉄皮、　１５・・・排出口
、１５ａ・・・排出パイプ、　１６・・・ガス供給口、
１７、２２・・・ブロワ−１８，２１・・・露点計、１
９・・・デオキソ、　２０・・・脱水装置、２３、２５
．２６・・・ストップパルプ、　２４・・・マツフル、
３Ｉ・・・入口シール部、３２・・・加熱帯、　３３・
・・徐冷帯、３４・・・冷却帯、　３５・・・出口シー
ル部、３６、３７・・・支持ロール、　３８・・・通気
間隙、３９・・・通気パイプ、　３９ａ・・・通気口、
４１・・・炉入口シール部、　４２・・・加熱帯、４３
・・・徐冷帯、　４４・・・冷却帯、４５・・・炉出口
シール部、　４６・・・支持ロール、４７・・・固定金
具 特許出願人　日本冶金工業株式会社 同　　　中外炉工業株式会社 代理人　弁理士　　小　川　順　三 同　　弁理士　　中　村　盛　夫 第１ 図 第゛３ 図 第２ 区 （ｄ） （ｅ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外壁鉄皮の内側に耐火物の内張りを設けて構成され
   る炉壁を有し、内部が主として加熱帯とそれの下流側に
   連設された冷却帯とからなる気密式の炉であって、前記
   加熱帯から連続的に導入される金属薄帯を、還元性雰囲
   気にて直接的に加熱し引続き冷却する形式の焼鈍炉にお
   いて、前記炉壁の内張り耐火物と外壁鉄皮との境界部に
   、条孔状の通気間隙を複数列に亘って設け、これらの通
   気間隙内には、周面の鉄皮側に向けて多数の通気口を開
   口させてなる通気パイプを配設すると共に、この通気パ
   イプを前記鉄皮の内面に係止したことを特徴とする光輝
   焼鈍炉。 ２、外壁鉄皮の内側に耐火物の内張りを設けて構成され
   る炉壁を有し、内部が主として加熱帯とそれの下流側に
   連設された冷却帯とからなる気密式の炉であって、前記
   加熱帯から連続的に導入される金属薄帯を、還元性雰囲
   気にて直接的に加熱し引続き冷却する形式の焼鈍炉にお
   いて、前記炉壁の内張り耐火物と外壁鉄皮との境界部に
   、条孔状の通気間隙を複数列に亘って設け、これらの通
   気間隙内には、周面の鉄皮側に向けて多数の通気口を開
   口させてなる通気パイプを配設すると共に、この通気パ
   イプを前記鉄皮の内面に係止し、かつ 前記通気パイプを通じて炉内のガスを炉外に排出するよ
   うにしてなり、かつ炉外には、吸引排出した前記ガス中
   の不純物成分を除去して清浄化したのち、炉内に再供給
   する炉内ガスの循環装置を付帯して設けたことを特徴と
   する光輝焼鈍炉。