JPH07150256A - 連続焼鈍炉における鋼帯の温度調整装置と鋼帯の平坦化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続焼鈍炉において長さ数ｍの比較的簡便か
つ安価な鋼帯の温度調整装置を提供し、たとえ加熱段階
にて鋼帯幅方向の温度むらが生じていても平坦な鋼帯を
得る。 【構成】 連続焼鈍炉内の均熱帯および冷却帯におい
て、鋼帯表面に対向して、鋼帯長手方向に平行して鋼帯
端部から鋼帯幅方向に順次複数個の加熱装置26と冷却装
置24を設け、冷却帯における前記加熱装置および冷却装
置と鋼帯との距離は、１個ずつ調整可能であることを特
徴とする連続焼鈍炉における鋼帯の温度調整装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続焼鈍炉における鋼
帯の温度調整装置と、鋼帯の温度調整によって、鋼帯を
平坦化し、形状不良の発生を防止する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続焼鈍炉において鋼帯の形状不良の発
生を防止する方法またはその装置については、従来より
多くの技術が提案されており、基本的には鋼帯の幅方向
の温度調整により温度むらを防止することが有効である
ことが知られている。

【０００３】例えば、加熱、均熱段階における鋼帯幅方
向の温度むらの防止技術としては、特開昭58−133326号
公報においてロールとの接触時間を短縮し、均一な加熱
を行うことが、特開昭62−086126号公報においては鋼帯
の入熱量を鋼帯幅方向に制御することが、そして特開昭
62−281291号公報、特開平２−175823号公報、特開昭56
−19563 号公報、特開昭60−2634号公報、特開昭60−24
4418号公報、特開昭62−99421 号公報、特開平２−1530
26号公報、特開平１−157148号公報、特開平１−157149
号公報などでは、鋼帯幅方向の入熱量を種々の方法にて
変化させることがそれぞれ提案されている。

【０００４】また、冷却段階における鋼帯幅方向の温度
むらの防止技術としては、例えば特開昭59−162230号公
報、特開昭57−79156 号公報、特開昭55−158228号公
報、特開昭58−133326号公報、日本国第1374325 号特
許、同第1565883 号特許、同第12578312号特許、特開昭
62−188731号公報、特開平２−66125 号公報などにおい
て、鋼帯幅方向に均一な冷却または鋼帯幅方向の温度差
をコントロールする技術が提案されている。特公昭61−
45691 号公報には、コの字型に形成した冷却チューブを
冷却帯内に複数配列し、冷却エアー量を各々制御するこ
とにより鋼帯の幅方向に均一に冷却する方法が開示され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術にあっては、鋼帯の均一加熱を行なうこと、つまり鋼
帯幅方向の温度差を長時間にわたり抑えることを前提と
しているため、連続焼鈍炉の加熱帯を構成する数十ｍの
炉長にわたって鋼帯の幅方向均一加熱を実現するための
複雑な設備を必要とし、設備費用、操作性に問題があ
る。

【０００６】また、特公昭61−45691 号公報の方法にお
いては、冷却エアー流量を制御することで冷却速度を制
御しているが、冷却チューブが熱容量をもつことから、
このような冷却エア流量制御だけでは鋼帯幅方向温度の
応答性が悪く、鋼帯幅の変更時等の場合は、充分な制御
能力を得ることができないという問題がある。

【０００７】ここに、本発明の目的は、数ｍの比較的簡
便かつ安価な鋼帯の温度調整装置と、それを利用した従
来の均一加熱技術によらず、たとえ加熱段階にて鋼帯幅
方向の温度むらが生じていても平坦な鋼帯が得られる方
法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決すべく
本発明者らは種々検討の結果、まず、従来技術の現状に
つき、次のような認識を得た。連続焼鈍を施す鋼帯の母
材形状が平坦であり、かつ連続焼鈍炉内にて鋼帯の幅方
向に均一に加熱冷却を施し、かつ鋼帯幅方向に鋼帯長手
方向の張力が均一である場合は成品形状が平坦になるこ
とは自明である。

【０００９】母材の平坦度が比較的良好な場合は、鋼帯
幅方向に均一加熱を施すことにより、加熱段階にて生じ
る伸びにより母材形状が矯正され、鋼帯幅方向に均一な
冷却を施すことにより、形状の良好な製品が得られる。

【００１０】しかしながら、完全に平坦な母材形状を得
ることは、現状の圧延技術では困難である。母材の平坦
度が比較的悪い場合は、鋼帯に適当な炉内鋼帯長手方向
張力を付与した状態で焼きなましを行なうことにより鋼
帯長手方向の伸びを生じさせ、最終製品の平坦度を確保
するという方法が採用される。

【００１１】このような場合には、単に鋼帯幅方向に均
一加熱および均一冷却を施すだけでは、母材形状が矯正
されない事態が起こる。かかる問題に対して前述の従来
技術では、冷却段階において、鋼帯幅方向の冷却風量を
変化させるなどして、形状修正を行なうことを提案して
いる。

【００１２】一方、均一冷却技術は、加熱、均熱段階に
て母材形状が矯正された鋼帯の冷却を行なうことが前提
である。従って、均一冷却技術単独で鋼帯の形状不良を
防止することはできない。つまり、従来は長時間にわた
る均一加熱か、強制的な矯正が行われてきたのである。

【００１３】そこで、このような従来技術を前提に、こ
れまであまり注目されることがなかった均熱帯の意義に
ついて検討したところ、従来の知見とは異なり、均熱帯
における鋼帯幅方向温度差および均熱時間が鋼帯の平坦
度確保のために臨界的意義を有し短時間でも大きな効果
をあげることを知った。また、均熱帯では予想外にも鋼
帯長手方向に平行して加熱装置と冷却装置を複数個設け
た温度調整装置により幅方向温度差を容易に調整できる
ことを知った。さらに好ましくは、冷却帯での均一冷却
装置が、均熱帯で一度平坦化した鋼帯の冷却帯での形状
悪化に効果があることを知り、本発明を完成した。

【００１４】ここに、本発明は、連続焼鈍炉内の均熱帯
において、鋼帯表面に対向して、鋼帯長手方向に平行し
て鋼帯端部から鋼帯幅方向に順次設けた複数個の加熱装
置と冷却装置とから構成される少なくとも１つのユニッ
トを備えた鋼帯の温度調整装置である。

【００１５】本発明の好適態様にあってはさらに、前記
の装置を備えた連続焼鈍炉において、冷却帯に鋼帯表面
に対向して、鋼帯長手方向に平行して鋼帯端部から鋼帯
幅方向に複数個の加熱装置および／または冷却装置を順
次設け、前記加熱装置および／または冷却装置と鋼帯と
の距離は、１個ずつ調整可能に取り付けたことを特徴と
する連続焼鈍炉における鋼帯の温度調整装置である。

【００１６】別の面からは、本発明は、連続焼鈍炉の均
熱帯にて、700 ℃以上の温度域で鋼帯幅方向の温度差を
６℃以内で10秒以上保持することを特徴とする連続焼鈍
炉における鋼帯の平坦化方法である。

【００１７】

【作用】次に、図面を参照して本発明の作用について詳
述する。本発明の装置を組み込む連続焼鈍炉について 図１は、一般的に用いられる横型連続焼鈍炉10の構成を
示す概略説明図であって、本発明の温度調整装置を均熱
帯および必要に応じ冷却帯に組み込む。

【００１８】前記連続焼鈍炉は、予熱帯12、加熱帯14、
均熱帯16そして冷却帯18から構成され、予熱帯12および
加熱帯14にあっては直火バーナあるいはラジアントチュ
ーブ( 図示せず）による加熱を行なう。鋼帯の加熱段階
においては、加熱速度５〜40℃/secに対し鋼帯の幅方向
に最大50℃程度の温度不均一が生じる。このため鋼帯幅
方向に伸びの不均一を生じ、このまま冷却すると、形状
不良を発生する。

【００１９】なお、本発明の装置は、長さ数ｍ（例えば
６ｍ）の小型の設備であり、横型連続焼鈍炉に適し、以
後横型連続焼鈍炉を用いて説明するが、竪型連続焼鈍炉
に適用してもよい。本発明によって処理される鋼帯は特
に制限はないが、例えば厚さ 0.2〜0.6mm、幅 600〜120
0mmの鋼帯である。

【００２０】均熱帯に組み込む本発明の温度調整装置に
ついて 図２は、本発明の温度調整装置20を均熱帯16に組み込ん
だ構成を示す概略平面図、図３は図２のＡ−Ａ線での断
面図である。図２において、鋼帯22は図面向かって左か
ら右に走行する。

【００２１】図２の温度調整装置20は、図示例ではユニ
ット28ａおよび28ｂから構成され、そのユニットは、冷
却装置である空冷チューブ24と、加熱装置である電熱ヒ
ータ26とから構成される。なお、電熱ヒータ、空冷チュ
ーブは鋼帯長手方向に平行して設けられ、この順序で鋼
帯端部から鋼帯幅方向に配置されている。図示例では、
中心部にさらに電熱ヒータが設けられている。これらの
加熱、冷却装置は、鋼帯温度計 32a〜32c で得た鋼帯幅
方向の温度分布測定値に従って、出力、冷却エアー流量
等を適宜調整することで鋼帯幅方向の温度制御を行う。
図２では、説明の簡略化のために鋼帯幅方向に３分割さ
れた電熱ヒータ26と２分割された空冷チューブ24を用い
たが、分割数は多いほど温度制御が容易となり好まし
い。

【００２２】電熱ヒータ26は、先行する加熱帯にて生じ
た鋼帯幅方向の温度差を矯正すると同時に、均熱帯での
鋼帯エッジ部の冷却等の温度むらを防止する。一方、電
熱ヒータ26に平行して鋼帯長手方向に沿って設けられた
空冷チューブ24は、鋼帯中央部付近の高温部を冷却する
ことにより、鋼帯幅方向の温度差の減少を図る。鋼帯幅
方向の温度のばらつきを測定する鋼帯温度計は、スキャ
ニング機構 (図示せず) を有する放射温度計が好まし
い。

【００２３】電熱ヒータおよび空冷チューブの加熱およ
び冷却能力は処理する鋼帯のサイズに応じ異なるが、例
えば200KW の電熱ヒータを２基、流量100 Nm³/h の空冷
チューブを４基設ければよい。なお、本発明の加熱装置
としてはその他に誘導加熱装置等が、冷却装置としては
その他にガスジェット冷却等が例示される。

【００２４】本発明にかかる温度調整装置の本体を構成
する炉体30は、連続焼鈍処理を施す鋼帯22の加熱温度70
0 ℃以上を確保するために必要な炉温に耐える材質、構
造とする。

【００２５】鋼帯を平坦化する方法について 本発明の予熱帯および加熱帯の加熱終了後の均熱帯での
温度制御によって鋼帯の平坦化をする方法にあっては、
鋼帯幅方向での温度差が６℃を超える場合、十分な平坦
度が確保できない。また、鋼帯温度が700 ℃未満の場合
は、この均熱帯での鋼帯の伸びが確保できず、平坦化効
果が薄れる。さらに、均熱時間（所定の鋼帯幅方向での
温度差を保持する時間）は10秒未満である場合、鋼帯の
クリープ変形の時間が確保できず、やはり十分な伸びが
得られず平坦化効果が薄れる。したがって、好適条件と
しては、鋼帯温度 700〜1100℃、均熱時間10〜25秒であ
る。好ましくは 850〜1100℃、12〜25秒である。鋼帯幅
方向の温度差は６℃以内、好ましくは４℃以内で可及的
小が好ましい。これについては、実施例でさらに詳細に
説明する。

【００２６】このようにして本発明により均熱帯にて、
鋼帯幅方向の温度むらと形状不良を修正したのち、冷却
帯にて鋼帯幅方向の均一性を確保しつつ冷却を行なう。
冷却帯における冷却装置は後に例示するが、それだけに
制限されるわけではなく、例えば、従来から多くの技術
が提案されている様に、例えば、ガスジェット冷却を行
ってその幅方向の風量制御を行なえば良い。

【００２７】かくして、本発明の方法によれば予熱帯、
加熱帯において鋼帯幅方向温度差が最大50℃という鋼帯
であっても容易に平坦化でき、通常の冷却履歴を経たも
のであってもほゞ平坦な鋼帯が得られる。

【００２８】冷却帯における温度調整装置の好適態様に
ついて 図４は、連続焼鈍炉の冷却帯に、冷却装置を用いた本発
明の鋼帯の温度調整装置20を組み込んだ構成を示す概略
平面図、図５は図４の装置の概略側面図である。図中、
鋼帯22は図面向かって右から左に走行する。

【００２９】鋼帯温度制御方法は前の記載に準じるの
で、相違点のみ記述する。図４および５に示した装置の
特徴は、鋼帯22と冷却チューブ24との距離d の調整装置
40を設けた点である。図では冷却チューブ24を上下３本
計６本、それを移動する冷却距離調整装置40を12基設け
ているが、本数が多いほど制御能力面で有利である。移
動速度は設備費用の許す範囲で、応答性を良好にするた
め高速とすることが好ましい。具体的手段としては、例
えば電動ジャッキを用いる。この冷却距離の調整と冷却
ガスの調整によって速やかに鋼帯の一部を冷却し、鋼帯
温度を均一にすることが容易となる。

【００３０】図６は、連続焼鈍炉の冷却帯に、加熱装置
を用いた本発明の鋼帯の温度調整装置20を組み込んだ構
成を示す概略平面図、図７は図６の装置の概略側面図で
ある。図中、鋼帯22は図面向かって右から左に走行す
る。図６および７に示した装置の特徴は、前記の装置と
同様に鋼帯22と電熱ヒータ26との距離d の調整装置42を
設けた点である。電熱ヒータは本数が多いほど制御能力
面で有利である。図では電熱ヒータ26を12本、それを移
動する加熱距離調整装置42を12基設けている。移動速度
は設備費用の許す範囲で、応答性を良好にするため高速
とすることが好ましい。具体的手段としては、例えば電
動ジャッキを用いるとよい。この加熱距離の調整と加熱
出力の調整によって速やかに鋼帯の一部を加熱し、鋼帯
温度を均一にすることが容易となる。

【００３１】これらの温度調整装置を冷却帯に設け均一
冷却することにより、均熱帯で一度平坦化された鋼帯が
冷却帯で形状悪化することを防止でき、より平坦な鋼帯
を得ることができる。次に、本発明について、実施例を
参照することによってさらに具体的に説明する。

【００３２】

【実施例】

(実施例1)予備試験 まず、予備試験として、均熱帯における、鋼帯幅方向温
度差と均熱時間条件が平坦度にどのような影響があるか
調べた。図８に、鋼帯幅方向の温度差と平坦度を比較し
たグラフを示した。均熱温度（均熱帯での鋼帯温度）が
700 〜850 ℃、均熱時間が12秒の場合、温度差が６℃以
下で、良好な平坦度を得られた。

【００３３】図９に、均熱時間と平坦度のグラフを示し
た。均熱温度が700 〜850 ℃、鋼帯幅方向温度差が４℃
の場合、均熱時間が10秒以上で良好な平坦度を得られ
た。また、鋼帯温度が700 ℃未満の場合は、この均熱帯
での鋼帯の伸びが確保出来ず、効果が薄れることも分か
った。したがって、上記実施例の好適条件としては、鋼
帯温度 700〜1100℃、均熱時間10〜25秒である。鋼帯幅
方向の温度差は６℃以内で、可及的小が好ましい。

【００３４】本試験 本実施例においては、図１、図２および図３に示す連続
焼鈍炉および温度調整装置を用いて鋼帯の連続焼鈍処理
を行い、形状不良の有無を調査した。加熱帯から鋼帯を
受け入れ、均熱帯で温度調整を行ったが、そのときの鋼
帯幅方向の温度分布は最大50℃であった。No.1ゾーンに
て鋼帯幅温度が均一となったことを温度計32a にて確認
し、No.2ゾーンでは鋼帯幅方向の温度の均一性を保ちつ
つ、700 ℃で10秒間以上の均熱を行うようにライン速度
等を調整した。これにより鋼帯は平坦化され、次いで冷
却帯へと送られた。

【００３５】冷却帯においてはガスジェット冷却の鋼帯
方向風量を適切に調整、均一冷却を行い、150 ℃まで冷
却したのち、さらにライン下流へ送った。本実施例での
処理条件および平坦度の結果を表１にまとめて示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】例Ａに示すように幅方向温度差および均熱
時間が適切であっても、均熱温度650 ℃では十分な効果
がないが、例Ｂ、Ｃに示すように、700 ℃、850 ℃の均
熱温度では平坦となった。均熱温度が850 ℃と適切であ
り、均熱時間も12秒と適切である場合、例Ｃに示すよう
に幅方向温度差が４℃のときは平坦となり、一方、例
Ｄ、Ｅに示すように、幅方向温度差が８℃、15℃のとき
は、平坦とならなかった。

【００３８】さらに、例Ｃ、Ｆに示すように均熱温度お
よび幅方向温度差が適切な場合、均熱時間が12秒および
10秒のときは平坦が得られ、一方、例Ｇに示すように、
均熱時間が８秒と不足する場合は平坦とならなかった。
本実施例で用いた鋼帯の鋼組成、機械的特性、そして形
状を示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】（実施例２）次に、本発明の好適態様とし
て、図４および図５に示す装置を冷却帯に組み込んだ場
合を説明する。なお、この試験は均熱帯における本発明
の装置は作動させずに行った。

【００４１】表３は、本発明の装置ではあるが、従来技
術を想定して冷却距離調整装置40を固定し、幅方向に配
列された冷却チューブ各々の鋼帯面との間隔ｄは一定と
したときの平坦度を示した。また図10には、その時の鋼
帯温度の分布を示した。

【００４２】表４は本発明の装置で、幅方向に配列され
た冷却チューブ各々の鋼帯面との間隔ｄを制御したとき
の平坦度を示した。なお、平坦度は、山の高さ／波長で
示し、左右は鋼帯の進行方向から見たものである。また
図11には、その時の鋼帯温度の分布を示した。

【００４３】

【表３】

【００４４】以上を比較すると、鋼帯面との間隔ｄを制
御したときの方が、本発明の装置の出口での幅方向の温
度差が小さく、平坦度が高く、好ましいことが分かる。
なお、この理由は、図12に示したように温度調整の速度
いわば、応答時間が大きく違うからであって、鋼帯面と
の間隔ｄを制御した方が、短時間で( 同じライン速度な
ら短い設備で）温度差をなくし、平坦となることがわか
る。

【００４５】（実施例３）次に、本発明の好適態様とし
て、図６および図７に示す装置を冷却帯に組み込んだ場
合を説明する。なお、この試験も均熱帯における本発明
の装置は作動させずに行った。

【００４６】表５は、本発明の装置ではあるが、従来技
術を想定して加熱距離調整装置42を固定し、電熱ヒータ
の出力をすべて一定にし、幅方向に配列された電熱ヒー
タ各々の鋼帯面との間隔ｄは一定としたときの平坦度を
示した。また図13には、その時の鋼帯温度の分布を示し
た。

【００４７】表６は本発明の装置を用い、幅方向に配列
された電熱ヒータ各々の鋼帯面との間隔ｄを制御したと
きの平坦度を示した。また図14には、その時の鋼帯温度
の分布を示した。

【００４８】

【表５】

【００４９】以上を比較すると、鋼帯面との間隔ｄを制
御したときの方が、本発明の装置の出口での幅方向の温
度差が小さく、平坦度が高く、好ましいことが分かる。
なお、この理由は、図15に示したように温度調整の速度
いわば、応答時間が大きく違うからであって、鋼帯面と
の間隔ｄを制御した方が、短時間で( 同じライン速度な
ら短い設備で）温度差をなくし、平坦となることがわか
る。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
連続焼鈍炉の均熱帯において温度制御ができ、その鋼帯
幅方向の温度制御をすることでほぼ完全な平坦度が実現
でき、しかもそのための設備は簡便なものであってコス
ト的にも非常に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される一般的な横型連続焼鈍炉の
構成の概略説明図である。

【図２】本発明の１例であって、均熱帯において、加熱
装置および冷却装置を設けた鋼帯の温度調整装置の概略
平面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線の断面図である。

【図４】本発明の好適態様の１例であって、冷却帯にお
いて、鋼帯との距離が調整可能な冷却装置を設けた鋼帯
の温度調整装置の概略平面図である。

【図５】図４の概略側断面図である。

【図６】本発明の好適態様の１例であって、冷却帯にお
いて、鋼帯との距離が調整可能な加熱装置を設けた鋼帯
の温度調整装置の概略平面図である。

【図７】図６の概略側断面図である。

【図８】本発明の装置の使用条件を検討するための、鋼
帯幅方向温度差と平坦度の関係を示すグラフである。

【図９】本発明の装置の使用条件を検討するための、均
熱時間と平坦度の関係を示すグラフである。

【図１０】図４の装置において、冷却装置と鋼帯の距離
を表３に示すように一定にした場合の鋼帯温度分布を示
すグラフである。

【図１１】図４の装置において、冷却装置と鋼帯の距離
を表４に示すように適切に調整した場合の鋼帯温度分布
を示すグラフである。

【図１２】図４の装置において、冷却装置と鋼帯の距離
を表４に示すように適切に調整した場合と、調整しなか
った場合について、鋼帯中央部とエッジ部の温度差の減
少の様子を時間（秒）に対して示したグラフである。

【図１３】図６の装置において、加熱装置と鋼帯の距離
を表５に示すように一定にした場合の鋼帯温度分布を示
すグラフである。

【図１４】図６の装置において、加熱装置と鋼帯の距離
を表６に示すように適切に調整した場合の鋼帯温度分布
を示すグラフである。

【図１５】図６の装置において、加熱装置と鋼帯の距離
を表６に示すように適切に調整した場合と、調整しなか
った場合について、鋼帯中央部とエッジ部の温度差の減
少の様子を時間（秒）に対して示したグラフである。

【符号の説明】

10 : 横型連続焼鈍炉 12 : 予熱帯 14 : 加熱帯 16 : 均熱帯 18 : 冷却帯 20 : 鋼帯温度調整装置 22 : 鋼帯 24 : 冷却装置 26 : 加熱装置 28a: 第１ユニット 28b: 第２ユニット 30 : 炉体 32a 〜32c : 鋼帯温度計 40 : 冷却距離調整装置 42 : 加熱距離調整装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続焼鈍炉内の均熱帯において、鋼帯表
   面に対向して、鋼帯長手方向に平行して、鋼帯端部から
   鋼帯幅方向に順次設けた複数個の加熱装置と冷却装置と
   から構成される少なくとも１つのユニットを備えた鋼帯
   の温度調整装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の温度調整装置を備えた連
   続焼鈍炉において、冷却帯に鋼帯表面に対向して、鋼帯
   長手方向に平行して鋼帯端部から鋼帯幅方向に複数個の
   加熱装置および／または冷却装置を順次設け、前記加熱
   装置および／または冷却装置と鋼帯との距離は、１個ず
   つ調整可能としたことを特徴とする連続焼鈍炉における
   鋼帯の温度調整装置。
3. 【請求項３】 連続焼鈍炉の均熱帯にて、700 ℃以上の
   温度域で鋼帯幅方向の温度差を６℃以内で10秒以上保持
   することを特徴とする連続焼鈍炉における鋼帯の平坦化
   方法。