JPH072976B2 - コイル焼鈍炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は製鉄所の薄板熱処理工程におけるタイトコイル
等のコイル焼鈍炉に関するものである。

［従来の技術］ 箱型コイル焼鈍炉の従来装置の断面例を第７図に示す。

0.3〜2.0mm厚の薄板をバームクーヘン状に密に巻いた物
をタイトコイルａと称する。該コイルａを支持するプレ
ナムチャンバーｂが床面を構成している。該プレナムチ
ャンバーｂは金属板を格子状に組み風の流れを自在にし
ている。該プレナムチャンバーｂの一端にモータｅと連
結したファンｄが設けられ、更にファンｄの吐出側に風
箱ｋが設けられている。

コイルａの上方に複数個の輻射管ｃが支持されている。
該輻射管ｃの一端側にバーナ（図示せず）、他端側に排
気ダクト（図示せず）が設置されている。

上記風箱ｋの途中に炉殻ｊ及び断熱材ｉを貫通してクー
ラーｆが設けられている。該クーラーｆにはシリンダー
ｈ及び気密用ベローズｇをも備えている。

コイルａはその冶金上の要求により、750℃程度に加熱
され、十分に均熱された後、徐冷処理される。炉内には
窒素と水素の混合ガスが封入されている。

加熱、均熱期には（第７図において）クーラーｆはシリ
ンダｈで炉外に十分に引き出しておく。バーナで発生し
た高温燃焼ガスを内包せる輻射管ｃの外表面より熱が輻
射され、モータｅの回転によるファンｄが第７図に示す
矢印の方向に炉内ガスを循環させる。

第８図によりコイル加熱の仕組を説明する。輻射管ｃの
外表面から外向きに放出された熱輻射線は概ねコイルａ
に向う分、上方の断熱材ｉに向う分及び炉内循環ガスに
吸収される分に分かれる。該上方断熱材ｉの表面からコ
イルａに輻射線が放射される。

このことから、コイルａの上面は概ね輻射管ｃ及び上方
断熱材ｉの熱輻射線ｍとガス流ｎによる対流により盛ん
に加熱される。コイルａの側面の加熱はその角度からガ
ス流による対流加熱が主となり、輻射管ｃからの輻射分
は激減する。コイルａの下面についてはガス流ｎによる
対流加熱のみとなる。

コイルａの上面の一点Ａと下面の一点Ｂの温度上昇下降
曲線を第９図に示す。点Ｂは点Ａと較べて温度上昇が遅
れる。上述の輻射線の有無、点Ａ付近で吸収された残り
の熱ガスで点Ｂを加熱すること、更に熱容量の大きな金
属製のプレナムチャンバーｂと接していることから（第
９図）時間遅れT₁が生じる。第９図において、時間帯を
Ｉ−加熱期、II−均熱期、III−冷却期とする。

点Ｂが目標温度に達してから均熱IIを実施し、次に冷却
を行う。第７図で輻射管ｃ端のバーナ（図示せず）を消
火しクーラーｆをシリンダｈで風箱ｋ内に押し出す。ク
ーラーｆはその内部に冷却水管を有し、通過するガスを
冷却する。循環ガスが冷却され、このガスにより断熱材
ｉ、コイルａ、プレナムチャンバーｂ、ファンｄ、輻射
管ｃ及び風箱ｋは徐々に温度が下がる。

従って、コイルａから見ると最も冷たいガスがコイルの
上面に当り、次に側面に沿い、最後にプレナムチャンバ
ーｂ内を流れ、コイル下面はプレナムチャンバーｂを介
して冷却される。このことから、前記点Ａと点Ｂを比較
すると点Ｂの温度降下は大幅に遅れ第９図で時間遅れT₂
が生ずる。

［発明が解決しようとする問題点］ このように従来の箱型コイル焼鈍炉では、加熱、冷却期
共点Ｂが最悪条件点となるため、 (i) コイル下面の点Ｂで操業時間が決り、その時間が
長い、 (ii) 生産量が制限される、 (iii) 燃料消費量が多く不経済である、 等の問題点がある。

［問題点を解決するための手段］ 上述の従来の問題点を解決し、処理時間の短縮、生産能
力の向上及び省エネ化を図ることを目的として本発明で
は、断熱材で内張した炉内にコイル支持用のプレナムチ
ャンバーを設け、該プレナムチャンバーの上方に輻射管
をコイル収容用のスペースをあけて配設し、前記プレナ
ムチャンバー内に噴射孔を多数有する噴射ノズルを配設
し、更に前記炉内の一側壁側に、上部及び略中央部に開
口部を有する風箱を設け、該風箱内における前記略中央
部の開口部にファンを設置すると共に該ファンの上方及
び下方にクーラーを風箱内に出し入れ可能に配設し、該
風箱の前記上部開口部に仕切弁を設けて開閉し得るよう
にすると共に該風箱の下端部を前記噴射ノズルと連通す
ることによりコイル焼鈍炉を構成した。

［作用］ コイルを加熱する際はコイルの上方からは輻射管からの
輻射熱により、下方からは加熱された炉内ガスをファン
により風箱内に取り入れ、噴射ノズルに導いてコイルの
下側から吹き上げることによって、コイルを上方及び下
方の二方向から加熱することができる。

コイルを冷却する際は、輻射管による加熱を停止し、風
箱上部開口部を開いて前記フアンにより風箱内に取り入
れた炉内ガスをクーラーにより冷却した後、前記上記開
口部から吹き出して冷却ガスの自然降下によりコイル上
部を包囲すると共に前記噴射ノズルによりコイル下部に
吹き上げることによって、コイルを上方及び下方の二方
向から冷却することができる。

従って、加熱、均熱、冷却の処理時間が短縮され、生産
能力が向上し、省エネ化を図ることができる。

［実 施 例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図乃至第６図は本発明の一実施例を示すもので、１
はタイトコイル等のコイル、２はコイル１の上方に配設
した輻射管、３は前記コイル１を支持するためのもので
金属板を格子状に組んでなるプレナムチャンバー、４は
箱型の炉殻、５は断熱材であり、これらは前記従来の加
熱装置におけると略同様である。該プレナムチャンバー
３の内部に、上吹ノズル６を複数有するダクト状の噴射
ノズル７をプレナムチャンバー３の略全長に亘って配設
してある。該噴射ノズル７の先端側は閉塞してあり、基
端側は炉内片側を壁に沿って仕切板８で仕切ってなる風
箱９と連通し得るよう連結してある。

該風箱９内の略中央部の開口部にファン10を設け、前記
炉殻４の外側に設置したモータ11により該ファン10を駆
動し得るようにしてある。

該風箱９内のファン10上方及び下方にクーラー12,12を
ベローズ13,13により風箱９内に気密状態を保持したま
ま進退可能に配設し、前記炉殻４外壁に固定したアーム
14,14により支持せしめたシリンダー15,15により前記ク
ーラー12,12を夫々進退駆動し得るようにしてある。

該風箱９の上端部の仕切板８に開口部16を設け、該開口
部16を開閉し得る仕切弁17を前記炉殻４及び仕切弁８を
貫通し且つジャバラ18により気密状態を保持し得るよう
配設してあり、該仕切弁17をシーブ19に巻いたロープ20
により昇降することにより前記開口部16を開閉し得るよ
うにしてある。

更に、前記輻射管２上方の炉内に天井ファン21,21を配
設してある。

尚、炉内には窒素と水素の混合ガスを封入してあり、図
示してないが前記輻射管２の一端にはバーナ、他端には
排ガスダクトを設けてある。

本発明の装置によるコイル１の焼鈍も加熱、均熱、冷却
の３工程からなっており、基本的には前記従来例の場合
と同じであるが、以下に詳述する。

先ず、第２図及び第３図により加熱、均熱の態様を説明
する。シリンダー15,15でクーラー12,12を引き出してお
く。シーブ19によりロープ20を差出して仕切弁17を下限
保持し、風箱９の上端開口部16を閉止しておく。炉内ガ
スはファン10により（第２図では左から右に）吸込まれ
風箱９内を矢印の方向に下降し、噴射ノズル７を通って
該噴射ノズル７の上吹ノズル６から上方に噴射される。
一方、輻射管２の外周から熱輻射線が発射される。輻射
管２の熱輻射線はコイル１に向う分、天井断熱材５に向
う分及び炉内ガスを暖める分に分かれる。天井ファン21
を配設した場合は、天井ファン21を回転しコイル１上方
に滞留する炉内ガスを下方に流すことにより炉内ガスで
コイル１を対流加熱することができる。一方、ファン10
で加圧された高温の炉内ガスは前記の如くコイル１の下
面に吹きつけられコイル１の下面が加熱される。

以上を要約すると、本実施例でのコイル１はその上面が
主に輻射加熱、下面が噴流による対流加熱により温めら
れることになる。上、下面のバランスはファン10の回転
数、及び天井ファン21を配設した場合は天井ファン21の
回転数を変更することで容易に制御できる。

次に、第４図及び第５図により冷却の様態を示す。シリ
ンダー15,15でクーラー12,12を風箱９内に押し出す。シ
ーブ19及びロープ20で仕切弁17を上限に保持する。輻射
管２端部のバーナを消火する。クーラー12,12によりフ
ァン10で加圧された炉内ガスを冷却し風箱９の上方及び
下方に送り、上方は天井ファン21の方向へベーン22、開
口部16を経て吹出され、下方は噴射ノズル７を介して、
コイル１に向って噴射される。

すなわち、天井に沿って流れる炉内ガスは天井ファン2
1,21で加圧されコイル１の方に向きを変えた流れとな
り、コイル１の上面に衝突し、上面に沿って流れつつコ
イル１の表面の熱を奪う。一方、下方の噴射ノズル７内
ガスは上方に噴射されコイル１の下面に衝突し、コイル
１の熱を奪う。上下面から衝突した炉内ガスは各々コイ
ル１の側面に沿って流れつつ熱を奪った後、ファン10に
吸込まれる。

コイル１上／下面の冷却は天井ファン21,21の回転数の
変更と、クーラー12,12への供給水量の増減で容易に制
御できる。

第５図においてコイル１の点をＣ、Ｄ、Ｅとすると第６
図の温度曲線に示すごとく、上面点Ｃと下面点Ｄはほぼ
同一曲線上を移行し、コイル中央の点Ｅがやや遅れる。
しかし、この遅れT₃、T₄は従来例のT₁、T₂の半分以下に
なり、この結果均熱時間も短縮することが可能になり、
加熱、均熱、冷却期全てにおいて時間を短縮できる。

尚、本発明のコイル焼鈍炉は上述の実施例のみに限定さ
れるものではなく、天井ファンは加熱過程での効果が比
較的少なく、冷却過程で使用するのが有効であるので、
天井ファンを有しなくとも本発明の効果を充分に保てる
こと等本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変
更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のコイル焼鈍炉によれば、下
記の如き種々の優れた効果を発揮する。

(I) コイルを上下面から加熱、冷却するので最冷点
（最温点）をコイル中央とすることができる。

(II) 焼鈍時間を大幅に短縮できる。

(III) 生産量が増加し、燃料の単位消費量を低下させ
ることができ、省エネルギー対策上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のコイル焼鈍炉の一実施例の説明図、第
２図は本発明のコイル焼鈍炉によるコイルの加熱、均熱
状態を示す説明図、第３図は第２図におけるコイルの加
熱状態の詳細説明図、第４図は本発明のコイル焼鈍炉に
よるコイルの冷却状態を示す説明図、第５図は第４図に
おけるコイルの冷却状態の詳細説明図、第６図は第５図
に示したコイルの各点の温度上昇下降パターンを示す線
図、第７図は従来のコイル焼鈍炉の一例を示す説明図、
第８図は第７図におけるコイルの加熱状態の詳細説明
図、第９図は第８図に示したコイルの各点の温度上昇下
降パターンを示す線図である。 １はコイル、２は輻射管、３はプレナムチャンバー、７
は噴射ノズル、９は風箱、10はファン、12はクーラー、
16は開口部、17は仕切弁、21は天井ファンを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井浦 透 東京都千代田区大手町２丁目２番１号 石 川島播磨重工業株式会社本社内 (72)発明者 松本 健二郎 東京都千代田区大手町２丁目２番１号 石 川島播磨重工業株式会社本社内 (56)参考文献 特公 昭52−20925（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】断熱材で内張した炉内にコイル支持用のプ
   レナムチャンバーを設け、該プレナムチャンバーの上方
   に輻射管をコイル収容用のスペースをあけて配設し、前
   記プレナムチャンバー内に噴射孔を多数有する噴射ノズ
   ルを配設し、更に前記炉内の一側壁側に、上部及び略中
   央部に開口部を有する風箱を設け、該風箱内における前
   記略中央部の開口部にファンを設置すると共に該ファン
   の上方及び下方にクーラーを風箱内に出し入れ可能に配
   設し、該風箱の前記上部開口部に仕切弁を設けて開閉し
   得るようにすると共に該風箱の下端部を前記噴射ノズル
   と連通してなることを特徴とするコイル焼鈍炉。