JPH0781167B2 - 鋼帯の直火式連続焼鈍方法及び装置 - Google Patents

鋼帯の直火式連続焼鈍方法及び装置

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JPH0781167B2
JPH0781167B2 JP2180547A JP18054790A JPH0781167B2 JP H0781167 B2 JPH0781167 B2 JP H0781167B2 JP 2180547 A JP2180547 A JP 2180547A JP 18054790 A JP18054790 A JP 18054790A JP H0781167 B2 JPH0781167 B2 JP H0781167B2
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勝徳 川口
義孝 木村
順一 林
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鋼帯の連続焼鈍方法及びその焼鈍装置に関する
ものである。
〔従来の技術〕
連続焼鈍装置の加熱方式として、ラジアントチューブを
利用した間接加熱方式と直火加熱方式が知られている。
このうち後者の直火加熱方式は、間接加熱方式に比較し
加熱能力に優れ、しかも冷間圧延油をバーンアウトでき
るためそのクリーニング設備を省略できる等の利点を有
しており、広く溶融亜鉛メッキラインや鋼板の連続焼鈍
ラインに用いられている。また、直火加熱方式の欠点で
あるロールピックアップに対しては、特開昭62−54034
号公報に、燃焼中間反応生成物を有し且つ遊離酸素を有
しない非平衡領域、所謂未燃火炎を鋼板に衝突させ鋼板
を還元しロールピックアップを低減することが提案され
ている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、本発明者らのテスト結果では、焼鈍工程
前の鋼帯製造工程によっては従来直火炉に比較し、直火
還元を行なった鋼帯はメッキ性において若干劣る場合が
存在することが判明した。本発明者らは直火還元した鋼
帯の表面状態を詳細に分析した結果、製造工程により、
鋼帯表面のカーボン付着量が多くこれがメッキ性を大き
く阻害していること、また従来直火炉で表面に付着した
カーボンが問題とならないのは従来直火炉は空気比1以
下で燃焼しているにもかかわらずカーボンにとっては酸
化雰囲気であり炉内で焼失するためで、特開昭62−5403
4号公報のような直火還元法ではこの効果はあまり期待
できないことが判明した。
また、ある種の直火バーナーを用いると直火炉内でもカ
ーボンの発生が著しく、その後の鋼帯の化成処理を甚だ
しく阻害することが知られている。
従来のこの炉内でのカーボン付着を防ぐため、特開昭60
−77931号公報に示されるように、直火炉入口から鋼帯
温度600℃〜800℃となるまで、空気比1.0以下で燃焼さ
せたバーナーの燃焼ガスの燃焼反応が完了した領域(い
わゆる燃焼排ガス)を鋼帯表面にあてて鋼帯を加熱し、
鋼帯温度が前記温度を越える加熱の後段階においては、
空気比1.0以下で燃焼させたバーナーの燃焼ガスの、未
反応酸素を含まず且つ反応途中の中間イオンの存在する
領域を鋼板表面に当てて鋼帯を加熱する方法が提案され
ている。
しかし、鋼帯の焼鈍ラインでは鋼種による必要加熱温
度、ラインスピード等が大きく変化し、特開昭60−7793
1号公報のように鋼板温度域によって異なる燃焼ガス領
域で加熱するよう制御することは極めて困難であり、ま
た、必要加熱温度が特開昭60−77931号公報に示された
温度以下であるような鋼種に対してはカーボンの除去が
できないという欠点があった。
このように、直火還元炉には多くの長所が存在するが、
付着カーボンに対する問題点が残されていた。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は前記従来技術の問題点を有利に解決するために
なされたものであって、たとえば鋼帯の入側から順に、
排ガス吸引ダクト、排ガス予熱帯、直火還元加熱帯、必
要により電気加熱により均熱帯、及び冷却帯を連設した
鋼帯の直火式連続焼鈍装置において、酸素濃度が10〜10
0ppmの燃焼ガスを鋼帯へ直接吹き付けることにより酸化
膜の還元と、付着カーボンの除去を同時に行うことを特
徴とする鋼帯の連続焼鈍方法及びその装置を特徴とす
る。
以下、本発明を詳細に説明する。
〔作 用〕
本発明者らは燃焼ガス加熱による鋼帯上のカーボンの除
去作用について詳細に実験検討した結果、次のような結
論が得られた。即ち、燃焼ガス中の酸素濃度が10ppm以
上存在すると、直火還元加熱帯内でもメッキ性に影響し
ない程度に前記カーボンを除去することが可能であると
いうことである。これを第4図に示す。第4図は燃焼ガ
ス中の酸素濃度(ppm)とカーボン除去能力(本発明法
の直火還元加熱帯における除去能力/従来法の直火加熱
帯(鋼帯に直接燃焼ガスを吹付けない)における除去能
力)及び還元能力(鋼帯の還元部の直径/バーナー直管
部の直径)との関係を示したもので、前記酸素濃度が10
ppm以上になると本発明法のカーボン除去能力は従来法
の約40%以上になり、メッキ性に対し充分にカーボンを
除去することができるのである。
一方、鋼帯への還元能力は前記燃焼ガスの酸素濃度が10
ppmでバーナータイル直管部の直径の約3倍の鋼帯部分
を還元することができるが、酸素が増加するに従い還元
能力は落ち、100ppmを超えると急速に酸化速度が増大し
鋼帯に悪影響を与える。従って、カーボン除去能力を有
するとともに還元能力も十分有する燃焼条件としては、
該燃焼の排ガスの酸素濃度を10〜100ppmの範囲に制御す
ればよいことが分かった。
本発明者らは、この制御を可能ならしめる一方案とし
て、所定の直管部を有するバーナータイル底部におい
て、該底部100cm2あたり5孔以上の2重管式吐出孔を設
け、ノズル(内管)には燃料ガス、外管には空気をバー
ナー中心軸に対し平行に流す構造をもつバーナーを開発
した。そして、前記ノズルと外管の口径比(面積比)を
変化することにより、燃料ガスと空気の相対流速を変化
させ、これにより両者の混合状態を変えて燃焼速度を制
御し、燃焼ガス中の酸素濃度を容易に変えることに成功
した。第5図は2重管バーナーノズルの面積比、すなわ
ち、外管(空気孔)の面積/ノズル(燃料孔)の面積の
値と酸素濃度(ppm)との関係を示したもので、例えば
酸素濃度を30ppm必要のときはバーナーノズル面積比を
3にすればよい。また、本発明に係るバーナーを用いた
直火還元帯の前段に該バーナーからの排ガスによって鋼
帯を予熱する予熱帯を設置することにより鋼板表面の付
着カーボンをある程度除去することが可能となる。
さらに、還元力に余裕がある場合、排ガス予熱帯に空気
吹き込みを行うことにより、付着カーボン除去は若干促
進される。
このように直火還元加熱帯前段に排ガス予熱帯を設ける
ことにより、カーボンの除去はより一層完全に行われ
る。また当然炉熱効率も向上する。
〔実施例〕
本発明の連続焼鈍装置は第1図に示すように、排気予熱
帯1と直火還元加熱帯3とを連設し、該加熱帯3で生じ
た燃焼排ガスGを前記予熱帯1へ送るための排ガス吸引
ダクト2を前記予熱帯1の前方に配置し、かつ前記加熱
帯3の出側に冷却帯7を連設して構成されている。
前記直火還元加熱帯3にはバーナー5を鋼帯Sの進行方
向に沿って多段配列したバーナー列6を鋼帯Sの両面に
面して配設してある、前記バーナー5の一実施例を第3
図に示す。
図において、直火還元加熱帯3の壁体16の適当個所にバ
ーナータイル部10を設け、その一端を開放端として加熱
炉内部に接せしめ、他端に底部11を設ける。該底部11に
はノズル19を挿入する外管12を適当数穿設する。バーナ
ータイル部10は直管部14と必要により拡径部15で構成さ
れている。バーナータイル底部11の外周に外筒13が設け
られ、該外筒部13内に内筒17と、該内筒17に連結する燃
料拡散室18、該燃料拡散室18の壁面に突設したノズル19
が配設されている。該ノズル19は前述の如く、バーナー
タイル底部の外管12内にその先端が挿入配置され、該ノ
ズル19の外側面と外管12との間に間隙部を設けるように
する。このようにして、バーナータイル底部11に2重管
式吐出孔20を構成する。
このような構造よりなるバーナー5の外筒13に空気を、
又、内筒17に燃料ガスを流すと、2重管式吐出孔20より
両者がバーナー中心軸に対して平行に層状をなして流
れ、バーナータイル直管部内で均一に十分混合するとと
もに空気比を0.7〜0.9に調整し、バーナーノズル面積比
を制御することにより燃焼排ガス中の酸素濃度が10〜10
0ppmに調整された高温の燃焼ガスが発生し、バーナータ
イル底部11より50〜300mm離れた移動中の鋼帯表面に前
記高温燃料ガスが吹付けられる。
このようにして鋼帯Sが直火還元加熱帯3で加熱還元さ
れるが、燃焼によって生じた排ガスGは連続焼鈍炉の入
側に設けた排ガス吸引ダクト2によって吸引され、鋼帯
の進行方向に逆向して流れる。本発明ではかゝる排ガス
により排ガス予熱帯1を構成して鋼帯を予熱するが、更
に燃焼排ガス中の残留微量酸素によって鋼帯に付着した
カーボンを一部燃焼せしめる。燃焼排ガスは上述の如く
弱酸化性なため鋼帯表面に若干酸化膜が生成するが、該
酸化膜は次工程の直火還元加熱帯の直火バーナーで還元
されまたこの時、同時に鋼帯に付着したカーボンも完全
に除去される。
一方、溶融メッキラインにおいては直火還元加熱帯で加
熱還元された鋼帯Sが熱処理不要な鋼種である場合、直
接冷却帯7へ送られ、メッキ浴温度程度迄冷却される。
上記鋼種が均熱処理を必要とする場合は第2図に示すよ
うに直火還元加熱帯3と冷却帯7の間に均熱帯9を設け
る。該均熱帯9は前工程の加熱帯3で鋼帯が還元処理さ
れているのでラジアントチューブを設けた還元雰囲気炉
でなくてよく、安価な加熱手段、例えば電気加熱装置を
設けることができる。
上記の如く、排ガス予熱帯1では若干酸化膜が鋼帯表面
に生成するが、鋼帯の温度が低いため排ガス予熱帯1と
直火還元加熱帯3との間のハースロール8Bにはピックア
ップが生じない。また直火還元加熱帯3と均熱帯9又冷
却帯7との間のハースロール8C〜8G等も、直火還元加熱
帯3で鋼帯が直火還元加熱処理されるので鋼帯表面の酸
化膜が除去されるためピックアップが生じない。
次に第1図の連続焼鈍装置で鋼帯を処理した結果につい
て説明する。
直火還元加熱炉のバーナに燃料ガスとしてコークス炉ガ
スを燃焼料50,000Kcal/h使用し、空気とともに2重管式
吐出孔より層状に流し、バーナータイル直管部内で空気
比を0.8に調整し、均一混合して燃焼せしめた。
上記バーナーはバーナータイル底部に25個の2重管を設
けたバーナー部と、バーナータイル直管部直径85mm、長
さを100mmとしたバーナータイル部で構成した。そし
て、ノズルを外管内に移動して両者の面積比を3に調整
し、燃焼排ガス中の酸素濃度を30ppmにした。かゝる燃
焼排ガスを20mの排ガス予熱帯に吸引せしめ、その雰囲
気温度を1000℃とした。
この結果、鋼帯は排ガス予熱帯で400℃に予熱され、か
つ、鋼帯表面のカーボン(5mg/m2)はその30%が燃焼除
去された。次いで鋼帯は10mの直火還元加熱帯に送ら
れ、該加熱帯で800℃に加熱されるとともに残りのカー
ボン及び酸化膜も全て除去された。次に鋼帯は冷却帯へ
送られ、450℃に冷却された。かゝる鋼帯にメッキ処理
を施したところ極めて良好なメッキ性を示した。
このように本発明の鋼帯熱処理方法及び装置によれば鋼
帯に付着したカーボンは予熱帯及び直火還元加熱帯で燃
焼され、かつ、予熱された鋼帯は直火還元加熱帯で直接
加熱還元されるので、後工程に還元炉やラジアントチュ
ーブ付き均熱炉等を必要とせずに鋼帯表面を清浄化する
ことが可能となった。
〔発明の効果〕
本発明は詳述したように、直火加熱還元炉に設けた本発
明のバーナーによって鋼帯表面を還元処理するとともに
鋼帯に付着したカーボンを燃焼させることができ、これ
により連続焼鈍炉の加熱清浄化効果を一層発揮すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の連続焼鈍炉の一例を示す概略断面正面
図、第2図は本発明の他の実施例を示す概略断面正面
図、第3図は本発明のバーナー構造を示し、同図(a)
は断面正面図、同図(b)はその側面図、第4図は燃焼
排ガス中酸素濃度とカーボン除去能力及び還元能力との
関係を示す図、第5図はバーナーノズル面積比と酸素濃
度の関係を示す図である。 1……排ガス予熱帯、2……排ガス吸引ダクト、 3……直火還元加熱帯、5……バーナー、 6……バーナー列、7……冷却帯、 8A〜8G……ハースロール、 9……均熱帯、10……バーナータイル部、 11……バーナータイル底部、 12……外管、13……外筒、 14……バーナータイル直管部、 15……バーナータイル拡径部、 16……直火還元加熱炉壁体、 17……内筒、18……燃料拡散室、 19……バーナーノズル、20……2重管式吐出孔、 S……鋼帯、G……燃焼排ガス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 順一 福岡県北九州市八幡東区枝光1―1―1 新日本製鐵株式会社設備技術本部内 (72)発明者 中窪 淳 愛知県東海市東海町5―3 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭60−77931(JP,A) 特開 昭62−54034(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入側に排ガス予熱帯、出側に直火還元加熱
    帯を設け、該直火還元加熱帯では、燃焼ガス中の酸素濃
    度を10〜100ppmとして鋼帯の直火還元加熱を行い加熱後
    の排ガスを前記排ガス予熱帯へ導入して鋼帯の予熱を行
    うことを特徴とする鋼帯の直火式連続焼鈍方法。
  2. 【請求項2】鋼帯の入側から順次、排ガス吸引ダクト、
    弱酸性雰囲気を有する排ガス予熱帯、直火還元加熱帯、
    電気加熱による均熱帯及び冷却帯を連設し、且つ前記直
    火還元加熱帯には直管部を有するバーナタイル底部に小
    径の2重管式吐出孔を前記バーナタイル底部面積あたり
    100cm2あたり5個以上開口して形成したバーナを多数配
    置してバーナ列を構成したことを特徴とする鋼帯の直火
    式連続焼鈍装置。
JP2180547A 1990-07-10 1990-07-10 鋼帯の直火式連続焼鈍方法及び装置 Expired - Lifetime JPH0781167B2 (ja)

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