JPH0920928A - 連続式多目的炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一つの炉でもって種々の熱処理を選択的に行
うことの出来る多目的炉を提供する。 【構成】 多目的炉は、金属ストリップに対する加熱能
力が可変の加熱室と、金属ストリップの加熱及び徐冷を
選択的に行うことの出来る加熱兼徐冷室と、金属ストリ
ップを焼入のために急冷することと急冷せぬままパスさ
せることとを選択的に行うことのできる焼入室と、金属
ストリップに対する冷却能力が可変な冷却室とを、それ
らに金属ストリップを順に挿通させ得るように列設させ
て構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属ストリップを連続的
に熱処理するようにした炉に関し、詳しくは金属ストリ
ップに対する種々の熱処理を行い得るようにした連続式
多目的炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属ストリップを連続的に例えば焼入す
る必要のある場合、金属ストリップを焼入用の高温度ま
で加熱する為の加熱室と、その加熱された金属ストリッ
プをその高温度で保持する為の均熱室と、その高温度の
金属ストリップを急冷して焼きを入れるための焼入室と
を、それらに金属ストリップを順に挿通させられるよう
に列設した焼入炉を設置している。このような焼入炉を
用いると、金属ストリップの焼入処理を、適正にしかも
連続的に能率良く行うことが出来る。

【０００３】又、金属ストリップを連続的に例えば歪無
し焼鈍する必要のある場合、金属ストリップを焼鈍用の
高温度まで加熱する為の加熱室と、その高温度に加熱さ
れた金属ストリップを冷却時の応力が小さくなってスト
リップに歪みが生じ難くなる温度まで、歪みを発生させ
ぬようにゆっくりと冷やす為の徐冷室と、その徐冷室に
よって冷やされた金属ストリップを抽出を行うことので
きる低温度まで冷やす為の冷却室とを、それらに金属ス
トリップを順次挿通させられるよう順に列設した焼鈍炉
を設けている。このような焼鈍炉を用いると、金属スト
リップの歪無し焼鈍処理を、適正にしかも連続的に能率
良く行うことが出来る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、金属ストリッ
プの焼入と金属ストリップの歪無し焼鈍の両方を行いた
い場合、上記のような焼入炉と焼鈍炉との二つの炉を設
けるには、それら両者の設置のために広い設置スペース
を必要とし、又多額の設備費用も必要とする問題点があ
った。

【０００５】本願発明の連続式多目的炉は上記従来技術
の問題点（技術的課題）を解決する為に提供するもので
ある。第１の目的は、金属ストリップに対して種々の熱
処理を行うことが出来るようにすることである。第２の
目的は、上記種々の熱処理を何れも金属ストリップに対
し連続的に能率良く行うことが出来るようにすることで
ある。第３の目的は、上記のような種々の熱処理を一つ
の炉でもって行うことが出来て、炉の設置スペースの節
約や設備費用の節約を図ることが出来るようにすること
である。他の目的及び利点は図面及びそれに関連した以
下の説明により容易に明らかになるであろう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本願発明における連続式多目的炉は、金属ストリッ
プに対する加熱能力の調節手段を備える加熱室と、金属
ストリップに対する加熱及び徐冷の選択手段を備える加
熱兼徐冷室と、金属ストリップに対して焼入の為の急冷
を行うか否かの選択手段を備える焼入室と、金属ストリ
ップに対する冷却能力の調節手段を備える冷却室とを、
それらに金属ストリップを順に挿通させ得るように列設
したものである。

【０００７】

【作用】金属ストリップを各室に連続的に挿通し、加熱
室においては焼入の為の高温度まで加熱し、加熱兼徐冷
室においては上記高温度に保持し、焼入室においては急
冷し、冷却室においては抽出温度まで冷却することによ
り、金属ストリップを連続的に焼入することができる。
又、金属ストリップを各室に連続的に挿通し、加熱室に
おいては焼鈍用の高温度まで加熱し、加熱兼徐冷室にお
いては歪みが発生し難くなる温度までゆっくりと徐冷
し、焼入室はそのまま通過させ、冷却室においては抽出
温度まで冷却することにより、金属ストリップを連続的
に歪み無し焼鈍することができる。

【０００８】

【実施例】以下本願の実施例を示す図面について説明す
る。連続式多目的炉を示す図１において、該連続式多目
的炉は符号Ａ〜Ｄで示す四つの室から構成している。即
ちＡは加熱室、Ｂは加熱兼徐冷室、Ｃは焼入室、Ｄ冷却
室を夫々示し、これらは金属ストリップＭを順次挿通さ
せ得るよう図示の如く順に列設している。各室の各々は
何れも通常知られた構成で、１は炉体、２はストリップ
の導入口、３，４，５は通過口、６は導出口、７，８，
９はストリップを浮揚させるための浮揚手段で、夫々ス
トリップの上面及び下面に向けてガスを吹出す為の上下
のプレナムチャンバー10，10とその吹き出しの為のガス
をそれらのチャンバー10に送り込む為のファン11とから
構成されたものを例示する。しかし該浮揚手段は周知の
静圧パッドと動圧ノズルからなるものであってもよい。
各室の浮揚手段は何れもストリップの上面と下面とに向
けて吹出すガスの風量を個別に可変に構成している。例
えばファン11の回転数を可変に構成し、またファン11か
ら上下のプレナムチャンバー10への各送風路の途中に夫
々個別のダンパーを設けて、それらの開度の調整により
上下のプレナムチャンバー10へのガスの送り込み量を個
別に調整することによって上記ガスの吹き出しの風量を
個別に変更できるようにしている。上記吹き出しの風量
の可変の為の構成は上記構成以外に、上下のプレナムチ
ャンバーに対して夫々ガス送り込み用の個別のファンを
設けて、それらのファンの回転数を個別に可変にした
り、プレナムチャンバー10における多数の吹き出し口の
内、ガスの吹き出しを行うものの数を変化させるように
したり、或いはそれと上記構成とを組み合わせて行うよ
うにしても良い。上記各浮揚手段の内、加熱室Ａの浮揚
手段７はストリップに加熱用ガスを吹き付けるための吹
き付け手段としても機能し、加熱兼徐冷室Ｂの浮揚手段
８は加熱用或いは徐冷用ガスの吹き付け手段としても機
能し、冷却室Ｄの浮揚手段９は冷却用ガスの吹き付け手
段としても機能する。

【０００９】次に加熱室Ａ及び加熱兼徐冷室Ｂに設けた
12は各々の室内のガスを加熱する為の加熱手段で、例え
ばバーナーを示すが、他にラジアントチューブ、電熱線
等であっても良い。上記構成の加熱室Ａは、金属ストリ
ップに対する加熱能力の調節手段を備える。例えば加熱
手段としてのバーナー12の燃焼量を調節して炉内温度を
制御する為の調節計を備えていて、その調節により加熱
能力を変更できるようにしている。又加熱兼徐冷室Ｂ
は、金属ストリップに対する加熱及び徐冷の選択手段を
備える。例えば加熱室Ａと同様に炉内温度を制御する為
の調節計を備えて加熱能力を変更出来るようにしている
と共に、炉内温度を加熱用の高温度への設定と、徐冷用
のやや低い温度への設定の切り替え手段を備えていて、
その切り替えにより上記加熱及び徐冷の選択を行い得る
ようにしている。

【００１０】次に焼入室Ｃに設けた14はストリップを急
冷する為の急冷手段を示し、例えばストリップに水その
他の冷却材或いはそれらの冷却材と圧縮空気とを一緒に
吹きかけてストリップを急冷するようにしたものであ
る。上記構成の焼入室Ｃは、金属ストリップに対して焼
入の為の急冷を行うか否かの選択手段を備える。例えば
上記急冷手段14に対する冷却材の供給を行わせたり止め
たりする為のバルブを備え、その開閉により急冷を行う
か否かの選択を行い得るようにしている。

【００１１】次に冷却室Ｄにおいては第１の冷却ゾーン
15と第２の冷却ゾーン16とを設定してあり、それらの間
にはフォグ冷却手段17を設けている。フォグ冷却手段17
はストリップに冷却材の霧を吹きかけてストリップを迅
速に冷却するようにしたものである。この冷却手段17は
ストリップの冷却効果が大きいため、冷却に伴って生ず
る応力によりストリップに歪みが生ずることを防止する
為にストリップの温度がある程度低下した状態となる場
所で霧の吹きかけを行うようにしている。例えば図示の
ように第１の冷却ゾーン15の後に設けている。また該冷
却手段17は、上記吹きかけた霧をストリップが冷却室Ｄ
を通過中に乾燥させてしまって、冷却室Ｄから出たスト
リップに対する水切りの作業が不要となるようにする為
に、ストリップにある程度温度がある状態となる場所で
霧の吹きかけを行うようにしている。例えば図示のよう
に第２の冷却ゾーン16の前に設けている。上記構成の冷
却室Ｄは、金属ストリップに対する冷却能力の調節手段
を備える。例えば上記各ゾーンZ1，Z2における吹き付け
手段９の夫々のファン11にはそれらの回転数を制御する
為の制御装置が夫々付設してあり、該制御装置によって
ファン11の回転数を変えることによりプレナムチャンバ
ー10からの冷却用ガスの吹き出し量を変化させて上記冷
却能力を調節できるようにしている。フォグ手段もその
作動、非作動の切替手段が付設してあって、その作動、
非作動の選択により上記冷却能力を調節できるようにし
ている。尚18は導出されたストリップの温度を検出する
為に導出口６に近接させて設けた温度検出手段を示し、
接触型温度計或いは放射温度計が用いられる。

【００１２】上記構成の連続式多目的炉にあっては、金
属ストリップＭを図示のように連続的に挿通させながら
それに対する熱処理を行う。金属ストリップＭは例えば
アルミ、銅などのストリップで、厚みは０．３mm〜４m
m、幅は数百mm〜２千mmなど様々である。上記熱処理の
種類は、焼鈍処理と焼入と時効処理とがある。また焼鈍
処理は省エネルギー焼鈍と歪み無し焼鈍と高生産性焼鈍
とができる。さらに夫々の熱処理について、通常の金属
ストリップに対する熱処理は勿論のこと性状の悪いスト
リップに対する熱処理ができる。以下各々について説明
する。

【００１３】先ず省エネルギー焼鈍を説明する。この熱
処理は、時間的な余裕があって炉の設備能力以下で操業
することが出来る場合に行われ、各室Ａ，Ｂ，Ｄの浮揚
手段７，８，９の風量を絞ることによって電力コストの
低減化が図られる。以下その手段を説明する。尚この熱
処理の場合においてストリップが炉内を通る際のヒート
カーブは図２の（Ａ）を参照。この熱処理の場合は、加
熱兼徐冷室Ｂをストリップの加熱を行う為の加熱室とし
て機能させ、焼入室Ｃの急冷手段14は非作動にし、冷却
室Ｄにおいてはフォグ冷却を作動にすると共に、第１及
び第２の冷却ゾーン15，16でのガスの吹き出しの風量を
ストリップのフロート限界以上でできるだけ絞る。上記
の状態でストリップＭを挿通させる。するとストリップ
Ｍは加熱室Ａ及び加熱兼徐冷室Ｂにおいて上記吹き付け
手段７，８から吹出される高温（例えば６００℃）の加
熱用ガスにより焼鈍の為の所定の高温度21（この温度を
本件明細書中では焼鈍加熱温度と呼ぶ。その温度はスト
リップの材料の種別に応じて２５０℃〜５５０℃程度の
間の所定の温度に定められる）まで加熱される。次にス
トリップＭは焼入室Ｃを通過して冷却室Ｄに入る。冷却
室Ｄでは、先ず第１の冷却ゾーン15において吹き付け手
段９から吹出されるガスによる噴流冷却を受けて、符号
22のように例えば２５０℃程度まで冷却され、次にフォ
グ冷却手段17からの霧によって迅速な冷却を受けて、符
号23のように例えば１５０℃程度まで冷却され、次に第
２の冷却ゾーン16において吹き付け手段９から吹出され
るガスによる噴流冷却を受けて、冷却室Ｄからの抽出が
可能な低温度24（この温度を本件明細書中では抽出冷却
温度と呼ぶ。この温度は例えば１００℃以下である）ま
で冷却され、導出口６から送り出される。

【００１４】次に歪無し焼鈍を説明する。この熱処理
は、ストリップＭに歪みが発生することを抑えて良質の
製品を得る為に、熱応力の発生を極力抑えた状態で行
う。以下その手段を説明する。尚この熱処理の場合のヒ
ートカーブは図２の（Ｂ）を参照。ストリップに最も大
きな熱応力が発生するのは、ストリップが上記焼鈍加熱
温度にまで加熱された後ストリップが冷却を開始される
ときであるので、そのときのストリップの温度勾配を小
さくした状態で、ストリップに冷却の際の応力による歪
みが生じ難くなる温度（この温度を本件明細書中では応
力抑制冷却温度と呼ぶ。その温度は例えば上記焼鈍加熱
温度から２０〜３０℃低下した温度である）まで冷却を
行うように操作を行う。その為に、加熱兼徐冷室Ｂをス
トリップを緩やかな温度勾配で冷却させる為の徐冷室と
して機能させる。尚、焼入室Ｃの急冷手段14及び冷却室
Ｄのフォグ冷却手段17は非作動にする。又冷却室Ｄの吹
き付け手段９からのガスの吹き出しの風量は、ストリッ
プを所定の抽出冷却温度まで冷却出来るように定める
（強の状態）。上記の状態でストリップＭを挿通させ
る。するとストリップＭは加熱室Ａにおいて吹き付け手
段７から吹出されるガスにより焼鈍加熱温度21（前記し
たと同様の２５０〜５５０℃）まで加熱される。次にス
トリップＭは徐冷室となっている加熱兼徐冷室Ｂにおい
て、そこの吹き付け手段８から吹出されるガスにより緩
やかな冷却（例えば１５乃至３０℃／分程度の温度勾
配）を受けて上記応力抑制冷却温度25（例えば２３０〜
５２０℃）まで徐冷される。次にストリップＭは焼入室
Ｃを通って冷却室Ｄに入る。冷却室Ｄでは、第１及び第
２の冷却ゾーン15，16において吹き付け手段９から吹出
されるガスによる噴流順次を順次受ける。このようにし
てストリップは抽出冷却温度24（例えば１００℃以下）
まで冷却され、導出口６から送り出される。

【００１５】次に高生産性焼鈍を説明する。この熱処理
は炉の生産性の向上の為に、炉の設備能力を目一杯発揮
させる状態で行う。以下その手段を説明する。尚この熱
処理の場合のヒートカーブは図２の（Ａ）の通りであ
る。上記目的の為に、冷却室Ｄにおいては冷却能力を極
力大きくするよう、フォグ冷却手段17を作動させると共
に吹き付け手段９からのガスの吹き出しは強の状態にす
る。又加熱室Ａ及び加熱兼徐冷室Ｂにおいては、加熱能
力を大きくする為に、サーマルヘッド（炉温即ち室内の
加熱用ガスの温度と、材温即ちストリップの温度との
差）を大きくする。尚焼入室Ｃの急冷手段14は非作動で
ある。上記状態でストリップＭを挿通させると、ストリ
ップＭは上記省エネ焼鈍の場合と同様に加熱及び冷却が
施され、導出口６から送り出される。この場合、加熱能
力及び冷却能力が大きいので、ストリップを早い搬送速
度でもって挿通させながらそれに図２の（Ａ）の如き所
定のヒートカーブの加熱及び冷却を施すことが出来、そ
の結果、炉の生産性を向上させることが出来る。

【００１６】次に焼入を説明する。この熱処理はストリ
ップＭを加熱、均熱して金属元素を充分に固溶化させた
後、それを急冷して強度の強い材料を得る目的で行う。
以下その手段を説明する。この場合のヒートカーブは図
２の（Ｃ）の通りである。上記目的の為に、加熱兼徐冷
室Ｂは均熱室として機能させ、又焼入室Ｃの急冷手段14
は作動にする。尚冷却室Ｄにおいては、フォグ冷却手段
17は非作動であり、吹き付け手段９のガスの吹き出し
は、ストリップのフロート状態を維持できる程度で弱の
状態である。上記の状態でストリップＭを挿通させる
と、ストリップＭは先ず加熱室Ａにおいて焼入を行う為
の所定の高温度26（この温度を本件明細書中においては
焼入加熱温度と呼ぶ。その温度は金属ストリップＭの材
質により異なるが、例えば４５０〜５５０℃である）ま
で急速に加熱され、次に加熱兼徐冷室Ｂでは上記の温度
26に均熱状態で保持される。これによりストリップＭの
金属元素は十分に固溶化する。次にストリップＭは焼入
室Ｃにおいて急冷手段14により焼入の為の所定の低温度
27（この温度を本件明細書中においては焼入冷却温度と
呼ぶ。その温度は例えば２００℃程度である）まで急冷
されて焼き入れされる。然る後ストリップＭは冷却室Ｄ
において吹き付け手段９から吹き出されるガスにより所
定の抽出冷却温度24（例えば１００℃以下）まで噴流冷
却され、導出口６から送り出される。

【００１７】次に時効処理を説明する。この熱処理は、
従来はストリップの焼鈍の後別ラインで行っていた時効
処理を、作業手間を省略する為に、ストリップの焼鈍の
後その冷却の過程で一連に行ってしまうものである。以
下その手段を説明する。この場合のヒートカーブは図２
の（Ｄ）の通りである。上記目的の為に、冷却室Ｄから
送り出されるストリップの温度を温度検出手段18によっ
て検出し、その温度が時効処理の為の所定の温度29（こ
の温度を本件明細書中においては時効冷却温度と呼ぶ。
その温度は例えば１２０〜１５０℃である）となるよ
う、冷却室Ｄにおいては上記温度検出手段18による温度
の検出値を基にして冷却の度合いを制御する。尚フォグ
冷却手段17は非作動であり、又、吹き付け手段９のガス
の吹き出しは概ね弱である。又この場合、加熱兼徐冷室
Ｂは加熱室として機能させ、焼入室Ｃの急冷手段14は非
作動である。上記の状態でストリップＭを挿通させる
と、ストリップＭは加熱室Ａ及び加熱兼徐冷室Ｂにおい
て、時効処理を行う為の所定の高温度28（この温度を本
件明細書中では時効加熱温度と呼ぶ。その温度は例えば
２５０〜４００℃である）まで加熱される。加熱後スト
リップＭは、焼入室Ｃを通過し、冷却室Ｄにおいて吹き
付け手段９から吹き出されるガスにより上記時効冷却温
度29まで噴流冷却され、導出口６から送出される。

【００１８】次に性状の悪いストリップに対して上記の
各熱処理を施す場合について説明する。この操作は、ス
トリップが板厚の厚いものであったり、ホットコイル等
のように圧延形状の悪いものであっても、それらの表面
に疵を付けることなく所定の熱処理を施す為に行う。上
記目的の為には、各室における吹き付け手段において、
ストリップＭの上面に対するガスの吹き出し量を少なく
し下面に対する吹き出し量を多くする。例えば上側のプ
レナムチャンバーからのガスの吹き出しを絞り、下側の
プレナムチャンバーからのガスの吹き出し量を多くす
る。このようにしてストリップのフロート量を大きくし
た状態でストリップを挿通させ、上記のような各熱処理
を行う。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本願発明にあっては、前記
したように金属ストリップに対して種々の熱処理を施す
ことが出来、しかも何れの熱処理も、金属ストリップを
加熱室Ａ、加熱兼徐冷室Ｂ、焼入室Ｃ、冷却室Ｄに連続
的に挿通させる過程で連続的に能率良く行うことが出来
る効果がある。更に、そのような種々の熱処理を何れも
連続的にできるものであっても、それらは各室Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの能力の調節或いは作動の選択で行い得るように
したので、上記４室Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを備えた一つの炉で
もって何れの熱処理もができる特長がある。このことは
前記従来技術に比べて設置スペースや設備費用の大幅な
節約を図ることのできる有益性がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】連続式多目的炉の略示断面図。

【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は種々の熱処理の場合における
ヒートカーブを示す図。

【符号の説明】

Ａ 加熱室 Ｂ 加熱兼徐冷室 Ｃ 焼入室 Ｄ 冷却室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属ストリップに対する加熱能力の調節
   手段を備える加熱室と、金属ストリップに対する加熱及
   び徐冷の選択手段を備える加熱兼徐冷室と、金属ストリ
   ップに対して焼入の為の急冷を行うか否かの選択手段を
   備える焼入室と、金属ストリップに対する冷却能力の調
   節手段を備える冷却室とを、それらに金属ストリップを
   順に挿通させ得るように列設したことを特徴とする連続
   式多目的炉。