JPS5933176B2 - 連続焼鈍炉の加熱帯炉温設定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、連続焼鈍炉の加熱帯炉温設定方法に係り、特
に、多種のストリップを複数の加熱ゾーンで順次加熱す
る加熱帯を有する連続焼鈍炉の加熱帯炉温設定方法の改
良に関する。

一般に、連続焼鈍炉、例えば、第１図に示される如く、
ペイオフリール１０、溶接機１２、鋼帯洗浄装置１４、
プライドルロール１６、入側ルーバ１８、フライドルロ
ール２０、テンションデバイス２２、竪型式の加熱帯２
４、均熱帯２６、カスジェット式の急冷帯２８、過時効
帯３０、冷却帯３２、プライドルロール３４、出側ルー
パ３６、プライドルロール３８、シャー４０、テンショ
ンリール４２から構成される鋼帯８の連続焼鈍設備ｌこ
おいて、鋼帯８の温度を所望の材料特性を得るのに必要
な温度（以下、目標温度という）まで上昇させるための
加熱帯２４は、その制御ゾーンが、例えば第２図に示す
如く、２４−１〜２４−６迄の６加熱ゾーンに分割され
ている。

このように、各加熱ゾーン２４−１〜２４−６に分割さ
れているのは、炉内各部付毎、特に垂直方向に、炉温分
布が一様になりにくいという配慮から行なわれている。

この加熱ゾーン２４−１〜２４−６における炉温設定は
、通常者ゾーン毎の計装ループにより独立に炉温設定が
可能となっているが、実際には、第３図に実線Ａで示す
如く、加熱帯出側の目標板源Ｔｓに応じて、■、２ゾー
ンの設定炉温１ｇ１□、３，４ゾーンの設定炉温Ｔｇｓ
＜ｔ５ｔ６ゾーンの設定炉温Ｔｇ５６がすべて共通の値
として与えられるフラットヒートとする場合が多い。

この場合の外淵曲線を実線Ｂで示す。

しかし、このように加熱ゾーン毎の設定炉温かすべて同
一なフラットヒートであると、同じく第３図に実線Ｃで
示す如く、１．２ゾーンの必要燃料流量Ｆ１□３゜４ゾ
ーンの必要燃料流量Ｆ３４ ｔ ５ 、６ゾーンの必要
燃料流量Ｆ５６に大きな差ができ（例えば、ラジアント
チューブ式加熱帯においては、Ｔ ｓ ＝７００℃、Ｔ
ｇ１２＝Ｔｇａ＋＝Ｔｇ＋５ａ＝８５０℃の場合、Ｆ
：Ｆ ：Ｆ５６＝４１： ３４ ： ２５となる）
各ゾーンの必要燃料流量に大きな差ができてしまう。

従つて特に、多種の銅帯を取り扱う必要があり、設定炉
温の範囲が広い多目的連続焼鈍炉においては、高温の炉
淵設定時に各ゾーン共通のフラットヒート炉温設定のみ
で所定の板温を得るべく加熱帯能力を向上しようとする
と、■、２ゾーンのバーナー容量を極めて大きくしなけ
ればならず、設備費が高くなるだけでなく、低温の炉淵
設定時ｌこ、制御性及び熱効率上不利な、過大なターン
ダウンをしなければならない場合が生ずるという問題点
を有した。

即ち、例えば、ラジアントチューブ式加熱帯では、第４
図に示す如く、バーナの最大ガス流量に対して、排ガス
湿度が比較的低く、効率の良い２０〜９０％の範囲、即
ち、良好なターンダウン比（使用流量／最大流量）範囲
りが存在するが、高湿の炉温設定に合わせてバーナー容
量を設計すると、低温の炉淵設定時に熱効率が極めて悪
くなり、又、良好な燃焼状態を確保できなくなって、低
温の炉温設定が困難となる。

従ってバーナー容量増大による加熱帯能力向上には限界
があった。

一方本発明に類似するものとして、炉内ロールのヒート
クラウンと、板温及び通板板厚の間に相関関係があるこ
とを利用して、炉温設定を板厚に応じて各ゾーン毎に変
える、所謂ステップヒート炉温設定を行ない、銅帯の蛇
行を抑えて通板性を向上することも行なわれているが、
本発明のように、加熱帯の能力向上を目的とするもので
はなかった。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、加熱帯の能力を向上でき、広範囲の炉温設定ｌこ対
して、効率の良い熱処理を行なうことができる連続焼鈍
炉の加熱帯炉温設定方法を提供することを目的とする。

本発明は、多種のストリップを複数の加熱ゾーンで順次
加熱する加熱帯を有する連続焼鈍炉の加熱帯炉温設定方
法において、加熱帯出側における所望の材料特性を得る
のに必要な板温が、バーナの良好なターンダウン比範囲
内にて得られるフラットヒートの能力上限に対応する湿
度より高い場合には、加熱ゾーンの設定炉温を順次高め
てステップヒートとし、目標板温が前記フラットヒート
の能力上限に対応する流度未満である場合ｌこは、加熱
ゾーンの設定炉温を同一としてフラットヒートとするよ
うにして、前記目的を達成したものである。

以下本発明の詳細な説明する。

いま、ライン速度１５０ｍ／分で搬送されている厚さ０
．６５ｍｒｎ。

板幅１０００ｍｍの銅帯を、加熱帯出側でＴｓ−９００
℃まで加熱する場合のステップヒートとフラットヒート
の実、験結果ｌこついて比較検討してみる。

第」、第２ゾーン、第３、第４ゾーン、第５、第６ゾー
ンの各ゾーンにおける設定炉温Ｔｇ１２ｔＴ ｇｓ＋
ｓ Ｔ ｇｓａはそれぞれ同一とし、Ｔｇ１２とＴｇｓ
４間で△Ｔｇ＝３０℃、Ｔｇ３＋とＴ ｇ５ａ間で同じ
く△Ｔｇ＝３０℃づつ設定炉温を順次高めていくステッ
プヒート設定とすると、第５図に一点鎖線Ｅで示す如く
、この場合の第１、第２ゾーンの設定炉温Ｔｇ、２は８
８５℃、第３、第４ゾーンの設定炉温Ｔｇ３４は９１５
℃、第５、第６ゾーンの設定炉温Ｔｇ５６は９４５℃と
なる。

この時の外淵曲線は、同じく第５図ｔこ一点鎖線Ｆで示
す如くであり、この時の各加熱ゾーンにおける必要燃料
流量は、一点鎖線Ｇで示す如く、Ｆ１２が１２２４Ｎｒ
ｎ’／時、Ｆ３４が１１０７９Ｎ”７時、Ｆ５６が６３
８Ｎｒｒｔ１時、Ｆ５６が６３８Ｎｍ’／時となる。

従って、この場合における必要燃料流量の合計は、２９
４１Ｎｒｒｉ’／時となる。

これに対して、従来と同様に、Ｔｇ１□、 Ｔ ｇ３４
ｔ Ｔ ｇ５６がすべて等しいフラットヒート設定の
場合には、設定炉温は、実線Ａで示す如く、９２８．５
℃となり、この時における外淵曲線は実線Ｂで示す如く
となり、又、必要熱料流量は実線Ｃで示す如く、Ｆ１２
＝ １３９３ Ｎｍ”７時、Ｆ３４＝ １１７ ＯＮ
ｍ３７時、Ｆ５６ ＝ ５０７ Ｎｍ３／時となる。

このフラットヒート設定の場合における必要燃料流量の
合計は、３０７ＯＮｍ／時となり、ステップヒート設定
の場合に比べて１２９Ｎｍ’／時、約７％犬となってい
る。

従って、ステップヒート設定によれば、燃料節減が可能
であることがわかる。

又、第５図において各ゾーンにおけるバーナ容量最大値
を破線Ｈで示し、更に前記第４図にて述べた良好なター
ンダウン比範囲をハツチングにて示した。

これより、■、２ゾーンにおけるフラットヒートでの必
要燃料（実線Ｃ）は前記ハンチング範囲外にあり、また
ステップヒートでの必要燃料（一点鎖線Ｇ）は前記ハツ
チング範囲内にあることがわかる。

更にこのことは、フラットヒートでの必要燃料の合計は
、ステップヒートのそれに比較し約７係大であるという
前述のことを端的に示しているのである。

又、１，２ゾーンにおけるバーナ容量最大値１４５ＯＮ
７７１″／ｈ（破線Ｈ）に対しては、ステップヒートの
方が余裕が大きく能力向上も可能である。

なお、ステップヒート設定によれば、下流側の加熱ゾー
ン５，６１こおける必要燃料流量Ｆ５６がフラットヒー
ト設定の場合の必要燃料流量より大となっているが、５
，６ゾーンのバーナー容量はもともと小さな値であるた
め、設計上からも問題はない。

又、１〜６ゾーンに渡ってバーナー容量の平均化がはか
られるので、同一バーナーで、ガス、エアーのオリフィ
ス径を変えるだけで良く、バーナー設計も容易である。

なお前記ステップヒートの温度差△Ｔｇは、あまり温度
差が大きすぎると炉に悪影響を与える可能性があるため
最大５０℃程度であることが望ましく、又、銅帯の蛇行
を防ぐ意味からも３０℃程度であることが望ましい。

前記のように、ステップヒートを用いれば少ない燃料で
同一温度まで加熱でき、バーナー容量が同一である場合
には、より高い温度まで銅帯を加熱できるという特徴を
有するが、このステップヒートにおける設定炉温は、ス
テップヒート化へＴｇを予め決めた上で、試行錯誤ある
いは経験的に定める必要があり、この算出は極めて面倒
なものである。

従って、すべての場合について、このステップヒートを
行なうのではなく、本発明においては、加熱帯出側の目
標板温が所定温度未満である場合には、従来と同様のフ
ラットヒートを行なうことによって、設定炉温の算出を
容易化している。

ここで所定温度とは、フラットヒートにおいて、加熱帯
のバーナー容量に応じた燃料原単位などの熱効率をあま
り損わない範囲で経験上決められている加熱能力上限に
対応する板温である。

即ち、例えば、第５図においてフラットヒートとし、た
場合の各ゾーンでの必要燃料流量がハツチング範囲内に
収まり、かつ、この時得られる加熱帯出側における最高
板温のことである。

なお、ハツチング範囲、即ち、良好なターンダウン比範
囲は、バーナ特性により異なり、使用するバーナーによ
り適宜法める必要がある。

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

本実施例においては、第６図に示す如く、まず、銅帯寸
法と加熱帯出側の目標板温Ｔｓを読み込む。

この目標板温Ｔｓを所定温度Ｔｓｏ （例えば８５０℃
）と比較し、所定温度Ｔｓｏより大である場合には、板
寸法に応じて材料に許容される最大ステップヒート化△
Ｔｇを読み込む。

この最大ステップヒート化△Ｔｇに応じて、ステップヒ
ート炉部設定能力演算式によりステップヒート炉部設定
値を算出する。

この算出は次のようにして行なわれる。

即ち、まず、熱バランス式から以下の関係式が導かれる
。

ＱｃＸＦ＝ Ｌｓ ｘｄｘｗｘａＱｓ＋ （１−μ）Ｑ
ｇＦ＋ＱＬ−（１）ここでＱｃは燃料ガスカロリー、Ｆ
は燃料ガス燃料量、Ｌｓはライン連関、ｄは板厚、Ｗは
板幅、ΔＱｓは目標板温Ｔｓに依存する銅帯の吸熱量、
μはレキュペレータ効率、Ｑｇは排ガス顕熱（−ＫＴｇ
：Ｔｇは設定炉温、Ｋは定数）、ＱＬは炉体放散等の損
失であり、（１）式の左辺は総発熱量、右辺第１項は銅
帯加熱に使われた発熱量、右辺第２項は回収熱量、右辺
第３項は損失に対応するものとなっている。

この（１）式を整理するき次式で示す如くなる。

（Ｑｃ （１−μ）ＫＴｇ、ＩＦ ＱＬＬｓＸｄ−□
・・・・・・（２） Ｗ△Ｑｓ この（２）式に基き、板幅ＷとＬｓＸｄの関係を図示す
ると第７図に示す如くとなる。

第７図の実線■は、目標板温Ｔｓ＝７００℃の場合のフ
ラットヒートに対応するＬｓＸｄ限界線、同じく実線Ｊ
は、目標板温Ｔｓ＝９５０℃の場合のフラットヒートに
対応するＬｓＸｄ限界線である。

一方、ステップヒートの場合には、前記（１）式を、各
ゾーン毎に成立すると仮定し、各ゾーン毎に求められた
ものの和より第７図に示すような曲線が得られる。

第７図の破線には、このようにして求めた、目標板温Ｔ
ｓ＝７００℃、ステップヒート化△Ｔｇ＝５０℃の場合
のＬｓＸｄ限界線、破線りは、同様にして求めた目標板
温Ｔｓ＝９５０℃、ステップヒート化５０℃の場合のＬ
ｓＸｄ限界線である。

このＬｓＸｄ限界線は、定数ＡＢＣＤＥを用いて、例え
ば次式で示す如く近似的にあられされる。

ＬｓＸｄ＝ＡＴｓ＋Ｂｗ＋ｃｗ２−Ｉ−ＤＸＴｓＸｗ＋
Ｅ−・（３）このＬｓＸｄ限界線から、フラットヒート
で板幅１０００ｍｍの板を９５０℃まで加熱する時、Ｌ
ｓＸｄ＝５０が最大であるが、ステップヒートをすれば
ＬｓＸｄ＝１００までできることがわかる。

即ち、板厚ｄが０．５ｍｍであるとすれば、ステップヒ
ートではライン速度Ｌｓは最大２００ｍ／分まで可能で
あるが、フラットヒートでは１００ｍ／分までしかでき
ない。

また、同時に、７００℃まで加熱するときは、フラット
ヒートであればＬｓＸｄ＝１５８が最大であるが、ステ
ップヒートであればＬｓＸｄ＝１９５まで可能であるこ
とがわかる。

逆にこの曲線から、ライン速度Ｌｓ、板厚ｄ、板幅ｗに
応じた、フラットヒートの最大温度が求められる。

これに対し、前述のようにフラットヒートにおいて、経
験上から決められる所定温度Ｔ ｓ ｏ ｓ即ち、熱効
率を損わない範囲で決められる経済的最大温度Ｔｓｏが
ある。

この一例を示したのが第７図に示す一点鎖線Ｍである。

従って、目標温度Ｔｓが所定温度Ｔｓｏ以上である場合
、フラットヒートであれば熱効率が悪くなるため、ステ
ップヒートとしている。

例えば、目標温度が９５０℃の場合には、第７図の曲線
で示されるステップヒートとし、例えば、板幅が１００
０ｍｍで板厚が０．５ｍｍとすれば、この時の最大ライ
ン速度Ｌｓは２００ｍ／分であるから、ライン速度Ｌｓ
を２００ｍ／分以下とし、加熱帯の各加熱ゾーンにおけ
る設定炉温を決定する。

一方、加熱帯出側目標板混Ｔｓが所定温度Ｔｓ。

未満である場合には、第７図の実線に対応するフラット
ヒート炉況設定能力演算式から、許容される最大のライ
ン速度を算出し、加熱帯におけるライン速度をそれ以下
とするとともに、従来と同様に、各加熱ゾーンに同一の
設定炉温を決定してフラットヒートとするものである。

例えば、目標温度Ｔｓが７００℃の場合には、第７図の
曲線■で示されるフラットヒートにし、例えば、板幅１
０００ｍｙｎ、板厚０．５ｍｖｔとすれば、この時の最
大ライン速度Ｌｓは１５８１０．５〜３１６ｍ／分であ
るから、ライン速度Ｌｓを３１６ｍ／分以下とし、設定
すべき炉温を決定する。

なお前記実施例は、本発明を、銅帯の連続焼鈍炉に適用
したものであるが、本発明の適用範囲はこれに限定され
ず、一般の金属或いは非金属ストリップの加熱制御にも
同様に適用できることは明らかである。

以上説明した通り、本発明によれば、比較的小さなバー
ナー容量で連続焼鈍炉の加熱帯の能力を向上でき、広範
囲の炉温設定に対して、効率の良い熱処理を行なうこと
ができる。

又、ステップヒート化を変えることにより、能力条件を
変更することができ、ストリップの蛇行防止も容易とな
るという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、連続焼鈍炉の一例を示す工程図、第２図は、
前記連続焼鈍炉における加熱帯の一例を示す断面図、第
３図は、従来の加熱帯における炉内位置と、設定炉温、
外淵曲線、必要燃料流量の関係を示す線図、第４図は、
ラジアントチューブ式加熱帯におけるガス流量と排ガス
湯度の関係を示す線図、第５図は、加熱帯における炉内
位置と、ステップヒート設定の設定炉温、外淵曲線、必
要燃料流量の関係と、フラットヒート設定の設定炉温、
外淵曲線必要燃料流量の関係との比較を示す線図、第６
図は本発明の実施例における炉温設定方法を示す流れ図
、第７図は、同じく、本発明の実施例における板幅Ｗと
ライン速度と板厚の積ＬｓＸｄの関係を示す線図である
。 ８・・・・・・鋼帯、２４・・・・・・加熱帯、２４−
１〜２４−６・・・・・・加熱ゾーン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多種のスｌ−ＩＪツブを複数の加熱ゾーンで順次加
   熱する加熱帯を有する連続焼鈍炉の加熱帯炉温設定方法
   において、加熱帯出側における所望の材料特性を得るの
   に必要な板温か、バーナーの良好なターンダウン比範囲
   内にて得られるフラットヒートの能力上限に対応する温
   度より高い場合には、加熱ゾーンの設定炉温を順次高め
   てステップヒートきし、目標板源が前記フラットヒート
   の能力上限に対応する温度未満である場合には、加熱ゾ
   ーンの設定炉温を同一としてフラットヒートとすること
   を特徴とする連続焼鈍炉の加熱帯炉温設定方法。