JPS6389630A - 箱型熱処理炉における補助加熱装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、箱型熱処理炉、例えば冷間圧延鋼板コイル（
以下冷延コイルという）を還元性雰囲気内で焼鈍するバ
ッチ式焼鈍炉に関し、特に冷延コイルの上、下部からの
入熱量が略同一になるよう炉内循環ガスの温度を制御す
ることにより必要加熱時間を短縮できるようにした雰囲
気ガスの補助加熱装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、冷延コイルのバッチ式焼鈍炉には、第４図及び第
５図に示すものがあった。

図において、１はその前部に昇降自在の開閉扉７を配設
してなる箱状の炉本体であり、これは炉本体１内の上部
に主加熱装置である多数のＵ字状ラジアントチューブ２
を挿入し、また炉床１ａに被処理材である冷延コイルＷ
の載置台３を立設し、循環ファン４を介して炉内にて上
方に延びる循環ダクト５の吸込み口５ａを上記載置台３
間に開口させ、さらにこの循環ダクト５の上端部炉内側
に炉内雰囲気ガス吹出し口５ｂを形成して構成されてい
る。なお、６は上記循環ファン４の上流に配設されたガ
スクーラであり、これは上記循環ダクト５の内、外にて
進退自在になっている。

また、８は燃料供給本管であり、この燃料供給本管８の
上流端は燃料源２３に下流端は各バーナにそれぞれ接続
され、その途中には燃料流量検出器８ａが配設され、該
検出器８ａの下流側には燃料流量調節弁８ｂが配設され
ている。

さらに、９は燃焼用空気を上記各バーナに供給するため
の空気本管であり、この空気本管９の上流端はブロア１
０に下流端は各バーナにそれぞれ接続され、その途中に
は空気流量検出器９ａが配設され、該検出器９ａの下流
側には空気流！！調節弁９ｂが配設されている。

１１はコイル温度調節装置であり、これはコイル温度計
１３８からのコイル温度及び予め設定された所定のコイ
ル昇温パターン１２が入力され、冷延コイルＷをコイル
昇温パターン１２に沿って昇温するために必要な入熱量
を演算出力する。

１４、Ｉｓは燃料、燃焼用空気を上記必要な入熱量が得
られる流量に制御するための燃料流量調節装置、空気流
量調節装置であり、この両流量調節装置１４．１５は上
記必要入熱量から燃料流量及び燃焼用空気流量を演算し
、該両流量が演算流量になるように燃料流量調節弁８ｂ
及び空気流量調節弁９ｂを開閉制御する。なお、１３ｂ
は炉内温度計である。

上記従来の冷延コイル焼鈍炉では、ラジアントチューブ
２を赤熱するとともに循環ファン４により炉内雰囲気ガ
スを冷延コイルＷ下方のコイル載置台３間から吸い込み
、循環ダクト５の上端部吹出し口５ｂから吹き出し、雰
囲気ガスをラジアントチューブ２間を通るよう冷延コイ
ルＷの上方から下方に循環させつつ、コイル温度調節装
置１１により、冷延コイルＷが上記コイル昇温パターン
１２に沿って加熱昇温するように制御されている。

しかしながら上記従来装置では、雰囲気ガスを冷延コイ
ルＷの上方から下方に１１Ｉｉ環させているから、冷延
コイルＷへの入Ｐｊ１．！１はラジアントチューブ２か
らの輻射熱と相まって、その上部からの入熱量が大半と
なり、その結果冷延コイルＷは下部はど加熱されにくい
、従ってこの従来装置では、冷延コイルＷの最冷点位置
はコイルの中央部より下部となることから、その上部と
下部とでは昇温速度に大きな差異が生じ、コイル全体の
温度が均一になるまでに長時間を要する問題があつた。

また、場合によっては冷延コイルＷの最上部が過加熱さ
れるという恐れもある。

そこで、上記問題点を解決するために本件出願人は、炉
内雰囲気ガスをラジアントチューブの上方から吸込み、
該雰囲気ガスを冷延コイルの下方から吹出すようにした
箱型熱処理炉を提供した（特願昭６０−１９２３９９号
）゛、この熱処理炉では、冷延コイルは、その上面がラ
ジアントチューブの輻射熱で加熱されるとともに、下面
が高温の雰囲気ガスにより加熱されるので、冷延コイル
の最冷点位置は該コイルの上下方向中央部となり、その
結果コイルの上、下部の昇温速度が均一化され、加熱時
間が大幅に短縮される。また、コイル上面からの入熱は
ラジアントチューブからの輻射熱だけとなるから、該コ
イル上面が過加熱される問題点も解消される。

ところで、上記箱型熱処理炉では、雰囲気ガスを冷延コ
イルの下面に噴射することから熱伝達率が大幅に向上し
、それだけ雰囲気ガスがら冷延コイルへの伝熱量が多大
となり、その分界囲気ガスは温度降下を起こすことにな
る。その結果、冷延コイルの下部からの入熱量は温度降
下した分だけ上部からの入熱量より小さくなって上記昇
温速度の均一化効果には限度がある。そこで、本件出願
人は上記温度降下した雰囲気ガスの熱補償を積極的に行
うことにより、さらに必要加熱時間を短縮できるように
補助加熱装置を付加した箱型熱処理炉を提供した（実願
昭６１−５９５４７号）。

この補助加熱装置によると、上記温度降下した雰囲気ガ
スを加熱するようにしたので、冷延コイルへの放熱量は
確実に補償される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、上記補助加熱装置は、温度降下した雰囲気ガ
スに冷延コイルの昇温ｔ！態に間係なく一定量の熱を与
えて熱補償するようにしているから、上記コイルの昇温
状態によっては必要以上に雰囲気ガスを加熱する場合が
ある０例えば、昇温初期においてはコイルが低温であり
、雰囲気ガスとの温度差が大きいことから、雰囲気ガス
を加熱しなくてもこれからの入熱量は充分に確保されて
おり、結局この場合は雰囲気ガスの加熱によって余分に
燃料を消費していることとなり、それだけ燃料コストが
高くなる。また、均熱期においては、コイル温度は上、
下部間の差はほとんどなくなっており、主として中心部
との差を均一化するものであるから、雰囲気ガスをあま
り加熱すると、逆に下側からの入熱量が過大になるおそ
れもある。

そこで、本発明の目的は、補助加熱装置による雰囲気ガ
スへの熱供給量を、コイルの昇温状態に応じた適正量に
制御することにより、上記問題点を解決して必要加熱時
間を短縮できるとともに、燃料コストを低減できる箱型
熱処理炉における補助加熱装置の制御方法を提供する点
にある。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は、被処理材を加熱、均熱する際に、主加熱装置
により加熱するとともに、炉内ガスを上記主加熱装置の
上方から吸い込み補助加熱装置により熱補償した後被処
理材の下方から吹き出して加熱するようにした箱型熱処
理炉における補助加熱装置の制御方法において、被処理
材の上、下部への入熱量が略同一になるように設定され
た最適熱補償パターンに沿って炉内ガスを加熱して熱補
償するようにしたことを特徴としている。

ここで、本発明における最適熱補償パターンは、熱補償
量を例えば、加熱初期においては最小あるいは零とし、
中斯から後期において最大とし、さらに均熱期において
は時間とともに減少されることによって実現できる。

〔作用〕

本発明に係る箱型熱処理炉における補助加熱装置の制御
方法によれば、被処理材の上部は主加熱装置の輻射熱に
より加熱するとともに、下部は予め求められた最適熱補
償パターンに沿って熱補償された炉内ガスにより加熱す
るようにしたので、被処理材の上、下部への入熱量を略
同一にでき、その結果、被処理材の各部における加熱速
度が均一化され、その分必要加熱時間を短縮できるとと
もに、コイルの昇温状態に応じた必要な熱補償量によっ
て炉内ガスが加熱されるから、燃料コストを低減できる
。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第３図は本発明の一実施例による冷延コイ
ル焼鈍炉における補助加熱装置の制御方法を説明するた
めのもので、図中、第４図及び第５図と同一符号は同−
又は相当部分を示す。

図において、１は型鋼で形成された炉殻の内側に耐火断
熱材をライニングしてなる炉本体であり、これは炉殻の
前部に開閉ａ７を昇降自在に配設して構成されている。

上記炉本体ｌの上部には、主加熱装置としての多数のラ
ジアントチューブ２が互いに隣接して挿入されている。

このラジアントチューブ２は炉内からみて４５度の傾斜
状態に配設され、これの−方の端部に燃焼バーナが取り
付けられ、他方の端部は排気管に連通されている。

また、上記ラジアントチューブ２の上方には複数の吸込
みダクト２０が該ラジアントチューブ２を横切るように
配設されており、この各吸込みダクト２０には多数の吸
込みノズル２０ａが取り付けられている。そして上記各
吸込みダクト２０の基部は循環ダクト２２に接続されて
いる。

さらに、炉床１ａに立設された冷延コイルＷの載置台３
間には複数の吹出しダクト２１が配設されている。この
各吹出しダクト２１は上記吸込みダクト２０と平行に延
び、その上面には吹出し口２１ａが形成され、その基部
は上記循環ダクト２２に接続されている。

そして上記吸込みダクト２０と吹出しダクト２１とを連
通ずる循環ダクト２２の上部には循環ファン４が挿入配
置され、該循環ファン４の下流側にはガスクーラ６が進
退自在に配設されている。

上記循環ダクト２２のクーラ６下流側には補助加熱装置
としての電気式加熱ヒータ１６が配設されている。また
この電気式加熱ヒータエ６の雰囲気ガス入口側と出口側
とにはそれぞれ雰囲気ガス温度検出器１７ａ、１７ｂが
それぞれ挿入されている。

上記雨雲囲気ガス温度検出器１７８．１７ｂは雰囲気ガ
ス温度謂節装置１８に接続されており、この雰囲気ガス
温度調節装置１８は後述する最適熱補償パターン１９に
沿って雰囲気ガスが昇温するように電気式加熱ヒータ１
６への電流値を自動制御する。

上記最適熱補償パターン１９は雰囲気ガスへの加熱度合
を予め実験により求めたもので、これを第３図について
説明する。第３図は冷延コイルＷを加熱、均熱する際の
雰囲気ガスへの必要熱補償温度を示す特性図であり、縦
軸は雰囲気ガスへの必要熱補償温度（加熱ヒータ出口温
度とヒータ入口温度との差）を示し、横軸は加熱期にお
いてはコイル温度を、均熱期においては経過時間をそれ
ぞれ示す、この最適熱補償パターン１９において、加熱
期は冷延コイル温度検出器１３ａからの検出温度をパラ
メータとしたのは、コイルＷの総重量の違いによって必
要加熱時間が変化しても同一の熱補償パターン１９を利
用できるようにするためであり、一方、均熱期は時間を
パラメータとしたのは、冷延コイルＷの温度が一定であ
るから、コイル温度をパラメータとすることはできない
ないからである。

そして、上記最適熱補償パターン１９は、雰囲気ガスへ
の熱供給量が以下の量となるように設定されている。即
ち、加熱期においては冷延コイルＷの検出温度が２００
℃に達するまで零とし、次に２００℃から４００℃まで
加熱される間においては、雰囲気ガスを３０℃上昇させ
る量としてこれを最大量とし、また４００℃から均熱温
度に達するまでは、雰囲気ガスを約１５℃上昇させるた
めの所定量となるよう減少させる。さらに均熱期におい
ては、上記所定量から時間の経過に伴って均熱期の終期
にて零となるよう減少させるように設定されている。

なお、上記２００〜４００℃の間における最大燃焼量は
、３０℃以下で設定が自由に変更可能なようになってい
る。

このようにして求められた最適熱補償パターン１９は雰
囲気ガス温度調節装置１８に格納されている。

次に本実施例の作用効果について説明する。

本実施例における冷延コイルの焼鈍処理では、コイル全
体を均一に所定温度、例えば６００℃に加熱し、その後
コイル全体をやはり均一に所定温度、例えば８０℃に冷
却する。この場合、冷延コイルＷを加熱するには、ガス
クーラ６を後退させた状態で、燃焼バーナを点火する。

すると、ラジアントチューブ２が赤熱されて、該チュー
ブ２からの輻射熱が冷延コイルＷの上面から入熱され、
また該ラジアントチューブ２により加熱された雰囲気ガ
スが循環ファン４により、吸込みダクト２０に吸い込ま
れ、循環ダクト２２を通り、吹出しダクト２１から上方
に向けて噴射され、これにより冷延コイルＷの下面から
も入熱される。

ここで、上記加熱期、均熱朋においては、雰囲気ガスは
冷延コイルＷ内を通過する際に多量の熱を放熱するため
、温度降下を起すこととなる。−方、上記放熱量を補償
するため、雰囲気ガスを常に一定温度だけ加熱した場合
は、上述のように、かえって燃料コストが上昇してしま
うおそれがある。

そこで本実施例装置では、雰囲気ガスを雰囲気ガス温度
ｍｍ装置１８によって最適熱補償パターン１９に沿って
コイルの昇温状態に応じて加熱制御する。即ち本実施例
装置では、加熱初期におけるコイル温度が２００℃に達
するまでは雰囲気ガスを加熱することはなく　、２００
℃で加熱を開始して４００℃で最大温度３０℃上昇させ
、さらにこの４００℃の時点から均熱温度に達するまで
の間に昇温温度を約１５℃となるよう低下させる。そし
て均熱期においては、時間の経過に伴い、均熱終了時に
加熱温度が零となるよう低下させる。

なお、冷却時には、燃焼バーナを消火し、各ラジアント
チューブ２には、冷風を流して冷却するとともに、ガス
クーラ６を循環ダクト２２内に挿入し、この状態でＷＩ
環ラフアン４より雰囲気ガスを吸込みデク１−２０．１
環ダクト２２．吹出しダクト２１の経路で循環させ、こ
れにより、冷延コイルＷは冷却される。

このように、本実施例によれば加熱、均熱時において、
冷延コイルＷの上部はラジアントチューブ２の輻射熱に
より加熱されるとともに、下部は予め求められた最適熱
補償パターン１９に沿って熱補償された雰囲気ガスを噴
出して加熱するようにしたので、冷延コイルＷの上、下
部への入熱量を略同一にすることができる、これにより
、冷延コイルＷの上、下部における加熱速度が均一化さ
れ、その結果、本実施例では、コイル昇温パターン１２
の設定時間が１０％短縮可能となり、その分生産性を向
上できる。

また、雰囲気ガスをコイルの昇温状態に応じて必要な熱
補償温度になるよう加熱するようにしたので、雰囲気ガ
スを充分に熱補償しつつ燃料コストを低減できる。また
、上２下部からの入熱量が均一化されたことから、冷延
コイルＷの上部の過加熱の問題を解消できるとともに、
製品品質の向上が図れる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る箱型熱処理炉における補助加
熱装置の制御方法によれば、被処理材への上部からの入
熱量と下部からの入熱量とが略同一になるように設定さ
れた最適熱補償パターンに沿って炉内ガスを加熱するよ
うにしたので、必要加熱時間を短縮できるとともに、炉
内ガスの必要以上の加熱を防止して燃料コストを低減で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例による冷延コイ
ル焼鈍炉における補助加熱装置の制御方法を説明するた
めのもので、第１図はその制御系統図、第２図はその最
適熱補償パターンを説明するための特性図、第３図は焼
鈍炉の断面側面図、第４図は従来の冷延コイルＷ焼鈍炉
を説明するための側面断面図、第５図はその燃焼制御方
法を示す図である。 図において、１は炉本体、２はラジアントチューブ（主
加熱装り、１２は昇温パターン、１６は電気式加熱ヒー
タ（補助加熱装置）、Ｉ９は最適熱補償パターン、Ｗは
冷延コイル（被処理材）である。 特許出願人　　　　　株式会社神戸製鋼所代理人　弁理
士　　　下車　　努 第１１．２１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）箱型の炉本体内にて被処理材を所定の昇温パター
   ンに沿って加熱、均熱する際に、該被処理材をこれの上
   方に配設された主加熱装置により上方から加熱するとと
   もに、炉内ガスを上記主加熱装置の上方から吸い込み補
   助加熱装置により熱補償した後上記被処理材の下方から
   吹き出して加熱するようにした箱型熱処理炉において、
   上記補助加熱装置による炉内ガスへの熱補償を制御する
   方法であって、上記被処理材への上部からの入熱量と下
   部からの入熱量とが略同一になるよう設定された最適熱
   補償パターンに沿って上記補助加熱装置により炉内ガス
   を熱補償したことを特徴とする箱型熱処理炉における補
   助加熱装置の制御方法。
2. （２）上記最適熱補償パターンが、炉内ガスへの熱供給
   量を、加熱期においては被処理材の検出温度が２００℃
   に達するまで零とし、２００℃から４００℃まで炉内ガ
   スを３０℃上昇させる最大量となるよう増大させ、４０
   ０℃から均熱温度に達するまで所定量となるよう減少さ
   せ、また均熱期においては上記所定量から時間の経過に
   ともなって減少させるように設定されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の箱型熱処理炉におけ
   る補助加熱装置の制御方法。