焼鈍炉及び焼鈍炉における冷却方法
【課題】ガスジェット冷却方式により金属帯を冷却する際の冷却能力を向上させることのできる焼鈍炉を提供すること。
【解決手段】連続的に搬送される金属帯３を炉体１０の冷却帯１５で冷却する焼鈍炉１において、冷却帯１５において冷媒ガスを吹き付けて金属帯３を冷却するガスジェット冷却装置２１と、炉体１０において冷却帯１５を含む範囲Ｓ１の入側及び出側に設けられたシール手段３１と、冷却帯１５を含む範囲Ｓ１内を加圧するための加圧手段４１とを備えることを特徴とする。これにより、冷却のために用いられる冷媒ガスも加圧されてその密度が増大するので、その分、単位時間当たりに吹き付けられる冷媒ガス重量が増大し、冷媒ガスによる冷却能力を向上させることができる。
【解決手段】連続的に搬送される金属帯３を炉体１０の冷却帯１５で冷却する焼鈍炉１において、冷却帯１５において冷媒ガスを吹き付けて金属帯３を冷却するガスジェット冷却装置２１と、炉体１０において冷却帯１５を含む範囲Ｓ１の入側及び出側に設けられたシール手段３１と、冷却帯１５を含む範囲Ｓ１内を加圧するための加圧手段４１とを備えることを特徴とする。これにより、冷却のために用いられる冷媒ガスも加圧されてその密度が増大するので、その分、単位時間当たりに吹き付けられる冷媒ガス重量が増大し、冷媒ガスによる冷却能力を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続的に搬送される金属帯を炉体の冷却帯で冷却する焼鈍炉及び焼鈍炉における冷却方法に関するものであり、特に、ガスジェット冷却装置により金属帯を冷却する際の冷却能力を向上させるのに好適な焼鈍炉及び焼鈍炉における冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、連続的に搬送される金属帯に焼鈍処理を施す焼鈍炉において、その冷却帯で金属帯を冷却する方式としては、水冷却方式、ロール冷却方式、ガスジェット冷却方式等が知られている。
【０００３】
水冷却方式とは、例えば、特許文献１に示すように、炉体内を連続的に搬送される金属帯に対して液体や気液の混合されたミストを吹き付けることによって金属帯を冷却する方式である。水冷却方式を用いた場合は、高い冷却能力を得つつ安定して冷却を行なうことができるというメリットがある一方で、高温の金属帯表面に液体を吹き付けることにより酸化膜が発生してしまい、酸化膜の後処理が別途必要になるというデメリットが生じてしまう。また、酸化膜の後処理が必要であるため、焼鈍炉により焼鈍された金属帯を炉外に搬出することなく連続的に溶融めっき処理を施す連続溶融めっきライン（ＣＧＬ：Continuous Galvanizing Line）では用いることができないというデメリットが生じてしまう。
【０００４】
ロール冷却方式とは、例えば、特許文献２に示すように、搬送ロール内に冷媒を流してこれを冷却し、冷却された搬送ロールにより金属帯を案内することによって金属帯を冷却する方式である。ロール冷却方式を用いた場合は、冷却により金属帯に酸化膜が生じることがなくなるので、酸化膜の後処理を不要としつつ高い冷却能力を得ることができるというメリットがある。この一方で、ロール冷却方式を用いた場合は、搬送ロールに対して金属帯の接触した部位のみが主に冷却されてしまうので、冷却時における金属帯の幅方向での温度分布が不安定となることにより金属帯の形状不良が生じやすいというデメリットが生じてしまう。特に、金属帯を高温域から冷却する場合、温度分布が不安定となる傾向が強くなるため、ロール冷却方式は、適用できる対象に制限があるというデメリットもある。
【０００５】
ガスジェット冷却方式とは、例えば、特許文献３に示すように、搬送される金属帯に対して冷媒ガスを吹き付けることによって金属帯を冷却する方式である。ガスジェット冷却方式を用いた場合は、冷却により金属帯に酸化膜が生じることがないうえ、冷却時における金属帯の幅方向での温度分布が安定するので、酸化膜の後処理を不要としつつ安定して冷却を行なうことができるというメリットがある。この一方で、ガスジェット冷却方式を用いた場合は、冷却媒体が気体であることから冷却能力が水冷却方式やロール冷却方式に劣るというデメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−６１２３６号公報
【特許文献２】特開昭５１−１０４４１７号公報
【特許文献３】特開昭６２−１１６７２４号公報
【特許文献４】特開平０９−２３５６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、ガスジェット冷却方式を用いた場合は、冷却能力の点で他の冷却方式と劣ってはいるものの、それ以外の点では他の冷却方式よりも優れたものとなっている。このため、ガスジェット冷却方式での冷却能力を高めることができれば、上述したメリットを受けつつ、冷却帯の大きさを小さくして炉体をコンパクト化することが可能となったり、いわゆるハイテン（高張力鋼板）の製造時に合金元素添加量を抑えることが可能となるという更なるメリットを受けることができる。
【０００８】
ガスジェット方式を用いた場合に冷却能力を高める手段としては、冷媒ガスを吹き付けるためのブロアの能力を増大させて、冷媒ガスの吹き付け量（ｍ3／（ｍｉｎ・ｍ2））を増大させたり、特許文献４に示すように、冷媒ガス中の水素濃度を増大させる手段が知られている。しかし、技術革新の求められる昨今においては、これらの手段とは異なる方法により冷却能力を高めることができるような技術の提案が望まれていた。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ガスジェット冷却方式により金属帯を冷却する際の冷却能力を向上させることのできる焼鈍炉及び焼鈍炉における冷却方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上述した課題を解決するために、鋭意検討の末、下記の焼鈍炉及び焼鈍炉における冷却方法を発明した。
【００１１】
第１発明に係る焼鈍炉は、連続的に搬送される金属帯を炉体の冷却帯で冷却する焼鈍炉において、前記冷却帯において冷媒ガスを吹き付けて前記金属帯を冷却するガスジェット冷却装置と、前記炉体において前記冷却帯を含む範囲の入側及び出側に設けられたシール手段と、前記冷却帯を含む範囲内を加圧するための加圧手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第２発明に係る焼鈍炉は、第１発明において、前記加圧手段は、前記冷却帯の圧力が炉内外の圧力差で９．８ｋＰａ以上となるように加圧することを特徴とする。
【００１３】
第３発明に係る焼鈍炉は、第１発明又は第２発明において、前記加圧手段は、前記シール手段を間に挟んだ前記炉体内の低圧側から吸い込んだ炉内雰囲気を加圧して高圧側に向けて吐き出すブロワ又は圧縮機であることを特徴とする。
【００１４】
第４発明に係る焼鈍炉は、第１発明〜第３発明の何れか一つの発明において、前記加圧手段は、前記冷却帯を含む範囲内に雰囲気ガスを供給して当該冷却帯を含む範囲内を加圧する雰囲気ガス供給装置であることを特徴とする。
【００１５】
第５発明に係る焼鈍炉は、第１発明〜第４発明の何れか一つの発明において、前記シール手段は、前記金属板に近接又は接触して配置されるシール部材によりシールするものから構成されていることを特徴とする。
【００１６】
第６発明に係る焼鈍炉は、第１発明〜第５発明の何れか一つの発明において、前記炉体は、その一部が液浴中に浸漬されており、前記シール手段は、前記炉体の内側を気密に封止する前記液浴構成されていることを特徴とする。
【００１７】
第７発明に係る焼鈍炉は、第１発明〜第６発明の何れか一つの発明において、前記シール手段は、前記炉体において前記冷却帯の入側及び出側に設けられ、前記加圧手段は、前記冷却帯のみを加圧することを特徴とする。
【００１８】
第８発明に係る焼鈍炉における冷却方法は、前記炉体において前記冷却帯を含む範囲の入側及び出側にシール手段が設けられた当該炉体について、前記冷却帯を含む範囲を加圧した状態で、前記冷却帯において冷媒ガスを吹き付けて前記金属帯を冷却することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１発明〜第８発明によれば、冷却帯を所定圧力以上に加圧した状態で冷媒ガスによる金属帯の冷却を行なうことが可能となる。これにより、冷却のために用いられる冷媒ガスも加圧されてその密度が増大するので、その分、単位時間当たりに吹き付けられる冷媒ガス重量が増大し、冷媒ガスによる冷却能力が向上することになる。このため、酸化膜の後処理を不要としつつ安定して冷却を行なうことができるというガスジェット冷却方式のメリットを受けつつ、従来よりも冷却能力を向上させることが可能となっている。また、冷却帯の大きさを小さくすることができるので、炉体をコンパクト化することが可能となる。
【００２０】
第３発明によれば、炉内に供給する雰囲気ガス重量の増大を抑えつつ、冷却帯を含む範囲を加圧することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る焼鈍炉の構成を概略的に示す側面図である。
【図２】焼鈍炉の冷却帯の構成を拡大して示す拡大側面図である。
【図３】（ａ）は第１実施形態において用いられているシール装置の構成を拡大して示す拡大側面図であり、（ｂ）はその背面図である。
【図４】第２実施形態に係る焼鈍炉の構成を概略的に示す側面図である。
【図５】第３実施形態に係る焼鈍炉の構成を概略的に示す側面図である。
【図６】第４実施形態に係る焼鈍炉の構成を概略的に示す側面図である。
【図７】本実施例で用いた箱体の構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る焼鈍炉を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
まず、第１実施形態に係る焼鈍炉から説明する。図１は、第１実施形態に係る焼鈍炉１の構成を概略的に示す側面図であり、図２は、その焼鈍炉１の冷却帯１５の構成を拡大して示す拡大側面図である。
【００２４】
第１実施形態に係る焼鈍炉１は、鋼材等からなる金属帯３を加熱する加熱帯１１と、加熱された金属帯３を所定範囲の温度域で保持する均熱帯１３と、ガスジェット冷却装置２１により金属帯３を冷却する冷却帯１５とを備えている。炉体１０入側の搬入口１０ａから連続的に搬送される金属帯３は、炉内に設置された搬送ロール１７により各帯１１、１３、１５を案内され、各帯１１、１３、１５において所定の条件の下で熱処理が施されることによって焼鈍された後、炉体１０の出側の図示しない搬出口から炉外に搬出され、調質圧延、巻き取り等の後処理が必要に応じて施される。焼鈍炉１の各帯１１、１３、１５には、例えば、１０体積％未満がＨ2であり、残部がＮ2やその他の不活性ガスであるような還元性の雰囲気ガスが雰囲気ガス供給装置１８から供給されている。
【００２５】
第１実施形態に係る焼鈍炉１は、冷却帯１５において冷媒ガスを吹き付けて金属帯３を冷却するガスジェット冷却装置２１と、炉体１０において冷却帯１５を含む範囲Ｓ１の入側及び出側に設けられたシール手段としてのシール装置３１と、冷却帯１５を含む範囲Ｓ１を加圧するための手段としての加圧装置４１とを備えている。
【００２６】
ガスジェット冷却装置２１は、第１実施形態においては図２に示すように、金属帯３の搬送方向に沿って金属帯３を間に挟んだ両側に設置された冷却箱２３と、冷却箱２３の金属帯３側の表面から金属帯３に向けて突出するように設けられたノズル２５とを備えている。
【００２７】
冷却箱２３内には、冷媒ガスが供給されており、冷却箱２３内に供給された冷媒ガスはノズル２５から金属帯３に向けて吹き付けられ、これにより金属帯３が冷却されることになる。冷媒ガスとしては、例えば、１０体積％未満がＨ2であり、残部がＮ2やその他の不活性ガスであるような、焼鈍炉１内に供給されている上述の還元性の雰囲気ガスが用いられる。
【００２８】
ガスジェット冷却装置２１において用いられる冷媒ガスは、循環ブロワ２８によりダクト２６、２９内を循環して用いられるよう構成されている。具体的には、ガスジェット冷却装置２１は、炉体１０に形成されたガス吸引口と循環ブロワ２８の吸込口とを連通する吸込側ダクト２６と、循環ブロワ２８の吐出口と冷却箱２３とを連通する吐出側ダクト２９とを備えており、吸込側ダクト２６の途中には、冷媒ガスを冷却するための熱交換機２７が設置されている。金属帯３に吹き付けられた冷媒ガスは、炉体１０のガス吸込口から、吸込側ダクト２６、熱交換機２７を介して循環ブロワ２８内に吸い込まれた後、加圧された状態で吐出側ダクト２９を介して再度冷却箱２３に供給され、循環するように用いられることになる。
【００２９】
図３（ａ）は、第１実施形態において用いられているシール装置３１の構成を拡大して示す拡大側面図であり、図３（ｂ）は、その背面図である。
【００３０】
シール装置３１は、加圧装置４１により加圧する対象となる炉体１０の加圧範囲Ｓ１内の雰囲気がその範囲外へ漏洩するのを防止して、加圧範囲Ｓ１内の雰囲気の圧力が所定圧力以上に保持されるように設けられるものである。シール装置３１は、第１実施形態において、加圧範囲Ｓ１が冷却帯１５のみとなるように、冷却帯１５の入側と出側とに設けられている。
【００３１】
シール装置３１は、第１実施形態において、金属帯３に近接して設置されるシールロール３３やシールプレート３５のようなシール部材３３、３５から構成されている。具体的には、シール装置３１は、金属帯３を間に挟んだ両側に設置される一対のシールロール３３と、シールロール３３と炉体１０との間での雰囲気の漏洩を防止する一対のシールプレート３５とを備えている。シールロール３３と金属帯３とや、シールロール３３とシールプレート３５とは、接触している又は僅かに間隔を空けて近接して設けられており、一対のシールロール３３と一対のシールプレート３５とを一組としたシール装置３１により、加圧範囲Ｓ１内の雰囲気がその範囲外へ漏洩するのを防止できるように構成されている。このシールロール３３と金属帯３との間隔は、小さいほど差圧を効率よく保持でき、後述の加圧装置４１の性能を抑えることができるが、金属帯３をトラブルなく搬送させるうえではある程度間隔を空けた方がよく、例えば、１０ｍｍ〜５０ｍｍとなるようにしてもよい。
【００３２】
シール装置３１は、第１実施形態において、シールロール３３とシールプレート３５とを備えたものについて説明したが、この他にも、シールロール３３を省略して、シールプレート３５のみから構成されていてもよい。また、シール装置３１は、第１実施形態において、シールロール３３等のシール部材３３、３５を用いてシールするものについて説明したが、そのシール装置３１により加圧範囲Ｓ１内の雰囲気がその範囲外へ漏洩するのを防止して、そのシール装置３１の前後での差圧を保持できるものであれば、その構成については特に限定するものではない。このため、シール装置３１としては、例えば、可撓性のあるシール部材を金属帯３に対して押し当ててシールするもの等の公知のシール装置を用いるようにしてもよい。また、シール装置３１は、この他にも、後述の溶融めっき浴５３等の液浴から構成されていてもよい。
【００３３】
なお、シールロール３３等のシール部材３３、３５を用いてシールするものからシール装置３１を構成する場合は、加圧範囲Ｓ１内の圧力を所定圧力以上とするのに必要となるシール能力に応じて、第１実施形態のように搬送方向に間隔を空けて複数設けてシール装置群３２が構成されるようにしてもよい。
【００３４】
加圧装置４１は、第１実施形態において、シール装置群３２を間に挟んだ炉体１０内の低圧側から吸い込んだ炉内雰囲気を加圧して高圧側に向けて吐き出すブロワから構成されている。これにより、シール装置群３２の前後で炉内雰囲気に差圧が生じることになる。加圧装置４１は、第１実施形態において、冷却帯１５の入側のシール装置群３２と出側のシール装置群３２との前後で差圧が生じるように二つ設けられている。これにより、冷却帯１５を間に挟んで設けられた入側のシール装置群３２と出側のシール装置群３２との間の範囲が加圧装置４１により加圧された状態で保持されることになる。
【００３５】
なお、加圧範囲Ｓ１の範囲外の雰囲気は、加圧装置４１の作動により低圧化してしまうので、加圧装置４１の作動前後で圧力が保持されるように図示しない雰囲気ガス供給源から雰囲気ガスを供給するようにすることが好ましい。また、加圧装置４１は、この他にも、圧縮機や後述の雰囲気ガス供給装置３１から構成されていてもよい。
【００３６】
次に、本発明に係る焼鈍炉１の作用効果について説明する。
【００３７】
本発明に係る焼鈍炉１においては、冷却帯１５を含む範囲内の雰囲気が加圧されるように構成されており、冷却帯１５を所定圧力以上に加圧した状態で冷媒ガスによる金属帯３の冷却を行なうことが可能となっている。これにより、冷却のために用いられる冷媒ガスも加圧されてその密度が増大するので、その分、単位時間当たりに吹き付けられる冷媒ガス重量が増大し、冷媒ガスによる冷却能力が増大することになる。このため、本発明に係る焼鈍炉１によれば、酸化膜の後処理を不要としつつ安定して冷却を行なうことができるというガスジェット冷却方式のメリットを受けつつ、従来よりも冷却能力を向上させることが可能となっている。また、これにより、冷却帯１５の大きさを小さくすることができるので、炉体１０をコンパクト化することが可能となる。また、本発明に係る焼鈍炉１を用いた場合、ガスジェット冷却装置２１を大きく高性能化することなく冷却能力を向上させることが可能となる。
【００３８】
因みに、本発明によりガスジェット冷却装置２１による冷却能力を向上させた場合、特許文献４に示すような、冷却ガス中の水素濃度の増大による冷却能力を向上させる方法を併せて用いることにより、冷却能力を増大させる効果が掛け算のように増幅されるというメリットがある。例えば、元の冷却速度に対して本発明の適用により得られる冷却速度が１．５倍となるよう増大させるようにしたうえで、元の冷却速度に対して水素濃度の調整により得られる冷却速度が１．５倍となるよう増大させるようにすることにより、実際の冷却速度を元の冷却速度に対して１．５×１．５の２．２５倍となるよう増大させることが可能となる。
【００３９】
なお、炉体１０の冷却帯１５を加圧装置４１により加圧するうえでは、冷却帯１５の圧力が炉内外の静圧での差圧で０より大きくなるよう加圧することになるが、本発明の適用により冷却速度を増大させる効果について優れたものを得るうえでは、炉内外の静圧での差圧で９．８ｋＰａ以上となるように加圧することが好ましく、冷却速度を増大させる効果について更に優れたものを得るうえでは、炉内外の静圧での差圧で１９ｋＰａ以上となるように加圧することが更に好ましい。また、加圧装置４１により加圧するうえでの冷却帯１５の圧力の上限値については特に限定するものではないが、例えば、高圧ガスとしての適用を回避する観点から１ＭＰａ未満とするようにしてもよい。
【００４０】
次に、第２実施形態に係る焼鈍炉１について説明する。図４は、第２実施形態に係る焼鈍炉１の構成を概略的に示す側面図である。なお、上述した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。
【００４１】
第２実施形態に係る焼鈍炉１は、連続溶融めっきライン（ＣＧＬ：Continuous Galvanizing Line）に用いるものとして構成されている。焼鈍炉１はその出側に溶融めっき槽５１が設置されている。焼鈍炉１は、その炉体１０の出側に筒状のスナウト１９が設けられており、スナウト１９の端部である炉体１０の出側端部１０ｂが溶融めっき槽５１の溶融めっき浴５３中に浸漬されている。
【００４２】
第２実施形態のように焼鈍炉１がＣＧＬに用いられる場合、炉体１０の出側端部１０ｂが溶融めっき浴５３のような液浴中に浸漬されているので、炉体１０の出側をシールしなくとも加圧範囲Ｓ１の出側が気密に封止されて、その加圧範囲Ｓ１の出側の気密性が保たれることになる。このように、本発明においては、炉体１０の一部が溶融めっき浴５３等の液浴中に浸漬されている場合、シール装置３１が、炉体１０の内側を気密に封止するその液浴から構成されていてもよい。このような炉体１０の一部を気密に封止する液浴の他の例としては、例えば、連続焼鈍ライン（ＣＡＰＬ）で金属帯３をウオータークエンチするときに金属帯３を浸漬させて冷却する冷却液が挙げられる。
【００４３】
次に、第３実施形態に係る焼鈍炉１について説明する。図５は、第３実施形態に係る焼鈍炉１の構成を概略的に示す側面図である。
【００４４】
第３実施形態に係る焼鈍炉１は、加圧装置４１により加圧する対象となる加圧範囲Ｓ１が炉体１０の冷却帯１５以外の他の帯１１、１３も含まれるように構成されている。具体的には、第１実施形態に係る焼鈍炉１で冷却帯１５の入側に設けられていたシール装置３１及び加圧装置４１が省略した構成とされており、その代わりに、焼鈍炉１の加熱帯１１の入側に複数のシール装置３１からなるシール装置群３２が設けられている。なお、この場合において、冷却帯１５の入側にシール装置３１及び加圧装置４１を省略せずに設けるようにしてもよいのは勿論である。
【００４５】
第３実施形態に係る焼鈍炉１のように、本発明において加圧装置４１により加圧する対象となる範囲Ｓ１は、冷却帯１５を含む炉体１０のほぼ全範囲となるように構成されていてもよいが、この場合は、炉体１０全体を耐圧構造とする必要が生じて大幅なコスト増を招く。このため、第１実施形態に係る焼鈍炉１のように、冷却帯１５のみが加圧範囲Ｓ１となるようにする方が好ましい。
【００４６】
次に、第４実施形態に係る焼鈍炉１について説明する。図６は、第４実施形態に係る焼鈍炉１の構成を概略的に示す側面図である。
【００４７】
第４実施形態に係る焼鈍炉１は、第１実施形態に係るシール装置３１の一対のシールロール３３のうちの一つが、金属帯３を案内する搬送ロール１７から構成されている。具体的には、第４実施形態に係るシール装置３１は、炉体１０の冷却帯１５の上部及び下部に設置された搬送ロール１７と、金属帯３を間に挟んでその搬送ロール１７と反対側に設置されたシールロール３３と、シールロール３３や搬送ロール１７と炉体１０との間での雰囲気の漏洩を防止する一対のシールプレート３５とを備えている。
【００４８】
第４実施形態に係る焼鈍炉１のように、一対のシールロール３３のうちの一つが搬送ロール１７から構成されている場合、一つの搬送ロール１７の周方向に間隔を空けて複数のシールロール３３及びシールプレート３５を設置することが可能となる。これにより、シールロール３３の個数やシールロール３３を昇降させるのに要する駆動機構数を抑えることができるというメリットがある。
【００４９】
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【００５０】
例えば、加圧範囲Ｓ１内の雰囲気を加圧する手段としては、炉体１０内の冷却帯１５等の各帯１１、１３、１５に加圧された雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給装置１８から構成されていてもよい。なお、加圧範囲Ｓ１内の雰囲気を加圧する手段としては、第１実施形態のように、シール装置３１を間に挟んだ炉体１０内の低圧側から吸い込んだ炉内雰囲気を加圧して高圧側に吐き出すものを用いた方が、炉内に供給すべき雰囲気ガス重量の増大を抑えつつ、加圧範囲Ｓ１内の雰囲気を加圧することが可能となるので好ましい。
【実施例１】
【００５１】
以下、本発明の効果を実施例により更に説明する。
【００５２】
図７は、本実施例で用いた箱体６１の構成を示す側面図である。本実施例では、内部の気密性が保持された中空の箱体６１内に、板厚２ｍｍ×５０ｃｍ×５０ｃｍの寸法の試験用普通鋼４を配置するとともに、その箱体６１内の雰囲気ガスを循環するように用いるガスジェット冷却装置２１を設置した。箱体６１内には、５体積％がＨ2であり、９５体積％がＮ2である雰囲気ガスを充填した。ガスジェット冷却装置２１は、上述の第１実施形態において説明したように、箱体６１内の雰囲気ガスを循環ブロワ２８により吸い込んだ後に、その雰囲気ガスを循環ブロワ２８から冷却箱２３に供給した後、冷却箱２３のノズル２５から試験用普通鋼４に吹き付けるよう構成されたものを用いた。
【００５３】
本実施例では、箱体６１外の圧力（大気圧）に対する箱体６１内の圧力の圧力差を、下記の表１に示すように様々な条件に変えることとした。ガスジェット冷却装置２１は、それぞれの圧力差でのノズル２５からの単位面積当たりの吹き付け量が２００（ｍ3／（ｍｉｎ・ｍ2））となる様に循環ブロワ２８の回転数等が予め調整されたものを用いた。また、本実施例では、圧力差を様々に変えた条件の下で、試験用普通鋼４を６００℃にまで通電加熱した後、その試験用普通鋼４をガスジェット冷却装置２１により４００℃まで冷却するときの時間と、普通用試験鋼４が６００℃及び４００℃のそれぞれのときにノズル２５から吹き付けられる雰囲気ガスの温度とを測定した。そして、本実施例では、６００℃と４００℃の鋼板の単位面積当たりの含熱量差（ｋｃａｌ／ｍ2）を、測定した雰囲気ガスの対数平均温度差と時間とで除して熱伝達率（ｋｃａｌ／（ｍ2・ｈｒ・℃））を算出することとした。算出した各例での熱伝達率は、冷却速度の程度を表しているので、各例の試験結果を評価するうえでは、箱体６１内外での圧力差があるＮｏ．１１〜１８での熱伝達率の値を、箱体６１内外での圧力差のないＮｏ．１での熱伝達率の値で除算して、得られた値を冷却速度の増大率として定義し、その冷却速度の増大率により評価することとした。なお、普通用試験鋼４が６００℃のときの雰囲気ガスの温度は、循環ブロワ２８により吸い込んだ雰囲気ガスを熱交換器２７により冷却することにより４０℃となるようにした。また、ノズル２５から吹き付けられる雰囲気ガスの温度の測定値としては、冷却箱２３内での雰囲気ガスの温度の測定値を用いた。また、鋼板の含熱量のデータは、「日本鉄鋼協会熱経済技術部会加熱炉小委員会報告，連続鋼材加熱炉における伝熱実験と計算方法，p.82-83，1971」にも記載されている。
【００５４】
【表１】
【００５５】
各例毎の試験結果は、上記の表１に示すとおりである。
【００５６】
本発明の要件を満たすものは、Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１８の例である。これらは総て、Ｎｏ．１の熱伝達率よりも高い熱伝達率が得られている。これらの例から、本発明の適用により、冷却能力を向上させることが可能であることが確認できる。
【００５７】
また、これらの例のうち、Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１８は、静圧での差圧で９．８ｋＰａ以上となるように加圧されており、冷却速度の増大率が５％以上となっており、冷却速度を増大させる効果について優れたものが得られている。また、これらの例のうち、Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１８は、静圧での差圧で１９ｋＰａ以上となるように加圧されており、冷却速度の増大率が１０％以上となっており、冷却速度を増大させる効果について更に優れたものが得られている。
【符号の説明】
【００５８】
１ ：焼鈍炉
３ ：金属帯
１０ ：炉体
１０ａ ：搬入口
１０ｂ ：出側端部
１１ ：加熱帯
１３ ：均熱帯
１５ ：冷却帯
１７ ：搬送ロール
１８ ：雰囲気ガス供給装置
１９ ：スナウト
２１ ：ガスジェット冷却装置
２３ ：冷却箱
２５ ：ノズル
２６ ：吸込側ダクト
２７ ：熱交換機
２８ ：循環ブロワ
２９ ：吐出側ダクト
３１ ：シール装置
３２ ：シール装置群
３３ ：シールロール
３５ ：シールプレート
４１ ：加圧装置
５１ ：溶融めっき槽
５３ ：溶融めっき浴
Ｓ１ ：加圧範囲
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続的に搬送される金属帯を炉体の冷却帯で冷却する焼鈍炉及び焼鈍炉における冷却方法に関するものであり、特に、ガスジェット冷却装置により金属帯を冷却する際の冷却能力を向上させるのに好適な焼鈍炉及び焼鈍炉における冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、連続的に搬送される金属帯に焼鈍処理を施す焼鈍炉において、その冷却帯で金属帯を冷却する方式としては、水冷却方式、ロール冷却方式、ガスジェット冷却方式等が知られている。
【０００３】
水冷却方式とは、例えば、特許文献１に示すように、炉体内を連続的に搬送される金属帯に対して液体や気液の混合されたミストを吹き付けることによって金属帯を冷却する方式である。水冷却方式を用いた場合は、高い冷却能力を得つつ安定して冷却を行なうことができるというメリットがある一方で、高温の金属帯表面に液体を吹き付けることにより酸化膜が発生してしまい、酸化膜の後処理が別途必要になるというデメリットが生じてしまう。また、酸化膜の後処理が必要であるため、焼鈍炉により焼鈍された金属帯を炉外に搬出することなく連続的に溶融めっき処理を施す連続溶融めっきライン（ＣＧＬ：Continuous Galvanizing Line）では用いることができないというデメリットが生じてしまう。
【０００４】
ロール冷却方式とは、例えば、特許文献２に示すように、搬送ロール内に冷媒を流してこれを冷却し、冷却された搬送ロールにより金属帯を案内することによって金属帯を冷却する方式である。ロール冷却方式を用いた場合は、冷却により金属帯に酸化膜が生じることがなくなるので、酸化膜の後処理を不要としつつ高い冷却能力を得ることができるというメリットがある。この一方で、ロール冷却方式を用いた場合は、搬送ロールに対して金属帯の接触した部位のみが主に冷却されてしまうので、冷却時における金属帯の幅方向での温度分布が不安定となることにより金属帯の形状不良が生じやすいというデメリットが生じてしまう。特に、金属帯を高温域から冷却する場合、温度分布が不安定となる傾向が強くなるため、ロール冷却方式は、適用できる対象に制限があるというデメリットもある。
【０００５】
ガスジェット冷却方式とは、例えば、特許文献３に示すように、搬送される金属帯に対して冷媒ガスを吹き付けることによって金属帯を冷却する方式である。ガスジェット冷却方式を用いた場合は、冷却により金属帯に酸化膜が生じることがないうえ、冷却時における金属帯の幅方向での温度分布が安定するので、酸化膜の後処理を不要としつつ安定して冷却を行なうことができるというメリットがある。この一方で、ガスジェット冷却方式を用いた場合は、冷却媒体が気体であることから冷却能力が水冷却方式やロール冷却方式に劣るというデメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−６１２３６号公報
【特許文献２】特開昭５１−１０４４１７号公報
【特許文献３】特開昭６２−１１６７２４号公報
【特許文献４】特開平０９−２３５６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、ガスジェット冷却方式を用いた場合は、冷却能力の点で他の冷却方式と劣ってはいるものの、それ以外の点では他の冷却方式よりも優れたものとなっている。このため、ガスジェット冷却方式での冷却能力を高めることができれば、上述したメリットを受けつつ、冷却帯の大きさを小さくして炉体をコンパクト化することが可能となったり、いわゆるハイテン（高張力鋼板）の製造時に合金元素添加量を抑えることが可能となるという更なるメリットを受けることができる。
【０００８】
ガスジェット方式を用いた場合に冷却能力を高める手段としては、冷媒ガスを吹き付けるためのブロアの能力を増大させて、冷媒ガスの吹き付け量（ｍ3／（ｍｉｎ・ｍ2））を増大させたり、特許文献４に示すように、冷媒ガス中の水素濃度を増大させる手段が知られている。しかし、技術革新の求められる昨今においては、これらの手段とは異なる方法により冷却能力を高めることができるような技術の提案が望まれていた。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ガスジェット冷却方式により金属帯を冷却する際の冷却能力を向上させることのできる焼鈍炉及び焼鈍炉における冷却方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上述した課題を解決するために、鋭意検討の末、下記の焼鈍炉及び焼鈍炉における冷却方法を発明した。
【００１１】
第１発明に係る焼鈍炉は、連続的に搬送される金属帯を炉体の冷却帯で冷却する焼鈍炉において、前記冷却帯において冷媒ガスを吹き付けて前記金属帯を冷却するガスジェット冷却装置と、前記炉体において前記冷却帯を含む範囲の入側及び出側に設けられたシール手段と、前記冷却帯を含む範囲内を加圧するための加圧手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第２発明に係る焼鈍炉は、第１発明において、前記加圧手段は、前記冷却帯の圧力が炉内外の圧力差で９．８ｋＰａ以上となるように加圧することを特徴とする。
【００１３】
第３発明に係る焼鈍炉は、第１発明又は第２発明において、前記加圧手段は、前記シール手段を間に挟んだ前記炉体内の低圧側から吸い込んだ炉内雰囲気を加圧して高圧側に向けて吐き出すブロワ又は圧縮機であることを特徴とする。
【００１４】
第４発明に係る焼鈍炉は、第１発明〜第３発明の何れか一つの発明において、前記加圧手段は、前記冷却帯を含む範囲内に雰囲気ガスを供給して当該冷却帯を含む範囲内を加圧する雰囲気ガス供給装置であることを特徴とする。
【００１５】
第５発明に係る焼鈍炉は、第１発明〜第４発明の何れか一つの発明において、前記シール手段は、前記金属板に近接又は接触して配置されるシール部材によりシールするものから構成されていることを特徴とする。
【００１６】
第６発明に係る焼鈍炉は、第１発明〜第５発明の何れか一つの発明において、前記炉体は、その一部が液浴中に浸漬されており、前記シール手段は、前記炉体の内側を気密に封止する前記液浴構成されていることを特徴とする。
【００１７】
第７発明に係る焼鈍炉は、第１発明〜第６発明の何れか一つの発明において、前記シール手段は、前記炉体において前記冷却帯の入側及び出側に設けられ、前記加圧手段は、前記冷却帯のみを加圧することを特徴とする。
【００１８】
第８発明に係る焼鈍炉における冷却方法は、前記炉体において前記冷却帯を含む範囲の入側及び出側にシール手段が設けられた当該炉体について、前記冷却帯を含む範囲を加圧した状態で、前記冷却帯において冷媒ガスを吹き付けて前記金属帯を冷却することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１発明〜第８発明によれば、冷却帯を所定圧力以上に加圧した状態で冷媒ガスによる金属帯の冷却を行なうことが可能となる。これにより、冷却のために用いられる冷媒ガスも加圧されてその密度が増大するので、その分、単位時間当たりに吹き付けられる冷媒ガス重量が増大し、冷媒ガスによる冷却能力が向上することになる。このため、酸化膜の後処理を不要としつつ安定して冷却を行なうことができるというガスジェット冷却方式のメリットを受けつつ、従来よりも冷却能力を向上させることが可能となっている。また、冷却帯の大きさを小さくすることができるので、炉体をコンパクト化することが可能となる。
【００２０】
第３発明によれば、炉内に供給する雰囲気ガス重量の増大を抑えつつ、冷却帯を含む範囲を加圧することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る焼鈍炉の構成を概略的に示す側面図である。
【図２】焼鈍炉の冷却帯の構成を拡大して示す拡大側面図である。
【図３】（ａ）は第１実施形態において用いられているシール装置の構成を拡大して示す拡大側面図であり、（ｂ）はその背面図である。
【図４】第２実施形態に係る焼鈍炉の構成を概略的に示す側面図である。
【図５】第３実施形態に係る焼鈍炉の構成を概略的に示す側面図である。
【図６】第４実施形態に係る焼鈍炉の構成を概略的に示す側面図である。
【図７】本実施例で用いた箱体の構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る焼鈍炉を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
まず、第１実施形態に係る焼鈍炉から説明する。図１は、第１実施形態に係る焼鈍炉１の構成を概略的に示す側面図であり、図２は、その焼鈍炉１の冷却帯１５の構成を拡大して示す拡大側面図である。
【００２４】
第１実施形態に係る焼鈍炉１は、鋼材等からなる金属帯３を加熱する加熱帯１１と、加熱された金属帯３を所定範囲の温度域で保持する均熱帯１３と、ガスジェット冷却装置２１により金属帯３を冷却する冷却帯１５とを備えている。炉体１０入側の搬入口１０ａから連続的に搬送される金属帯３は、炉内に設置された搬送ロール１７により各帯１１、１３、１５を案内され、各帯１１、１３、１５において所定の条件の下で熱処理が施されることによって焼鈍された後、炉体１０の出側の図示しない搬出口から炉外に搬出され、調質圧延、巻き取り等の後処理が必要に応じて施される。焼鈍炉１の各帯１１、１３、１５には、例えば、１０体積％未満がＨ2であり、残部がＮ2やその他の不活性ガスであるような還元性の雰囲気ガスが雰囲気ガス供給装置１８から供給されている。
【００２５】
第１実施形態に係る焼鈍炉１は、冷却帯１５において冷媒ガスを吹き付けて金属帯３を冷却するガスジェット冷却装置２１と、炉体１０において冷却帯１５を含む範囲Ｓ１の入側及び出側に設けられたシール手段としてのシール装置３１と、冷却帯１５を含む範囲Ｓ１を加圧するための手段としての加圧装置４１とを備えている。
【００２６】
ガスジェット冷却装置２１は、第１実施形態においては図２に示すように、金属帯３の搬送方向に沿って金属帯３を間に挟んだ両側に設置された冷却箱２３と、冷却箱２３の金属帯３側の表面から金属帯３に向けて突出するように設けられたノズル２５とを備えている。
【００２７】
冷却箱２３内には、冷媒ガスが供給されており、冷却箱２３内に供給された冷媒ガスはノズル２５から金属帯３に向けて吹き付けられ、これにより金属帯３が冷却されることになる。冷媒ガスとしては、例えば、１０体積％未満がＨ2であり、残部がＮ2やその他の不活性ガスであるような、焼鈍炉１内に供給されている上述の還元性の雰囲気ガスが用いられる。
【００２８】
ガスジェット冷却装置２１において用いられる冷媒ガスは、循環ブロワ２８によりダクト２６、２９内を循環して用いられるよう構成されている。具体的には、ガスジェット冷却装置２１は、炉体１０に形成されたガス吸引口と循環ブロワ２８の吸込口とを連通する吸込側ダクト２６と、循環ブロワ２８の吐出口と冷却箱２３とを連通する吐出側ダクト２９とを備えており、吸込側ダクト２６の途中には、冷媒ガスを冷却するための熱交換機２７が設置されている。金属帯３に吹き付けられた冷媒ガスは、炉体１０のガス吸込口から、吸込側ダクト２６、熱交換機２７を介して循環ブロワ２８内に吸い込まれた後、加圧された状態で吐出側ダクト２９を介して再度冷却箱２３に供給され、循環するように用いられることになる。
【００２９】
図３（ａ）は、第１実施形態において用いられているシール装置３１の構成を拡大して示す拡大側面図であり、図３（ｂ）は、その背面図である。
【００３０】
シール装置３１は、加圧装置４１により加圧する対象となる炉体１０の加圧範囲Ｓ１内の雰囲気がその範囲外へ漏洩するのを防止して、加圧範囲Ｓ１内の雰囲気の圧力が所定圧力以上に保持されるように設けられるものである。シール装置３１は、第１実施形態において、加圧範囲Ｓ１が冷却帯１５のみとなるように、冷却帯１５の入側と出側とに設けられている。
【００３１】
シール装置３１は、第１実施形態において、金属帯３に近接して設置されるシールロール３３やシールプレート３５のようなシール部材３３、３５から構成されている。具体的には、シール装置３１は、金属帯３を間に挟んだ両側に設置される一対のシールロール３３と、シールロール３３と炉体１０との間での雰囲気の漏洩を防止する一対のシールプレート３５とを備えている。シールロール３３と金属帯３とや、シールロール３３とシールプレート３５とは、接触している又は僅かに間隔を空けて近接して設けられており、一対のシールロール３３と一対のシールプレート３５とを一組としたシール装置３１により、加圧範囲Ｓ１内の雰囲気がその範囲外へ漏洩するのを防止できるように構成されている。このシールロール３３と金属帯３との間隔は、小さいほど差圧を効率よく保持でき、後述の加圧装置４１の性能を抑えることができるが、金属帯３をトラブルなく搬送させるうえではある程度間隔を空けた方がよく、例えば、１０ｍｍ〜５０ｍｍとなるようにしてもよい。
【００３２】
シール装置３１は、第１実施形態において、シールロール３３とシールプレート３５とを備えたものについて説明したが、この他にも、シールロール３３を省略して、シールプレート３５のみから構成されていてもよい。また、シール装置３１は、第１実施形態において、シールロール３３等のシール部材３３、３５を用いてシールするものについて説明したが、そのシール装置３１により加圧範囲Ｓ１内の雰囲気がその範囲外へ漏洩するのを防止して、そのシール装置３１の前後での差圧を保持できるものであれば、その構成については特に限定するものではない。このため、シール装置３１としては、例えば、可撓性のあるシール部材を金属帯３に対して押し当ててシールするもの等の公知のシール装置を用いるようにしてもよい。また、シール装置３１は、この他にも、後述の溶融めっき浴５３等の液浴から構成されていてもよい。
【００３３】
なお、シールロール３３等のシール部材３３、３５を用いてシールするものからシール装置３１を構成する場合は、加圧範囲Ｓ１内の圧力を所定圧力以上とするのに必要となるシール能力に応じて、第１実施形態のように搬送方向に間隔を空けて複数設けてシール装置群３２が構成されるようにしてもよい。
【００３４】
加圧装置４１は、第１実施形態において、シール装置群３２を間に挟んだ炉体１０内の低圧側から吸い込んだ炉内雰囲気を加圧して高圧側に向けて吐き出すブロワから構成されている。これにより、シール装置群３２の前後で炉内雰囲気に差圧が生じることになる。加圧装置４１は、第１実施形態において、冷却帯１５の入側のシール装置群３２と出側のシール装置群３２との前後で差圧が生じるように二つ設けられている。これにより、冷却帯１５を間に挟んで設けられた入側のシール装置群３２と出側のシール装置群３２との間の範囲が加圧装置４１により加圧された状態で保持されることになる。
【００３５】
なお、加圧範囲Ｓ１の範囲外の雰囲気は、加圧装置４１の作動により低圧化してしまうので、加圧装置４１の作動前後で圧力が保持されるように図示しない雰囲気ガス供給源から雰囲気ガスを供給するようにすることが好ましい。また、加圧装置４１は、この他にも、圧縮機や後述の雰囲気ガス供給装置３１から構成されていてもよい。
【００３６】
次に、本発明に係る焼鈍炉１の作用効果について説明する。
【００３７】
本発明に係る焼鈍炉１においては、冷却帯１５を含む範囲内の雰囲気が加圧されるように構成されており、冷却帯１５を所定圧力以上に加圧した状態で冷媒ガスによる金属帯３の冷却を行なうことが可能となっている。これにより、冷却のために用いられる冷媒ガスも加圧されてその密度が増大するので、その分、単位時間当たりに吹き付けられる冷媒ガス重量が増大し、冷媒ガスによる冷却能力が増大することになる。このため、本発明に係る焼鈍炉１によれば、酸化膜の後処理を不要としつつ安定して冷却を行なうことができるというガスジェット冷却方式のメリットを受けつつ、従来よりも冷却能力を向上させることが可能となっている。また、これにより、冷却帯１５の大きさを小さくすることができるので、炉体１０をコンパクト化することが可能となる。また、本発明に係る焼鈍炉１を用いた場合、ガスジェット冷却装置２１を大きく高性能化することなく冷却能力を向上させることが可能となる。
【００３８】
因みに、本発明によりガスジェット冷却装置２１による冷却能力を向上させた場合、特許文献４に示すような、冷却ガス中の水素濃度の増大による冷却能力を向上させる方法を併せて用いることにより、冷却能力を増大させる効果が掛け算のように増幅されるというメリットがある。例えば、元の冷却速度に対して本発明の適用により得られる冷却速度が１．５倍となるよう増大させるようにしたうえで、元の冷却速度に対して水素濃度の調整により得られる冷却速度が１．５倍となるよう増大させるようにすることにより、実際の冷却速度を元の冷却速度に対して１．５×１．５の２．２５倍となるよう増大させることが可能となる。
【００３９】
なお、炉体１０の冷却帯１５を加圧装置４１により加圧するうえでは、冷却帯１５の圧力が炉内外の静圧での差圧で０より大きくなるよう加圧することになるが、本発明の適用により冷却速度を増大させる効果について優れたものを得るうえでは、炉内外の静圧での差圧で９．８ｋＰａ以上となるように加圧することが好ましく、冷却速度を増大させる効果について更に優れたものを得るうえでは、炉内外の静圧での差圧で１９ｋＰａ以上となるように加圧することが更に好ましい。また、加圧装置４１により加圧するうえでの冷却帯１５の圧力の上限値については特に限定するものではないが、例えば、高圧ガスとしての適用を回避する観点から１ＭＰａ未満とするようにしてもよい。
【００４０】
次に、第２実施形態に係る焼鈍炉１について説明する。図４は、第２実施形態に係る焼鈍炉１の構成を概略的に示す側面図である。なお、上述した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。
【００４１】
第２実施形態に係る焼鈍炉１は、連続溶融めっきライン（ＣＧＬ：Continuous Galvanizing Line）に用いるものとして構成されている。焼鈍炉１はその出側に溶融めっき槽５１が設置されている。焼鈍炉１は、その炉体１０の出側に筒状のスナウト１９が設けられており、スナウト１９の端部である炉体１０の出側端部１０ｂが溶融めっき槽５１の溶融めっき浴５３中に浸漬されている。
【００４２】
第２実施形態のように焼鈍炉１がＣＧＬに用いられる場合、炉体１０の出側端部１０ｂが溶融めっき浴５３のような液浴中に浸漬されているので、炉体１０の出側をシールしなくとも加圧範囲Ｓ１の出側が気密に封止されて、その加圧範囲Ｓ１の出側の気密性が保たれることになる。このように、本発明においては、炉体１０の一部が溶融めっき浴５３等の液浴中に浸漬されている場合、シール装置３１が、炉体１０の内側を気密に封止するその液浴から構成されていてもよい。このような炉体１０の一部を気密に封止する液浴の他の例としては、例えば、連続焼鈍ライン（ＣＡＰＬ）で金属帯３をウオータークエンチするときに金属帯３を浸漬させて冷却する冷却液が挙げられる。
【００４３】
次に、第３実施形態に係る焼鈍炉１について説明する。図５は、第３実施形態に係る焼鈍炉１の構成を概略的に示す側面図である。
【００４４】
第３実施形態に係る焼鈍炉１は、加圧装置４１により加圧する対象となる加圧範囲Ｓ１が炉体１０の冷却帯１５以外の他の帯１１、１３も含まれるように構成されている。具体的には、第１実施形態に係る焼鈍炉１で冷却帯１５の入側に設けられていたシール装置３１及び加圧装置４１が省略した構成とされており、その代わりに、焼鈍炉１の加熱帯１１の入側に複数のシール装置３１からなるシール装置群３２が設けられている。なお、この場合において、冷却帯１５の入側にシール装置３１及び加圧装置４１を省略せずに設けるようにしてもよいのは勿論である。
【００４５】
第３実施形態に係る焼鈍炉１のように、本発明において加圧装置４１により加圧する対象となる範囲Ｓ１は、冷却帯１５を含む炉体１０のほぼ全範囲となるように構成されていてもよいが、この場合は、炉体１０全体を耐圧構造とする必要が生じて大幅なコスト増を招く。このため、第１実施形態に係る焼鈍炉１のように、冷却帯１５のみが加圧範囲Ｓ１となるようにする方が好ましい。
【００４６】
次に、第４実施形態に係る焼鈍炉１について説明する。図６は、第４実施形態に係る焼鈍炉１の構成を概略的に示す側面図である。
【００４７】
第４実施形態に係る焼鈍炉１は、第１実施形態に係るシール装置３１の一対のシールロール３３のうちの一つが、金属帯３を案内する搬送ロール１７から構成されている。具体的には、第４実施形態に係るシール装置３１は、炉体１０の冷却帯１５の上部及び下部に設置された搬送ロール１７と、金属帯３を間に挟んでその搬送ロール１７と反対側に設置されたシールロール３３と、シールロール３３や搬送ロール１７と炉体１０との間での雰囲気の漏洩を防止する一対のシールプレート３５とを備えている。
【００４８】
第４実施形態に係る焼鈍炉１のように、一対のシールロール３３のうちの一つが搬送ロール１７から構成されている場合、一つの搬送ロール１７の周方向に間隔を空けて複数のシールロール３３及びシールプレート３５を設置することが可能となる。これにより、シールロール３３の個数やシールロール３３を昇降させるのに要する駆動機構数を抑えることができるというメリットがある。
【００４９】
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【００５０】
例えば、加圧範囲Ｓ１内の雰囲気を加圧する手段としては、炉体１０内の冷却帯１５等の各帯１１、１３、１５に加圧された雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給装置１８から構成されていてもよい。なお、加圧範囲Ｓ１内の雰囲気を加圧する手段としては、第１実施形態のように、シール装置３１を間に挟んだ炉体１０内の低圧側から吸い込んだ炉内雰囲気を加圧して高圧側に吐き出すものを用いた方が、炉内に供給すべき雰囲気ガス重量の増大を抑えつつ、加圧範囲Ｓ１内の雰囲気を加圧することが可能となるので好ましい。
【実施例１】
【００５１】
以下、本発明の効果を実施例により更に説明する。
【００５２】
図７は、本実施例で用いた箱体６１の構成を示す側面図である。本実施例では、内部の気密性が保持された中空の箱体６１内に、板厚２ｍｍ×５０ｃｍ×５０ｃｍの寸法の試験用普通鋼４を配置するとともに、その箱体６１内の雰囲気ガスを循環するように用いるガスジェット冷却装置２１を設置した。箱体６１内には、５体積％がＨ2であり、９５体積％がＮ2である雰囲気ガスを充填した。ガスジェット冷却装置２１は、上述の第１実施形態において説明したように、箱体６１内の雰囲気ガスを循環ブロワ２８により吸い込んだ後に、その雰囲気ガスを循環ブロワ２８から冷却箱２３に供給した後、冷却箱２３のノズル２５から試験用普通鋼４に吹き付けるよう構成されたものを用いた。
【００５３】
本実施例では、箱体６１外の圧力（大気圧）に対する箱体６１内の圧力の圧力差を、下記の表１に示すように様々な条件に変えることとした。ガスジェット冷却装置２１は、それぞれの圧力差でのノズル２５からの単位面積当たりの吹き付け量が２００（ｍ3／（ｍｉｎ・ｍ2））となる様に循環ブロワ２８の回転数等が予め調整されたものを用いた。また、本実施例では、圧力差を様々に変えた条件の下で、試験用普通鋼４を６００℃にまで通電加熱した後、その試験用普通鋼４をガスジェット冷却装置２１により４００℃まで冷却するときの時間と、普通用試験鋼４が６００℃及び４００℃のそれぞれのときにノズル２５から吹き付けられる雰囲気ガスの温度とを測定した。そして、本実施例では、６００℃と４００℃の鋼板の単位面積当たりの含熱量差（ｋｃａｌ／ｍ2）を、測定した雰囲気ガスの対数平均温度差と時間とで除して熱伝達率（ｋｃａｌ／（ｍ2・ｈｒ・℃））を算出することとした。算出した各例での熱伝達率は、冷却速度の程度を表しているので、各例の試験結果を評価するうえでは、箱体６１内外での圧力差があるＮｏ．１１〜１８での熱伝達率の値を、箱体６１内外での圧力差のないＮｏ．１での熱伝達率の値で除算して、得られた値を冷却速度の増大率として定義し、その冷却速度の増大率により評価することとした。なお、普通用試験鋼４が６００℃のときの雰囲気ガスの温度は、循環ブロワ２８により吸い込んだ雰囲気ガスを熱交換器２７により冷却することにより４０℃となるようにした。また、ノズル２５から吹き付けられる雰囲気ガスの温度の測定値としては、冷却箱２３内での雰囲気ガスの温度の測定値を用いた。また、鋼板の含熱量のデータは、「日本鉄鋼協会熱経済技術部会加熱炉小委員会報告，連続鋼材加熱炉における伝熱実験と計算方法，p.82-83，1971」にも記載されている。
【００５４】
【表１】
【００５５】
各例毎の試験結果は、上記の表１に示すとおりである。
【００５６】
本発明の要件を満たすものは、Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１８の例である。これらは総て、Ｎｏ．１の熱伝達率よりも高い熱伝達率が得られている。これらの例から、本発明の適用により、冷却能力を向上させることが可能であることが確認できる。
【００５７】
また、これらの例のうち、Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１８は、静圧での差圧で９．８ｋＰａ以上となるように加圧されており、冷却速度の増大率が５％以上となっており、冷却速度を増大させる効果について優れたものが得られている。また、これらの例のうち、Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１８は、静圧での差圧で１９ｋＰａ以上となるように加圧されており、冷却速度の増大率が１０％以上となっており、冷却速度を増大させる効果について更に優れたものが得られている。
【符号の説明】
【００５８】
１ ：焼鈍炉
３ ：金属帯
１０ ：炉体
１０ａ ：搬入口
１０ｂ ：出側端部
１１ ：加熱帯
１３ ：均熱帯
１５ ：冷却帯
１７ ：搬送ロール
１８ ：雰囲気ガス供給装置
１９ ：スナウト
２１ ：ガスジェット冷却装置
２３ ：冷却箱
２５ ：ノズル
２６ ：吸込側ダクト
２７ ：熱交換機
２８ ：循環ブロワ
２９ ：吐出側ダクト
３１ ：シール装置
３２ ：シール装置群
３３ ：シールロール
３５ ：シールプレート
４１ ：加圧装置
５１ ：溶融めっき槽
５３ ：溶融めっき浴
Ｓ１ ：加圧範囲
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に搬送される金属帯を炉体の冷却帯で冷却する焼鈍炉において、
前記冷却帯において冷媒ガスを吹き付けて前記金属帯を冷却するガスジェット冷却装置と、
前記炉体において前記冷却帯を含む範囲の入側及び出側に設けられたシール手段と、
前記冷却帯を含む範囲内を加圧するための加圧手段とを備えること
を特徴とする焼鈍炉。
【請求項２】
前記加圧手段は、前記冷却帯の圧力が炉内外の差圧で９．８ｋＰａ以上となるように加圧すること
を特徴とする請求項１記載の焼鈍炉。
【請求項３】
前記加圧手段は、前記シール手段を間に挟んだ前記炉体内の低圧側から吸い込んだ炉内雰囲気を加圧して高圧側に向けて吐き出すブロワ又は圧縮機であること
を特徴とする請求項１又は２記載の焼鈍炉。
【請求項４】
前記加圧手段は、前記冷却帯を含む範囲内に雰囲気ガスを供給して当該冷却帯を含む範囲内を加圧する雰囲気ガス供給装置であること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の焼鈍炉。
【請求項５】
前記シール手段は、前記金属帯に近接又は接触して設置されるシール部材により構成されていること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の焼鈍炉。
【請求項６】
前記炉体は、その一部が液浴中に浸漬されており、
前記シール手段は、前記炉体の内側を気密に封止する前記液浴から構成されていること
を特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載の焼鈍炉。
【請求項７】
前記シール手段は、前記炉体において前記冷却帯の入側及び出側に設けられ、
前記加圧手段は、前記冷却帯のみを加圧すること
を特徴とする請求項１〜６の何れか１項記載の焼鈍炉。
【請求項８】
連続的に搬送される金属帯を炉体の冷却帯で冷却する焼鈍炉における冷却方法において、
前記炉体において前記冷却帯を含む範囲の入側及び出側にシール手段が設けられた当該炉体について、前記冷却帯を含む範囲を加圧した状態で当該冷却帯において冷媒ガスを吹き付けて前記金属帯を冷却すること
を特徴とする焼鈍炉における冷却方法。
【請求項１】
連続的に搬送される金属帯を炉体の冷却帯で冷却する焼鈍炉において、
前記冷却帯において冷媒ガスを吹き付けて前記金属帯を冷却するガスジェット冷却装置と、
前記炉体において前記冷却帯を含む範囲の入側及び出側に設けられたシール手段と、
前記冷却帯を含む範囲内を加圧するための加圧手段とを備えること
を特徴とする焼鈍炉。
【請求項２】
前記加圧手段は、前記冷却帯の圧力が炉内外の差圧で９．８ｋＰａ以上となるように加圧すること
を特徴とする請求項１記載の焼鈍炉。
【請求項３】
前記加圧手段は、前記シール手段を間に挟んだ前記炉体内の低圧側から吸い込んだ炉内雰囲気を加圧して高圧側に向けて吐き出すブロワ又は圧縮機であること
を特徴とする請求項１又は２記載の焼鈍炉。
【請求項４】
前記加圧手段は、前記冷却帯を含む範囲内に雰囲気ガスを供給して当該冷却帯を含む範囲内を加圧する雰囲気ガス供給装置であること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の焼鈍炉。
【請求項５】
前記シール手段は、前記金属帯に近接又は接触して設置されるシール部材により構成されていること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の焼鈍炉。
【請求項６】
前記炉体は、その一部が液浴中に浸漬されており、
前記シール手段は、前記炉体の内側を気密に封止する前記液浴から構成されていること
を特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載の焼鈍炉。
【請求項７】
前記シール手段は、前記炉体において前記冷却帯の入側及び出側に設けられ、
前記加圧手段は、前記冷却帯のみを加圧すること
を特徴とする請求項１〜６の何れか１項記載の焼鈍炉。
【請求項８】
連続的に搬送される金属帯を炉体の冷却帯で冷却する焼鈍炉における冷却方法において、
前記炉体において前記冷却帯を含む範囲の入側及び出側にシール手段が設けられた当該炉体について、前記冷却帯を含む範囲を加圧した状態で当該冷却帯において冷媒ガスを吹き付けて前記金属帯を冷却すること
を特徴とする焼鈍炉における冷却方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１２６９２（Ｐ２０１２−１２６９２Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５２８７５（Ｐ２０１０−１５２８７５）
【出願日】平成２２年７月５日（２０１０．７．５）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月５日（２０１０．７．５）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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