(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱帯、均熱帯および冷却帯がこの順に並置された縦型焼鈍炉を有し、該縦型焼鈍炉の内部で上下方向に搬送されつつ前記各帯を前記順に通過する鋼帯に対して焼鈍を行う鋼帯の連続焼鈍装置であって、
隣接する帯は、それぞれの帯の上部同士または下部同士を接続する連通部を介して連通し、
前記加熱帯、均熱帯および冷却帯にはガス吐出口がそれぞれ設けられ、
該ガス吐出口は、前記加熱帯ではその上部にのみ、前記均熱帯および冷却帯では、前記鋼帯の通過順の１つ前に位置する帯との連通部の位置と上下反対の位置にのみ、それぞれ設けられ、
前記加熱帯／均熱帯間の連通部が両帯の下部同士を接続し、前記均熱帯／冷却帯間の連通部が両帯の上部同士を接続することを特徴とする鋼帯の連続焼鈍装置。
【請求項２】
上部にのみガス吐出口が設けられた予熱帯が前記加熱帯の前に配置され、該予熱帯および前記加熱帯は、両帯の上部同士または下部同士を接続する連通部を介して連通し、
前記加熱帯の吐出口は、上部に替えて、前記予熱帯との連通部の位置と上下反対の位置にのみ設けられる請求項１に記載の鋼帯の連続焼鈍装置。
【請求項３】
前記予熱帯／加熱帯間の連通部が両帯の下部同士を接続する請求項２に記載の鋼帯の連続焼鈍装置。
【請求項４】
前記全ての帯または一部の帯において、前記ガス吐出口の位置と上下反対の位置にのみガス排出口が設けられた請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼帯の連続焼鈍装置。
【請求項５】
前記全ての帯の長さが、いずれも７ｍ以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼帯の連続焼鈍装置。
【請求項６】
前記全ての連通部には、隣接する帯の雰囲気を分離する雰囲気分離部が設けられる請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋼帯の連続焼鈍装置。
【請求項７】
各帯のガス吐出口の１箇所あたりの流量Ｑ（ｍ３／ｈｒ）が以下の式（１）および式（２）の条件を満足する請求項１〜６のいずれか１項に記載の鋼帯の連続焼鈍装置。
Ｑ＞２．６２×Ｖ          ・・・式（１）
Ｑ＞０．８７×Ｖ０          ・・・式（２）
ここで、Ｖ０（ｍ３）：各帯の容積、Ｖ（ｍ３）：１つのガス吐出口あたりの各帯の容積、とする。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の鋼帯の連続焼鈍装置と、前記冷却帯から排出される鋼帯に溶融亜鉛めっきを施す溶融亜鉛めっき装置と、を有する連続溶融亜鉛めっき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼帯の連続焼鈍装置および連続溶融亜鉛めっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼帯の連続焼鈍装置として、予熱帯、加熱帯、均熱帯および冷却帯がこの順に並置された縦型焼鈍炉内において多パスで鋼帯に焼鈍を施す大型の連続焼鈍装置が一般的である。
【０００３】
従来、連続焼鈍装置において、炉の大気開放後の立ち上げ時や炉内雰囲気に大気が侵入した場合等に炉内の水分や酸素濃度を低減させるために、炉内温度を上昇させて炉内の水分を気化させ、これと相前後して不活性ガス等の非酸化性ガスを炉内雰囲気の置換ガスとして炉内に吐出し、同時に炉内のガスを排出することで炉内雰囲気を非酸化性ガスに置換する方法が広く行われている。
【０００４】
しかし、このような従来の方法は、炉内雰囲気中の水分や酸素濃度を定常操業に適した所定のレベルまで低下させるのに長時間を要し、その間操業できないため、生産性を著しく低下させる問題がある。なお、炉内雰囲気は炉内のガスの露点を測定することにより評価できる。例えば、非酸化性ガス主体の場合には−３０℃以下（例えば−６０℃程度）といった低露点だが、酸素や水蒸気が含まれるほど例えば−３０℃超といった高露点となる。
【０００５】
また近年、自動車、家電、建材等の分野において、構造物の軽量化等に寄与する高張力鋼（ハイテン材）の需要が高まっている。このハイテン技術では、鋼中にＳｉを添加すると穴広げ性の良好な高張力鋼帯が製造できる可能性があり、また、ＳｉやＡｌを添加すると残留γが形成しやすく延性の良好な鋼帯が製造できる可能性が示されている。
【０００６】
しかし、高強度冷延鋼帯において、鋼帯がＳｉ，Ｍｎ等の易酸化性元素を含有していると、焼鈍中にこれらの易酸化性元素が鋼帯表面に濃化してＳｉ，Ｍｎ等の酸化膜が形成され、外観不良やリン酸塩処理等の化成処理性不良が生じる問題がある。
【０００７】
特に溶融亜鉛めっき鋼帯の場合、鋼帯がＳｉ，Ｍｎ等の易酸化性元素を含有していると、鋼帯表面に形成された前記酸化膜がめっき性を阻害して不めっき欠陥を発生させたり、めっき後の合金化処理の際に合金化速度を低下させたりする問題がある。中でもＳｉについては、鋼帯表面に酸化膜ＳｉＯ２が形成されると、鋼帯と溶融めっき金属との濡れ性が著しく低下し、また、合金化処理の際にＳｉＯ２膜が地鉄／めっき金属相互の拡散の障壁となることから、めっき性、合金化処理性阻害の原因となる。
【０００８】
この問題を避ける方法として、焼鈍雰囲気中の酸素ポテンシャルを制御する方法が考えられる。酸素ポテンシャルを上げる方法として、例えば特許文献１に加熱帯後段から均熱帯の露点を−３０℃以上の高露点に制御する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＷＯ２００７／０４３２７３Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように特許文献１の技術は、縦型焼鈍炉内の特定部位において炉内のガスを高露点にすることを特徴とするものである。しかし、これは次善の策にすぎず、特許文献１にも記載されているように、本来であれば、鋼帯表面への酸化膜の形成を抑制するには、焼鈍雰囲気の酸素ポテンシャルを極力低くすることが好ましい。
【００１１】
しかしながら、Ｓｉ，Ｍｎ等は非常に酸化しやすいため、ＣＧＬ（連続溶融亜鉛めっきライン）やＣＡＬ（連続焼鈍ライン）に配置されるような大型の連続焼鈍装置においては、Ｓｉ，Ｍｎ等の酸化を十分に抑制できる−４０℃以下の低露点の雰囲気を安定的に得ることは非常に困難であると考えられてきた。
【００１２】
本発明者らは、縦型焼鈍炉内に導入するガスは非酸化性の低露点ガスであることから、炉内の雰囲気の切換えを短時間で行うことができれば、低露点の雰囲気を安定的に得ることができるのではないかと考えた。
【００１３】
また、低露点化に限らず、大型焼鈍装置において炉内の雰囲気の切替えを短時間で行うことは重要な課題である。そして、この観点において特許文献１を含めた従来のいずれの連続焼鈍装置においても、炉内の雰囲気の切替えを速やかに行えるものではなかった。
【００１４】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、炉内の雰囲気の切替えを短時間で行うことが可能な、縦型焼鈍炉内において多パスで鋼帯に焼鈍を施す大型の連続焼鈍装置、および、該連続焼鈍装置を含む連続溶融亜鉛めっき装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的を達成すべく本発明者らは、大型の縦型焼鈍炉内の露点分布の測定やそれを元にした流動解析等を行った。その結果、縦型焼鈍炉の各帯にガス吐出口を設け、これらガス吐出口の位置を、隣接する帯同士を連通させる連通部の位置との関係において所定の条件を満たすように決定することにより、効果的に炉内の雰囲気を入れ替えられることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１６】
本発明は、このような知見に基づきなされたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
（１）加熱帯、均熱帯および冷却帯がこの順に並置された縦型焼鈍炉を有し、該縦型焼鈍炉の内部で上下方向に搬送されつつ前記各帯を前記順に通過する鋼帯に対して焼鈍を行う鋼帯の連続焼鈍装置であって、
隣接する帯は、それぞれの帯の上部同士または下部同士を接続する連通部を介して連通し、
前記加熱帯、均熱帯および冷却帯にはガス吐出口がそれぞれ設けられ、
該ガス吐出口は、前記加熱帯ではその上部にのみ、前記均熱帯および冷却帯では、前記鋼帯の通過順の１つ前に位置する帯との連通部の位置と上下反対の位置にのみ、それぞれ設けられ、
前記加熱帯／均熱帯間の連通部が両帯の下部同士を接続し、前記均熱帯／冷却帯間の連通部が両帯の上部同士を接続することを特徴とする鋼帯の連続焼鈍装置。
【００１８】
（２）上部にのみガス吐出口が設けられた予熱帯が前記加熱帯の前に配置され、該予熱帯および前記加熱帯は、両帯の上部同士または下部同士を接続する連通部を介して連通し、
前記加熱帯の吐出口は、上部に替えて、前記予熱帯との連通部の位置と上下反対の位置にのみ設けられる上記（１）に記載の鋼帯の連続焼鈍装置。
【００１９】
（３）前記予熱帯／加熱帯間の連通部が両帯の下部同士を接続する上記（２）に記載の鋼帯の連続焼鈍装置。
【００２０】
（４）前記全ての帯または一部の帯において、前記ガス吐出口の位置と上下反対の位置にのみガス排出口が設けられた上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の鋼帯の連続焼鈍装置。
【００２１】
（５）前記全ての帯の長さが、いずれも７ｍ以下である上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の鋼帯の連続焼鈍装置。
【００２２】
（６）前記全ての連通部には、隣接する帯の雰囲気を分離する雰囲気分離部が設けられる上記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の鋼帯の連続焼鈍装置。
【００２３】
（７）各帯のガス吐出口の１箇所あたりの流量Ｑ（ｍ３／ｈｒ）が以下の式（１）および式（２）の条件を満足する上記（１）〜（６）のいずれか１項に記載の鋼帯の連続焼鈍装置。
Ｑ＞２．６２×Ｖ          ・・・式（１）
Ｑ＞０．８７×Ｖ０          ・・・式（２）
ここで、Ｖ０（ｍ３）：各帯の容積、Ｖ（ｍ３）：１つのガス吐出口あたりの各帯の容積、とする。
【００２４】
（８）上記（１）〜（７）のいずれか１項に記載の鋼帯の連続焼鈍装置と、前記冷却帯から排出される鋼帯に溶融亜鉛めっきを施す溶融亜鉛めっき装置と、を有する連続溶融亜鉛めっき装置。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の鋼帯の連続焼鈍装置および連続溶融亜鉛めっき装置によれば、炉内の雰囲気の切替えを短時間で行うことができる。このため、縦型焼鈍炉の大気開放後に鋼帯を連続的に熱処理する定常操業を行うに先立ち、または、定常操業中に炉内雰囲気中の水分濃度および／または酸素濃度が上昇した際に、炉内雰囲気の露点を定常操業に適したレベルまで速やかに低減させることができる。また、低露点化に限らず、鋼種切替え等で炉内雰囲気の交換が必要な場合にも操業効率の観点から優位である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態による連続溶融亜鉛めっき装置１００の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の他の実施形態による連続溶融亜鉛めっき装置２００の構成を示す模式図である。
【図３】従来の連続溶融亜鉛めっき装置の構成を示す模式図である。
【図４】（Ａ）は実施例１、（Ｂ）は実施例２における、縦型焼鈍炉内の露点の経時変化を示すグラフである。
【図５】比較例における、縦型焼鈍炉内の露点の経時変化を示すグラフである。
【図６】流動解析による直方体幅と相対吸引時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の鋼帯の連続焼鈍装置および連続溶融亜鉛めっき装置の実施形態を説明する。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の鋼帯の連続焼鈍装置は、その上流から下流に向かって、予熱帯１２、加熱帯１４、均熱帯１６および冷却帯１８，２０がこの順に並置された縦型焼鈍炉１０を有する。本実施形態において冷却帯は、第１冷却帯１８および第２冷却帯２０からなる。そして、この連続焼鈍装置は、鋼帯Ｐに対して焼鈍を行う。各帯１２，１４，１６，１８，２０には、上部および下部に１つ以上のハースロール２６が配置され、これらハースロール２６を起点に１８０度折り返されることで、鋼帯Ｐは縦型焼鈍炉１０の内部で上下方向に複数回搬送され、複数パスを形成する。図１においては、予熱帯１２で２パス、加熱帯１４で８パス、均熱帯１６で７パス、第１冷却帯１８で１パス、第２冷却帯２０で２パスの例を示したが、パス数はこれに限定されず、処理条件に応じて適宜設定可能である。また、一部のハースロール２６では、鋼帯Ｐを折り返すことなく直角に方向転換させて、鋼帯Ｐを次の帯へと移動させ、これにより鋼帯Ｐは各帯１２，１４，１６，１８，２０をこの順に通過する。なお、予熱帯１２は省略することもできる。第２冷却帯２０と連結したスナウト２２は、縦型焼鈍炉１０を溶融亜鉛めっき装置としてのめっき浴２４と接続する。
【００２９】
そして、本実施形態の連続溶融亜鉛めっき装置１００は、このような連続焼鈍装置と、第２冷却帯２０から排出される鋼帯Ｐに溶融亜鉛めっきを施すめっき浴２４と、を有する。
【００３０】
予熱帯１２からスナウト２２に至る縦型焼鈍炉１０内は、還元性雰囲気または非酸化性雰囲気に保持される。予熱帯１２では、その下部に設けられた開口部（鋼帯導入部）から鋼帯Ｐが導入され、後述するＲＴバーナの燃焼排ガスと熱交換したガスにより鋼帯Ｐを加熱する。加熱帯１４および均熱帯１６では、加熱手段としてラジアントチューブ（ＲＴ）（図示せず）を用いて、鋼帯Ｐを間接加熱することができる。なお、均熱帯１６には、本発明の効果を阻害しない範囲で、上部が開口するように上下方向に延在する隔壁（図示せず）を設けてもよい。鋼帯Ｐを加熱帯１４および均熱帯１６で所定温度に加熱焼鈍した後、第１冷却帯１８および第２冷却帯２０で鋼帯Ｐを冷却し、スナウト２２を介してめっき浴２４に浸漬して鋼帯Ｐに溶融亜鉛めっきを施す。その後、さらに亜鉛めっきの合金化処理を行ってもよい。
【００３１】
縦型焼鈍炉１０において、隣接する帯は、それぞれの帯の上部同士または下部同士を接続する連通部を介して連通している。本実施形態では、予熱帯１２と加熱帯１４とは、それぞれの帯の下部同士を接続する連通部としてのスロート（絞り部）２８を介して連通し、加熱帯１４と均熱帯１６とは、それぞれの帯の下部同士を接続する連通部としてのスロート３０を介して連通し、均熱帯１６と第１冷却帯１８とは、それぞれの帯の上部同士を接続する連通部としてのスロート３２を介して連通し、第１冷却帯１８と第２冷却帯２０とは、それぞれの帯の下部同士を接続する連通部としてのスロート３４を介して連通する。各連通部２８，３０，３２，３４の高さは適宜設定すればよいが、ハースロール２６の直径が１ｍ程度であることから、１．５ｍ以上とすることがこのましい。ただし、各帯の雰囲気の独立性を高める観点から、各連通部の高さはなるべく低いことが好ましい。
【００３２】
縦型焼鈍炉１０内に導入される還元性または非酸化性のガスとしては、通常Ｈ２−Ｎ２混合ガスが用いられ、例えばＨ２：1〜１０体積％、残部がＮ２および不可避的不純物からなる組成を有するガス（露点：−６０℃程度）が挙げられる。このガスは、図１に示すように、各帯１２，１４，１６，１８，２０にそれぞれ設けられたガス吐出口３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ，３８Ｅから導入される。（以下、符号３８Ａ〜３８Ｅをまとめて符号「３８」で示すこともある。）これらのガス吐出口３８には、図１に模式的に示したガス供給系統４４からガスが供給される。ガス供給系統４４には、適宜弁や流量計（図示せず）が設けられ、それぞれのガス吐出口３８へのガスの供給量の調整や停止を個別に行うことができる。
【００３３】
ここで、本実施形態の連続溶融亜鉛めっき装置１００の特徴的構成は、ガス吐出口３８の位置を、各帯において、鋼帯Ｐの通過順の１つ前、つまり１つ上流に位置する帯との連通部の位置と上下反対の位置に設ける点にある。すなわち、加熱帯１４のガス吐出口３８Ｂは、連通部２８が下部に位置することから、加熱帯１４の上部に設ける。均熱帯１６のガス吐出口３８Ｃは、連通部３０が下部に位置することから、均熱帯１６の上部に設ける。一方、第１冷却帯１８のガス吐出口３８Ｄは、連通部３２が上部に位置することから、第１冷却帯１８の下部に設ける。また、第２冷却帯２０のガス吐出口３８Ｅは、連通部３４が下部に位置することから、第２冷却帯２０の上部に設ける。なお、予熱帯１２は最上流の帯であり、その上流に連通部を有しない。本実施形態では、予熱帯１２のガス吐出口３８Ａは、その上部に設ける。
【００３４】
以下、本発明の技術的意義を明らかにするために、まず、図３を参照して従来の連続溶融亜鉛めっき装置の一例を説明する。図３では、図１の装置と同じ構成部位は同じ符号を用いている。図３の連続溶融亜鉛めっき装置は、予熱帯１２、加熱帯１４、均熱帯１６および冷却帯１８，２０がこの順に並置され、スナウト２２を介してめっき浴２４に接続される縦型焼鈍炉を有する。加熱帯１４と均熱帯１６とは一体化している。ここで、各帯１２〜２０の下部や冷却帯１８，２０の連結部に設けられたガス吐出口３８から、炉内にガスが導入される。ガス排出口は有しない。このような、連続溶融亜鉛めっき装置では、縦型焼鈍炉がスナウト２２を介してめっき浴２４に接続されているため、通常、炉内に導入されたガスは、炉体リーク等の不可避のものを除くと、炉の入り側すなわち予熱帯１２の下部の鋼帯導入部としての開口部から排出され、炉内ガスの流れは、鋼帯進行方向（図３中右側から左側）とは逆方向に、炉の下流から上流に向かう。しかし、このような構成では、炉内に均一にガスが行き渡らず、炉内の各所においてガスの流れに滞留が生じてしまい、炉内の雰囲気の切替えを短時間で行うことはできない。
【００３５】
一方、本発明では、予熱帯１２では上部に、その他の帯１４，１６，１８，２０では、１つ上流に位置する帯との連通部の位置と上下反対の位置に、ガス吐出口３８を設けた。上記のように、炉内のガスは炉の入り側に向かう傾向がある。このため、ガス吐出口３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ，３８Ｅから各帯に導入されたガスは、そのほとんどが各帯１４，１６，１８，２０を経由して、１つ上流に位置する帯との連結部２８，３０，３２，３４の方向（炉の入り側に向かう方向）へと向かう。また、予熱帯１２のガス吐出口３８Ａから導入されたガスは、予熱帯１２を通過してその下部へと向かう。
【００３６】
よって、この構成により、炉内に均一にガスを行き渡らせ、ガスの滞留の発生を十分に抑えることができ、その結果、炉内の雰囲気の切替えを短時間で行うことができる。このため、縦型焼鈍炉の大気開放後に鋼帯を連続的に熱処理する定常操業を行うに先立ち、または、定常操業中に炉内雰囲気中の水分濃度および／または酸素濃度が上昇した際に、炉内雰囲気の露点を定常操業に適したレベルまで速やかに低減させることができる。
【００３７】
予熱帯１２を省略する場合には、加熱帯１４が最上流の帯となり、その下部に鋼帯導入部としての開口部が設けられる。このため、ガス吐出口３８Ｂは、連通部との関係に依らず、上部に設ける。この構成でも、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
本明細書において、「各帯の上部」とは、各帯の上端から各帯の高さの２５％の領域を意味するものとし、「各帯の下部」とは、各帯の下端から各帯の高さの２５％の領域を意味するものとする。
【００３９】
図２に、本発明の他の実施形態による連続溶融亜鉛めっき装置２００の構成を示す。この装置２００は、水蒸気や酸素を多く含み露点が高い炉内ガスを縦型焼鈍炉１０内から排出するためのガス排出口４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｅ（以下、符号４０Ａ〜４０Ｅをまとめて符号「４０」で示すこともある。）を各帯に有する。ガス排出口４０は、図２に示すように、各帯のガス吐出口３８の位置と上下反対の位置に設ける。図２に模式的に示したガス排出系統４６には、吸引装置が接続されており、併せて適宜設けられる弁や流量計により、それぞれのガス排出口４０からのガスの排出量の調整や停止を個別に行うことができる。その他の構成は、図１の連続溶融亜鉛めっき装置１００と同じであるため、説明は省略する。
【００４０】
この構成によれば、例えば、均熱帯１６のガス吐出口３８Ｃから導入されたガスは、均熱帯１６を通過した後、その大部分が、連通部３０を介して上流の加熱帯１４に流れることなく、均熱帯１６のガス排出口３８Ｃから排出される。同様のことが各帯に言える。すなわち、各帯において、雰囲気ガスが他の帯に流れることを十分抑制し、独立して雰囲気制御を行うことができるため、炉内の雰囲気の切替えをより短時間で行うことができる。本実施形態のように、各帯にガス吐出口とガス排出口の両方を設ける構成は、各帯での独立した雰囲気制御を実現できることから、非常に好ましい形態である。
【００４１】
なお、排出口４０は、必ずしも全ての帯に排出口を設けなくてもよく、独立した雰囲気制御の要請が高い帯、例えば加熱帯１４、均熱帯１６および第１冷却帯１８にのみ設けてもよい。ただし、本発明の効果をより顕著に得るためには、図２に示すように、全ての帯に排出口４０を設けることが好ましい。
【００４２】
なお、通常各帯の内圧は大気圧よりも２００〜４００Ｐａ高いため、上記吸引装置が必ずしもなくても炉内ガスの排出は可能である。しかし、排出効率の観点からは吸引装置を設けることが好ましい。また、ガス排出口４０から排出されたガスは可燃ガスを含むため、バーナで燃焼させる。その際発生する熱を予熱帯１２のガス加熱に利用することが、エネルギー効率の観点から好ましい。
【００４３】
各帯で独立した雰囲気制御を行う観点からは、全ての連通部２８，３０，３２，３４には、隣接する帯の雰囲気を分離する雰囲気分離部が設けられることが好ましい。これにより、各帯１２，１４，１６，１８，２０内のガスが隣接する帯に拡散することを十分に抑えることができる。
【００４４】
雰囲気分離部としては、連結部２８，３０，３２，３４の内部に設ける仕切り板（図示せず）を挙げることができる。また、仕切り板に替えて、シールロールまたはダンパーを設けた構成としてもよい。また、連結部に気体式の分離装置を設けた構成により、Ｎ２等のシールガスによるエアーカーテンによる分離を行ってもよい。これらの組み合わせでもよい。雰囲気の分離性をより高めるためには、スロートとなっている連結部２８，３０，３２，３４に、上記した１種類または複数種類の分離部材を設けることが好ましい。目標とする露点に応じて必要とされる雰囲気分離の程度が定まるため、それに応じて雰囲気分離部の構成を適宜設計することができる。
【００４５】
連通部２８，３０，３２，３４は炉の上部に位置しても下部に位置してもよい。しかし、本実施形態ように、予熱帯１２／加熱帯１４間の連通部２８、および、加熱帯１４／均熱帯１６間の連通部３０は、両帯の下部同士を接続することが好ましい。高温雰囲気の帯同士の接続を下部とすれば、予熱帯１２、加熱帯１４および均熱帯１６の雰囲気の独立性を高めることができるからである。また、均熱帯１６／第１冷却帯１８間の連通部３２は両帯１６，１８の上部同士を接続することが、ガスが混合しにくいため好ましい。これは第１冷却帯１８と均熱帯１６では第１冷却帯１８の方が低温であるため、連結部３２を炉の下部に設けた場合、比重の重い第１冷却帯１８のガスが均熱帯１６に大量に混入するおそれがあるためである。一方、冷却帯同士の接続には、雰囲気制御上の制約は存在しないので、第１冷却帯１８と第２冷却帯２０との連結部３４は、必要パス数に応じて配置しやすいようにすれば良い。
【００４６】
各帯１２，１４，１６，１８，２０の長さＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５は、いずれも７ｍ以下であることが好ましい。例えば、各帯においてガス吐出口３８を２つ設ける場合、各帯においてガスの流れを効果的に形成するには、Ｗ１〜Ｗ５を７ｍ以下とすることが好ましい。もちろんガス吐出口３８を３つ以上設ければ、ある程度ガスの流れを形成できるが、炉の横方向へのガスの流れも不可避であることから、各帯の雰囲気分離性を考慮すると、Ｗ１〜Ｗ５を７ｍ以下とすることが好ましい。なお、ガス吐出口３８を１つとする場合には、Ｗ１〜Ｗ５は４ｍ以下とすることが好ましい。
【００４７】
各帯のガス吐出口３８の１箇所あたりの流量Ｑは、雰囲気切替え効率の観点からは多いことが好ましく、以下のように設定することが好ましい。すなわち、１つのガス吐出口あたりの各帯の容積をＶ（ｍ３）とすると、流量Ｑ（ｍ３／ｈｒ）はＱ＞２．６２×Ｖを満足することが好ましい。すなわち、例えばＶ＝２００ｍ３の場合、流量Ｑは５２４ｍ３／ｈｒ超えとすることが好ましい。ただし、上限は３９３０ｍ３／ｈｒ以下とすることがコストの観点から好ましい。
【００４８】
また、ガス吐出口の数に依らない各帯の容積をＶ０（ｍ３）とすると、各帯のガス吐出口３８の１箇所あたりの流量Ｑ（ｍ３／ｈｒ）はＱ＞０．８７×Ｖ０を満足することが好ましい。
【００４９】
なお、これら流量Ｑ（ｍ３／ｈｒ）は、炉内の雰囲気温度を８００℃と仮定した場合の換算値である。
【００５０】
また、各帯のガス排出口４０の１箇所あたりの流量は、上記流量Ｑを考慮して適宜設定すればよい。
【００５１】
各帯１２，１４，１６，１８，２０にガス排出口４０を設ける場合、雰囲気の切替えを効率的に行うには、各帯のガス吐出口３８の個数とガス排出口４０の個数とは同数とし、炉の上下でガス吐出口３８およびガス排出口４０を一対にすることが好ましい。
【００５２】
本発明の連続焼鈍装置および連続溶融亜鉛めっき装置は、炉内の雰囲気の切替えを短時間で行うことができるため、低露点化する際のみならず、鋼種切替え等で炉内雰囲気の交換が必要な場合にも操業効率の観点から優位である。例えば、高露点雰囲気下でハイテン材を製造する場合、炉内を低露点雰囲気から高露点雰囲気に切り替える必要があるが、本発明の連続焼鈍装置によれば、雰囲気の切替えを短時間に実現できる。さらに、本発明の連続焼鈍装置は、水素を帯毎に個別制御できるため、必要な帯に水素を集中させることも可能である。例えば冷却帯に水素を集中させれば、冷却能を上げることが可能であり、均熱帯に水素を集中させれば、Ｈ２／Ｈ２Ｏ比を上昇させられるため、ハイテン材等のめっき性向上や、加熱効率向上が可能である。さらに、例えば窒化処理のため、特定箇所にアンモニアを導入するような場合なら、水素をアンモニアに変更すれば効率良く実施することが可能となる。
【００５３】
本発明は設備構成に関するものであり、既設設備の改造よりもむしろ建設時に適用することで大きな効果を発揮する。新設の場合、従来設備とほぼ同じコストで建設が可能である。
【実施例】
【００５４】
本発明に従う図１および図２に示す連続溶融亜鉛めっき装置、および、比較例による図３に示す連続溶融亜鉛めっき装置を用いて、露点測定試験を行ったので、以下説明する。
【００５５】
（実施例１）
図１に示すＡＲＴ型（オールラジアント型）ＣＧＬの装置構成の概略は既述のとおりであり、具体的な構成は以下のとおりである。まず、上下のハースロール間の距離は２０ｍ（第２冷却帯は１０ｍ）、各帯の容積Ｖ０、および、１つのガス吐出口あたりの各帯の容積Ｖは、表１に示した。各帯の長さは、予熱帯１．５ｍ、加熱帯６．８ｍ、均熱帯６．０ｍ、第１冷却帯１．０ｍ、第２冷却帯１．５ｍである。ガス吐出口は口径５０ｍｍであり、第１冷却帯のガス吐出口の中心は、炉の下部のハースロールの中心から１ｍ下に位置する（図１においてＤ１＝１ｍ）。それ以外の帯のガス吐出口の中心は、炉の上部のハースロールの中心から１ｍ上に位置する（図１においてＤ２＝１ｍ）。ガス吐出口から吐出するガスの露点は−７０〜−６０℃であり、各帯のガス吐出口の１箇所あたりの流量Ｑは、表１に示した。露点計は各帯の中央部分（図１中の符号４２の位置）に設ける。
【００５６】
（実施例２）
図２に示すＡＲＴ型（オールラジアント型）ＣＧＬの装置構成の概略は既述のとおりであり、具体的な構成は以下のとおりである。すなわち、図１の装置に対して、図２のように各帯にガス排出口を設けた以外は、図１の装置と同じである。ガス排出口は口径５０ｍｍであり、第１冷却帯のガス排出口の中心は、炉の上部のハースロールの中心から１ｍ上に位置する（図２においてＤ２＝１ｍ）。それ以外の帯のガス排出口の中心は、炉の下部のハースロールの中心から１ｍ下に位置する（図２においてＤ１＝１ｍ）。各帯のガス排出口からの排出流量は、対応するガス吐出口からの吐出流量と同一とした。露点計は各帯の中央部分（図２中の符号４２の位置）に設ける。
【００５７】
（比較例）
次に、図３に示すＡＲＴ型（オールラジアント型）ＣＧＬの装置構成の概略は既述のとおりであり、具体的な構成は以下のとおりである。上下のハースロール間の距離は２０ｍ、各帯の容積は、予熱帯８０ｍ３、加熱帯と均熱帯の合計８４０ｍ３、第１冷却帯６５ｍ３、および第２冷却帯６５ｍ３である。ガス吐出口は図３に示す位置に配置され、口径５０ｍｍである。ガス吐出口から吐出するガスの露点は−７０〜−６０℃であり、全ガス吐出口からのガスの総吐出量は、３９３０Ｎｍ３／ｈｒとした。なお、単位口あたりの吐出流量は同一とした。露点計は各帯の中央部分（図１中の符号４２の位置）に設ける。
【００５８】
実施例１，２および比較例の連続溶融亜鉛めっき装置において、縦型焼鈍炉を大気開放した後の立ち上げ時には、炉内に約−１０℃前後の水蒸気や酸素を含む雰囲気ガスが存在した（図４（Ａ），（Ｂ）および図５の０ｈｒを参照）。その後、以下の条件にて操業を開始した。まず、鋼帯のサイズは、幅９００〜１１００ｍｍ、板厚０．８〜１．０ｍｍとし、鋼種は表２に示した。通板速度は１００〜１２０ｍｐｍ（ラインスタート直後除く）、焼鈍温度は７８０〜８２０℃とした。
【００５９】
図１の実施例１および図３の比較例とも、ガス排出口はないため、炉内ガスは縦型焼鈍炉の入り側から排出されるのみであった。図２の実施例２では、ガス排出口を設けたため、各帯のガスは他の帯に流入することなく、独立した雰囲気制御が可能であった。
【００６０】
【表１】
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【００６１】
【表２】
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【００６２】
操業開始からの縦型焼鈍炉内の各帯における露点の経時変化を、実施例１について図４（Ａ）に、実施例１について図４（Ｂ）に、比較例について図５に示す。図５に示すように、比較例では露点が−３０℃を下回るのに４０時間前後必要であった。一方、図４（Ａ）に示すように、実施例１では全ての帯において２０時間前後で−３０℃に到達した。特に、ハイテン材の製造において重要な均熱帯に着目すると、１５時間で−３０℃に到達した。また、図４（Ｂ）に示す実施例２では、全ての帯において２０時間以内で−３０℃に到達し、均熱帯では８時間で−３０℃に到達した。このように、実施例２では、実施例１よりもさらに短時間で露点を下げる効果があった。
【００６３】
また、７０時間後の到達露点も、比較例では−３５℃近傍なのに対して、実施例１および実施例２では全地点でそれよりも低く、特に、均熱帯では−４５℃以下まで低下したため、ハイテン材を製造する好適な状態になっているといえる。
【００６４】
ここで、雰囲気切替えを効率的に行うには、炉内のガスの流れに滞留を生じさせないことが重要である。本発明者らは、この観点から好適な各帯の長さについて、流動解析手法（ＣＦＤ：Computational Fluid Dynamics）を用いて検討を行った。直方体（長さ可変、高さ２０ｍ、奥行き２．５ｍ）の上部（上から０．５ｍの位置）にガス吐出口を、下部（下から０．５ｍの位置）にはガス排出口をそれぞれ配置した。吐出口／排出口の組数は直方体の長さ１ｍあたり１組とし、口径は５０ｍｍ、各ガス吐出口での流量は１００ｍ３／ｈｒとした。この条件で流動解析を行い、直方体内から流線がすべてガス排出口に吸引されるまでの時間を評価した。なお、流線数は１００本／ｍ３とし、乱数モデルにはｋ−εモデルを採用し、エネルギー項は考慮していない。
【００６５】
流動解析の結果を図６に示す。図６から、直方体の長さが７ｍ以下の場合に、吸引時間がほぼ最小値をおり、雰囲気切替えが効果的に行われることがわかる。これは、直方体の長さを所定長さ以下に制限することにより、ガスの移動自由度を制限し、ガスの滞留を効果的に抑制することができることを示している。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば、炉内の雰囲気の切替えを短時間で行うことが可能な鋼帯の連続焼鈍装置および連続溶融亜鉛めっき装置を提供できる。
【符号の説明】
【００６７】
１００，２００  連続溶融亜鉛めっき装置
１０  縦型焼鈍炉
１２  予熱帯
１４  加熱帯
１６  均熱帯
１８  第１冷却帯
２０  第２冷却帯
２２  スナウト
２４  めっき浴（溶融亜鉛めっき装置）
２６  ハースロール
２８，３０，３２，３４  連通部（スロート）
３８Ａ〜３８Ｅ  ガス吐出口
４０Ａ〜４０Ｅ  ガス排出口
４２  露点測定位置
４４  ガス供給系統
４６  ガス排出系統
Ｐ  鋼帯
【要約】
【課題】炉内の雰囲気の切替えを短時間で行うことが可能な、縦型焼鈍炉内において多パスで鋼帯に焼鈍を施す大型の連続焼鈍装置を提供する。
【解決手段】本発明は、加熱帯１４、均熱帯１６および冷却帯１８がこの順に並置された縦型焼鈍炉１０を有し、この縦型焼鈍炉１０の内部で上下方向に搬送されつつ前記各帯１４，１６，１８を前記順に通過する鋼帯Ｐに対して焼鈍を行う鋼帯の連続焼鈍装置１００であって、隣接する帯は、それぞれの帯の上部同士または下部同士を接続する連通部３０，３２を介して連通し、各帯にはガス吐出口３８がそれぞれ設けられ、これらガス吐出口３８は、各帯において鋼帯Ｐの通過順の１つ前に位置する帯との連通部の位置と上下反対の位置に設けられることを特徴とする。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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