(57)【要約】【課題】連続式鋼管焼鈍炉の炉内雰囲気のカーボンポテンシャルを、簡単な制御系で安価に制御することができる雰囲気制御方法を提供する。【解決手段】前室、加熱室、冷却室及び後室を備える連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法であって、加熱室に吸熱形ガス発生装置を接続し、雰囲気制御には該吸熱形ガス発生装置で発生させた吸熱形ガスのみを該加熱室に供給すると共に、該吸熱形ガスのカーボンポテンシャルを該吸熱形ガス発生装置に供給する主に空気の量を調節することにより制御する。【選択図】図４
2015117396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前室、加熱室、冷却室及び後室を備える連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法であって、加熱室に吸熱形ガス発生装置を接続し、雰囲気制御には該吸熱形ガス発生装置で発生させた吸熱形ガスのみを供給すると共に、該吸熱形ガスのカーボンポテンシャルを該加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルの設定値よりも１．０〜１．７倍高い値に調整することを特徴とする連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法。
【請求項２】
前室、加熱室、冷却室及び後室を備える連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法であって、加熱室に吸熱形ガス発生装置を接続し、また該加熱室の均熱ゾーンにはＣＯ濃度とＣＯ２濃度の分析計を接続し、更に該分析計には演算装置を接続して、雰囲気制御には該吸熱形ガス発生装置で発生させた吸熱形ガスのみを供給すると共に、該分析計で測定したＣＯ濃度とＣＯ２濃度から該演算装置で計算される該加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルが、該演算装置に予め設定しておいた設定値となるよう、該演算装置から発せられる信号により該吸熱形ガス発生装置に供給する空気及び／又は原料ガスの量を調節することを特徴とする連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法。
【請求項３】
分析計で測定したＣＯ濃度とＣＯ２濃度から演算装置で計算される加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルが、該演算装置に予め設定しておいた設定値となるよう、該演算装置から発せられる信号により吸熱形ガス発生装置に供給する空気及び原料ガスのうちで空気の量のみを調節する請求項２記載の連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法。
【請求項４】
吸熱形ガス発生装置に供給する空気のうちで１〜３０容量％に相当する空気の量のみを調節する請求項３記載の連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法。
【請求項５】
加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルの変動幅に応じて、吸熱形ガス発生装置に供給する空気の量を調節する操作と、加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のＣＯ濃度とＣＯ２濃度を測定する操作との間に、一定の時間差を設定する請求項３又は４記載の連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法に関する。鋼管を連続して焼鈍処理する場合、前室、加熱室、冷却室及び後室を備える連続式焼鈍炉を用いて、鋼管を連続して炉内へ装入し、また装出しつつ、炉内の雰囲気を制御した条件下で焼鈍処理する。かかる雰囲気制御には、発熱形ガス（ＤＸガス）、精製発熱形ガス（ＮＸガス）、吸熱形ガス（ＲＸガス）等が用いられるが、本発明はこれらのうちで吸熱形ガスを用いた連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸熱形ガスを用いた焼鈍炉の雰囲気制御方法として、雰囲気のＣＯ濃度とＣＯ２濃度から定まるカーボンポテンシャルが、被処理材に応じて要求されるカーボンポテンシャルとなるようにするため、吸熱形ガスの炉内への供給量を制御する一方で、必要に応じ、原料ガス、空気、窒素ガス等を炉内へ供給することが行なわれている（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００３】
しかし、これらの従来法には、焼鈍炉がバッチ式のものである場合には相応の利点を有するものの、焼鈍炉がその装入口及び装出口が処理時においては常に開いた状態になる連続式のものである場合、１）炉内から雰囲気ガスが漏出し続ける状況下で吸熱形ガスの供給量の制御により雰囲気のカーボンポテンシャルを設定値に維持することとなるため、吸熱形ガス発生装置に相応の余裕を持たせる必要があって、それだけコストが嵩み、２）また雰囲気のカーボンポテンシャルとの関係で、場合によってはプロパンやブタン等の原料ガス（生ガス）、空気、窒素ガス等の供給量をも制御する必要があるため、それだけ制御系及び制御操作が複雑になり、３）しかも原料ガスや空気を供給する場合は、それらによる反応を充分に行なわせるため、炉内が８００〜８５０℃程度以上の高温である場合に限られる、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７６１０９号公報
【特許文献２】特開２００５−７６９８６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３２９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、炉内雰囲気のカーボンポテンシャルを簡単な制御系で安価に制御することができる連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法を提供する処にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決する本発明は、前室、加熱室、冷却室及び後室を備える連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法であって、加熱室に吸熱形ガス発生装置を接続し、雰囲気制御には該吸熱形ガス発生装置で発生させた吸熱形ガスのみを供給すると共に、該吸熱形ガスのカーボンポテンシャルを該加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルの設定値よりも１．０〜１．７倍高い値に調整することを特徴とする連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法に係る。また本発明は、前室、加熱室、冷却室及び後室を備える連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法であって、加熱室に吸熱形ガス発生装置を接続し、また該加熱室の均熱ゾーンにはＣＯ濃度とＣＯ２濃度の分析計を接続し、更に該分析計には演算装置を接続して、雰囲気制御には該吸熱形ガス発生装置で発生させた吸熱形ガスのみを供給すると共に、該分析計で測定したＣＯ濃度とＣＯ２濃度から該演算装置で計算される該加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルが、該演算装置に予め設定しておいた設定値となるよう、該演算装置から発せられる信号により該吸熱形ガス発生装置に供給する空気及び／又は原料ガスの量を調節することを特徴とする連続式鋼管焼鈍炉の雰囲気制御方法に係る。
【０００７】
本発明に係る雰囲気制御方法において、雰囲気の制御対象とするのは連続式鋼管焼鈍炉である。連続式鋼管焼鈍炉は、前室、加熱室、冷却室及び後室を備え、加熱室は上流側の加熱ゾーンと下流側の均熱ゾーンとで形成されていて、被処理材を連続して炉内搬送しつつ制御された雰囲気下に焼鈍処理するようになっている。
【０００８】
本発明に係る雰囲気制御方法では、加熱室、通常は加熱室の適当なゾーンに吸熱形ガス発生装置を接続し、雰囲気制御には吸熱形ガス発生装置で発生させた吸熱形ガスのみを加熱室の適当なゾーンに供給する。従来法のように、原料ガス、空気、窒素ガス等を炉内へ供給することは行なわない。
【０００９】
そして本発明に係る雰囲気制御方法では、加熱室、通常は加熱室の適当なゾーンに供給する吸熱形ガスのカーボンポテンシャルを、加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルの設定値よりも１．０〜１．７倍高い値に調整する。加熱室の加熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルは、加熱室に持ち込まれる被処理材の酸素量によって影響を受け、具体的には被処理材の酸化程度、脱脂程度、内外径等により影響を受けるので、かかるカーボンポテンシャルが設定値となるようにするため、被処理材の実際の状態に応じて実測経験値に基づき、加熱室、通常は加熱室の加熱ゾーンに供給する吸熱形ガスのカーボンポテンシャルを設定値よりも１．０〜１．７倍高い値に調整する。吸熱形ガス発生装置には、原料ガスの供給系と空気の供給系とが接続されており、発生する吸熱形ガスのカーボンポテンシャルは、相対的に原料ガスの供給量を多くすると高くなり、逆に空気の供給量を多くすると低くなるので、双方の供給量を制御することにより調整することができる。
【００１０】
本発明に係る雰囲気制御方法では、加熱室、通常は加熱室の適当なゾーンに吸熱形ガス発生装置を接続すると共に、加熱室の均熱ゾーンに雰囲気ガスをサンプリングしてＣＯ濃度とＣＯ２濃度を測定する分析計を接続し、更に分析計には演算装置を接続して、雰囲気制御には吸熱形ガス発生装置で発生させた吸熱形ガスのみを加熱室、通常は加熱室の適当なゾーンに供給することができる。
【００１１】
かかる雰囲気制御方法は、分析計で測定したＣＯ濃度とＣＯ２濃度から演算装置で計算される加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルが、演算装置に予め設定しておいた設定値となるよう、演算装置から発せられる信号により吸熱形ガス発生装置に供給する空気及び／又は原料ガスの量を調節する。
【００１２】
前記の雰囲気制御方法では、分析計で測定したＣＯ濃度とＣＯ２濃度から演算装置で計算される加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルが、演算装置に予め設定しておいた設定値となるよう、演算装置から発せられる信号により吸熱形ガス発生装置に供給する空気及び原料ガスのうちで空気の量のみを調節することが好ましい。吸熱形ガス発生装置に供給する空気の量は原料ガスの量よりも数倍多いので、空気の量を調節する方が制御し易いからである。
【００１３】
前記の吸熱形ガス発生装置に供給する空気の量のみを調節する雰囲気制御方法では、吸熱形ガス発生装置に供給する全空気量のうちで１〜３０容量％に相当する空気量のみを調節することが好ましい。連続式鋼管焼鈍炉において、加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルを設定値となるよう制御するとき、吸熱形ガス発生装置に供給する空気の変動量は全体の１〜３０容量％程度であるので、吸熱形ガス発生装置に供給する空気のうちで１〜３０容量％に相当する空気の量のみを調節すれば充分であり、その方が制御精度が良いからである。
【００１４】
以上説明した本発明に係る雰囲気制御方法において、分析計で測定したＣＯ濃度とＣＯ２濃度から演算装置で計算される加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルが、演算装置に予め設定しておいた設定値となるよう、演算装置から発せられる信号により吸熱形ガス発生装置に供給する空気の量を調節する場合、加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のカーボンポテンシャルの変動幅に応じて、吸熱形ガス発生装置に供給する空気の量を調節する操作と、加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のＣＯ濃度とＣＯ２濃度を測定する操作との間に、一定の時間差を設定することが好ましい。加熱室は容量が大きく、吸熱形ガス発生装置に供給する空気の量を調節する操作の影響が、加熱室の均熱ゾーンにおける雰囲気のＣＯ濃度とＣＯ２濃度に反映される迄に一定の時間差、すなわち一定の時間的な遅れを生じるので、双方の操作の間にかかる時間的な遅れ分を見込んで、制御精度を向上するためである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る雰囲気制御方法によると、連続式鋼管焼鈍炉の炉内雰囲気のカーボンポテンシャルを、簡単な制御系で安価に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る雰囲気制御方法の一実施形態を例示するブロック図。
【図２】本発明に係る雰囲気制御方法の他の一実施形態を例示するブロック図。
【図３】本発明に係る雰囲気制御方法の他の一実施形態を例示するブロック図。
【図４】本発明に係る雰囲気制御方法の他の一実施形態を例示するブロック図。
【実施例】
【００１７】
図１は本発明に係る雰囲気制御方法の一実施形態を示すブロック図である。図１において、雰囲気の制御対象としているのは連続式鋼管焼鈍炉１１である。連続式鋼管焼鈍炉１１は、前室２１、加熱室３１、冷却室４１及び後室５１を備え、加熱室３１は上流側の加熱ゾーン３１ａと下流側の均熱ゾーン３１ｂとで形成されていて、被処理材である鋼管を連続して炉内搬送しつつ制御された雰囲気下に焼鈍処理するようになっている。図１では、加熱室３１の加熱ゾーン３１ａに吸熱形ガス発生装置６１を接続し、また加熱室３１の均熱ゾーン３１ｂに分析計７１を接続し、更に吸熱形ガス発生装置６１には電動弁９１ａを介装する原料ガス供給系と電動弁９１ｂを介装する空気供給系とを接続して、雰囲気制御には吸熱形ガス発生装置６１で発生させた吸熱形ガスのみを加熱室３１の加熱ゾーン３１ａに供給している。そして図１では、加熱室３１の加熱ゾーン３１ａに供給する吸熱形ガスのカーボンポテンシャルを、電動弁９１ａ，９１ｂの開度を調節して、加熱室３１の均熱ゾーン３１ｂにおける雰囲気のカーボンポテンシャルの設定値よりも１．０〜１．７倍高い値に調整している。
【００１８】
図１について前記した実施状態にしたがい、表１に記載の鋼管を表１に記載の条件で連続して焼鈍処理した。分析計７１で測定したＣＯ濃度とＣＯ２濃度とから計算により求めたカーボンポテンシャル（設定値）の結果と、そのときに吸熱形ガス発生装置６１から供給した吸熱形ガスのカーボンポテンシャルの結果を、表１にまとめて示した。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
図２は本発明に係る雰囲気制御方法の他の実施状態を示すブロック図である。連続式鋼管熱処理炉１２それ自体は図１のものと同じになっているので、説明を省略する。図２では、加熱室３２の加熱ゾーン３２ａに吸熱形ガス発生装置６２を接続すると共に、加熱室３２の均熱ゾーン３２ｂに雰囲気ガスをサンプリングしてＣＯ濃度とＣＯ２濃度を測定する分析計７２を接続し、更に分析計７２には演算装置８２を接続して、雰囲気制御には吸熱形ガス発生装置６２で発生させた吸熱形ガスのみを加熱室３２の加熱ゾーン３２ａに供給している。図２では、分析計７２で測定したＣＯ濃度とＣＯ２濃度から演算装置８２で計算される加熱室３２の均熱ゾーン３２ｂにおける雰囲気のカーボンポテンシャルが、演算装置８２に予め設定しておいた設定値となるよう、演算装置８２から発せられる信号により電動弁９２ｂ，９２ａの開度を調節して、吸熱形ガス発生装置６２に供給する空気及び原料ガスの量を調節している。
【００２１】
図３は本発明に係る雰囲気制御方法の他の実施状態を示すブロック図である。連続式鋼管熱処理炉１３それ自体は図１のものと同じになっているので、説明を省略する。図３では、分析計７３で測定したＣＯ濃度とＣＯ２濃度から演算装置８３で計算される加熱室３３の均熱ゾーン３３ｂにおける雰囲気のカーボンポテンシャルが、演算装置８３に予め設定しておいた設定値となるよう、演算装置８３から発せられる信号により電動弁９３ｂの開度を調節して、吸熱形ガス発生装置６３に供給する空気及び原料ガスのうちで空気の量のみを調節している。
【００２２】
図４は本発明に係る雰囲気制御方法の他の実施状態を示すブロック図である。連続式鋼管熱処理炉１４それ自体は図１のものと同じになっているので、説明を省略する。図４では、分析計７４で測定したＣＯ濃度とＣＯ２濃度から演算装置８４で計算される加熱室３４の均熱ゾーン３４ｂにおける雰囲気のカーボンポテンシャルが、演算装置８４に予め設定しておいた設定値となるよう、演算装置８４から発せられる信号により、吸熱形ガス発生装置６３への空気供給系のバイパスに介装された電動弁９３ｃの開度を調節して、吸熱形ガス発生装置６４に供給する空気及び原料ガスのうちで全空気量の１〜３０容量％に相当する空気の量のみを調節している。
【符号の説明】
【００２３】
１１〜１４      連続式鋼管焼鈍炉
２１〜２４      前室
３１〜３４      加熱室
３１ａ〜３４ａ  加熱ゾーン
３１ｂ〜３４ｂ  均熱ゾーン
４１〜４２      冷却室
５１〜５４      後室
６１〜６４      吸熱形ガス発生装置
７１〜７４      分析計
８２〜８４      演算装置
９１ａ〜９４ａ，９１ｂ〜９４ｂ，９４ｃ  電動弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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