(57)【要約】  本発明の要旨は、金属ストリップ（３）の連続処理のため保護ガス室（２）中の雰囲気を制御する方法によって形成される。ここで、金属ストリップ（３）は、ロック（４）を介して保護ガス室（２）に出入りするように案内される。少なくとも１つのロック（４）は、金属ストリップ（３）が通り抜けて移送される少なくとも２つのシーリング要素（５，６）を有し、その結果、２つのシーリング要素（５，６）の間にシーリング室（７）が形成される。本発明によれば、ガス圧力（Ｐ２、ＰＤ）は、保護ガス室（２）中およびロック（４）のシーリング室（７）中で測定され、シーリング室（７）中の圧力（ＰＤ）は、運転時に保護ガス室（２）とシールド室（７）との差圧が出来るだけ最適値に維持されるように正確に調節される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ストリップ（３）の連続処理のため保護ガス室（２）中の保護ガス雰囲気を制御する方法であって、前記金属ストリップ（３）が、ロック（４）を介して前記保護ガス室（２）に出入りするように案内され、少なくとも１つの前記ロック（４）が、前記金属ストリップ（３）が通り抜けて移送される２つのシーリング要素（５、６）を有し、その結果、前記２つのシーリング要素（５、６）間にシーリング室（７）が形成される方法において、
前記保護ガス室（２）中および前記ロック（４）の前記シーリング室（７）中のガス圧力（Ｐ２，ＰＤ）が測定され、
運転時に前記保護ガス室（２）と前記シーリング室（７）との差圧（ΔＰｓｅａｌ）が限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）に対する所定値をかなり超えて又は未満に維持されるように正確に、前記シーリング室（７）中の前記圧力（ＰＤ）が調節されることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記シーリング室（７）中の前記圧力（ＰＤ）が、調節弁（１０）およびガス供給装置（８）によって調節されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記シーリング室（７）中の前記圧力（ＰＤ）が、調節弁（１０）および負圧源（９）によって調節されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、前記シーリング室（７）中の前記圧力（ＰＤ）が、２つの調節弁（１０）、ガス供給装置（８）および負圧源（９）によって調節されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法において、前記ロック（４）が、前記保護ガス室（２）と、保護ガス雰囲気を伴う遠い方の処理室（１）との間に配置されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、金属ストリップ（３）が、最初に遠い方の処理室（１）を通して、次いで前記保護ガス室（２）を通して案内されることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法において、前記金属ストリップ（３）が、最初に前記保護ガス室（２）を通して、次いで前記遠い方の処理室（１）を通して案内されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法において、前記差圧に対する前記限界値（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）が、前記金属ストリップの速度、前記２つのシーリング要素（５、６）の隙間開口、前記保護ガスの性質および前記金属ストリップ（３）の厚さを考慮に入れた数学モデルによって計算されることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記２つのシーリング要素（５、６）の前記最適な隙間開口が、前記保護ガスの前記性質および前記金属ストリップ（３）の前記厚さに基づいて計算されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか１項に記載の方法において、運転時に前記差圧（ΔＰｓｅａｌ）に対して設定された値が、前記差圧に対する前記限界値（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）に出来るだけ近くなるように維持され、その結果、前記保護ガス室（２）からの又は前記保護ガス室（２）内へのガス流（Ｆ２）が最少になることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の要旨は、金属ストリップの連続処理のため保護ガス室中の雰囲気を制御する方法によって形成され、金属ストリップが、ロックを介して保護ガス室に出入りするように案内され、少なくとも１つのロックが、金属ストリップが通り抜けて移送される２つ又はそれ以上のシーリング要素を有し、その結果、シーリング要素間に少なくとも１つのシーリング室が形成される。
【０００２】
平材用の熱処理炉の連続運転において、ストリップは、窒素−水素混合物の還元雰囲気を使用して、酸化しないように保護される。炉中の水素含有量は、全体的に見て、５％未満に維持されるのが普通である。
【０００３】
しかしながら、製鋼業でも、２つの異なる保護ガス雰囲気で運転することができる炉設備に対する需要が高まりつつある。例えば、高強度鋼製品の製造においては、急速冷却領域（ジェット冷却区域）では高水素含有量（１５〜８０％Ｈ２）が必要とされ、炉の残りの領域では低水素含有量（＜５％Ｈ２）が必要とされる。電気鋼の製造においては、加熱、浸漬および徐冷領域では高水素含有量（５０〜１００％）が必要とされ、炉の残りの領域では適度の水素含有量（０〜７０％Ｈ２）が必要とされる。
【０００４】
炉のこれらの個々の領域は、処理される金属ストリップがそれぞれのガス雰囲気を伴う炉の個々の領域を通り抜けて移送されるように正確に、ガスが移送時にロックから漏れすぎることなしに、対応するロックによって互いに分離されなければならない。
【０００５】
さらに、炉は、対応するロックによって、周囲環境から、そして設備の別の部分からシールされなければならない。異なる炉室間又は１つの炉室と周囲環境との間のガス流は、次の要因によって引き起こされる。
ａ）雰囲気ガス流（流入／流出）の不均衡：或る室内に噴射されるガスの量は、同じ室から排除されるガスの量に対応しない。その理由は、その差が第２室又は開口部に流入するからである。
ｂ）（垂直炉における）２つの室間の温度差によって引き起こされる対流の影響：最も軽い（熱い）ガスが上方に流れ、最も重い（冷たい）ガスが下方に流れ、これにより室中において雰囲気ガスの循環が生ずる。
ｃ）ガスの温度の変動による雰囲気ガスの膨張又は収縮：温度の変動は、プロセス自体（炉温度の変化、ラインの操業率の変化、循環ファンのオン／オフの切り換え等）によって引き起こされ、不可避なものである。
ｄ）ストリップの移動：ガスの粘性のため、ガスは、ストリップの移送方向においてさえ、ストリップの近傍に流れ込む。したがって、１つの室から次の室まで一定量のガスがストリップと同伴する。
【０００６】
現在、２つの異なる型式のロックが主に使用されている。一方では、一対の金属製のシーリングローラ又は一対のシーリングフラップ又はシーリングフラップとシーリングローラの組み合わせによって形成される単一のシールが使用されている。その際、金属ストリップは、ローラ／フラップの隙間を通して炉内に案内される。
【０００７】
他方、窒素の噴射を伴う二重シールが使用されている。これらは、二対の金属製のシーリングローラ又は二対のフラップ又は二重シーリングフラップ／シーリングローラ装置又は２つの上記のシーリング装置の組み合わせを備えており、２つのシーリング装置間の空間に窒素が噴射される。これにより、窒素は、一定の流量又はオペレータが調節することができる流量で導入される。プロセスパラメータに関する流量の自動調節は行われない。そのようなシーリングロックは、炉雰囲気と外部領域（入口シール又は排出ノズルシール）との間又は２つの異なる燃焼室間を分離するために、例えば連続焼き鈍しラインおよび連続亜鉛めっきラインにおいて使用される。この場合には、例えば、１つの燃焼室を直火で加熱し、別の燃焼室を放射管で加熱してもよい。
【０００８】
これらのシールは、特定の一方向にロックを通るガス流を避けなければならないが、反対方向には比較的大きなガス流が許容される場合には、満足すべき結果をもたらす。例えば、直火式炉から放射管で加熱される炉への燃焼生成物の流れは妨げられるが、比較的多量のガスは反対方向に流れてもよい。同様に、直火式炉から開口部への排気ガスの流出は妨げられるが、周囲環境から炉への空気の一定の流入は許容される。放射管で加熱される炉室では、一定量の保護ガスが炉から周囲環境への漏れを許容しつつ、空気の流入は避けるべきである。亜鉛ポットが取り除かれたときの吹管の領域に同じことが当てはまる。
【０００９】
典型的には、従来のロックを通る２つの炉室間のガス流は、一方向ではゼロであり、反対方向では２００〜１０００Ｎｍ３／ｈの範囲にある。２つの炉室中の圧力を一定の許容範囲内で調節することができる場合に、そのような流量を得られるにすぎない。しかしながら、２つの炉室の一方において圧力がこの許容範囲を超えて変動する場合には、ロックは、もはや有効ではなくなる。
【００１０】
単一のシールは、運転条件の変化によって生ずる圧力変動に十分に対処しない。その結果、両方の室での不可避的な圧力変動が一方向又は他方向における雰囲気ガスの交互の流れを引き起こすので、雰囲気ガスの化学組成を正確に調節することができない。一定量の窒素の噴射を伴う従来の二重シールもまた、燃焼室での圧力変動に影響されやすい。噴射される窒素が圧力条件次第で或る室に又は他の室に交互に又は両方の室に流入するので、燃焼室中の雰囲気ガスの化学組成を正確に調節することができない。それ故、これらの従来のシーリングシステムは、雰囲気ガスを十分には分離せず、部分的に雰囲気ガスの消費がかなり増加することになる。
【００１１】
良好な雰囲気の分離を確保する従来の二重シールが、国際公開第２００８／０００９４５Ａ１号パンフレットに記載されている。しかしながら、この技術の欠点は、雰囲気ガスの消費が多く、これにより運転コストが高く、珪素鋼用の炉においてさえ適用が妨げられることにある。
【００１２】
珪素鋼用の炉の場合には、入口シールは通常、一対の金属製のシーリングローラと、一連のカーテンとによって構成される。炉内での雰囲気の分離は、耐火粘土壁に設けられた単一の開口によって行われるのが普通であり、既存のシールは、柔軟材（ハイパロン又はエラストマー）で被覆されたローラ又は耐火物繊維のいずれかによって構成される。そのようなシーリングシステムの欠点は、入口シールの場合に、水素を含有する雰囲気ガスがローラの隙間（１〜２ｍｍ）から絶えず漏れることである。このガスは絶えず燃えている。内側シールは、開口の寸法（１００〜１５０ｍｍ）のため、分離性能が不満足なものとなり、既存のシールは、高温（＞２００℃）で使用することができない。
【００１３】
本発明の意図は、雰囲気ガスの高度な分離を確保し雰囲気ガスの消費を低減させるロックを通してガス流を調節するための調節方法を提供することである。
【００１４】
この目的は、少なくとも１つの保護ガス室中およびロックのシーリング室中のガス圧力が測定され、運転時に保護ガス室とシーリング室との差圧（ΔＰｓｅａｌ）が限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）に対する所定値を出来るだけ超えて又は未満に維持されるように正確に、シーリング室の圧力が調節される調節方法によって達成される。限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）は、この場合には、保護ガス室とロックとの間のガス流が逆になる値である。したがって、限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）では、ガスの流れは保護ガス室とシーリング室との間で生じないはずである。しかしながら、限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）は、必ずしもゼロになるとは限らない；この値のところで保護ガス室中およびシーリング室中の圧力が同じになるであろうが、金属ストリップが或る量のガスを金属ストリップとともにその表面上に付着させて搬送するので、それでもこれらの室間でガス流が生ずるかもしれない。
【００１５】
シーリング室の容積が小さいため、この室中の圧力を、少量のガスを噴射し又は排出することによって迅速かつ正確に調節することができる。シーリング室における正確な圧力調節のため、差圧（ΔＰｓｅａｌ）は好ましくは、限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）の値に近づくように維持されることができる。その結果、保護ガス室に流出入する雰囲気ガスの流量は、最小限に減少される。
【００１６】
設定差圧（ΔＰｓｅａｌ）が限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）から一定の範囲に維持されるのが好都合であり、その範囲は、出来るだけ小さく維持されるべきである。限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）は典型的には、０〜１００Ｐａの間に位置し、設定差圧と限界差圧との範囲は典型的には、５〜２０Ｐａの間に位置する。
【００１７】
この方法により、保護ガスの比較的低い消費（１０〜２００Ｎｍ３／ｈ）で保護ガス室間において雰囲気を分離するのに良好な性能を得ることができる。この方法は、周囲環境から保護ガス室を良好に分離することもできる。
【００１８】
シーリング室中の圧力は、調節弁とガス供給装置によって、又は調節弁と負圧源によって調節してもよい。負圧源は、例えば、排気ファン、ダクト、又は周囲環境でもよい。
【００１９】
本発明による方法は、ＮＧＯ珪素鋼のラインにも非常に良く適応する。このようなラインの場合には、１つの室における９５％の水素を伴う雰囲気を、別の室における１０％の水素を伴う雰囲気から分離しなければならず、ロックによる水素の消費を５０Ｎｍ３／ｈ未満にすべきである。
【００２０】
本方法はまた、連続焼き鈍しライン又はＣ鋼用の亜鉛めっきラインにおける急速冷却に良く適合する。ここでは、３０〜８０％の水素を伴う雰囲気を、５％の水素を伴う雰囲気から分離しなければならず、ロックによる水素の消費を１００Ｎｍ３／ｈ未満にすべきである。
【００２１】
本発明による方法では、亜鉛めっきラインにおいて、特に金属ストリップの亜鉛−アルミニウムコーティングのラインの場合には正確に、吹管から炉内への亜鉛末の搬送を最少にすることもできる。
【００２２】
本発明の一実施形態では、本発明によるロックは、保護ガス室と、保護ガス雰囲気を伴う遠い方の処理室との間に配置される。
【００２３】
金属ストリップを、この場合には、最初は遠い方の処理室を通して、次いで保護ガス室を通して案内してもよく、或いは最初は保護ガス室を通して、次いで遠い方の処理室を通して案内してもよい。
【００２４】
限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）に対する所定値を、好ましくは金属ストリップの速度、２つのシーリング要素の隙間開口、保護ガスの性質および金属ストリップの厚さを考慮に入れた数学モデルによって計算するのが好都合である。
【００２５】
２つのシーリング要素の最適な隙間開口を、保護ガスの性質および金属ストリップの厚さに基づいて計算するのが得策である。
【００２６】
本発明による方法を図面に基づき以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、シーリング室のためのガス供給システムを有する本発明の第１の形態を示している。
【図２】図２は、図１の第１の形態の調節方法に対する室中の圧力変動を示している。
【図３】図３は、図１の第１の形態の別の調節方法に対する室中の圧力変動を示している。
【図４】図４は、シーリング室が負圧システムに接続されている本発明の第２の形態を示している。
【図５】図５は、図４の第２の形態の調節方法に対する室中の圧力変動を示している。
【図６】図６は、図４の第２の形態の別の調節方法に対する室中の圧力変動を示している。
【００２８】
次に、第２室１（遠い方の処理室１）と保護ガス室２との間のロック４に基いて、調節方法を説明する。保護ガス室２と一定の気圧で満たされた第２室１と見なされる外部領域との間にロック４が置かれている場合にも、同じ原理が適用される。
【００２９】
図示されている圧力Ｐと流量Ｆは、次のように定義される：
Ｐ１＝第２室１又は外部領域１中の圧力
Ｐ２＝保護ガス室２中の圧力
ＰＤ＝シーリング室７中の圧力
ΔＰｃｈａｍｂｅｒ＝Ｐ２−Ｐ１（＝保護ガス室２と第２室１との差圧又は保護ガス室２と外部領域との差圧）
ΔＰｓｅａｌ＝ＰＤ−Ｐ２（＝シーリング室７と保護ガス室２との差圧）
ΔＰｓｅａｌ，ｋ＝シーリング室７と保護ガス室２との限界差圧＝保護ガス室２とシーリング室７との間のガス流の方向Ｆ２が変わる（逆になる）時点の差圧（ＰＤ−Ｐ２）
Ｆ２＝保護ガス室２とシーリング室７との間の雰囲気ガスの流量
Ｆ１＝シーリング室７と第２室１との間の雰囲気ガスの流量
ＦＤ＝シーリング室７内に噴射された又は排出された雰囲気ガスの流量
【００３０】
図１には、間にロック４が位置する第２室１と保護ガス室２が示されている。ロック４は、第１シーリング要素５と第２シーリング要素６とから構成され、それらの間にシーリング室７がある。
【００３１】
２つの室１、２中の保護ガスの組成（窒素含有量、水素含有量、露点）および室１、２中のそれぞれの圧力Ｐ１、Ｐ２は、２つの別個の混合ステーションによって調節される。混合ステーションによるこの調節は、従来の制御手段に基づいて行われる。換言すると、保護ガス雰囲気の化学組成は、噴射される雰囲気ガスの窒素、水素および水の含有量の適合によって調節され、圧力調節は、室１、２内に噴射される雰囲気ガスの流量の適合によって行われる。雰囲気ガスは、半固定設定を有し又は調整可能な開口を通して室１、２から排出される。
【００３２】
シーリング要素５、６は、金属ストリップ３が間に案内される２つのローラ又は２つのフラップ又は１つのローラと１つのフラップによってそれぞれ形成されてもよい。ローラ又はフラップ間の隙間は、室１（２）中の雰囲気ガスの性質（化学組成、温度）およびストリップの厚さを考慮に入れて定められる。隙間は、雰囲気ガスの性質およびストリップの寸法の変動の範囲に応じて、半固定設定にしてもよく調整可能にしてもよい。隙間が調整可能である場合には、隙間は、ストリップの厚さおよび雰囲気ガスの化学組成に応じて、そしてストリップの温度に応じて予め設定される。シーリング要素５、６の開口のサイズは、隙間、ストリップの寸法（幅、厚さ）、および残りの構造的に必要な開口で決まる。良好なシーリング性能を得るためには、シーリング要素５、６の開口は、それに応じて小さくしなければならない。
【００３３】
２つのシーリング要素５、６間のシーリング室７中の圧力ＰＤは、調節弁１０によって調整してもよい。調節弁１０は、シーリング室７内に噴射され又は排出されるガスの流量を調節する。図１では、調節弁１０は、ガス供給装置８に接続されている。したがって、シーリング室７中の圧力は、シーリング室７へのガス供給装置によって調節される。
【００３４】
室圧Ｐ１、Ｐ２は、２つの独立した圧力調節回路によって調節される。ロック４を調節するため、シーリング室７中および保護ガス室２中の圧力ＰＤが測定される。圧力ＰＤは、保護ガス室２中の圧力Ｐ２に近づくように維持される。
【００３５】
図１に図示される例では、ΔＰｓｅａｌは、ＰＤ−Ｐ２に固定される。圧力ＰＤは、このように、圧力Ｐ２が変動してもΔＰｓｅａｌがかなりの程度まで一定のままであるように調節される。
【００３６】
図１の装置については、例えば、ロック４に対して２つの圧力調節方針を遂行することが可能である：
１）保護ガス室２の汚染は回避すべきである：
【００３７】
その意図は、保護ガス室２内の化学組成を調節することができるように、ロック４を通って保護ガス室２に入る雰囲気ガスを回避するためである。しかしながら、その意図は、保護ガス室２のガス消費を最少にすることができるように、保護ガス室２からの雰囲気ガスの漏洩を最少にすることでもある。
【００３８】
図２は、室１、２、７中の圧力変動を示している。第２室１中の圧力Ｐ１は、保護ガス室２中の圧力Ｐ２よりも低く設定され、シーリング室ＰＤ中の圧力は、Ｐ１とＰ２との間であるが、保護ガス室２中の圧力Ｐ２よりもほんの僅か低く設定されている。
【００３９】
保護ガス室２中の圧力Ｐ２が変わる場合には、差圧ΔＰｓｅａｌ＝ＰＤ−Ｐ２を出来るだけ一定に維持するために、圧力ＰＤは、これに応じて調整される。ΔＰｓｅａｌは、ここでは負である。保護ガス室２に流出入する雰囲気ガスの流量Ｆ２は、差圧ΔＰｓｅａｌによって調節される。
【００４０】
ΔＰｓｅａｌが限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋの値未満に維持される場合には、雰囲気ガスは保護ガス室２に入ることはない。ΔＰｓｅａｌを値ΔＰｓｅａｌ，ｋに出来るだけ近づくように調節すると、保護ガス室２から漏れる雰囲気ガスの流量Ｆ２を最小にすることができる。流量ＦＤは、ΔＰｓｅａｌの調節用の圧力調節回路によって決定され、流量Ｆ１は、Ｆ２＋ＦＤから得られる。
【００４１】
この調節方針は、保護ガス室２中の化学組成を最適に調節しなければならない用途に適している。この方針は、例えば、高水素含有量の連続焼き鈍しライン（ＣＡＬ）および連続亜鉛めっきライン（ＣＧＬ）において良好に使用することができる。高水素含有量の室は、これにより上述の保護ガス室２を形成する。この調節方針はまた、電気鋼の熱処理の場合における高水素含有量の加熱、浸漬および放射管冷却室にも適している。ここでも、高水素含有量の室は室２を形成する。
【００４２】
２）保護ガス室２からの保護ガスの漏洩は回避すべきである：
【００４３】
その意図は、第２室１が保護ガス室２からの成分で汚染されないように、保護ガス室２からの雰囲気ガスの漏れを避けることである。しかしながら、雰囲気ガスの保護ガス室２への流入も最少にすべきである。
【００４４】
図３は、室１、２、７中の圧力変動を示しており、第２室１中の圧力Ｐ１が保護ガス室２中の圧力Ｐ２よりも低くなるように設定されている。シーリング室７中の圧力ＰＤは、Ｐ１およびＰ２よりも高く設定されているが、保護ガス室２中の圧力Ｐ２よりもほんの僅か高く設定されている。
【００４５】
保護ガス室２中の圧力Ｐ２が変わる場合には、差圧ΔＰｓｅａｌ＝ＰＤ−Ｐ２を出来るだけ一定に維持するために、圧力ＰＤは、これに応じて適合される。ΔＰｓｅａｌは、ここでは正である。室２に流出入する雰囲気ガスの流量Ｆ２は、ΔＰｓｅａｌの値によって調節される。
【００４６】
ΔＰｓｅａｌが（計算された）限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋの値超に維持される場合には、雰囲気圧力は、保護ガス室２から漏れることはない。ΔＰｓｅａｌを値ΔＰｓｅａｌ，ｋに出来るだけ近づくように調節すると、室２に流入する雰囲気ガスの流量Ｆ２を最少にすることができる。流量ＦＤは、ΔＰｓｅａｌの調節用の圧力調節回路によって決定され、流量Ｆ１は、ＦＤ−Ｆ２から得られる。
【００４７】
この調節方針は、雰囲気ガスが保護ガス室２から漏れることなく、保護ガス室２が第２室１からの雰囲気ガスによって汚染されてはならない用途に適している。この調節方針は、例えば、ＦＡＬ、ＣＡＬおよびＣＧＬにおいて入力又は出力ロックを調節するために使用してもよい。これにより炉は保護ガス室２を形成する。この調節方針は、亜鉛−アルミニウムコーティングプロセスにおけるロック制御（これにより、吹管は保護ガス室２を形成する）又露点が異なる室のプロセスについても適している。その際、高露点の室は、保護ガス室２を形成する。
【００４８】
さて、図４には、シーリング室７が負圧源９に接続される形態が示されている。したがって、図１と比較して図４では、シーリング室７中のガス圧の調節は、ガスの排出ＦＤによって行われる。
【００４９】
シーリング室７から流出するガス流量ＦＤを調整すると、シーリング室７中の圧力ＰＤが絶えず適合されるという効果がある。流出するガスの流量ＦＤは、制御弁１０によって調節され、負圧は、排気ファンによって又はダクトの自然吸引によってもたらされる。
【００５０】
図４に図示される例では、金属ストリップは、保護ガス室２から出てロック４内に移送される。しかしながら、調節方針は、ストリップの移送方向に依存しない。シーリング室ＰＤ中の圧力は、保護ガス室２中の圧力Ｐ２が変動してもΔＰｓｅａｌが出来るだけ一定のままであるように調節される。
【００５１】
図４の装置については、例えば、２つの異なる圧力調節方針を遂行することが可能である：
１）保護ガス室２からの漏洩は回避すべきである：
【００５２】
その意図は、第２室１が保護ガス室２からの成分によって汚染されないように、保護ガス室２からの雰囲気ガスの漏洩を回避するが、保護ガス室２中の化学成分を調節することができるように、保護ガス室２への雰囲気ガスの流入を最少にすることである。
【００５３】
図５は、図４のロック４に対する室１、２、７中の圧力変動を示している。第２室１中の圧力Ｐ１は、保護ガス室２中の圧力Ｐ２よりも高くなるように設定されている。シーリング室７中の圧力ＰＤは、Ｐ１とＰ２との間であるが、保護ガス室２中の圧力Ｐ２よりもほんの僅か高くなるように設定されている。
【００５４】
保護ガス室２中の圧力Ｐ２が変わる場合には、差圧ΔＰｓｅａｌ＝ＰＤ−Ｐ２を出来るだけ一定に維持するために、圧力ＰＤは、これに応じて適合される。したがって、ΔＰｓｅａｌは、ここでは正である。室２に流出入する雰囲気ガスの流量Ｆ２は、ΔＰｓｅａｌの値によって調節される。
【００５５】
ΔＰｓｅａｌが差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋに対する限界値超に維持される場合には、雰囲気ガスは保護ガス室２から漏れることはない。変数ΔＰｓｅａｌがΔＰｓｅａｌ，ｋに出来るだけ近づくように調節される場合には、保護ガス室２に流入する雰囲気ガスの流量Ｆ２を最少にすることができる。流量ＦＤは、ΔＰｓｅａｌの調節用の圧力調節回路によって決定され、流量Ｆ１は、Ｆ２＋ＦＤから得られる。
【００５６】
この調節方針は、雰囲気ガスが保護ガス室２から漏れることのない、保護ガス室２への流入を最少にしなければならないラインに適している。その用途は、図３の用途において保護ガス室２中の圧力Ｐ２が第２室１中よりも低い場合と同じである。
【００５７】
２）保護ガス室２の汚染は回避すべきである：
【００５８】
その意図は、（保護ガス室２中の化学組成を調節することができるように）保護ガス室２への雰囲気ガスの流入を避けることであるが、（保護ガス室２のガス消費を最少にすることができるように）保護ガス室２からの雰囲気ガスの漏れを最少にすることでもある。
【００５９】
図６は、室１、２、７中の圧力変動を示している。第２室１中の圧力Ｐ１は、保護ガス室２中の圧力Ｐ２よりも高く設定され、シーリング室７中の圧力ＰＤは、Ｐ１とＰ２よりも低いが、保護ガス室２中の圧力Ｐ２よりもほんの僅か低く設定されている。
【００６０】
圧力Ｐ２が変わる場合には、差圧ΔＰｓｅａｌ＝ＰＤ−Ｐ２を出来るだけ一定に維持するために、圧力ＰＤは、これに応じて調整される。ΔＰｓｅａｌは、ここでは負である。室２に流出入する雰囲気ガスの流量Ｆ２は、ΔＰｓｅａｌの値によって調節される。
【００６１】
ΔＰｓｅａｌが限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋの値未満に維持される場合には、雰囲気ガスは室２に入ることはない。変数ΔＰｓｅａｌが値ΔＰｓｅａｌ，ｋに出来るだけ近づくように調節される場合には、室２から漏れる雰囲気ガスの流量Ｆ２を最少にすることができる。流量ＦＤは、ΔＰｓｅａｌの調節用の圧力調節回路によって決定され、流量Ｆ１は、ＦＤ＋Ｆ１から得られる。
【００６２】
この調節方針は、保護ガス室２における化学組成を最適に調節しなければならないが、保護ガス室２からの雰囲気ガスの流失を最少にしなければならない場合に、或いは両方の室１、２における化学組成を最適に調節しなければならない場合に、良好に適合する。
【００６３】
シーリング要素（５、６）を通るガスの漏洩量を測定することができないので、漏洩量を計算するために、数学モデルが開発された。このモデルは、以下のパラメータにより、保護ガス室２とシーリング室７（ΔＰｓｅａｌ＝ＰＤ−Ｐ２）との差圧ΔＰｓｅａｌの計算を行うことを可能にする：
・（例えば、単位容積当たりの重量、粘度のような）雰囲気ガスの物理的性質：これらの性質は、化学組成（水素、窒素の百分率等）およびシーリング要素を通って流れる雰囲気ガスの温度から計算される。
・シーリング要素５、６の開口表面積：開口表面積は、シーリング要素に設定される隙間およびストリップの寸法（厚さ、幅）で決まる。
・ラインの速度：ラインの速度は、処理されるストリップの速度である。
・雰囲気ガスＦＤ、Ｆ１、Ｆ２の流れ：シーリング要素５、６を通る雰囲気ガスの流れＦ１又はＦ２は、調節すべきパラメータとみなされる。
・ロック４の構造：構造に対して多くの技術が利用可能である（フラップ、ローラ、その他）。数学モデルは、それぞれの技術を考慮に入れる。
【００６４】
数学モデルは、パラメータ間の関係を表す式に基づく。この計算は、コンピュータに殆ど負荷をかけず、したがって炉の制御システムに組み込むことができる。
【００６５】
数学モデルは、次の通りである：
ΔＰｓｅａｌ＝ｆ１（ρ，μ，ｈ，Ｖｓ）＋ｆ２（ρ，μ，ｈ，Ｖｇ）
ΔＰｓｅａｌ＝シーリング室７と保護ガス室２との差圧
ρ＝雰囲気ガスの単位容積当たりの重量
μ＝雰囲気ガスの動的粘度
ｈ＝幾何学的因子
Ｖｇ＝シーリング室に流出入する雰囲気ガスの流量
Ｖｓ＝ライン速度＝ストリップの速度
ｆ１とｆ２は、ロック４の構造（ローラ、フラップ）およびガス流の種類（層流、乱流）で決まる数式である。
【００６６】
数学モデルのパラメータは、コンピュータ制御されたシミュレーションソフトウエアによってオフラインモードで適合される。
【００６７】
このモデルは、保護ガス室２とシーリング室７との間でガスが流れない（Ｖｇ＝０）シーリング室７と保護ガス室２との限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋの値を提供する。この限界値ΔＰｓｅａｌ，ｋは、シーリング室７中の圧力を調節するための基準として役立つ。差圧ΔＰｓｅａｌの設定値は、上記例において記載されているように、計算された限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋに基づく。差圧ΔＰｓｅａｌがこの限界値ΔＰｓｅａｌ，ｋよりも高い場合には、雰囲気ガスは、シーリング室７から保護ガス室２に流入する。ここでは差圧ΔＰｓｅａｌ、ΔＰｓｅａｌ，ｋのそれぞれの符号を観察することも重要である。「より高い」又は「超えて」は、「正の数値範囲にさらに入り込んで」という表現と同義である。
【００６８】
差圧ΔＰｓｅａｌが限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋの値未満である場合には、雰囲気ガスは、保護ガス室２からシーリング室７に流入する。（例えば、図２および図６では）差圧ΔＰｓｅａｌは負でもよいことをもう一度指摘されるべきである。差圧ΔＰｓｅａｌが限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋに対する値未満にあるという注釈は、差圧ΔＰｓｅａｌに対する値が限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋに対する値よりも負の範囲にさらに入り込むことを意味するものとして理解すべきである。
【００６９】
数学モデルは一方では、雰囲気ガスの性質およびストリップの厚さを考慮に入れつつ２つのシーリング要素５、６に設定される隙間を計算するのに使用される。数学モデルは他方では、シーリング室７と保護ガス室２との限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋに対する値を計算するのに使用される。計算された限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋを利用して、設定すべき差圧（設定値）ΔＰｓｅａｌが固定される。
【００７０】
数学モデルに対して計算された設定パラメータは、ロックを制御するための設定値を形成する。
【図１】
2014505795.tif 000003
【図２】
2014505795.tif 000004
【図３】
2014505795.tif 000005
【図４】
2014505795.tif 000006
【図５】
2014505795.tif 000007
【図６】
2014505795.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月22日(2011.11.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の要旨は、金属ストリップの連続処理のため保護ガス室中の雰囲気を制御する方法によって形成され、金属ストリップが、ロックを介して保護ガス室に出入りするように案内され、少なくとも１つのロックが、金属ストリップが通り抜けて移送される２つ又はそれ以上のシーリング要素を有し、その結果、シーリング要素間に少なくとも１つのシーリング室が形成される。
【０００２】
平材用の熱処理炉の連続運転において、ストリップは、窒素−水素混合物の還元雰囲気を使用して、酸化しないように保護される。炉中の水素含有量は、全体的に見て、５％未満に維持されるのが普通である。
【０００３】
しかしながら、製鋼業でも、２つの異なる保護ガス雰囲気で運転することができる炉設備に対する需要が高まりつつある。例えば、高強度鋼製品の製造においては、急速冷却領域（ジェット冷却区域）では高水素含有量（１５〜８０％Ｈ２）が必要とされ、炉の残りの領域では低水素含有量（＜５％Ｈ２）が必要とされる。電気鋼の製造においては、加熱、浸漬および徐冷領域では高水素含有量（５０〜１００％）が必要とされ、炉の残りの領域では適度の水素含有量（０〜７０％Ｈ２）が必要とされる。
【０００４】
炉のこれらの個々の領域は、処理される金属ストリップがそれぞれのガス雰囲気を伴う炉の個々の領域を通り抜けて移送されるように正確に、ガスが移送時にロックから漏れすぎることなしに、対応するロックによって互いに分離されなければならない。
【０００５】
さらに、炉は、対応するロックによって、周囲環境から、そして設備の別の部分からシールされなければならない。異なる炉室間又は１つの炉室と周囲環境との間のガス流は、次の要因によって引き起こされる。
ａ）雰囲気ガス流（流入／流出）の不均衡：或る室内に噴射されるガスの量は、同じ室から排除されるガスの量に対応しない。その理由は、その差が第２室又は開口部に流入するからである。
ｂ）（垂直炉における）２つの室間の温度差によって引き起こされる対流の影響：最も軽い（熱い）ガスが上方に流れ、最も重い（冷たい）ガスが下方に流れ、これにより室中において雰囲気ガスの循環が生ずる。
ｃ）ガスの温度の変動による雰囲気ガスの膨張又は収縮：温度の変動は、プロセス自体（炉温度の変化、ラインの操業率の変化、循環ファンのオン／オフの切り換え等）によって引き起こされ、不可避なものである。
ｄ）ストリップの移動：ガスの粘性のため、ガスは、ストリップの移送方向においてさえ、ストリップの近傍に流れ込む。したがって、１つの室から次の室まで一定量のガスがストリップと同伴する。
【０００６】
現在、２つの異なる型式のロックが主に使用されている。一方では、一対の金属製のシーリングローラ又は一対のシーリングフラップ又はシーリングフラップとシーリングローラの組み合わせによって形成される単一のシールが使用されている。その際、金属ストリップは、ローラ／フラップの隙間を通して炉内に案内される。
【０００７】
他方、窒素の噴射を伴う二重シールが使用されている。これらは、二対の金属製のシーリングローラ又は二対のフラップ又は二重シーリングフラップ／シーリングローラ装置又は２つの上記のシーリング装置の組み合わせを備えており、２つのシーリング装置間の空間に窒素が噴射される。これにより、窒素は、一定の流量又はオペレータが調節することができる流量で導入される。プロセスパラメータに関する流量の自動調節は行われない。そのようなシーリングロックは、炉雰囲気と外部領域（入口シール又は排出ノズルシール）との間又は２つの異なる燃焼室間を分離するために、例えば連続焼き鈍しラインおよび連続亜鉛めっきラインにおいて使用される。この場合には、例えば、１つの燃焼室を直火で加熱し、別の燃焼室を放射管で加熱してもよい。
【０００８】
これらのシールは、特定の一方向にロックを通るガス流を避けなければならないが、反対方向には比較的大きなガス流が許容される場合には、満足すべき結果をもたらす。例えば、直火式炉から放射管で加熱される炉への燃焼生成物の流れは妨げられるが、比較的多量のガスは反対方向に流れてもよい。同様に、直火式炉から開口部への排気ガスの流出は妨げられるが、周囲環境から炉への空気の一定の流入は許容される。放射管で加熱される炉室では、一定量の保護ガスが炉から周囲環境への漏れを許容しつつ、空気の流入は避けるべきである。亜鉛ポットが取り除かれたときの吹管の領域に同じことが当てはまる。
【０００９】
典型的には、従来のロックを通る２つの炉室間のガス流は、一方向ではゼロであり、反対方向では２００〜１０００Ｎｍ３／ｈの範囲にある。２つの炉室中の圧力を一定の許容範囲内で調節することができる場合に、そのような流量を得られるにすぎない。しかしながら、２つの炉室の一方において圧力がこの許容範囲を超えて変動する場合には、ロックは、もはや有効ではなくなる。
【００１０】
単一のシールは、運転条件の変化によって生ずる圧力変動に十分に対処しない。その結果、両方の室での不可避的な圧力変動が一方向又は他方向における雰囲気ガスの交互の流れを引き起こすので、雰囲気ガスの化学組成を正確に調節することができない。一定量の窒素の噴射を伴う従来の二重シールもまた、燃焼室での圧力変動に影響されやすい。噴射される窒素が圧力条件次第で或る室に又は他の室に交互に又は両方の室に流入するので、燃焼室中の雰囲気ガスの化学組成を正確に調節することができない。それ故、これらの従来のシーリングシステムは、雰囲気ガスを十分には分離せず、部分的に雰囲気ガスの消費がかなり増加することになる。
【００１１】
良好な雰囲気の分離を確保する従来の二重シールが、国際公開第２００８／０００９４５Ａ１号パンフレットに記載されている。しかしながら、この技術の欠点は、雰囲気ガスの消費が多く、これにより運転コストが高く、珪素鋼用の炉においてさえ適用が妨げられることにある。
【００１２】
特開平８−００３６５２号公報は、シーリング室によって焼き鈍しラインの予熱炉の雰囲気を制御する方法を開示している。運転時に、炉中およびシーリング室中の圧力が測定され、シーリング室中の圧力は、炉中の圧力よりも常に高くなるように調節される。これにより炉からのガスの流出が阻止され、それ故、炉ガス中に含まれる水蒸気も凝縮することができず、金属ストリップ上にしたたり落ちる。
【００１３】
珪素鋼用の炉の場合には、入口シールは通常、一対の金属製のシーリングローラと、一連のカーテンとによって構成される。炉内での雰囲気の分離は、耐火粘土壁に設けられた単一の開口によって行われるのが普通であり、既存のシールは、柔軟材（ハイパロン又はエラストマー）で被覆されたローラ又は耐火物繊維のいずれかによって構成される。そのようなシーリングシステムの欠点は、入口シールの場合に、水素を含有する雰囲気ガスがローラの隙間（１〜２ｍｍ）から絶えず漏れることである。このガスは絶えず燃えている。内側シールは、開口の寸法（１００〜１５０ｍｍ）のため、分離性能が不満足なものとなり、既存のシールは、高温（＞２００℃）で使用することができない。
【００１４】
本発明の意図は、雰囲気ガスの高度な分離を確保し雰囲気ガスの消費を低減させるロックを通してガス流を調節するための調節方法を提供することである。
【００１５】
この目的は、少なくとも１つの保護ガス室中およびロックのシーリング室中のガス圧力が測定され、運転時に保護ガス室とシーリング室との差圧（ΔＰｓｅａｌ）が限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）に対する所定値を出来るだけ超えて又は未満に維持されるように正確に、シーリング室の圧力が調節される調節方法によって達成される。限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）は、この場合には、保護ガス室とロックとの間のガス流が逆になる値である。したがって、限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）では、ガスの流れは保護ガス室とシーリング室との間で生じないはずである。しかしながら、限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）は、必ずしもゼロになるとは限らない；この値のところで保護ガス室中およびシーリング室中の圧力が同じになるであろうが、金属ストリップが或る量のガスを金属ストリップとともにその表面上に付着させて搬送するので、それでもこれらの室間でガス流が生ずるかもしれない。
【００１６】
限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）に対する所定値は、好ましくは金属ストリップの速度、２つのシーリング要素の隙間開口、保護ガスの性質および金属ストリップの厚さを考慮に入れた数学モデルによって計算される。
【００１７】
シーリング室の容積が小さいため、この室中の圧力を、少量のガスを噴射し又は排出することによって迅速かつ正確に調節することができる。シーリング室における正確な圧力調節のため、本発明によると差圧（ΔＰｓｅａｌ）は、限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）の値に近づくように維持される。その結果、保護ガス室に流出入する雰囲気ガスの流量は、最小限に減少される。
【００１８】
設定差圧（ΔＰｓｅａｌ）が限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）から一定の範囲に維持されるのが好都合であり、その範囲は、出来るだけ小さく維持されるべきである。限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）は典型的には、０〜１００Ｐａの間に位置し、設定差圧と限界差圧との範囲は典型的には、５〜２０Ｐａの間に位置する。
【００１９】
この方法により、保護ガスの比較的低い消費（１０〜２００Ｎｍ３／ｈ）で保護ガス室間において雰囲気を分離するのに良好な性能を得ることができる。この方法は、周囲環境から保護ガス室を良好に分離することもできる。
【００２０】
シーリング室中の圧力は、調節弁とガス供給装置によって、又は調節弁と負圧源によって調節してもよい。負圧源は、例えば、排気ファン、ダクト、又は周囲環境でもよい。
【００２１】
本発明による方法は、ＮＧＯ珪素鋼のラインにも非常に良く適応する。このようなラインの場合には、１つの室における９５％の水素を伴う雰囲気を、別の室における１０％の水素を伴う雰囲気から分離しなければならず、ロックによる水素の消費を５０Ｎｍ３／ｈ未満にすべきである。
【００２２】
本方法はまた、連続焼き鈍しライン又はＣ鋼用の亜鉛めっきラインにおける急速冷却に良く適合する。ここでは、３０〜８０％の水素を伴う雰囲気を、５％の水素を伴う雰囲気から分離しなければならず、ロックによる水素の消費を１００Ｎｍ３／ｈ未満にすべきである。
【００２３】
本発明による方法では、亜鉛めっきラインにおいて、特に金属ストリップの亜鉛−アルミニウムコーティングのラインの場合には正確に、吹管から炉内への亜鉛末の搬送を最少にすることもできる。
【００２４】
本発明の一実施形態では、本発明によるロックは、保護ガス室と、保護ガス雰囲気を伴う遠い方の処理室との間に配置される。
【００２５】
金属ストリップを、この場合には、最初は遠い方の処理室を通して、次いで保護ガス室を通して案内してもよく、或いは最初は保護ガス室を通して、次いで遠い方の処理室を通して案内してもよい。
【００２６】
２つのシーリング要素の最適な隙間開口を、保護ガスの性質および金属ストリップの厚さに基づいて計算するのが得策である。
【００２７】
本発明による方法を図面に基づき以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、シーリング室のためのガス供給システムを有する本発明の第１の形態を示している。
【図２】図２は、図１の第１の形態の調節方法に対する室中の圧力変動を示している。
【図３】図３は、図１の第１の形態の別の調節方法に対する室中の圧力変動を示している。
【図４】図４は、シーリング室が負圧システムに接続されている本発明の第２の形態を示している。
【図５】図５は、図４の第２の形態の調節方法に対する室中の圧力変動を示している。
【図６】図６は、図４の第２の形態の別の調節方法に対する室中の圧力変動を示している。
【００２９】
次に、第２室１（遠い方の処理室１）と保護ガス室２との間のロック４に基いて、調節方法を説明する。保護ガス室２と一定の気圧で満たされた第２室１と見なされる外部領域との間にロック４が置かれている場合にも、同じ原理が適用される。
【００３０】
図示されている圧力Ｐと流量Ｆは、次のように定義される：
Ｐ１＝第２室１又は外部領域１中の圧力
Ｐ２＝保護ガス室２中の圧力
ＰＤ＝シーリング室７中の圧力
ΔＰｃｈａｍｂｅｒ＝Ｐ２−Ｐ１（＝保護ガス室２と第２室１との差圧又は保護ガス室２と外部領域との差圧）
ΔＰｓｅａｌ＝ＰＤ−Ｐ２（＝シーリング室７と保護ガス室２との差圧）
ΔＰｓｅａｌ，ｋ＝シーリング室７と保護ガス室２との限界差圧＝保護ガス室２とシーリング室７との間のガス流の方向Ｆ２が変わる（逆になる）時点の差圧（ＰＤ−Ｐ２）
Ｆ２＝保護ガス室２とシーリング室７との間の雰囲気ガスの流量
Ｆ１＝シーリング室７と第２室１との間の雰囲気ガスの流量
ＦＤ＝シーリング室７内に噴射された又は排出された雰囲気ガスの流量
【００３１】
図１には、間にロック４が位置する第２室１と保護ガス室２が示されている。ロック４は、第１シーリング要素５と第２シーリング要素６とから構成され、それらの間にシーリング室７がある。
【００３２】
２つの室１、２中の保護ガスの組成（窒素含有量、水素含有量、露点）および室１、２中のそれぞれの圧力Ｐ１、Ｐ２は、２つの別個の混合ステーションによって調節される。混合ステーションによるこの調節は、従来の制御手段に基づいて行われる。換言すると、保護ガス雰囲気の化学組成は、噴射される雰囲気ガスの窒素、水素および水の含有量の適合によって調節され、圧力調節は、室１、２内に噴射される雰囲気ガスの流量の適合によって行われる。雰囲気ガスは、半固定設定を有し又は調整可能な開口を通して室１、２から排出される。
【００３３】
シーリング要素５、６は、金属ストリップ３が間に案内される２つのローラ又は２つのフラップ又は１つのローラと１つのフラップによってそれぞれ形成されてもよい。ローラ又はフラップ間の隙間は、室１（２）中の雰囲気ガスの性質（化学組成、温度）およびストリップの厚さを考慮に入れて定められる。隙間は、雰囲気ガスの性質およびストリップの寸法の変動の範囲に応じて、半固定設定にしてもよく調整可能にしてもよい。隙間が調整可能である場合には、隙間は、ストリップの厚さおよび雰囲気ガスの化学組成に応じて、そしてストリップの温度に応じて予め設定される。シーリング要素５、６の開口のサイズは、隙間、ストリップの寸法（幅、厚さ）、および残りの構造的に必要な開口で決まる。良好なシーリング性能を得るためには、シーリング要素５、６の開口は、それに応じて小さくしなければならない。
【００３４】
２つのシーリング要素５、６間のシーリング室７中の圧力ＰＤは、調節弁１０によって調整してもよい。調節弁１０は、シーリング室７内に噴射され又は排出されるガスの流量を調節する。図１では、調節弁１０は、ガス供給装置８に接続されている。したがって、シーリング室７中の圧力は、シーリング室７へのガス供給装置によって調節される。
【００３５】
室圧Ｐ１、Ｐ２は、２つの独立した圧力調節回路によって調節される。ロック４を調節するため、シーリング室７中および保護ガス室２中の圧力ＰＤが測定される。圧力ＰＤは、保護ガス室２中の圧力Ｐ２に近づくように維持される。
【００３６】
図１に図示される例では、ΔＰｓｅａｌは、ＰＤ−Ｐ２に固定される。圧力ＰＤは、このように、圧力Ｐ２が変動してもΔＰｓｅａｌがかなりの程度まで一定のままであるように調節される。
【００３７】
図１の装置については、例えば、ロック４に対して２つの圧力調節方針を遂行することが可能である：
１）保護ガス室２の汚染は回避すべきである：
【００３８】
その意図は、保護ガス室２内の化学組成を調節することができるように、ロック４を通って保護ガス室２に入る雰囲気ガスを回避するためである。しかしながら、その意図は、保護ガス室２のガス消費を最少にすることができるように、保護ガス室２からの雰囲気ガスの漏洩を最少にすることでもある。
【００３９】
図２は、室１、２、７中の圧力変動を示している。第２室１中の圧力Ｐ１は、保護ガス室２中の圧力Ｐ２よりも低く設定され、シーリング室ＰＤ中の圧力は、Ｐ１とＰ２との間であるが、保護ガス室２中の圧力Ｐ２よりもほんの僅か低く設定されている。
【００４０】
保護ガス室２中の圧力Ｐ２が変わる場合には、差圧ΔＰｓｅａｌ＝ＰＤ−Ｐ２を出来るだけ一定に維持するために、圧力ＰＤは、これに応じて調整される。ΔＰｓｅａｌは、ここでは負である。保護ガス室２に流出入する雰囲気ガスの流量Ｆ２は、差圧ΔＰｓｅａｌによって調節される。
【００４１】
ΔＰｓｅａｌが限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋの値未満に維持される場合には、雰囲気ガスは保護ガス室２に入ることはない。ΔＰｓｅａｌを値ΔＰｓｅａｌ，ｋに出来るだけ近づくように調節すると、保護ガス室２から漏れる雰囲気ガスの流量Ｆ２を最小にすることができる。流量ＦＤは、ΔＰｓｅａｌの調節用の圧力調節回路によって決定され、流量Ｆ１は、Ｆ２＋ＦＤから得られる。
【００４２】
この調節方針は、保護ガス室２中の化学組成を最適に調節しなければならない用途に適している。この方針は、例えば、高水素含有量の連続焼き鈍しライン（ＣＡＬ）および連続亜鉛めっきライン（ＣＧＬ）において良好に使用することができる。高水素含有量の室は、これにより上述の保護ガス室２を形成する。この調節方針はまた、電気鋼の熱処理の場合における高水素含有量の加熱、浸漬および放射管冷却室にも適している。ここでも、高水素含有量の室は室２を形成する。
【００４３】
２）保護ガス室２からの保護ガスの漏洩は回避すべきである：
【００４４】
その意図は、第２室１が保護ガス室２からの成分で汚染されないように、保護ガス室２からの雰囲気ガスの漏れを避けることである。しかしながら、雰囲気ガスの保護ガス室２への流入も最少にすべきである。
【００４５】
図３は、室１、２、７中の圧力変動を示しており、第２室１中の圧力Ｐ１が保護ガス室２中の圧力Ｐ２よりも低くなるように設定されている。シーリング室７中の圧力ＰＤは、Ｐ１およびＰ２よりも高く設定されているが、保護ガス室２中の圧力Ｐ２よりもほんの僅か高く設定されている。
【００４６】
保護ガス室２中の圧力Ｐ２が変わる場合には、差圧ΔＰｓｅａｌ＝ＰＤ−Ｐ２を出来るだけ一定に維持するために、圧力ＰＤは、これに応じて適合される。ΔＰｓｅａｌは、ここでは正である。室２に流出入する雰囲気ガスの流量Ｆ２は、ΔＰｓｅａｌの値によって調節される。
【００４７】
ΔＰｓｅａｌが（計算された）限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋの値超に維持される場合には、雰囲気圧力は、保護ガス室２から漏れることはない。ΔＰｓｅａｌを値ΔＰｓｅａｌ，ｋに出来るだけ近づくように調節すると、室２に流入する雰囲気ガスの流量Ｆ２を最少にすることができる。流量ＦＤは、ΔＰｓｅａｌの調節用の圧力調節回路によって決定され、流量Ｆ１は、ＦＤ−Ｆ２から得られる。
【００４８】
この調節方針は、雰囲気ガスが保護ガス室２から漏れることなく、保護ガス室２が第２室１からの雰囲気ガスによって汚染されてはならない用途に適している。この調節方針は、例えば、ＦＡＬ、ＣＡＬおよびＣＧＬにおいて入力又は出力ロックを調節するために使用してもよい。これにより炉は保護ガス室２を形成する。この調節方針は、亜鉛−アルミニウムコーティングプロセスにおけるロック制御（これにより、吹管は保護ガス室２を形成する）又露点が異なる室のプロセスについても適している。その際、高露点の室は、保護ガス室２を形成する。
【００４９】
さて、図４には、シーリング室７が負圧源９に接続される形態が示されている。したがって、図１と比較して図４では、シーリング室７中のガス圧の調節は、ガスの排出ＦＤによって行われる。
【００５０】
シーリング室７から流出するガス流量ＦＤを調整すると、シーリング室７中の圧力ＰＤが絶えず適合されるという効果がある。流出するガスの流量ＦＤは、制御弁１０によって調節され、負圧は、排気ファンによって又はダクトの自然吸引によってもたらされる。
【００５１】
図４に図示される例では、金属ストリップは、保護ガス室２から出てロック４内に移送される。しかしながら、調節方針は、ストリップの移送方向に依存しない。シーリング室ＰＤ中の圧力は、保護ガス室２中の圧力Ｐ２が変動してもΔＰｓｅａｌが出来るだけ一定のままであるように調節される。
【００５２】
図４の装置については、例えば、２つの異なる圧力調節方針を遂行することが可能である：
１）保護ガス室２からの漏洩は回避すべきである：
【００５３】
その意図は、第２室１が保護ガス室２からの成分によって汚染されないように、保護ガス室２からの雰囲気ガスの漏洩を回避するが、保護ガス室２中の化学成分を調節することができるように、保護ガス室２への雰囲気ガスの流入を最少にすることである。
【００５４】
図５は、図４のロック４に対する室１、２、７中の圧力変動を示している。第２室１中の圧力Ｐ１は、保護ガス室２中の圧力Ｐ２よりも高くなるように設定されている。シーリング室７中の圧力ＰＤは、Ｐ１とＰ２との間であるが、保護ガス室２中の圧力Ｐ２よりもほんの僅か高くなるように設定されている。
【００５５】
保護ガス室２中の圧力Ｐ２が変わる場合には、差圧ΔＰｓｅａｌ＝ＰＤ−Ｐ２を出来るだけ一定に維持するために、圧力ＰＤは、これに応じて適合される。したがって、ΔＰｓｅａｌは、ここでは正である。室２に流出入する雰囲気ガスの流量Ｆ２は、ΔＰｓｅａｌの値によって調節される。
【００５６】
ΔＰｓｅａｌが差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋに対する限界値超に維持される場合には、雰囲気ガスは保護ガス室２から漏れることはない。変数ΔＰｓｅａｌがΔＰｓｅａｌ，ｋに出来るだけ近づくように調節される場合には、保護ガス室２に流入する雰囲気ガスの流量Ｆ２を最少にすることができる。流量ＦＤは、ΔＰｓｅａｌの調節用の圧力調節回路によって決定され、流量Ｆ１は、Ｆ２＋ＦＤから得られる。
【００５７】
この調節方針は、雰囲気ガスが保護ガス室２から漏れることのない、保護ガス室２への流入を最少にしなければならないラインに適している。その用途は、図３の用途において保護ガス室２中の圧力Ｐ２が第２室１中よりも低い場合と同じである。
【００５８】
２）保護ガス室２の汚染は回避すべきである：
【００５９】
その意図は、（保護ガス室２中の化学組成を調節することができるように）保護ガス室２への雰囲気ガスの流入を避けることであるが、（保護ガス室２のガス消費を最少にすることができるように）保護ガス室２からの雰囲気ガスの漏れを最少にすることでもある。
【００６０】
図６は、室１、２、７中の圧力変動を示している。第２室１中の圧力Ｐ１は、保護ガス室２中の圧力Ｐ２よりも高く設定され、シーリング室７中の圧力ＰＤは、Ｐ１とＰ２よりも低いが、保護ガス室２中の圧力Ｐ２よりもほんの僅か低く設定されている。
【００６１】
圧力Ｐ２が変わる場合には、差圧ΔＰｓｅａｌ＝ＰＤ−Ｐ２を出来るだけ一定に維持するために、圧力ＰＤは、これに応じて調整される。ΔＰｓｅａｌは、ここでは負である。室２に流出入する雰囲気ガスの流量Ｆ２は、ΔＰｓｅａｌの値によって調節される。
【００６２】
ΔＰｓｅａｌが限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋの値未満に維持される場合には、雰囲気ガスは室２に入ることはない。変数ΔＰｓｅａｌが値ΔＰｓｅａｌ，ｋに出来るだけ近づくように調節される場合には、室２から漏れる雰囲気ガスの流量Ｆ２を最少にすることができる。流量ＦＤは、ΔＰｓｅａｌの調節用の圧力調節回路によって決定され、流量Ｆ１は、ＦＤ＋Ｆ１から得られる。
【００６３】
この調節方針は、保護ガス室２における化学組成を最適に調節しなければならないが、保護ガス室２からの雰囲気ガスの流失を最少にしなければならない場合に、或いは両方の室１、２における化学組成を最適に調節しなければならない場合に、良好に適合する。
【００６４】
シーリング要素（５、６）を通るガスの漏洩量を測定することができないので、漏洩量を計算するために、数学モデルが開発された。このモデルは、以下のパラメータにより、保護ガス室２とシーリング室７（ΔＰｓｅａｌ＝ＰＤ−Ｐ２）との差圧ΔＰｓｅａｌの計算を行うことを可能にする：
・（例えば、単位容積当たりの重量、粘度のような）雰囲気ガスの物理的性質：これらの性質は、化学組成（水素、窒素の百分率等）およびシーリング要素を通って流れる雰囲気ガスの温度から計算される。
・シーリング要素５、６の開口表面積：開口表面積は、シーリング要素に設定される隙間およびストリップの寸法（厚さ、幅）で決まる。
・ラインの速度：ラインの速度は、処理されるストリップの速度である。
・雰囲気ガスＦＤ、Ｆ１、Ｆ２の流れ：シーリング要素５、６を通る雰囲気ガスの流れＦ１又はＦ２は、調節すべきパラメータとみなされる。
・ロック４の構造：構造に対して多くの技術が利用可能である（フラップ、ローラ、その他）。数学モデルは、それぞれの技術を考慮に入れる。
【００６５】
数学モデルは、パラメータ間の関係を表す式に基づく。この計算は、コンピュータに殆ど負荷をかけず、したがって炉の制御システムに組み込むことができる。
【００６６】
数学モデルは、次の通りである：
ΔＰｓｅａｌ＝ｆ１（ρ，μ，ｈ，Ｖｓ）＋ｆ２（ρ，μ，ｈ，Ｖｇ）
ΔＰｓｅａｌ＝シーリング室７と保護ガス室２との差圧
ρ＝雰囲気ガスの単位容積当たりの重量
μ＝雰囲気ガスの動的粘度
ｈ＝幾何学的因子
Ｖｇ＝シーリング室に流出入する雰囲気ガスの流量
Ｖｓ＝ライン速度＝ストリップの速度
ｆ１とｆ２は、ロック４の構造（ローラ、フラップ）およびガス流の種類（層流、乱流）で決まる数式である。
【００６７】
数学モデルのパラメータは、コンピュータ制御されたシミュレーションソフトウエアによってオフラインモードで適合される。
【００６８】
このモデルは、保護ガス室２とシーリング室７との間でガスが流れない（Ｖｇ＝０）シーリング室７と保護ガス室２との限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋの値を提供する。この限界値ΔＰｓｅａｌ，ｋは、シーリング室７中の圧力を調節するための基準として役立つ。差圧ΔＰｓｅａｌの設定値は、上記例において記載されているように、計算された限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋに基づく。差圧ΔＰｓｅａｌがこの限界値ΔＰｓｅａｌ，ｋよりも高い場合には、雰囲気ガスは、シーリング室７から保護ガス室２に流入する。ここでは差圧ΔＰｓｅａｌ、ΔＰｓｅａｌ，ｋのそれぞれの符号を観察することも重要である。「より高い」又は「超えて」は、「正の数値範囲にさらに入り込んで」という表現と同義である。
【００６９】
差圧ΔＰｓｅａｌが限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋの値未満である場合には、雰囲気ガスは、保護ガス室２からシーリング室７に流入する。（例えば、図２および図６では）差圧ΔＰｓｅａｌは負でもよいことをもう一度指摘されるべきである。差圧ΔＰｓｅａｌが限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋに対する値未満にあるという注釈は、差圧ΔＰｓｅａｌに対する値が限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋに対する値よりも負の範囲にさらに入り込むことを意味するものとして理解すべきである。
【００７０】
数学モデルは一方では、雰囲気ガスの性質およびストリップの厚さを考慮に入れつつ２つのシーリング要素５、６に設定される隙間を計算するのに使用される。数学モデルは他方では、シーリング室７と保護ガス室２との限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋに対する値を計算するのに使用される。計算された限界差圧ΔＰｓｅａｌ，ｋを利用して、設定すべき差圧（設定値）ΔＰｓｅａｌが固定される。
【００７１】
数学モデルに対して計算された設定パラメータは、ロックを制御するための設定値を形成する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ストリップ（３）の連続処理のため保護ガス室（２）中の保護ガス雰囲気を制御する方法であって、前記金属ストリップ（３）が、ロック（４）を介して前記保護ガス室（２）に出入りするように案内され、少なくとも１つの前記ロック（４）が、前記金属ストリップ（３）が通り抜けて移送される２つのシーリング要素（５、６）を有し、その結果、前記２つのシーリング要素（５、６）間にシーリング室（７）が形成され、前記保護ガス室（２）中および前記ロック（４）の前記シーリング室（７）中のガス圧力（Ｐ２、ＰＤ）が測定され、前記シーリング室（７）中の前記圧力（ＰＤ）が調節される方法において、
前記シーリング室（７）中の前記圧力（ＰＤ）が、運転時に前記保護ガス室（２）と前記シーリング室（７）との差圧（ΔＰｓｅａｌ）が限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）に対する所定値をかなり超えて又は未満に維持されるように調節され、前記限界差圧（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）が、前記保護ガス室（２）と前記シーリング室（７）との間のガス流が逆になる時点の値として固定され、前記差圧に対する前記限界値（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）が、前記金属ストリップの速度、前記２つのシーリング要素（５、６）の隙間開口、前記保護ガスの性質、および前記金属ストリップ（３）の厚さを考慮に入れた数学モデルによって計算され、前記差圧（ΔＰｓｅａｌ）に対して運転時に設定された前記値が、前記差圧に対する前記限界値（ΔＰｓｅａｌ，ｋ）に出来るだけ近づくように維持され、その結果、前記保護ガス室（２）に流出入するガス流（Ｆ２）が最少になることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記シーリング室（７）中の前記圧力（ＰＤ）が、調節弁（１０）およびガス供給装置（８）によって調節されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記シーリング室（７）中の前記圧力（ＰＤ）が、調節弁（１０）および負圧源（９）によって調節されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、前記シーリング室（７）中の前記圧力（ＰＤ）が、２つの調節弁（１０）、ガス供給装置（８）および負圧源（９）によって調節されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法において、前記ロック（４）が、前記保護ガス室（２）と、保護ガス雰囲気を伴う遠い方の処理室（１）との間に配置されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、金属ストリップ（３）が、最初に遠い方の処理室（１）を通して、次いで前記保護ガス室（２）を通して案内されることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法において、前記金属ストリップ（３）が、最初に前記保護ガス室（２）を通して、次いで前記遠い方の処理室（１）を通して案内されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法において、前記２つのシーリング要素（５、６）の前記最適な隙間開口が、前記保護ガスの前記性質および前記金属ストリップ（３）の前記厚さに基づいて計算されることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2014505795.tif 000009
2014505795.tif 000010
2014505795.tif 000011
2014505795.tif 000012