(57)【要約】【課題】水蒸気を炉内に投入する場合において、炉内での露点温度を一様にすることができる。【解決手段】焼鈍炉１は、炉内において、当該炉内に送り込まれるガスの導入孔よりガス流れ方向下流側であり、かつ鋼板の上下側それぞれに配置されて、水蒸気を噴射するスプレーノズル２１，２２と、炉内において、各スプレーノズル２１，２２の前方で、上下方向に移動自在に配置された仕切板１１〜１６と、炉内の露点温度を測定するための水蒸気検出センサ４１〜４６と、水蒸気検出センサ４１〜４６により測定した露点温度に基づいて、スプレーノズル２１，２２からの水蒸気噴射量、スプレーノズル２１，２２の噴射方向及び仕切板１１〜１６の上下方向若しくは上流下流位置を制御して、炉内において露点温度を一様にする制御部３１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板が水平方向に通板される横型水平炉の炉内に、水蒸気とガスとを送り込んで、当該炉内の雰囲気ガスの露点温度を制御する雰囲気ガスの加湿方法において、
水蒸気を噴射する水蒸気噴射ノズルを、前記炉内において、当該炉内に送り込まれる前記ガスの導入孔よりガス流れ方向の下流側であり、かつ前記鋼板の上下側それぞれに配置し、かつ仕切板を、前記炉内において、前記各水蒸気噴射ノズルよりガス流れ方向下流で、上下及び上流下流方向に移動自在に配置し、前記炉内の露点温度に基づいて、前記水蒸気噴射ノズルからの水蒸気噴射量、前記水蒸気噴射ノズルの噴射方向及び前記仕切板の上下若しくは上流下流方向位置の少なくともいずれかを制御することを特徴とする雰囲気ガスの加湿方法。
【請求項２】
鋼板が水平方向に通板される横型水平炉の炉内に、水蒸気とガスとを送り込んで、当該炉内の雰囲気ガスの露点温度を制御する雰囲気ガス加湿装置において、
前記炉内において、当該炉内に送り込まれる前記ガスの導入孔よりガス流れ方向下流側であり、かつ前記鋼板の上下側それぞれに配置されて、水蒸気を噴射する水蒸気噴射ノズルと、
前記炉内において、前記各水蒸気噴射ノズルよりガス流れ方向下流で、上下及び上流下流方向に移動自在に配置された仕切板と、
前記炉内の露点温度を測定する露点温度測定手段と、
前記露点温度測定手段が測定した露点温度に基づいて、前記水蒸気噴射ノズルからの水蒸気量、前記水蒸気噴射ノズルの噴射方向及び前記仕切板の上下若しくは上流下流方向位置の少なくともいずれかを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする雰囲気ガス加湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材の熱処理炉で使用する雰囲気ガスの加湿方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板中の炭素分を除去して所望の品質を得る等の目的として、炉内の雰囲気ガス中に水蒸気を含ませるとともに、その湿度を適当な値に管理することが行われている。
例えば、特許文献１、２には、水蒸気量を制御することで、露点温度を制御する装置が開示されている。特許文献１に開示されている技術では、炉内に通じる配管内で水蒸気又は液相の水とガスとを混合して予混合気体（混合流体）を生成し、その予混合気体を炉内に送り込んでいる。また、特許文献２に開示されている技術では、炉内に通じる配管内に予混合室を設けて、その予混合室で水蒸気とガスとを混合して予混合気体を生成し、その予混合気体を炉内に送り込んでいる。
【特許文献１】特開平１−２６３２１６号公報
【特許文献２】特開平５−５９４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
炉内に送り込まれた予混合気体の湿度は、水蒸気の拡散に支配される。このようなことから、予混合気体を炉内に送り込んだだけでは、炉内の露点温度が一様とはならない。例えば、鋼板が水平方向に通板される横型水平炉の炉内に予混合気体を投入しただけでは、水蒸気の拡散により、炉の長手方向（水平方向）と鋼板の上下側とで露点温度にばらつきが発生する。これでは、鋼板の品質が悪くなってしまう。例えば、鋼板の上下面で品質にばらつきが発生する。
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、水蒸気を炉内に投入する場合において、炉内での露点温度を一様にすることができる雰囲気ガスの加湿方法及びその装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１記載の雰囲気ガスの加湿方法は、鋼板が水平方向に通板される横型水平炉の炉内に、水蒸気とガスとを送り込んで、当該炉内の雰囲気ガスの露点温度を制御する雰囲気ガスの加湿方法である。この雰囲気ガスの加湿方法は、水蒸気を噴射する水蒸気噴射ノズルを、前記炉内において、当該炉内に送り込まれる前記ガスの導入孔よりガス流れ方向の下流側であり、かつ前記鋼板の上下側それぞれに配置し、かつ仕切板を、前記炉内において、前記各水蒸気噴射ノズルよりガス流れ方向下流で、上下及び上流下流方向に移動自在に配置し、前記炉内の露点温度に基づいて、前記水蒸気噴射ノズルからの水蒸気噴射量、前記水蒸気噴射ノズルの噴射方向及び前記仕切板の上下若しくは上流下流方向位置の少なくともいずれかを制御することを特徴とする。
【０００５】
また、請求項２記載の雰囲気ガスの加湿装置は、鋼板が水平方向に通板される横型水平炉の炉内に、水蒸気とガスとを送り込んで、当該炉内の雰囲気ガスの露点温度を制御する雰囲気ガス加湿装置である。この雰囲気ガス加湿装置は、前記炉内において、当該炉内に送り込まれる前記ガスの導入孔よりガス流れ方向下流側であり、かつ前記鋼板の上下側それぞれに配置されて、水蒸気を噴射する水蒸気噴射ノズルと、前記炉内において、前記各水蒸気噴射ノズルよりガス流れ方向下流で、上下及び上流下流方向に移動自在に配置された仕切板と、前記炉内の露点温度を測定する露点温度測定手段とを備える。そして、雰囲気ガス加湿装置では、制御手段により、前記露点温度測定手段が測定した露点温度に基づいて、前記水蒸気噴射ノズルからの水蒸気量、前記水蒸気噴射ノズルの噴射方向及び前記仕切板の上下若しくは上流下流方向位置の少なくともいずれかを制御することを特徴とする。
ここで、炉内において露点温度を一様とするのがよいが、この一様とは、炉内の水平方向及び鋼板の上下側について露点温度がそれぞれ予め定めた所定の目標管理範囲内となることをいう。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、炉内において露点温度を一様にすることができ、鋼板の品質が悪くなってしまうのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態は、本発明を適用した焼鈍炉である。例えば、焼鈍炉は、冷却鋼板の焼鈍炉である。図１は、その焼鈍炉の構成を示す。
図１に示すように、焼鈍炉１は、鋼板１００が水平方向に通板される横型水平炉である。この焼鈍炉１にはガス導入孔である、鋼板出側からガスが送り込まれており、焼鈍炉１内で鋼板出側（通板方向の下流側）に第１乃至第６仕切板１１，１２，１３，１４，１５，１６及び第１及び第２スプレーノズル２１，２２が配置されている。ここで、鋼板１００の通板方向に、仕切板、スプレーノズルの順番で、それらが配置されている。また、前記ガスは、焼鈍炉１内の雰囲気ガスと同じガス成分からなり、一定流量として焼鈍炉１内に送り込まれる。
【０００８】
第１スプレーノズル２１は、鋼板１００の上側に配置され、第２スプレーノズル２２は、鋼板１００の下側に配置されている。すなわち、第１スプレーノズル２１と第２のスプレーノズル２２とは、鋼板１００を挟むように焼鈍炉１内に配置されている。
このスプレーノズル２１，２２はそれぞれ、図示しないポンプから供給される水蒸気を噴射する。そして、このスプレーノズル２１，２２はそれぞれ、上下に向くように（図中、矢印Ａが示す方向に）回動自在に支持されており、その回動操作を後述する制御部３１によりなされている。このスプレーノズル２１，２２から噴射された水蒸気は、焼鈍炉１出側から送り込まれるガスにより霧化され、焼鈍炉１内で鋼板入側（通板方向の上流側）に送り込まれる。
【０００９】
第１乃至第３仕切板１１〜１３は、鋼板１００の上側であって、第１のスプレーノズル２１の前方、すなわちガス流れ方向下流に配置されている。ここで、第１のスプレーノズル２１側から、第１仕切板１１、第２仕切板１２及び第３仕切板１３の順番で、それらが配置されている。また、第４乃至第６仕切板１４〜１６は、鋼板１００の下側であって、第２のスプレーノズル２２の前方に配置されている。ここで、第２のスプレーノズル２２側から、第４仕切板１４、第５仕切板１５及び第６仕切板１６の順番で、それらが配置されている。
【００１０】
各仕切板１１〜１６は、個別に上下方向に移動自在に支持されている。そして、例えば鋼板上側で仕切板１１，１２及び１３のいずれかを用いることにより、実質的に仕切板を上流下流に移動自在な構造となっている。各仕切板１１〜１６は、スクリュージャッキ１７等の備えた駆動手段により上下方向に移動操作されており、その駆動手段は、後述する制御部３１により制御されている。本実施形態では、第１仕切板１１と第４仕切板１４、また、第２仕切板１２と第５仕切板１５、また、第３仕切板１３と第６仕切板１６がそれぞれ対となって、連動して上下方向に移動操作されるようになっている。すなわち、第１仕切板１１と第４仕切板１４についてみた場合、第１仕切板１１が下方向に移動する場合には、第４仕切板１４は上方向に移動し、また、第１仕切板１１が上方向に移動する場合には、第４仕切板１４は下方向に移動する、といったようにである。
【００１１】
この仕切板１１〜１６により、スプレーノズル２１，２２側から焼鈍炉１入側に向けて送り込まれてくる噴霧の流動が邪魔される。
このように、焼鈍炉１内で鋼板出側にスプレーノズル２１，２２及び仕切板１１〜１６が配置されて、それらが配置されている領域が混合室をなしており、この混合室において、水蒸気がガスとが均一に混合され、その雰囲気ガスが焼鈍炉１内の鋼板入側への供給される。
【００１２】
制御部３１は、鋼板１００の上下側の露点温度が同じになるように、スプレーノズル２１，２２の回動操作、スプレーノズル２１，２２からの水蒸気の噴射量及び仕切板１１〜１６の上下動操作を制御するように構成されている。ここで、制御部３１は、スプレーノズル２１，２２自体又はスプレーノズル２１，２２に水蒸気を供給するポンプを制御することでスプレーノズル２１，２２からの水蒸気の噴射量を制御する。例えば、焼鈍炉１内において、仕切板１１〜１６より鋼板入側寄りで、かつ鋼板１００の上下側それぞれに、水平方向に複数の水蒸気検出センサ（又は湿度センサ）４１，４２，４３，４４，４５，４６を備えており、制御部３１は、そのセンサ４１〜４６の検出値に基づいて、鋼板１００の上下側の露点温度が同じになるように、スプレーノズル２１，２２の回動操作、スプレーノズル２１，２２からの水蒸気の噴射量及び仕切板１１〜１６の上下動操作を制御する。
【００１３】
具体的には、制御部３１は、焼鈍炉１内の鋼板入側の水平方向及び上下側で露点温度が一様になるように、スプレーノズル２１，２２を所定の角度にして当該スプレーノズル２１，２２から所定量の水蒸気の噴霧し、かつ各仕切板１１〜１６を上下方向で所定の位置に配置する。これにより、焼鈍炉１内では、入側の水平方向及び上下側で露点温度が一様になる。
【実施例】
【００１４】
次に実施例を説明する。
図２は、仕切板１１〜１６の位置と鋼板１００の表裏面側（上下側）の露点温度の差との関係を示す。なお、図２おいて、横軸はスプレーノズル２１，２２からの水蒸気投入量（水蒸気噴射量：スプレーノズル２１，２２の総量）を示す。また、図２で示す露点温度の測定位置は、スプレーノズル２１，２２から鋼板入側方向に５００（ｍｍ）移動した位置である。
【００１５】
この図２の結果から、水蒸気投入量が少量（例えば１０（ｌ／ｍｉｎ）程度）であれば、第１及び第４仕切板１１，１４をそれぞれ挿入、すなわち第１及び第４仕切板１１，１４を鋼板１００側に近づけることで、前記露点温度差を１（℃）以下にできる。また、水蒸気投入量が中程度（例えば２０（ｌ／ｍｉｎ）程度）であれば、第２及び第５仕切板１２，１５をそれぞれ挿入することで、前記露点温度差を１（℃）以下にできる。また、水蒸気投入量が多量（例えば３０（ｌ／ｍｉｎ）程度）であれば、第３及び第６仕切板１３，１６をそれぞれ挿入することで、前記露点温度差を１（℃）以下にできる。例えば従来の構成の場合、例えば仕切板を有するがその仕切板が固定されている場合には、その露点温度差が５〜６（℃）程度になっていた。
このように、水蒸気投入量に応じて、第１乃至第６仕切板１１〜１６を適宜操作することで、前記露点温度差を抑えることができる。
【００１６】
次に、図３に示すような焼鈍炉を実施した場合の結果を説明する。
図３に示す焼鈍炉１は、第１及び第２仕切板１８，１９を鋼板１００の上下側それぞれに１つずつ備えている。そして、その第１及び第２仕切板１８，１９は、水平方向（鋼板１００の通板方向に平行な方向）にも移動可能とされている。すなわち、この焼鈍炉１は、水平方向に連続して複数の仕切板を設けた構成と等価の構成を実現している。
【００１７】
図４乃至図６にこの焼鈍炉１を運転して得られる結果を示す。この図４乃至６は、鋼板１００の表裏面側（上下側）の露点温度の差を示すが、その露点温度の測定点は、スプレーノズル２１，２２から鋼板入側方向に５００（ｍｍ）移動した位置である。
図４は、水蒸気投入量をパラメータとして、スプレーノズル２１，２２の回動角度αと鋼板１００の表裏面側（上下側）の露点温度の差との関係を示す。ここで、水蒸気投入量は、５（ｌ／ｍｉｎ）、１０（ｌ／ｍｉｎ）、２０（ｌ／ｍｉｎ）である。
この図４の結果から、どの水蒸気投入量でも、スプレーノズル２１，２２の回動角度αを変化させると、ある回動角度αで、前記露点温度の差が１（℃）以下となる最小値が得られるのがわかる。また、水蒸気投入量が多くなるほど、その最小値を得られる回動角度αが大きくなる。なお、図３のαに添えて示した矢印方向をαの正方向とした。
【００１８】
図５は、水蒸気投入量をパラメータとして、第１及び第２仕切板１８，１９の水平方向の位置Ｘと鋼板１００の表裏面側（上下側）の露点温度の差との関係を示す。ここで、水蒸気投入量は、５（ｌ／ｍｉｎ）、１０（ｌ／ｍｉｎ）、２０（ｌ／ｍｉｎ）である。また、水平方向の位置Ｘは、スプレーノズル２１，２２から遠くなるほど大きくなる。
この図５の結果から、どの水蒸気投入量でも、第１及び第２仕切板１８，１９を水平方向に移動させると、ある位置Ｘで、前記露点温度の差が１（℃）以下となる最小値が得られるのがわかる。また、水蒸気投入量が多くなるほど、その最小値が得られる水平方向位置Ｘが遠くなっている。
【００１９】
図６は、水蒸気投入量をパラメータとして、第１及び第２仕切板１８，１９の上下方向（垂直方向）の位置、すなわち挿入深さＹと鋼板１００の表裏面側（上下側）の露点温度の差との関係を示す。ここで、水蒸気投入量は、５（ｌ／ｍｉｎ）、１０（ｌ／ｍｉｎ）、２０（ｌ／ｍｉｎ）である。
この図６の結果から、どの水蒸気投入量でも、第１及び第２仕切板１８，１９を挿入していくと、ある挿入深さＹで、前記露点温度の差が１（℃）以下となる最小値を得られるのがわかる。また、水蒸気投入量が多くなるほど、その最小値を得られる挿入深さＹが深くなっている。
【００２０】
以上、図２、図４乃至図６に示したように、スプレーノズル２１，２２からの水蒸気投入量、スプレーノズル２１，２２の回動角度及び仕切板１１〜１６（１８，１９）の位置を操作することで、焼鈍炉１内での露点温度が変化するのがわかる。
例えば、制御部３１が、前記図２、図４乃至図６に示したような特性図をテーブルとして保持することで、そのテーブルを参照して、スプレーノズル２１，２２からの水蒸気投入量、スプレーノズル２１，２２の回動角度及び仕切板１１〜１６の位置を制御することで、焼鈍炉１内において水平方向及び上下側で露点温度を一様にすることができる。
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態として実現されることに限定されるものではない。
すなわち、前述の実施形態では、仕切板の数を鋼板１００の上下側それぞれ３つずつ備えた場合を説明したが、鋼板１００の上下側それぞれに備える仕切板の数は、それ以外の数であってもよい。
【００２１】
なお、前述の実施形態の説明において、スプレーノズル２１，２２、仕切板１１〜１６（１８，１９）、水蒸気検出センサ（又は湿度センサ）４１〜４６及び制御部３１は、雰囲気ガスの加湿装置を実現している。すなわち、スプレーノズル２１，２２は、炉内において、当該炉内に送り込まれるガスの下流側であり、かつ鋼板の上下側それぞれに配置されて、水蒸気を噴射する水蒸気噴射ノズルを実現しており、仕切板１１〜１６（１８，１９）は、炉内において、各水蒸気噴射ノズルの前方で、上下方向に移動自在に配置された仕切板を実現しており、水蒸気検出センサ（又は湿度センサ）４１〜４６は、炉内の露点温度を測定する露点温度測定手段を実現しており、制御部３１は、露点温度測定手段が測定した露点温度に基づいて、水蒸気噴射ノズルからの水蒸気噴射量、水蒸気噴射ノズルの噴射方向及び仕切板の上下方向位置を制御して、炉内において露点温度を一様にする制御手段を実現している。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態の焼鈍炉の構成を示す図である。
【図２】仕切板の挿入位置と鋼板の上下側の露点温度差との関係を示す特性図である。
【図３】実施例で用いた焼鈍炉の構成を示す図である。
【図４】スプレーノズルの回動角度と鋼板の上下側の露点温度差との関係を示す特性図である。
【図５】仕切板の水平方向位置と鋼板の上下側の露点温度差との関係を示す特性図である。
【図６】仕切板の挿入深さと鋼板の上下側の露点温度差との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  焼鈍炉
１１〜１６，１８，１９  仕切板
２１，２２  スプレーノズル（水蒸気噴射ノズル）
３１  制御部（制御手段）
４１〜４６  水蒸気検出センサ（露点温度測定手段）
１００  鋼板
【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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