(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼片の装入口と抽出口との長手方向の間に複数のゾーンを有する連続加熱炉において、装入口に最も近い第１ゾーンを含む入側ソーンに蓄熱式切替燃焼バーナからなるサイドバーナを配設し、該入側ゾーンの抽出口側に垂直な仕切壁で隔てて隣接するゾーンには軸流バーナを配設し、当該仕切壁で隔てた当該軸流バーナを装入口側へ燃焼炎を燃焼させる方向に配設し、炉内の燃焼排ガスを炉外に排出するための煙道を抽出口に最も近い最終ゾーンの抽出口側に設置し、前記最終ゾーンの炉温を１１００℃以下とし、抽出口に最も近い最終ゾーンの装入口側に垂直な仕切壁で隔てて隣接するゾーンには軸流バーナを配設し、仕切壁で隔てた当該軸流バーナを抽出口側へ燃焼炎を燃焼させる方向に配設したことを特徴とする鋼片の連続加熱装置。
【請求項２】
抽出口に最も近い最終ゾーンにルーフバーナを配設したことを特徴とする請求項１記載の鋼片の連続加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延用のスラブなどの鋼片を、鋼片内の温度偏差を小さくして、所定温度に効率的に加熱するための連続加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼材の製造において、熱間加工のための鋼片の加熱は、一般に燃焼雰囲気の連続加熱装置により行われている。ここで連続加熱装置とは、被加熱材の鋼片を加熱炉内に装入し、炉内を通過させる間に所定温度に加熱して、抽出するものである。
【０００３】
加熱に際しては、炉抽出時の鋼片内の温度偏差の小さいことが望まれ、最終製品の品質上の問題、製造上の問題等により、この温度均一化の要求はますます厳しくなっている。そして、限られた長さの炉で、限られた時間内で効率的に温度均一化を達成することが要求されている。
【０００４】
従来、高熱効率のバーナとして蓄熱式切替燃焼バーナが知られている。これは蓄熱体を具備した２基のバーナを対にして設置し、一方のバーナで燃焼しているとき他方のバーナでは排ガスを吸引し、燃焼と排ガス吸引を交互に行うことで、蓄熱体に蓄積された排ガスの熱で燃焼用空気を予熱するものである。
【０００５】
この蓄熱式切替燃焼バーナを使用した加熱炉の炉温制御に関して、例えば特開平４−２７０８１９号公報には、バーナの蓄熱体を経ない第２の排気手段を設け、この第２排気手段を経て炉外に排気される排ガス量を調整することで、蓄熱体に供給される熱量を変化させ、それにより燃焼用空気の予熱温度を変化させて燃焼炎の温度を変化させ、炉温制御の応答性を高める技術が開示されている。
【０００６】
また最終製品である薄鋼板の加工性に関し、例えば特開昭５８−５２４３９号公報には、Ａｌキルド鋼スラブの加熱温度を１１００℃以下に抑えることでＡｌＮの大半を析出させてから熱間圧延し、その後、冷間圧延し連続焼鈍することにより、ｒ値の面内異方性が小さく、かつ平均ｒ値の高い、深絞り加工性の優れた薄鋼板を製造する方法を開示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平４−２７０８１９号公報の技術は、燃焼炎の温度制御を行うものであり、加熱炉内に装入されたスラブ等の鋼材を連続加熱する際の鋼材の温度偏差を小さくすることに関しては課題が残されている。
また上記特開昭５６−１０２５１７号公報の技術は、スラブの加熱温度を従来よりも低温の１１００℃以下とするので、鋼片内の温度偏差を小さくし、しかも効率的な加熱を行うことがより困難となる。
【０００８】
そこで本発明は、熱間圧延用のスラブなどの鋼片を、鋼片内の温度偏差を小さくして、所定温度に効率的に加熱するための連続加熱装置を提供し、特に加工向け薄鋼板用のスラブ加熱においては、さらに加工性に優れた製品を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明装置は、鋼片の装入口と抽出口との長手方向の間に複数のゾーンを有する連続加熱炉において、装入口に最も近い第１ゾーンを含む入側ソーンに蓄熱式切替燃焼バーナからなるサイドバーナを配設し、該入側ゾーンの抽出口側に垂直な仕切壁で隔てて隣接するゾーンには軸流バーナを配設し、当該仕切壁で隔てた当該軸流バーナを装入口側へ燃焼炎を燃焼させる方向に配設し、炉内の燃焼排ガスを炉外に排出するための煙道を抽出口に最も近い最終ゾーンの抽出口側に設置し、前記最終ゾーンの炉温を１１００℃以下とし、抽出口に最も近い最終ゾーンの装入口側に垂直な仕切壁で隔てて隣接するゾーンには軸流バーナを配設し、仕切壁で隔てた当該軸流バーナを抽出口側へ燃焼炎を燃焼させる方向に配設したことを特徴とする鋼片の連続加熱装置である。
そして、抽出口に最も近い最終ゾーンにルーフバーナを配設したことが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の参考例である連続加熱装置を図１および図２の例により説明する。図１は縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視横断面図である。鋼片１は、連続加熱炉の装入口２から矢印の方向に連続的に装入され、ウォーキングビーム方式などにより炉内を搬送されて、抽出口３から抽出される。炉内は装入口２と抽出口３との長手方向の間に、仕切壁等で仕切られた複数のゾーンを有し、装入口２側から順に、上下１組として第１ゾーン４、第２ゾーン５、第３ゾーン６・・・とし、本例は４つのゾーンからなるので第４ゾーンが最終ゾーン７である。
【００１１】
本参考例の連続加熱装置は、このような複数のゾーンを有する連続加熱炉において、装入口２に最も近い第１ゾーン４を含む入側ゾーンには蓄熱式切替燃焼バーナからなるサイドバーナ１０を配設し、該入側ゾーンの抽出口３側に隣接するゾーン、図１および図２の例では第２ゾーン５には、仕切壁８で隔てて軸流バーナ１１を配設したことを特徴とする。第２ゾーン５の軸流バーナ１１は、通常のバーナでもよくまた蓄熱式切替燃焼バーナであってもよい。また第３ゾーン６には、本例では軸流バーナ１１を配設しているが、他のバーナでもよい。
【００１２】
最終ゾーン７もバーナを限定しないが、上部帯にはルーフバーナ１２を配設し、下部帯には軸流バーナ１１を配設するのが好ましい。また、図１および図２において９は炉内の燃焼排ガスを炉外に排出するための煙道であり、本参考例では装入口２側に設置しているが、後述のように炉抽出時の鋼片温度を１１００℃以下にする場合は、図３のように煙道９を抽出口側に設置するのが好ましい。
【００１３】
本参考例の連続加熱装置では第１ゾーン４に蓄熱式切替燃焼バーナを採用しているので、第１ゾーン４の炉温を従来よりも高温にすることができる。連続加熱炉は、通常図１のように装入口２側に煙道９を設置し、この煙道９を通して全ゾーンの燃焼ガスを排出するので、煙道９に付設されているレキュペレータの耐熱限度の問題から第１ゾーン４の炉温を高温にできず、従来は換熱帯あるいは予熱帯として使用されていた。しかし本参考例においては、第１ゾーン４に蓄熱式切替燃焼バーナを配設することで、燃焼ガスの少なくとも一部は該バーナを通し熱回収されて排出されるので、煙道９からの排ガスを高温化することなく第１ゾーン４の炉温を高めることができる。
【００１４】
本参考例の連続加熱装置の第１ゾーン４では、図２に示すように、鋼片１の進行方向左右のバーナを対として交互に燃焼と排ガス吸引を行っている。図２は４対のサイドバーナ１０を示し、燃焼しているのは、装入口２側から順に鋼片１の進行方向左、右、左、右と交互にしている。燃焼してないバーナからは燃焼ガスを吸引し、各バーナの蓄熱体で熱回収して排出する。
【００１５】
また第１ゾーン４の蓄熱式切替燃焼バーナは、サイドバーナ１０としているので、炉長方向にスペースをとることなく、従来の換熱帯あるいは予熱帯の側壁に配設することができる。しかしバーナの火炎温度は火炎の長さ方向に変化しているので、加熱炉の幅が広い場合は、炉幅方向に温度分布が生じる。したがって図２のように長尺の鋼片１を横方向に搬送しつつ加熱する場合は、第１ゾーン４では鋼片１の長さ方向に温度偏差が生じる。
【００１６】
そこで本参考例の連続加熱装置の図１の例では、第２ゾーン５に軸流バーナ１１を配設することで、炉幅方向の温度分布の均一化を図る。第２ゾーン５の軸流バーナ１１は、本参考例では通常のバーナであり、図２のように全バーナを同時に、鋼片１の進行方向に対向して燃焼させている。そして第１ゾーン４との間に仕切壁８を設け、各軸流バーナ１１の燃焼を制御して炉幅方向の温度分布を調整することで、第１ゾーン４において鋼片１に温度偏差が生じても、均一化を図ることができる。なお、軸流バーナ１１を蓄熱式切替燃焼バーナとする場合は、例えば図２において、隣合う軸流バーナ１１を対にして燃焼と排ガス吸引を交互に行う。
【００１７】
このように図１および図２の参考例では、蓄熱式切替燃焼バーナからなるサイドバーナ１０を配設した第１ゾーン４と、仕切壁８で隔てて軸流バーナ１１を配設した第２ゾーン５により、鋼片１を短時間で高温まで加熱し、しかも鋼片１内の温度偏差を抑えることができる。また、装入前の各鋼片１のサイズや温度が変っても、それに応じた燃焼制御を容易に行うことができ、鋼片間の温度偏差をも抑えることができる。
【００１８】
図１および図２の参考例は、加熱炉が４ゾーンからなり、第３ゾーン６にも軸流バーナ１１を配設し、さらに最終ゾーン７にはルーフバーナ１２を配設することで、鋼片温度の一層の均一化を図っている。なお最終ゾーン７の鋼片下面側には軸流バーナ１１を配設している。この軸流バーナ１１は、蓄熱式切替燃焼バーナであっても、あるいは通常のバーナであってもよい。
【００１９】
最終ゾーン７にルーフバーナ１２を配設したことで、鋼片温度をより一層きめ細かく調整でき、特に鋼片搬送用のスキッドによる温度偏差を修正することができる。すなわちルーフバーナ１２は、例えば図２に示すような千鳥状に配設するほか、炉の状況に応じた最適な位置に配設でき、さらに鋼片１の各部位の温度に応じて各バーナ１２の燃焼制御を行うことで、鋼片内の温度偏差の小さい、より均一加熱された鋼片を抽出することができる
【００２０】
本参考例の連続加熱装置の図１および図２では、上記のように加熱炉の装入口２側の第１ゾーン４および第２ゾーン５において、比較的短時間で高温まで、温度偏差を抑えた状態で加熱できるので、第３ゾーン以降のゾーンでは鋼片１の均熱に重点をおいた加熱を行うことができる。図１のような４ゾーンからなる連続加熱炉においては、従来は第１ゾーンを換熱帯、第２ゾーンを予熱帯、第３ゾーンを加熱帯、最終ゾーンを均熱帯とし、均熱は最終ゾーンのみで行っていたが、本参考例により、第３ゾーンおよび最終ゾーンで均熱を行うことができる。
【００２１】
また本参考例の連続加熱装置は、４ゾーンからなる場合、図１および図２の例のほか、第１ゾーン４および第２ゾーン５に蓄熱式切替燃焼バーナからなるサイドバーナ１０を配設し、第３ゾーン６に軸流バーナ１１を配設することもできる。この場合、第２ゾーン５と第３ゾーン６の間に仕切壁８を設ける。最終ゾーン７は上部帯、下部帯とも軸流バーナ１１としてもよいが、上部帯はルーフバーナ１２とすることが好ましい。
【００２２】
さらに本参考例の連続加熱装置は、５ゾーンからなる場合、第１ゾーンに蓄熱式切替燃焼バーナからなるサイドバーナを配設し、第２ゾーンから最終ゾーンまでの各ゾーンに軸流バーナを配設し、第１ゾーンと第２ゾーンの間に仕切壁を設けることもできる。また第１ゾーンおよび第２ゾーンに、あるいは第１ゾーンから第３ゾーンまで蓄熱式切替燃焼バーナからなるサイドバーナを配設し、以降の各ゾーンに軸流バーナを配設し、サイドバーナを配設したゾーンと軸流バーナを配設したゾーンの間に仕切壁を設けることもできる。これらの例において、最終ゾーンの上部帯はルーフバーナとすることが好ましい。
【００２３】
さらにまた、第１ゾーンおよび第３ゾーンに蓄熱式切替燃焼バーナからなるサイドバーナを配設し、第２ゾーン、第４ゾーンおよび最終ゾーンに軸流バーナを配設し、第１ゾーンと第２ゾーンの間、および第３ゾーンと第４ゾーンの間に仕切壁を設けることもできる。この例においても、最終ゾーンの上部帯はルーフバーナとすることが好ましい。
【００２４】
これら各例においても、上記図１および図２の例と同様、鋼片を短時間で高温まで加熱し、しかも鋼片内の温度偏差を抑えた加熱を行うことができる。
このため、加工向け薄鋼板用のスラブ加熱においては、鋼片温度が従来よりも低温の１１００℃以下で、しかも鋼片内および鋼片間の温度偏差が実用上問題ない範囲に抑えた加熱を、従来と同規模の大きさの炉で行うことができる。この低温加熱により、鋼材中のＡｌＮの大半が析出した状態で熱間圧延することができ、その後、冷間圧延し連続焼鈍することにより、ｒ値の面内異方性が小さく、かつ平均ｒ値の高い、深絞り加工性の優れた薄鋼板が得られる。
【００２５】
本参考例の連続加熱装置においてこのような１１００℃以下の低温加熱を行う場合、最終ゾーン６の炉温を１１００℃以下とするので、図３に本発明を例示するように、炉内の燃焼排ガスを排出するための煙道９を抽出口３側に設置できる。煙道９のレキュペレータ耐熱限度は９００℃程度であり、煙道での放熱や少量の冷風希釈により、排ガスの温度を容易に９００℃以下にして排出できるからである。また、煙道９を抽出口側に設置することで、装入口側ゾーンの高温燃焼ガスの保有熱を、抽出口側ゾーンでの均熱に活用できる。さらに、図３に示すように、第３ゾーン６と最終ゾーン７を、仕切壁８を設けるだけで隣接できるので、炉長を短縮でき熱効率もよくなる。
【００２６】
つぎに、上記本発明の連続加熱装置を使用して鋼片を加熱するには、炉抽出時の鋼片の平均温度を９００℃以上１１００℃以下とする。加工向け薄鋼板の製造において、Ａｌキルド鋼のスラブを本発明法により加熱することで、上記のように鋼中のＡｌＮの大半が析出した状態で熱間圧延することができ、その後、冷間圧延し連続焼鈍することにより、ｒ値の面内異方性が小さく、かつ平均ｒ値の高い、深絞り加工性の優れた薄鋼板が得られる。炉抽出時の鋼片温度が９００℃未満だとその後の熱間圧延において問題が生じるおそれがある。１１００℃を超えるとＡｌＮが固溶して熱間圧延中に析出するので、上記のようなｒ値の特性を有する深絞り加工性の優れた薄鋼板が得られなくなる。
【００２７】
【実施例】
［従来例］：  重量％にてＣを０．００２％、Ａｌを０．０３％含有する極低炭素アルミキルド鋼のスラブを、従来装置により１２００℃に加熱した。スラブのサイズは、厚さ２５０mm、幅１５００mm、長さ９８００mmで、いずれも冷片を炉に装入して加熱した。加熱炉の全長４０ｍ、第１ゾーンは換熱帯でバーナを設けず、第２ゾーンは軸流バーナ、第３ゾーンは軸流バーナ、最終ゾーンは上部帯にルーフバーナ、下部帯に軸流バーナを設けた炉である。スラブはウォーキングビーム方式により一定速度で炉内を搬送し、在炉時間は２００分、加熱炉内の炉温および鋼材温度の分布は図４に示すとおりである。
【００２８】
［参考例］：上記従来例と同一成分、同一サイズの極低炭素アルミキルド鋼のスラブを、本参考例の連続加熱装置により１２００℃に加熱した。加熱炉は全長４０ｍで、図１および図２に示した型の炉である。スラブは上記従来例と同様に搬送し、在炉時間は１６０分、加熱炉内の炉温および鋼材温度の分布は図５に示すとおりである。
【００２９】
装入口からの距離が約６ｍ以降の第１ゾーンで、図１および図２のように、蓄熱式切替燃焼バーナからなるサイドバーナ１０により加熱したので、鋼片温度の上昇が速く、同じ１２００℃で抽出するための在炉時間が、上記従来例に比べて２０％短縮された。また、スラブ長さ方向（炉幅方向）の温度偏差およびスキッドマークの程度は、上記従来例と同等の優れたものであった。
【００３０】
［本発明例］：上記従来例および参考例と同一成分、同一サイズの極低炭素アルミキルド鋼のスラブを、図３に示す連続加熱装置により１０００℃に加熱した。スラブは上記従来例および参考例と同様に搬送し、在炉時間は１６０分、加熱炉内の炉温および鋼材温度の分布は図６に示すとおりである。
【００３１】
本発明例は、従来は困難とされていた低温均一加熱を行ったものであり、第１および第２ゾーンで急速加熱し、第３および第４ゾーンを使用して均熱を行ったものである。鋼材表面は、第２ゾーンでは１１００℃以上になったが、第３ゾーンでは短時間で目標温度の１０００℃に落ち着き、厚さ方向の温度が均一化されて抽出できた。また、スラブ長さ方向（炉幅方向）の温度偏差およびスキッドマークの程度は、上記従来例および本発明例１と同等の優れたものであった。
そして、このスラブを熱間圧延し、ついで冷間圧延し、さらに連続焼鈍して得られた薄板製品は、ｒ値の面内異方性が小さく、かつ平均ｒ値の高い、深絞り加工性の優れたものであった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明装置によれば、連続加熱炉の前段で、蓄熱式切替燃焼バーナからなるサイドバーナと軸流バーナの組合せにより、偏熱を抑えた急速加熱を行うことができるので、後段での均熱が容易となり、炉長が従来と同等の場合は在炉時間が短縮され、炉能力が向上する。また従来より炉長を短縮することもできる。そして燃料原単位が向上する。
さらに、スラブ偏熱の問題で従来は困難とされていた１１００℃以下の低温抽出が可能となり、熱間圧延、冷間圧延、連続焼鈍を経て、深絞り加工性に優れた薄板製品が得られる。一方、加熱炉で急速加熱を行ったにもかかわらず、煙道に付設されるレキュペレータが耐熱温度以下で操業できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例の連続加熱装置を示す縦断面図である。
【図２】  図１に示す連続加熱装置の横断面図、図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】  本発明の連続加熱装置の例を示す縦断面図である。
【図４】  従来例における炉温および鋼片温度を示すグラフである。
【図５】  参考例における炉温および鋼片温度を示すグラフである。
【図６】  本発明の実施例における炉温および鋼片温度を示すグラフである。
【符号の説明】
１…鋼片                      ２…装入口
３…抽出口                    ４…第１ゾーン
５…第２ゾーン                ６…第３ゾーン
７…最終ゾーン                ８…仕切壁
９…煙道                    １０…サイドバーナ
１１…軸流バーナ              １２…ルーフバー
【図１】
0004237842.tif 000002
【図２】
0004237842.tif 000003
【図３】
0004237842.tif 000004
【図４】
0004237842.tif 000005
【図５】
0004237842.tif 000006
【図６】
0004237842.tif 000007