(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼制御機能として間引き燃焼機能を有する直火型のローラーハース式連続熱処理炉であって、炉内空間が被熱処理材の搬送方向に複数の燃焼制御帯に分割された熱処理炉において、被熱処理材を処理温度近くまで加熱する前段の燃焼制御帯のうち搬送ロールの上側と下側の両方の燃焼制御帯および被熱処理材温度を略処理温度に保定する後段の燃焼制御帯のうち搬送ロールの下側の燃焼制御帯には、吐出流速が相対的に低速なバーナを配し、前記後段の燃焼制御帯のうち搬送ロールの上側の燃焼制御帯には、吐出流速が相対的に高速なバーナを配したことを特徴とする直火型ローラーハース式連続熱処理炉。
【請求項２】
燃焼制御機能として間引き燃焼機能を有する直火型のローラーハース式連続熱処理炉であって、炉内空間が被熱処理材の搬送方向に複数の燃焼制御帯に分割された熱処理炉において、被熱処理材を処理温度近くまで加熱する前段の燃焼制御帯のうち搬送ロールの上側と下側の両方の燃焼制御帯には、吐出流速が相対的に低速なバーナを配し、被熱処理材温度を略処理温度に保定する後段の燃焼制御帯のうち搬送ロールの上側と下側の両方の燃焼制御帯には、吐出流速が相対的に高速なバーナを配したことを特徴とする直火型ローラーハース式連続熱処理炉。
【請求項３】
燃焼制御機能として間引き燃焼機能を有する直火型のローラーハース式連続熱処理炉であって、炉内空間が被熱処理材の搬送方向に複数の燃焼制御帯に分割された熱処理炉において、搬送ロールの下側の燃焼制御帯には吐出流速が相対的に低速なバーナを配し、搬送ロールの上側の燃焼制御帯には吐出流速が相対的に高速なバーナを配したことを特徴とする直火型ローラーハース式連続熱処理炉。
【請求項４】
燃焼制御機能として間引き燃焼機能を有する直火型のローラーハース式連続熱処理炉であって、炉内空間が被熱処理材の搬送方向に複数の燃焼制御帯に分割された熱処理炉において、被熱処理材を処理温度近くまで加熱する前段の燃焼制御帯のうち搬送ロールの下側の燃焼制御帯には、吐出流速が相対的に低速なバーナを配し、被熱処理材温度を略処理温度に保定する後段の燃焼制御帯のうち搬送ロールの上側と下側の両方の燃焼制御帯および前記前段の燃焼制御帯のうち搬送ロールの上側の燃焼制御帯には、吐出流速が相対的に高速なバーナを配したことを特徴とする直火型ローラーハース式連続熱処理炉。
【請求項５】
前記吐出流速が相対的に高速なバーナの吐出口径を、前記吐出流速が相対的に低速なバーナの吐出口径よりも小さくすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の直火型ローラーハース式連続熱処理炉。
【請求項６】
前記被熱処理材が鋼材であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の直火型ローラーハース式連続熱処理炉。
【請求項７】
前記鋼材が厚鋼板であることを特徴とする請求項６記載の直火型ローラーハース式連続熱処理炉。
【請求項８】
前記鋼材が鋼管であることを特徴とする請求項６記載の直火型ローラーハース式連続熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の熱処理炉に関するものであって、特に、直火型ローラーハース式連続熱処理炉のバーナ構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属材料製造においては所望の材質特性を得るために材料に熱処理を施している。さまざまな条件下での熱処理により強度や靭性などの特性値を所望の値に制御している。熱処理における材料の加熱には燃焼加熱方式や誘導加熱方式が用いられるが、コスト面での優位性から燃焼加熱方式による熱処理炉が広く普及している。鉄鋼業のような大量生産プロセスにおいては燃焼加熱方式の連続熱処理炉が主流で、特に、厚鋼板や鋼管の熱処理には炉長が数十ｍ規模のローラーハース式の連続熱処理炉がよく用いられる。
【０００３】
燃焼加熱方式にも直接加熱となる直火式と間接加熱となるラジアントチューブ式とがあり、これらは主に雰囲気制御の必要性から使い分けられている。高温処理となり被熱処理材の酸化が顕著になる焼ならし処理炉では、炉内雰囲気を燃焼ガスから遮断するためにラジアントチューブ式が用いられる。一方、雰囲気制御の必要がない焼戻し処理では加熱効率が高い直火式を用いる場合が多い。直火式とラジアントチューブ式の差異は雰囲気制御性や加熱効率のほか、炉内温度分布の均一性に違いがある。一般的に直接加熱である直火式はラジアントチューブ式よりも炉内温度偏差が生じやすい。
【０００４】
熱処理条件は材料に求められる特性によって変わり、加熱温度やその後の冷却速度が制御される。このような熱処理においては被熱処理材内に温度偏差が生じると所望の特性が得られないことがあるため、均一加熱が重要である。例えば、焼戻し処理においては、目標の処理温度に対してプラスマイナス１０℃程度の範囲で処理することが必要であり、所望の特性が得られることを保証するために、通常は目標処理温度±１０℃の状態を数十分程度保定したのちに処理を完了する。均一加熱能力が不十分な熱処理炉では、被熱処理材の温度均一性を改善するために処理時間を長大にするなどの対策が必要となる。さらに均一性が悪い場合には被熱処理材の一部の部位に所望の材料特性が得られないこともある。
【０００５】
炉内の温度均一性を高めるための一般的な技術としては、炉内ガスを強攪拌するような高速吐出噴流バーナの適用や攪拌用のファンを設置する技術が知られている。また、熱処理炉で多く見られるパルス的な間引き燃焼が発生する状況に対しては、特許文献１にあるように、炉内温度センサーに基づき点火時間を調整しつつ燃焼させるバーナを周期的に順次変更する技術や特許文献２にあるように、燃焼制御帯ごとにバーナのデューティ比を一定の割合で増減させた燃焼パターンをあらかじめ複数設定しておき、炉内温度偏差をセンサーで検出しつつ、所定の温度偏差を超えたときには異なる燃焼パターンに順次切り替える技術が知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２６９８５２号公報
【特許文献２】特開平８−７５１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし上述の従来技術では十分な均一性が得られない場合がある。
高速噴流バーナによる炉内ガスを強攪拌する技術では、バーナ容量と炉幅の関係や隣接するバーナのピッチなどが攪拌力に大きく影響するものの、このような仕様は熱処理条件や熱処理炉の処理能力から定まるものであり、攪拌力に関わるこれらの要素が常に良好に整合するわけではないため、炉内温度分布の均一化がうまく達成できないことがある。ファンなどの駆動装置によるガス攪拌を行う場合では、駆動設備を収容するスペースのために炉が大規模になる問題や、ファンや軸などの駆動装置関連の保守費用が高いなどの経済的な問題が生じる。
【０００８】
また、点火バーナを周期的に順次切り替える技術では、燃焼制御帯のターンダウンが起きても１本あたりのターンダウンが小さく取れるため低燃焼負荷時の炉内温度均一性が維持しやすいものの、バーナ１本ごとの燃料配管と燃焼空気配管の双方に遮断弁を備える必要があり、一般に１００本以上のバーナを配するローラハース式連続熱処理炉では設備費が増大する問題がある。さらに、デューティ比をあらかじめ複数用意して炉内温度偏差により燃焼制御を切り替える手法では、どのようなパターンをあらかじめ用意できるかが重要となるが、デューティ比に限らずあらかじめ燃焼パターンを設定しておくような手法では、多種多様な熱処理条件に対応可能な設定をあらかじめ与えることが難しいために炉内温度分布の均一化がうまく達成できないことがある。
【０００９】
本発明は、直火型ローラーハース式連続熱処理炉において、上述のような問題点を解消して炉内温度分布の均一性を向上させることにより、被熱処理材を適正な処理時間で所望の材質を得る簡便な手段を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第一の発明は、燃焼制御機能として間引き燃焼機能を有する直火型のローラーハース式連続熱処理炉であって、炉内空間が被熱処理材の搬送方向に複数の燃焼制御帯に分割された熱処理炉において、被熱処理材を処理温度近くまで加熱する前段の燃焼制御帯のうち搬送ロールの上側と下側の両方の燃焼制御帯および被熱処理材温度を略処理温度に保定する後段の燃焼制御帯のうち搬送ロールの下側の燃焼制御帯には、吐出流速が相対的に低速なバーナを配し、前記後段の燃焼制御帯のうち搬送ロールの上側の燃焼制御帯には、吐出流速が相対的に高速なバーナを配したことを特徴とする直火型ローラーハース式連続熱処理炉である。
【００１１】
第二の発明は、燃焼制御機能として間引き燃焼機能を有する直火型のローラーハース式連続熱処理炉であって、炉内空間が被熱処理材の搬送方向に複数の燃焼制御帯に分割された熱処理炉において、被熱処理材を処理温度近くまで加熱する前段の燃焼制御帯のうち搬送ロールの上側と下側の両方の燃焼制御帯には、吐出流速が相対的に低速なバーナを配し、被熱処理材温度を略処理温度に保定する後段の燃焼制御帯のうち搬送ロールの上側と下側の両方の燃焼制御帯には、吐出流速が相対的に高速なバーナを配したことを特徴とする直火型ローラーハース式連続熱処理炉である。
【００１２】
第三の発明は、燃焼制御機能として間引き燃焼機能を有する直火型のローラーハース式連続熱処理炉であって、炉内空間が被熱処理材の搬送方向に複数の燃焼制御帯に分割された熱処理炉において、搬送ロールの下側の燃焼制御帯には吐出流速が相対的に低速なバーナを配し、搬送ロールの上側の燃焼制御帯には吐出流速が相対的に高速なバーナを配したことを特徴とする直火型ローラーハース式連続熱処理炉である。
【００１３】
第四の発明は、燃焼制御機能として間引き燃焼機能を有する直火型のローラーハース式連続熱処理炉であって、炉内空間が被熱処理材の搬送方向に複数の燃焼制御帯に分割された熱処理炉において、被熱処理材を処理温度近くまで加熱する前段の燃焼制御帯のうち搬送ロールの下側の燃焼制御帯には、吐出流速が相対的に低速なバーナを配し、被熱処理材温度を略処理温度に保定する後段の燃焼制御帯のうち搬送ロールの上側と下側の両方の燃焼制御帯および前記前段の燃焼制御帯のうち搬送ロールの上側の燃焼制御帯には、吐出流速が相対的に高速なバーナを配したことを特徴とする直火型ローラーハース式連続熱処理炉である。
【００１４】
第五の発明は、前記吐出流速が相対的に高速なバーナの吐出口径を、前記吐出流速が相対的に低速なバーナの吐出口径よりも小さくすることを特徴とする上記直火型ローラーハース式連続熱処理炉である。
第六の発明は、前記被熱処理材が鋼材であることを特徴とする上記の直火型ローラーハース式連続熱処理炉である。
第七の発明は、前記鋼材が厚鋼板であることを特徴とする上記の直火型ローラーハース式連続熱処理炉である。
第八の発明は、前記鋼材が鋼管であることを特徴とする上記の直火型ローラーハース式連続熱処理炉である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、炉内温度分布の均一化が図られ、被熱処理材が均一に加熱されることから、長大な処理時間を要することなく、被熱処理材の全部位に渡って所望の材質を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を図１〜図５を用いて説明する。
【００１７】
図１に、本発明によるローラーハース式連続熱処理炉のうち、被熱処理材が厚鋼板である場合の一例を示す。該熱処理炉１は、被熱処理材である厚鋼板Ｓの搬送方向に、搬送ロールＲを間に挟んで複数の上部燃焼制御帯２１、２２、２３、２４および下部燃焼制御帯３１、３２、３３、３４に分割されている。厚鋼板Ｓは搬送ロールＲによって炉内への装入、炉内での移動、炉外への抽出がなされる。
【００１８】
各燃焼制御帯にはその側壁に直火式のバーナ４が複数配置されている。装入側の燃焼制御帯（例えば燃焼制御帯２１、２２、３１、３２）は被熱処理材を常温から略熱処理温度に加熱する機能を持ち、抽出側の燃焼制御帯（例えば燃焼制御帯２３、２４、３３、３４）は被熱処理材を略熱処理温度に保定する機能を持つ。バーナの容量は熱処理能力とともにこのような燃焼制御帯ごとの機能を考慮して決定される。燃焼ガスは炉内に複数設置された排気口から排出され、煙道６を通り、煙突７より大気に排出される。
【００１９】
熱処理に先立ち、各燃焼制御帯は制御炉温計５の指示値に基づいて目標とする熱処理温度または目標とする加熱曲線に応じた炉温に設定される。設定が完了した後に、被熱処理材を順次炉内へと装入し、常温から略熱処理温度近傍まで加熱する。その際、必要に応じて設定炉温を変更してもよい。
【００２０】
被熱処理材は、熱処理温度近傍まで加熱された後に目標熱処理温度に一定時間保定され炉外に抽出される。その間、被熱処理材は搬送ロールＲにより順次抽出側に移動させられる。また、処理時間の管理は、材料温度の測定値または伝熱モデルによる温度計算値またはあらかじめ材料条件（熱処理温度や材料寸法）ごとに定められた操業標準によってなされる。
【００２１】
各燃焼制御帯では制御炉温計５の指示値に基づいて各燃焼制御帯ごとにバーナ４を制御する。燃焼負荷が高い状態（たとえば、被熱処理材が装入された直後や処理温度が高い場合）では全バーナが燃焼する。燃焼負荷が低い状態（例えば、被熱処理材が目標熱処理温度に近づいた状態や処理温度が低い場合）では、その燃焼負荷度合いにより、燃料流量を減じるターンダウン燃焼状態や一部のバーナを消火する間引き燃焼状態に制御される。このとき燃焼空気流量も対応させて減じてもよいし、燃焼空気流量は略一定量に保持してもよい。前者の方法は効率面で利点があり、後者の方法は炉内温度分布形状の変化が小さいという品質面での利点がある。
【００２２】
さらに負荷が低下した場合は、一部のバーナを消火して間引き燃焼状態にする。このとき、消火されたバーナからは燃焼空気だけが供給される。加熱効率面では燃焼空気も合わせて遮断することが望ましいが、一般に間引き燃焼状態に制御される燃焼制御帯の燃料消費量は少なく、燃焼空気を遮断することによる省エネルギー効果が設備上の短所に比べて小さいことから、このような構成になることが多い。
【００２３】
設備上の短所とは、大規模な連続熱処理炉ではバーナが１００本以上配置されることが一般的で、これらすべてに遮断弁を設けることは設備費の増大を招くことと設備の保守管理の煩雑さを招くことである。さらに、燃焼空気を完全に遮断すると熱影響によりバーナ部品の損傷の恐れがあるため、これを回避するためにさらに複雑な機構を具備する必要があることも設備費の増大と設備保守管理の煩雑さを増大させる。
【００２４】
本発明の実施の形態では、搬送ロールを間に挟んでその上側の帯域を上部燃焼制御帯、下側の帯域を下部燃焼制御帯と区分し、それぞれの帯域において次のようにバーナを配置している。
【００２５】
本発明の第一の形態では、被熱処理材を常温から略目標熱処理温度に加熱する燃焼制御帯のうちの上部と下部の両方の燃焼制御帯と、略目標熱処理温度に保定する燃焼制御帯のうちの下部燃焼制御帯には、図２（ａ）に示すような吐出流速が相対的に低速なバーナを配し、略目標熱処理温度に保定する燃焼制御帯のうちの上部燃焼制御帯には、図２（ｂ）に示すような吐出流速が相対的に高速なバーナを配している。
【００２６】
本発明の第二の形態では、被熱処理材を常温から略目標熱処理温度に加熱する燃焼制御帯には、図２（ａ）に示すような吐出流速が相対的に低速なバーナを配し、略目標熱処理温度に保定する燃焼制御帯には、図２（ｂ）に示すような吐出流速が相対的に高速なバーナを配している。
【００２７】
本発明の第三の形態では、下部燃焼制御帯には図２（ａ）に示すような吐出流速が相対的に低速なバーナを配し、上部燃焼制御帯には図２（ｂ）に示すような吐出流速が相対的に高速なバーナを配している。
【００２８】
本発明の第四の形態では、被熱処理材を常温から略目標熱処理温度に加熱する燃焼制御帯のうち下部燃焼制御帯には、図２（ａ）に示すような吐出流速が相対的に低速なバーナを配し、略目標熱処理温度に保定する燃焼制御帯のうち上部燃焼制御帯と、略目標熱処理温度に保定する燃焼制御帯のうちの上部と下部の両方の燃焼制御帯には、図２（ｂ）に示すような吐出流速が相対的に高速なバーナを配している。
【００２９】
本発明は上述のように、燃焼制御帯の機能および上下帯の別に好適な吐出速度を持つバーナを配することで炉内温度分布を良好にすることが特徴である。以下にそれぞれの燃焼制御帯での吐出流速の違いによる作用を説明する。
【００３０】
高速で吐出するバーナは低速で吐出するバーナに比べて最高温度点がバーナから遠い位置になる。また、連続熱処理炉では両側壁にそれぞれバーナを配するので、特段の配慮をせずにバーナを配置すると、図３に示すような炉幅中央部の温度が高い温度分布形状となる。そのため、炉幅中央部に配置された被熱処理材または被熱処理材の幅中央部位の温度が、炉幅端部に配置された熱処理材または被熱処理材の幅端部位の温度よりも高くなり、被熱処理材に温度偏差が生じる。
【００３１】
このような温度偏差を避けるためには、より炉幅端部側の温度が高まりやすいバーナを配する必要があり、そのためには吐出流速が低速なバーナを配することが好適である。すなわち、間引き燃焼状態に制御されていなければ、吐出流速が低速なバーナを配した方が、吐出流速が高速で吐出するバーナを配した場合よりも、均一な温度分布を得ることができる。
【００３２】
しかし、本発明に用いられる形態の熱処理炉では温度調節を行うためにバーナが間引き燃焼状態に制御されることが多い。バーナが間引き燃焼状態に制御される場合では、点火しているバーナと燃焼空気だけが供給されるバーナとが混在する。燃焼空気だけが供給されるバーナの近傍は周囲と比べて著しく温度が低くなるため、これに起因して被熱処理材に温度偏差が生じる。このような温度偏差を低減するためには高温部と低温部の混合を促進する必要があり、そのためには炉内ガスの攪拌力が高い吐出流速が高速なバーナを配することが好適である。
【００３３】
一方、各燃焼制御帯の動作状態を考えると以下のようである。被熱処理材を常温から略目標熱処理温度に加熱することが主な機能となる前段の燃焼制御帯では高い燃焼負荷で動作することが多いため間引き燃焼状態に制御されにくい。したがって、吐出流速が低速なバーナを配して炉幅方向温度分布を均一にすることができる。反対に略目標熱処理温度に保定することが主な機能となる後段の燃焼制御帯では頻繁に間引き状態になるため吐出流速が高速なバーナを配して炉幅方向温度分布を均一にすることができる。
【００３４】
また、被熱処理材を常温から略目標熱処理温度に加熱することが主な機能となる燃焼制御帯において、被熱処理材の昇温に高い均一性が求められる場合には、被熱処理材の昇温状況に応じて目標熱処理温度に向かって徐々に設定炉温を高める操業が必要となる。その場合には、バーナは低い燃焼負荷で動作することが多いため間引き燃焼状態に制御されやすい。したがって、そのような操業が大半を占める熱処理炉においては、被熱処理材を常温から略目標熱処理温度に加熱することが主な機能となる燃焼制御帯に吐出流速が高速なバーナを配して炉幅方向温度分布を均一にすることができる。
【００３５】
ここで、搬送ロールの下側に位置する下部燃焼制御帯について詳細に考察してみると、下部燃焼制御帯では被熱処理材のほかに搬送ロールの温度を維持するための熱量を供給する必要があるため、上部燃焼制御帯に比べて燃焼負荷が高くなるのが普通である。そのため上部燃焼制御帯に比べて下部燃焼制御帯は間引き燃焼状態になりにくい。したがって、そのような場合には下部燃焼制御帯では吐出流速が低速なバーナを配することによって、炉幅方向温度分布を均一にすることができる。
【００３６】
連続熱処理炉を、図４（ａ）のように、区切った場合、それぞれの帯域に配置するバーナの種類を、上述の作用による炉幅方向温度分布の均一化実現手段を熱処理条件の観点から整理すると、図４（ｂ）のようになる。すなわち、略熱処理目標温度に設定された炉内に被熱処理材を装入する熱処理条件では第一の形態が好適である。ただし、熱処理温度が低く下部燃焼制御帯においても保定時に間引き燃焼状態になりやすい熱処理条件では第二の形態が好適である。また、被熱処理材の昇温に高い均一性が求められる熱処理条件では第三の形態が好適であり、さらに熱処理温度が低い場合には第四の形態が好適となる。したがって、設計者は主たる熱処理条件を勘案して好適な形態を適宜選択することができる。
【００３７】
ここで用いる吐出流速が相対的に低速なバーナと高速なバーナとは、例えば図２に示すような吐出口径が異なるバーナによって実現することができる。このようなバーナを配することで上述の炉幅方向温度分布の均一化を図る直火型ローラーハース式連続熱処理炉が本発明の第五の形態である。
【００３８】
図２に示すものは熱処理炉で広く用いられる高速燃焼型のバーナである。バーナ８には燃料口９から供給された燃料と燃焼空気口１０から供給された燃焼空気とが燃焼室１１で急激に混合して火炎が形成される。この燃焼室１１の開口部の面積を調整することにより吐出流速を変化させることができる。吐出流速が相対的に低速なバーナの吐出口径ＤLは、吐出流速が相対的に高速なバーナの吐出口径ＤHよりも大きい。すなわち、ＤH／ＤL＜１である。
【００３９】
この吐出口径比ＤH／ＤLが１に近い値であれば、全てのバーナの吐出流速が略同一ということになり、上述の作用によって炉幅方向温度分布を均一にできない燃焼制御帯が生じる。
【００４０】
発明者らは、吐出口径比と炉内幅方向温度分布との関係を種々調査をした結果、間引き燃焼状態が頻繁に発生する燃焼制御帯の炉幅方向温度分布に関して図５に示すような結果を得た。すなわち全ての燃焼制御帯で炉幅方向温度分布を均一にする効果を得るためには、（ＤH／ＤL）2≦０．７の範囲とすることが望ましいことを見出した。また、より好ましくは（ＤH／ＤL）2≦０．５であることを見出した。この範囲では吐出流速が相対的に低速なバーナの吐出流速は、吐出流速が相対的に高速なバーナの吐出流速に比べて半分以下となり、炉内ガス流れおよび温度分布形成にとって有意な違いとなっている。
【００４１】
このほかにもバーナの燃焼容量を変えることで吐出流速を変更することができるが、バーナの燃焼容量は熱処理能力や熱処理条件から決定されるべきものであり、望ましくない。
【００４２】
以上が燃焼制御帯ごとに好適なバーナを配することによる炉内温度分布均一化の作用の説明である。従来技術では燃焼制御帯の機能および作動状態の特性に応じて好適なバーナを効果的に配する技術はなかったが、発明者は熱処理炉内の温度分布を詳細に調査した結果、上述したような作用を見出し本発明に至った。
【００４３】
なお、図１、４では燃焼制御帯が上下各４帯の場合を示しているが、本発明はこれに限られるものではない。また、図１では排ガス煙道が上部燃焼制御帯ごとに１本設置されているが、本発明はこれに限られるものではなく、複数の上部燃焼制御帯に対して１本の煙道を設定してもよく、また、煙道を下部燃焼制御帯に設置してもよい。また、図１では排ガス煙道を集合させてから煙突より排気している場合を示しているが、本発明はこれに限られるものではなく、個別の煙道ごとに直接煙突を設けてもよいし、一部の煙道だけを集合させてから煙突を設けてもよい。
【００４４】
以上、被熱処理材が厚鋼板の場合を例に説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、鋼管など異種形状の鋼材でもよく、また、他の金属であってもよい。
【００４５】
上記に説明した本発明によれば、直火型ローラーハース式連続熱処理炉の炉内温度分布の均一性を向上させることができるため、被熱処理材の加熱温度を均一にでき、被熱処理材を適正な処理時間で所望の材質を得ることができるとともに、処理時間適正な処理時間で処理が完了することから省エネルギーも同時に達成できる。
【実施例】
【００４６】
［実施例１］
以下に、厚鋼板の焼戻し処理を対象とした本発明の実施例と従来技術による例を説明し、本発明の効果を説明する。
【００４７】
図１に示すローラーハース式の連続熱処理炉に被熱処理材となる厚鋼板を順次装入して焼戻し処理をした。連続熱処理炉は炉長５０ｍで炉幅が５ｍで高さが２ｍである。連続熱処理炉は装入側から上下各４つの燃焼制御帯に分割されており、装入側の上下各２つの燃焼制御帯には２３０ｋＷの燃焼バーナを、抽出側の上下各２つの燃焼制御帯には１１５ｋＷの燃焼バーナをそれぞれ配した。燃料にはコークス炉ガスを用いた。燃焼空気はブロアより常温で各バーナに供給した。被熱処理材は長さ１０ｍ、幅３．５ｍ、厚み５０ｍｍの普通鋼厚鋼板である。
【００４８】
６００℃での焼戻し処理を実施するために、被熱処理材の装入に先立ってすべての燃焼制御帯の炉温を６００℃に設定した。炉温は各燃焼制御帯の炉幅中央部かつ燃焼制御帯長さの略中央部に設置された制御炉温計で測定した。熱処理は目標値（本実施例では６００℃）±１０℃の状態を２０分間保定して完了するものとした。加熱温度を確認するために、被熱処理材には図６に●印で示す部位Ｔに熱電対を埋設して厚鋼板の均一性を評価した。
【００４９】
本発明の実施例として、図２（ａ）に示す吐出流速が相対的に低速のバーナを燃焼制御帯２１、２２、３１、３２、３３、３４に配し、図２（ｂ）に示す吐出流速が相対的に高速なバーナを燃焼制御帯２３、２４に配した。吐出口径比ＤH／ＤL＝略０．７とし、両バーナの吐出流速比は略２となっている。
【００５０】
従来技術の比較例として、すべての燃焼制御帯に図２（ｂ）に示す吐出流速が相対的に高速なバーナを配した。従来技術の比較例として吐出流速が相対的に高速なバーナを配した理由は次の理由による。すなわち、熱処理においては被熱処理材の温度均一性が極めて重要であるが、処理の最終段階では燃焼負荷が著しく低下して間引き燃焼状態に制御されるため、この状態での温度均一性を重要視して、間引き制御状態での均一性が良好な吐出流速が相対的に高速なバーナを炉全体にわたって配した。
【００５１】
本発明による実施例および従来技術による比較例における、厚鋼板各部位の温度履歴を図７（ａ）、（ｂ）に示す。本発明による実施例（ａ）では、最初の測定点が５９０℃（目標熱処理温度−１０℃）に到達するまでに７８分を要し、最後の測定点が５９０℃に到達するまでに８８分を要した。その後の２０分の温度保定を経て、１０８分で熱処理が完了する結果となった。一方で、従来技術による比較例（ｂ）では、最初の測定点が５９０℃に到達するまでに７８分を要し、最後の測定点が５９０℃に到達するまでに１２４分を要した。２０分の温度保定時間と合わせて１４４分の処理時間が必要となった。
【００５２】
いずれの場合においても所望の材質を得ることができたが、本発明の実施例では処理時間で２５％の処理時間短縮が図れている。本発明の実施例では部位の違いによる温度差が小さいために、すべての部位で速やかに加熱が進行したが、従来技術の比較例では加熱速度に大きな差が生じたため狙い熱処理温度に到達するまでに長大な時間を要した。
【００５３】
［実施例２］
吐出流速が相対的に低速なバーナと相対的に高速なバーナによる炉内温度分布の違いを確認するために、前記実施例１のバーナ配置とは別に燃焼制御帯２３、２４にも吐出流速が相対的に低速なバーナを配して、被熱処理材を常温から略目標熱処理温度に加熱することを主たる機能とする燃焼制御帯と略目標熱処理温度に保定することを主たる機能とする燃焼制御帯の別ごとに、および、上部燃焼制御帯と下部燃焼制御帯の別ごとに、それぞれ吐出流速が相対的に低速なバーナと相対的に高速なバーナによる炉内温度分布の違いを調査した。その際の熱処理材条件は実施例１の場合と同じである。
【００５４】
各燃焼制御帯に吐出流速が相対的に低速なバーナを設置した場合と相対的に高速なバーナを設置した場合の炉内温度分布の比較結果を図８に示す。炉内温度分布均一性を熱処理材が設置されている範囲の炉幅方向の温度偏差で評価すると以下のようになった。
【００５５】
被熱処理材を常温から目標熱処理温度に加熱することを主たる機能とする上部燃焼制御帯の結果を図８（ａ）に示す。吐出流速が相対的に低速なバーナの方が均一な温度分布となっている。この燃焼制御帯ではほとんど間引き燃焼状態にはならなかった。
【００５６】
被熱処理材を常温から略目標熱処理温度に加熱することを主たる機能とする下部燃焼制御帯の結果を図８（ｂ）に示す。吐出流速が相対的に低速なバーナの方が均一な温度分布となっている。この燃焼制御帯ではほとんど間引き燃焼状態にはならなかった。
【００５７】
被熱処理材を略目標熱処理温度に保定することを主たる機能とする上部燃焼制御帯の結果を図８（ｃ）に示す。吐出流速が相対的に高速なバーナの方が均一な温度分布となっている。この燃焼制御帯では頻繁に間引き燃焼状態となった。
【００５８】
被熱処理材を略目標熱処理温度に保定することを主たる機能とする下部燃焼制御帯の結果を図８（ｄ）に示す。吐出流速が相対的に低速なバーナの方が均一な温度分布となっている。この燃焼制御帯ではほとんど間引き燃焼状態にはならなかった。
【００５９】
これらの結果は前述した本発明の作用によって実施例１の結果が得られていることを示すものであり、燃焼制御帯ごとに好適なバーナを配するという本発明の効果を実証するものである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の連続熱処理炉の一形態を示す図である。
【図２】本発明の連続熱処理炉に配置したバーナを説明する図である。
【図３】炉幅方向の炉内温度分布の一例を説明する図である。
【図４】熱処理条件別の好適なバーナ配置を説明する図である。
【図５】吐出口径の違いによる炉内温度分布の違いを説明する図である。
【図６】実施例における厚鋼板の温度測定箇所を説明する図である。
【図７】実施例における厚鋼板の加熱履歴を説明する図であり、（ａ）は本発明による実施例であり、（ｂ）は従来技術による比較例を示す。
【図８】吐出流速が相対的に低速なバーナと吐出流速が相対的に高速なバーナによる炉幅方向の炉内温度分布の違いを説明する図である。
【符号の説明】
【００６１】
１    直火型ローラーハース式連続熱処理炉
２１、２２、２３、２４    上部燃焼制御帯
３１、３２、３３、３４    下部燃焼制御帯
４    直火型バーナ
５    制御炉温計
６    煙道
７    煙突
８    バーナ
９    バーナの燃料供給口
１０    バーナの燃焼空気供給口
１１    バーナの燃焼室
ＤH    吐出流速が相対的に高速なバーナの吐出口径
ＤL    吐出流速が相対的に低速なバーナの吐出口径
Ｒ    搬送ロール
Ｓ    厚鋼板
Ｔ    厚鋼板の温度測定点
【図１】
0004987689.tif 000002
【図２】
0004987689.tif 000003
【図３】
0004987689.tif 000004
【図４】
0004987689.tif 000005
【図５】
0004987689.tif 000006
【図６】
0004987689.tif 000007
【図７】
0004987689.tif 000008
【図８】
0004987689.tif 000009