(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼鋳片が加熱炉又は熱間圧延機へ送られる前に一時仮り置きされ、周囲を断熱材で囲んだ室と、該室へ５００℃以下の高温ガスを吹き込むガス供給手段とを備えた鋼材保熱装置において、
前記高温ガスを発生させるバーナと、該高温ガスを前記室に吹き込む配管に、予めそのＣＯ濃度をほぼ０ｖｏｌ％，Ｏ2濃度を１８ｖｏｌ％以上にする空気の導入口とを設けると共に、前記室に、その室内の雰囲気温度を測定する温度計と、測定した温度を目標温度と比較し、該目標温度以下になったタイミングで該熱風を室内に導入開始する信号及び目標温度を保持するようにその差を発信する演算機と、その信号を受けて前記ガス供給手段の設定を変更する制御手段とを備えたことを特徴とする鋼材保熱装置。
【請求項２】
前記高温ガスを前記室に吹き込む配管に、前記室からの排出ガスを導き、前記バーナで発生させた高温ガスと混合させる配管及び循環ファンを設けたことを特徴とする請求項１記載の鋼材保熱装置。
【請求項３】
鋼鋳片が加熱炉又は熱間圧延機へ送られる前に一時仮り置きされ、周囲を断熱材で囲んだ室と、該室へ５００℃以下の高温ガスを吹き込むガス供給手段とを備えた鋼材保熱装置において、
前記高温ガスを空気とし、バーナ及びその排ガス顕熱を空気の顕熱に変換する熱交換器を設けると共に、前記室に、その室内の雰囲気温度を測定する温度計と、測定した温度を目標温度と比較し、該目標温度以下になったタイミングで該熱風を室内に導入開始する信号及び目標温度を保持するようにその差を発信する演算機と、その信号を受けて前記ガス供給手段の設定を変更する制御手段とを備えたことを特徴とする鋼材保熱装置。
【請求項４】
前記高温ガスを前記室に吹き込む配管に、前記室からの排出ガスを導き、前記高温の空気と混合させる配管及び循環ファンを設けたことを特徴とする請求項３記載の鋼材保熱装置。
【請求項５】
前記室への高温ガス吹込み口を該室の底部に、高温ガス排出口を該室の天井又は側壁上部に設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の鋼材保熱装置。
【請求項６】
前記室が、床面レベルより低い位置に掘ったピットであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の鋼材保熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼材保熱装置に係わり、詳しくは、連続鋳造で得た鋼鋳片を次工程の加熱炉又は熱間圧延機に供給されるまでの間、該鋼鋳片の温度低下を抑制するために使用するピット等の鋼材保熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延にて鋼板を製造するには、例えば連続鋳造機からの鋼鋳片（以下、スラブ等という）は、圧延機に至るまでに冷却されるので、一旦加熱炉を通して適切な温度に加熱した後、連続的に圧延機へ供給される。その際、スラブ等の供給能力が圧延機の処理能力より大きいと、連続操業に支障が生じるので、通常加熱炉の手前に処理能力差分のスラブ等を一時仮り置きする保熱装置（ピット方式が多い）が設けられる。従って、該保熱装置には、貯留するスラブ等の温度低下を抑制するための熱源が必要となるが、この熱源には、省エネ技術の進展により、近年は前記加熱炉の排ガスを利用するのが一般的である。
【０００３】
例えば、特開昭５５−５１２８７号公報は、加熱炉で発生した排ガスを吸引ブロアで保温ピットに導き、該ピット内のスラブを保温し、余剰の排ガスを煙突より大気中に排出することを提案している。また、特公昭５８−２５７２９号公報は、保熱装置と加熱炉とを耐ガス構造の接続部で連結し、この接続部を通って被加熱材を搬入する搬入装置を上記接続部、保熱装置及び加熱炉内に設け、かつ、保熱装置と加熱炉とをこれらの上方で上記接続部とは別の耐ガス構造からなる連通部で連通させると共に、保熱装置側に排ガスの供給口を段けた保熱装置付き加熱炉を開示している。さらに、特公平７−２３５０５号公報は、加熱炉の排ガスを、燃焼用空気予熱装置、昇圧ファンを経て煙突への経路と、加熱炉から、温度が常温から約１０００℃までばらつく被加熱綱片の加熱前綱片予熱又は保温装置、昇圧ファンを経て煙突への経路と、加熱炉から燃焼用空気予熱装置、加熱前綱片予熱又は保熱装置、昇圧ファンを経て煙突への経路と、加熱炉から加熱前綱片予熱又は保熱装置、燃焼用空気予熱装置、昇圧ファンを経て煙突への経路と、加熱炉から昇圧ファンを経て煙突へと、複数の分岐排ガス経路とそのガス経路への所定数の切替用のバルブとによって、順不同に排ガス経路を自在に切り替えることにより、熱経済的に最も有利な経路で熱回収させる網片加熱設備の排ガス利用運転方法を開示している。
【０００４】
しかしながら、前記特開昭５５−５１２８７号公報記載の技術は、加熱炉で発生した排ガスを直接保温ピットに導くため、該保温ピットの扉を空ける際に排ガスが放出され、周囲の作業環境に悪影響を及ぼすという問題点があった。また、特公昭５８−２５７２９号公報記載の技術は、設備が大掛かりとなり、初期投資費用がかかると共に、メンテナンスも煩雑になるばかりでなく、加熱炉の操業負荷の変動を直接に受け、安定した保温性能を得ることは困難であった。さらに、特公平７−２３５０５号公報記載の技術も、多数の制御系機器を新設する必要があるため、初期投資費用がかかると共に、メンテナンスが煩雑になるという問題があり、また、ダグトや付設機器が複雑に入り組む加熱炉では、その取り合いの関係で、開示されているような複雑な制御系を設置することが困難な場合が多かった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、周囲の作業環境に悪影響を及ぼさず、簡単な制御系で、且つ安価に、従来より鋼材保熱能力の大幅向上、連続鋳造での連々数の向上（出鋼の大ロット化）及び加熱炉操業の弾力性向上が可能な鋼材の保熱装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００７】
すなわち、本発明は、鋼鋳片が加熱炉又は熱間圧延機へ送られる前に一時仮り置きされ、周囲を断熱材で囲んだ室と、該室へ５００℃以下の高温ガスを吹き込むガス供給手段とを備えた鋼材保熱装置において、前記高温ガスを発生させるバーナと、該高温ガスを前記室に吹き込む配管に、予めそのＣＯ濃度をほぼ０ｖｏｌ％，Ｏ2濃度を１８ｖｏｌ％以上にする空気の導入口とを設けると共に、前記室に、その室内の雰囲気温度を測定する温度計と、測定した温度を目標温度と比較し、該目標温度以下になったタイミングで該熱風を室内に導入開始する信号及び目標温度を保持するようにその差を発信する演算機と、その信号を受けて前記ガス供給手段の設定を変更する制御手段とを備えたことを特徴とする鋼材保熱装置である。
【０００８】
この場合、前記高温ガスを前記室に吹き込む配管に、前記室からの排出ガスを導き、前記バーナで発生させた高温ガスと混合させる配管及び循環ファンを設けるのが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、鋼鋳片が加熱炉又は熱間圧延機へ送られる前に一時仮り置きされ、周囲を断熱材で囲んだ室と、該室へ５００℃以下の高温ガスを吹き込むガス供給手段とを備えた鋼材保熱装置において、前記高温ガスを空気とし、バーナ及びその排ガス顕熱を空気の顕熱に変換する熱交換器を設けると共に、前記室に、その室内の雰囲気温度を測定する温度計と、測定した温度を目標温度と比較し、該目標温度以下になったタイミングで該熱風を室内に導入開始する信号及び目標温度を保持するようにその差を発信する演算機と、その信号を受けて前記ガス供給手段の設定を変更する制御手段とを備えたことを特徴とする鋼材保熱装置である。
【００１０】
この場合、前記高温ガスを前記室に吹き込む配管に、前記室からの排出ガスを導き、前記高温の空気と混合させる配管及び循環ファンを設けるのが好ましい。
【００１１】
そして、本発明では、前記室への高温ガス吹込み口を該室の底部に、高温ガス排出口を該室の天井又は側壁上部に設けたり、あるいは前記室が、床面レベルより低い位置に掘ったピットであることが一層好ましい。
【００１２】
本発明では、鋼材が目標温度となるように、保熱装置内に適切な流量でＣＯをほとんど含有せず、Ｏ2濃度１８ｖｏｌ％以上の高温ガス又は高温空気を循環させるようにしたので、該保熱装置からの全放散熱量と高温ガス等による供給熱量とがバランスし、仮置きしている鋼材の温度降下が長時間にわたりほぼ０となる。つまり、鋼材の保熱性能が大幅に向上する。また、ＣＯをほとんど含まず、Ｏ2濃度１８ｖｏｌ％以上のガス又は空気を使用するため、扉の開閉で炉内の気体が大気中に放散しても、周囲の作業環境に悪影響を与えない。さらに、前記高温ガス又は空気は装置の底部から吹き込み、上方より排出するようにしたので、該高温ガス等から鋼材への熱交換効率が従来より向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
本発明に係る鋼材保熱装置は、例えば連続鋳造等で製造したスラブを熱間圧延工場で連続的に圧延し、効率良く鋼板とするのに有効なものである。従って、該装置は、熱間圧延機の上流側にある加熱炉よりさらに上流に配置されている。
【００１５】
それは、図１に示すように、熱間圧延機へ送られる前のスラブ１を内部に一時的に仮り置きできる箱型の室２を基本としている。この室２は、通常、ピットと称し、工場の床面に適当な大きさの穴を掘り、周囲を断熱材で囲んだり、断熱材で形成したものが利用される。また、多くの場合、スラブ１の搬入、搬出を上方からクレーン（図示せず）を用いて行うので、開閉自在な天井３を備えている。但し、本発明では、そのようなピットに限らず、加熱炉と同様に地上に設けた炉体であっても良い。炉体方式でも何ら不都合が生じないからである。
【００１６】
また、その室２へは、スラブ１の保熱を助けるために、高温ガス４を吹き込むガス供給手段も備えられている。従来は、前記したように、省エネの観点より、この高温ガス４として加熱炉（図示せず）の炉内を通過してきた高温排ガスが利用されていた。ところが、その高温排ガスは、通常は煙突より大気へ放出しているが、スラブ１の出し入れ時に天井３の開閉したり、あるいは隙間から漏れることがある。そこで、本発明では、漏れが生じても環境問題が生じることがないように、まず高温ガス４を清浄なものにすることにした。つまり、バーナ５を設けて高温ガス４を発生させ、該高温ガス４を前記室２に吹き込む配管６に空気の導入口７を設けて、予めそのＣＯ濃度をほぼ０ｖｏｌ％，Ｏ2濃度を１８ｖｏｌ％以上にするようにしたのである。なお、バーナ５としては、燃料を重油、灯油、炭化水素等の液体燃料、プロパンガス、天然ガス等の気体燃料及び微粉炭等の固体燃料を使用するものであれば、いずれでも良い。
【００１７】
次に、内部に装入されたスラブ１を従来の公開された技術より簡単で、且つ安価に保熱することを考え、その室内の雰囲気温度を測定する温度計８と、測定した温度を目標温度と比較し、該目標温度以下になったタイミングで高温ガス４を室２内に導入開始する信号及び目標温度を保持するようにその差を発信する演算器９とを設けるようにした。温度計８としては、スラブ１の温度を直接測定する必要がないので、室２内の雰囲気温度が正確に測定できるものであれば、如何なる方式のものでも良く、設置位置は、天井３、側壁等のいずれでも良い。また、演算器９もコンピュータでなくとも、測定した温度を目標温度と比較し、該目標温度以下になったタイミングで高温ガス４を室内に導入開始する信号及び目標温度を保持するようにその差を発信できれば、如何なるものでも良い。ここで、目標温度以下になったタイミングで高温ガス４を室２内に導入開始するのは、連続鋳造機からのスラブ１が当初は目標温度より高温であり、高温ガス４を吹き込む必要がなく、目標温度を下回るようになって始めて熱源を補充すれば良いからである。
【００１８】
そして、本発明では、上記信号を受けて前記ガス供給手段の設定を変更する制御手段１０とを備えるようにもした。これにより、信号に対応した操作が行われ、目標温度以下になったタイミングで高温ガス４が室内に導入されること及びその後の雰囲気を目標温度に保持することが具体化されるのである。なお、目標温度としては、製造する鋼板の鋼種やサイズによって若干異なるが、ほぼ３００〜４００℃の範囲である。
【００１９】
また、本発明では、図１に示すように、前記高温ガス４を前記室２に吹き込む配管６に、前記室２からの排出ガス１１を導き、前記バーナ５で発生させた高温ガス４と混合させる配管及び循環ファン１３を設けるのが好ましい。このようにすれば、前記室２から排出されるガスが再利用でき、省エネに役立つからである。
【００２０】
さらに、本発明では、上記した制御系機器の設置に加え、前記室２への高温ガス吹込み口を該室２の底部に、高温ガス排出口を該室２の天井３又はその付近（側壁上部）に設けるようにするのが良い。これにより、吹き込まれた高温ガス４は、ほとんど全てがスラブ１の加熱に有効に作用し、熱効率が高まるからである。
【００２１】
引き続いて、発明者は、上記本発明で使用する高温ガス４をより清浄なものとすることについても検討した。そして、図２に示すように、高温ガスを空気とし、バーナ５及びその排ガス顕熱を空気の顕熱に変換する熱交換器１４を設けるようにした。これにより、高温になった空気を前記配管６に供給し、前記室２に吹き込むことになるので、吹き込む高温ガス４の清浄化ができると共に、従来より鋼材保熱能力の大幅向上が達成できる。なお、室温度の制御に関しては、図１で示した本発明と同じなので、説明を省略する。また、この場合も、図２に示すように、ピットからの排ガスの循環ファン１５及び配管１６を設けると省エネに大いに貢献する保熱装置となる。
【００２２】
【実施例】
連続鋳造で製造した厚み２２０ｍｍ，幅１２００ｍｍ，長さ９．８ｍのスラブを、熱間圧延工場のスラブ・ヤードに送り、そこに設けられた本発明に係る保熱装置（この場合、ピット）に装入した。ピット内に滞留させたスラブ数は６６枚である。
【００２３】
そして、高温ガスに前記加熱炉の燃焼用予熱空気を利用して、保熱を行った。操業期間中の該空気の温度は、３００〜５００℃で、吹き込み流量は、０〜５００００ｍ3／ｈｒ（標準状態）であった。また、本発明の効果を確認するため、同じピット及び滞留スラブ数で、高温ガスの吹き込みを行わない方法による保熱、及び保熱ピットに装入せずに単に地上で仮置きすることも行った。
【００２４】
これらの操業結果を、スラブ平均温度の経時変化で評価し、図３に示す。図３より、本発明に係る鋼材保熱装置を用いると、スラブは所望温度に長時間保持できることが明らかである。ちなみに、図示していないが、上記従来の方法によれば、スラブ平均温度を２００℃以上で保持できる時間は、従来の方法では６０時間以内であったものが、本発明によれば、１２０時間まで延長できた。この結果は、従来より鋼材保熱能力の大幅向上を達成できるばかりでなく、連続鋳造での連々数の向上（出鋼の大ロット化）及び加熱炉操業の弾力性向上に大いに貢献することを意味している。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、周囲の作業環境に悪影響を及ぼさず、簡単な制御系で、且つ安価に、従来より鋼材保熱能力の大幅向上が達成される。その結果、連続鋳造での連々数の向上（出鋼の大ロット化）及び加熱炉操業の弾力性向上も可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋼材保熱装置の一例を示す横断面図である。
【図２】熱交換器を備えた別態様の本発明に係る鋼材保熱装置の一例を示す横断面図である。
【図３】保熱装置内での鋼材温度の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
１    鋼鋳片（スラブ）
２    室（ピット）
３    天井
４    高温ガス
５    バーナ
６    高温ガスを室に吹き込む配管
７    空気の導入口
８    温度計
９    演算器
１０  制御手段
１１  ピットからの排ガス
１３  循環ファン
１４  熱交換器
１５  排出ガスの循環ファン
１６  排出ガスの配管
【図１】
0003835315.tif 000002
【図２】
0003835315.tif 000003
【図３】
0003835315.tif 000004