JP2601378B2

JP2601378B2 - 熱処理炉雰囲気ガスの回収方法及び装置

Info

Publication number: JP2601378B2
Application number: JP3072168A
Authority: JP
Inventors: 拓弥橋田; 信義六車
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1991-03-13
Filing date: 1991-03-13
Publication date: 1997-04-16
Anticipated expiration: 2012-04-16
Also published as: JPH04285116A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱処理炉から流出する
雰囲気ガスを浄化して熱処理炉に返送する回収方法及び
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板焼鈍用等の熱処理炉は、高温に加熱
された鋼板の酸化を防止するため、水素及び窒素を混合
した混合ガスにより還元性雰囲気に維持されている。ま
た、炉内雰囲気は、シールロールを使用して大気圧より
も若干高い炉内雰囲気に維持することにより、外気が炉
内に侵入することを防止している。

【０００３】炉内圧を大気圧より高く設定するとき、炉
内の雰囲気ガスが鋼板の入側や出側から炉外部に常時漏
出する。漏出した雰囲気ガスは、可燃性の水素を含有し
ているため、一般に燃焼処理した後で排気される。水素
は、高価なガスであり、これを燃焼して排気することは
製造コストを上昇させる原因となる。しかも、雰囲気ガ
スの漏出に伴って熱量も炉外に逸散し、熱経済的な損失
もある。

【０００４】特に、溶融亜鉛めっきラインに組み込まれ
ている前焼鈍炉のように高い還元力の雰囲気が必要とさ
れる場合には、７５容量％程度まで水素含有量を高めた
雰囲気ガスが使用される。このような炉からは、多量の
水素が漏洩する。また、この漏洩分を補填するため、補
給する水素ガス量も多くなる。しかも、補給される水素
ガス量が多くなると、その水素ガスを炉内温度に昇温さ
せるために新たに熱供給を行うことが要求されることは
勿論、炉内の温度分布も不安定になる。

【０００５】この雰囲気ガスの漏洩による問題を解消す
るため、従来から種々の提案が行われている。たとえ
ば、特開昭５６−１３６９１７号公報，特公昭６１−４
０７３０号公報では、焼鈍炉から排出された雰囲気ガス
を熱交換することによって、熱量の回収を図ることが提
案されている。また、特開平１−１８８６３３号公報で
は、加熱帯高温部から流出したガスを雰囲気ガスと熱交
換し、昇温した雰囲気ガスを予熱帯に拭き込むことが提
案されている。更に、一部では、流出したガスを再生し
た後、炉内に返送する方式も採用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】何れの方法によって
も、熱処理炉から漏出する雰囲気ガス及びその熱量を有
効に回収することはできない。特に、鋼板が導入される
熱処理炉入側に炉内雰囲気を大気から遮断するためにシ
ールロール対が設けられているが、このシールロール対
と鋼板との間の隙間を介して外部に雰囲気ガスが流出す
ることに対して有効な対策が採られていない。

【０００７】たとえば、熱処理炉入側から炉内に至るガ
ス循環系を設けたものにあっては、雰囲気ガスの全量が
ガス循環系を介し炉内に返送されるものではなく、依然
として外部に漏出する雰囲気ガスがある。

【０００８】本発明は、このような問題を解消するため
に案出されたものであり、熱処理炉入側の雰囲気を多段
に調節することによって、流出した雰囲気ガスを全量回
収して熱処理炉に返送し、高価な水素ガスの浪費をなく
すことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の雰囲気ガス回収
方法は、その目的を達成するため、熱処理炉の鋼板導入
部を多段のシールロール対で複数のチャンバーに仕切
り、通板方向に関して下流側のチャンバーに開口するガ
ス吸引口を介して前記熱処理炉から流出する雰囲気ガス
を再生ラインに循環させ、酸素及び水蒸気を除去した後
の再生ガスを前記熱処理炉に返送すると共に、前記熱処
理炉の鋼板導入部から前記再生ラインへの前記雰囲気ガ
スの吸引によって前記下流側チャンバーの雰囲気圧を低
下させ、該低下した雰囲気圧と同等或いはそれ以上の圧
力で不活性ガスを上流側チャンバーに供給することを特
徴とする。

【００１０】また、この方法を実施するための回収装置
は、熱処理炉の鋼板導入部に配置され、該鋼板導入部を
複数のチャンバーに仕切る多段のシールロール対と、通
板方向に関して下流側のチャンバーに設けられたガス吸
引口に一端が接続され、他端が前記熱処理炉の内部に開
口した再生ラインと、上流側のチャンバーに開口した不
活性ガス吹込み管とを備えており、前記再生ラインに
は、前記熱処理炉から流出した雰囲気ガスの流れ方向に
沿って酸化触媒槽及び除湿装置が設けられ、前記不活性
ガス吹込み管から送り込まれた不活性ガスにより前記上
流側チャンバーの雰囲気圧を前記下流側チャンバーの雰
囲気圧と同等或いはそれ以上に設定していることを特徴
とする。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照しながら、実施例によって
本発明を具体的に説明する。本実施例においては、図１
に示すように熱処理炉１０の鋼板導入部１１にシールロ
ール対１２〜１４が多段に設けられている。鋼板導入部
１１は、これらシールロール対１２〜１４によって炉内
１５から下流側チャンバー１６及び上流側チャンバー１
７に区画されている。下流側チャンバー１６には、ガス
吸引口１８が設けられている。

【００１２】再生ライン２０は、一端がガス吸引口１８
に接続され、他端が炉内１５に開口する配管２１を備え
ている。配管２１には、下流側チャンバー１６から過剰
の雰囲気ガスを再生ライン２０に逃がすための炉圧制御
弁２２が設けられている。炉圧制御弁２２は、適宜の圧
力計によって測定された炉内１５の雰囲気圧が制御信号
として入力され、その雰囲気圧に対応した開度に自動的
に設定される。

【００１３】炉圧制御弁２２の下流側に、循環ファン２
３が設けられている。循環ファン２３によって、炉内１
５から下流側チャンバー１６に流入した雰囲気ガスが再
生ライン２０に吸引される。これにより、下流側チャン
バー１６の内圧は、一定に維持される。

【００１４】再生ライン２０に送り込まれた雰囲気ガス
は、次いで酸化触媒槽２４に送り込まれる。酸化触媒槽
２４には酸化鉄，酸化ニッケル，酸化クロム等の酸化触
媒が充填されており、雰囲気ガスが酸化触媒槽２４を通
過する間に、雰囲気ガスに混入した酸素が水素と反応
し、水蒸気となる。

【００１５】酸化触媒槽２４を通過した雰囲気ガスは、
除湿装置２５に送られる。除湿装置２５にはシリカゲル
等の除湿剤が充填されており、酸化触媒槽２４で発生し
た水蒸気及び鋼板換言により発生した水蒸気を雰囲気ガ
スから除去する。このようにして、酸素が除去された雰
囲気ガスは、返送口２６から炉内１５に返送される。

【００１６】他方、上流側チャンバー１７には、不活性
ガスとして安価な窒素を吹き込むため、窒素ガス供給源
に接続された不活性ガス吹込み管３０が開口している。
また、不活性ガス吹込み管３０には、圧力制御弁３１が
設けられている。圧力制御弁３１は、炉圧制御弁２２と
連動し、下流側チャンバー１６の内圧をＰ₁ 、上流側チ
ャンバー１７の内圧をＰ₂ とするとき、Ｐ₁ ≦Ｐ₂ の関
係が維持されるように開度が設定される。

【００１７】たとえば、溶融亜鉛めっきラインで使用さ
れる前焼鈍炉は、炉内１５の雰囲気圧Ｐ₀ が大気圧より
も１０〜２０ｍｍ水柱高い値に維持される。この圧力差
によって炉内１５の雰囲気ガスが、鋼板導入部から外部
に流出し易い。そこで、下流側チャンバー１６の内圧Ｐ
₁ が７〜１０ｍｍ水柱となるように、炉内１５から下流
側チャンバー１６に流入した雰囲気ガスを再生ライン２
０に吸引した。また、上流側チャンバー１７の内圧Ｐ₂
が７〜１０ｍｍ水柱の範囲で内圧Ｐ₁ 或いはそれ以上に
なるように、不活性ガス吹込み管３０を介して上流側チ
ャンバー１７に窒素ガスを吹込んだ。

【００１８】この窒素ガスの吹込みにより、下流側チャ
ンバー１６から上流側チャンバー１７への雰囲気ガスの
流出がなくなり、上流側チャンバー１７から外部に流出
するものは、上流側チャンバー１７に吹込まれた窒素ガ
スのみとなった。また、下流側チャンバー１６から再生
ライン２０に送り込まれた雰囲気ガスは、酸化触媒槽２
４及び除湿装置２５を通過した後で酸素濃度０．１容量
％以下、露点−７０℃に浄化されたものであった。した
がって、炉内１５が酸素等の不純物で汚染されることが
ないため、通板された鋼板４０は、焼鈍後に酸化物のな
い清浄な表面をもっていた。

【００１９】通常の操業状態で、下流側チャンバー１６
から再生ライン２０に送り込まれる雰囲気ガスの流量は
１０Ｎｍ³ ／分であった。すなわち、本発明に従った回
収装置を設けない場合、この雰囲気ガスが損失流量とし
て外部に放出されると共に、それに伴った熱量の逸散が
あることになる。また、再生ライン２０に沿って雰囲気
ガスを循環させるが、不活性ガス吹込み管３０を介して
窒素ガスを吹き込まない場合には、下流側チャンバー１
６から上流側チャンバー１７を経て外部に放出される雰
囲気ガスの流れがあり、危険防止のために漏出した雰囲
気ガスに含まれている水素を燃焼させる必要があった。

【００２０】これに対し、再生ライン２０に沿った雰囲
気ガスの循環及び不活性ガス吹込み管３０を介した窒素
ガスの吹込みを行った場合、前述したように雰囲気ガス
の漏洩が完全に無くなり、炉内１５に補給される雰囲気
ガスの流量を１Ｎｍ³ ／分から４Ｎｍ³ ／分に節減する
ことができた。しかも、循環される雰囲気ガスが脱酸素
及び除湿されたものであるため、炉内１５の雰囲気が劣
化することなく、４８時間経過後も初期と同じ状況で鋼
板４０の焼鈍を行うことができた。そして、上流側チャ
ンバー１７から外部に漏出するガスは、水素よりも安価
で且つ不燃性の窒素であるため、操業上の安全性及びガ
ス消費の経済性も向上した。

【００２１】以上の実施例においては、不活性ガス吹込
み管３０を介して吹込んだ窒素ガスを雰囲気ガスと置換
して外部に漏出させている。しかし、この不活性ガスの
吹込みを省略し、且つ雰囲気ガスの漏出を可能な限り抑
えることも可能である。この場合には、鋼板導入部１１
に多数のシールロール対１２〜１４を多段配置し、３個
或いはそれ以上のチャンバーに鋼板導入部１１を区分す
る。そして、それぞれのチャンバーの内圧を炉内１５側
に向けて高く設定し、最も上流側にあるチャンバーの内
圧を大気圧に維持する。これにより、炉内１５から流出
した雰囲気ガスは、それぞれのチャンバーに接続された
再生ライン２０に送り込まれ、上流側に向けて流れ炉外
に流出する雰囲気ガスの流量を著しく低減することがで
きる。

【００２２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、熱処理炉の入側から外部に流出する雰囲気ガスを窒
素ガスと置換し、再生ラインを経由して雰囲気ガスを炉
内に返送し、雰囲気ガスが直接外部に漏出することを防
止している。雰囲気ガスは、再生ラインで脱酸素及び除
湿されるため、炉内雰囲気を劣化することなく循環使用
される。このように雰囲気ガスの有効利用を図ることに
より、漏出分を補填する補給量が節減されると共に、操
業性も改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の雰囲気ガス回収装置を示す。

【符号の説明】

１０熱処理炉１１鋼板導入部１２〜
１４シールロール対１５炉内１６下流側チャンバー１７
上流側チャンバー１８ガス吸引口２０再生ライン２１
配管２２炉圧制御弁２３循環ファン２４
酸化触媒槽２５除湿装置２６返送口３０
不活性ガス吹込み管３１圧力制御弁４０鋼板

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱処理炉の鋼板導入部を多段のシールロ
ール対で複数のチャンバーに仕切り、通板方向に関して
下流側のチャンバーに開口するガス吸引口を介して前記
熱処理炉から流出する雰囲気ガスを再生ラインに循環さ
せ、酸素及び水蒸気を除去した後の再生ガスを前記熱処
理炉に返送すると共に、前記熱処理炉の鋼板導入部から
前記再生ラインへの前記雰囲気ガスの吸引によって前記
下流側チャンバーの雰囲気圧を低下させ、該低下した雰
囲気圧と同等或いはそれ以上の圧力で不活性ガスを上流
側チャンバーに供給することを特徴とする熱処理炉雰囲
気ガスの回収方法。
【請求項２】熱処理炉の鋼板導入部に配置され、該鋼
板導入部を複数のチャンバーに仕切る多段のシールロー
ル対と、通板方向に関して下流側のチャンバーに設けら
れたガス吸引口に一端が接続され、他端が前記熱処理炉
の内部に開口した再生ラインと、上流側のチャンバーに
開口した不活性ガス吹込み管とを備えており、前記再生
ラインには、前記熱処理炉から流出した雰囲気ガスの流
れ方向に沿って酸化触媒槽及び除湿装置が設けられ、前
記不活性ガス吹込み管から送り込まれた不活性ガスによ
り前記上流側チャンバーの雰囲気圧を前記下流側チャン
バーの雰囲気圧と同等或いはそれ以上に設定しているこ
とを特徴とする熱処理炉雰囲気ガスの回収装置。