JP2982598B2 - 雰囲気熱処理炉の操業方法 - Google Patents
雰囲気熱処理炉の操業方法Info
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Description
や金属製品の雰囲気焼鈍炉等、耐火物炉壁を有する雰囲
気熱処理炉の操業方法に関する。
焼鈍炉では、炉内での被処理材料の酸化を極力防止する
必要があり、このため一般には非酸化性若しくは還元性
の炉内雰囲気ガスが使用される。例えば、鋼帯の連続熱
処理炉では、鋼帯をラジアント・チューブで加熱し、炉
内雰囲気ガスとしてはH2を含むN2が使用される。
としては、従来からレンガ系や不定形耐火物が用いられ
てきたが、最近ではこれらに代わり断熱性の高いファイ
バー系の耐火物の使用比率が高まっている。このファイ
バー系耐火物は極細の繊維状物質からなるもので、気孔
率が高いために優れた断熱性を有している。しかしなが
ら、このファイバー系耐火物は気孔率が高い故に空気や
水分を吸収し易く、炉の建設直後や炉修理或いは点検時
に炉を大気開放した際には、その内部に大量の空気や水
分を吸収した状態にある。また、炉の建設時や炉内耐火
物の修理の際には耐火物を接合するために水分を多く含
んだバインダーが使用され、これらの水分も大気中から
吸収された水分や空気とともに耐火物内部に含まれてい
る。
ち上げ時には雰囲気ガスを炉内空間に直接送気する方法
が採られているが、このような送気方法では耐火物内部
に入り込んだ空気や水分はなかなか抜けず、また、最近
の炉設計では炉体表面からの放散熱量を低減するために
断熱性に優れた断熱材が使用され、炉外壁面(鉄皮表
面)温度が80℃程度以下に保たれるようにしているた
め、鉄皮内面近傍に残留した水分は特に蒸発気化されに
くい。このため従来の雰囲気熱処理炉では、炉内の酸素
濃度や露点を低下させるために著しく長時間を要してい
る。
焼鈍炉において、定期修理後の立ち上げ以降の炉内雰囲
気中の酸素濃度と露点の実測結果を示している。同図の
酸素濃度の推移を見ると、パーセント・レベルでは低下
は早いもののppmレベルでの低下は著しく遅い。この
操業例では、雰囲気ガスとして露点−70℃、含有酸素
濃度0.05ppmの高純度のN2を使用しているにも
かかわらず、30日経過後でも炉内酸素濃度は20〜3
0ppmもあり、また、露点も−30℃程度である。こ
のように酸素濃度と露点がなかなか低下しないのは、炉
壁耐火物の内部に残留している空気や水分が拡散により
少しずつ炉内空間に出てくるためである。
囲気熱処理炉の炉開放後の立ち上りを速やかに安定させ
るために、炉壁耐火物内に残留する空気および水分を効
率良くパージすることができる炉の操業方法を提供しよ
うとするものである。
るための本発明法の構成は以下の通りである。
に、炉壁耐火物の最外面側から炉内空間に向けて温度が
50〜120℃の雰囲気ガスを送気することを特徴とす
る雰囲気熱処理炉の操業方法。
に、炉内空間に直接雰囲気ガスを送気するとともに、炉
壁耐火物の最外面側から炉内空間に向けて温度が50〜
120℃の雰囲気ガスを送気することを特徴とする雰囲
気熱処理炉の操業方法。
から炉内空間に向けての雰囲気ガス(ガス温度:50〜
120℃)の送気は、炉壁耐火物内に残留する空気およ
び水分が十分にパージされた時点、すなわち、炉内酸素
濃度および露点が所定値に達した時点で停止してもよい
し、炉の定常運転時に常時送気してもよい。また、炉壁
耐火物の最外面側から炉内空間に向けて送気される雰囲
気ガス(ガス温度:50〜120℃)は、炉内露点が所
定値に達した時点で常温のガスに切り替えてもよい。
内空間に向けて送気された雰囲気ガスが、炉壁耐火物の
内部に残留した空気および水分を随伴して炉内空間側に
排出され、そのまま若しくは炉内空間に雰囲気ガスが直
接送気されている場合にはこの雰囲気ガスととともに、
排ガスポートから炉外に排出される。したがって、少な
くとも炉開放後の立ち上り時に炉壁耐火物の最外面側か
らの雰囲気ガスの送気を実施することにより、炉壁耐火
物内に残留する空気および水分が速やかにパージされ、
炉内酸素濃度及び露点は立上り後速やかに所定のレベル
まで低減される。炉壁耐火物の最外面側からの雰囲気ガ
スの送気は、従来から行われている送気ポートを通じた
炉内への直接送気と併用してもよいし、また、併用しな
くてもよく、いずれの場合も上記作用が得られる。
ら炉内空間に向けて送気する雰囲気ガスの温度を50〜
120℃とすることにより、耐火物内の水分を効率的に
除去することができる。図1に、炉壁が厚さ350mm
のセラミックファイバー系耐火物により構成され、炉内
温度:1200℃、炉外壁面温度:80℃で設計された
雰囲気熱処理炉について、炉開放後の立ち上げ時におけ
る炉壁耐火物厚さ方向の温度分布の推移を示す。これに
よれば、炉壁耐火物は断熱性が高いために立ち上げ初期
では鉄皮側の耐火物はほとんど常温に近く、この部分に
鉄皮を通じて常温の雰囲気ガスを送り込んでも、この雰
囲気ガスは飽和蒸気圧分の水分を随伴できるだけであ
る。
可能水分量との関係を示しており、常温(20℃)の雰
囲気ガスの随伴可能水分量を1とすると、50℃の雰囲
気ガスでは約5倍、100℃の雰囲気ガスでは約20
倍、120℃の雰囲気ガスでは約40倍の水分量を随伴
することができる。したがって、炉壁耐火物内の水分の
除去を効率的に行うには、予熱された雰囲気ガスを炉壁
耐火物の最外面側から炉内空間に向けて送気することが
好ましい。一方、雰囲気ガスの温度を過度に高くすると
炉体放散熱が増大するため好ましくない。雰囲気ガス温
度が120℃の場合、炉外壁面温度の設計値である80
℃に対して1.5倍の放散熱となるため、この程度が省
エネルギーの観点からの限界であると考えられる。した
がって、本発明では水分の除去効率と省エネルギーの観
点から、炉壁耐火物の最外面側から炉内空間に向けて送
気する雰囲気ガスの温度を50〜120℃とする。
もので、1は加熱帯、2は均熱帯、3は冷却帯、4はハ
ースロール、5は炉壁、6は炉壁耐火物に設けられる送
気ポート、Sは被処理材たるストリップである。従来の
雰囲気熱処理炉では、炉開放後の立ち上げ時の炉内への
雰囲気ガスの供給は、ガス供給路Aから送気ポート6を
通じてのみ行われている。これに対して本発明では、ガ
ス供給路Aおよび送気ポート6を通じた炉内空間への直
接送気とともに或いはこれに代えて、炉壁耐火物の最外
面側から炉内空間に向けて温度が50〜120℃の雰囲
気ガスを送気する。すなわち、温度が50〜120℃の
雰囲気ガスを炉殻の内側に供給し、炉壁耐火物の空隙
(気孔部)を通して炉内空間側へ送気する。
例を炉を横断面した状態で示したもので、炉殻を構成す
る鉄皮8に送気孔7が設けられ、ガス供給路Bから送気
孔7を通じて鉄皮8の内側に温度が50〜120℃の雰
囲気ガスが供給される。この雰囲気ガスは、炉壁5を構
成する耐火物の空隙を通過する過程で耐火物内部に残留
した空気および水分を随伴しつつ、炉内空間側に排出さ
れ、炉内空間に雰囲気ガスが直接送気されている場合に
はこの雰囲気ガスとともに排ガスポートから炉外に排出
される。
けて雰囲気ガスを送気するには、図4に示すように単純
に鉄皮8に送気孔7を開け、これにガス供給路Bの配管
を接続するだけでもよいが、炉壁5がファイバー系耐火
物のように気孔率の高い材料で構成されている場合に
は、図5に示すように送気孔7の炉殻内側の前面に邪魔
板9を設けることが好ましい。このような邪魔板9を設
けることにより、雰囲気ガスの流れを一旦鉄皮8の内面
に沿わせるようにしてから耐火物中を炉内空間方向に流
すことができるため、耐火物内の空気や水分をより効率
的に除去することができる。以下に具体的な実施例を示
す。
面図、図7は横断面図)を用い、下記の試験を実施し
た。この試験炉は、炉内空間部容積:約8m 3 、耐火物
厚さ:300mm、加熱方式:電気抵抗加熱方式であ
り、最高1200℃まで炉温を上げることができる。ま
た、炉壁耐火物の構造は、炉床部については試料重量を
支えるためにレンガ系の耐火物とし、側壁および天井に
ついては外壁50a側にレンガ系耐火物、内壁50b側
に200mm厚のファイバー系耐火物をベニアリング
し、最外殻の鉄皮8には厚さ5mmの鋼板を使用してあ
る。図において、10は装入扉、11は排気ポートであ
り、他の構成は図4に示す実施例と同様であるため、同
一の符号を付してその説明は省略する。また、この試験
炉には炉に供給する雰囲気ガスの予熱装置を付設した。
この実施例では、雰囲気ガスとして露点−70℃、含有
酸素濃度0.05ppmの高純度のN 2 を使用し、送気
ポート6(ガス供給路A)を通じて炉内空間にN 2 を送
気するとともに、各壁面において平均3m 2 につき1ヶ
所の割合の送気孔7(ガス供給路B)からN 2 を送気し
た。この際、送気孔7を通じて送気するN 2 の温度を2
0〜200℃の範囲で種々変化させ、雰囲気ガスの予熱
効果を試験した。なお、N 2 の総供給量は50Nm 3 /h
とした。 この実施例では、炉開放点検を想定して炉前部
の装入扉10を開けて大気開放状態とし、1日経過後に
装入扉10を閉じるのと同時に、上記の条件でN 2 の送
気を開始し、それ以降炉内ガスをサンプリングして炉内
の露点の推移を測定した。本実施例において、炉内露点
が−40℃に到達するまでの時間を求めた結果を図8に
示す。これによれば、炉内露点が−40℃に到達するま
でに常温(20℃)の雰囲気ガスでは約30時間を要す
るのに対し、50℃の雰囲気ガスでは約18時間、10
0℃の雰囲気ガスでは約13時間、120℃の雰囲気ガ
スでは約12時間、200℃の雰囲気ガスでは約11時
間をそれぞれ要している。このように雰囲気ガスを50
℃程度に予熱しただけでも、炉内露点の迅速な低下とい
う面で著しい改善ができることが判る。但し、雰囲気ガ
スを予熱することによる効果は120℃程度で略飽和し
ている。
の鉄皮部の構造例を示す。この炉体構造では、鉄皮部を
内側鉄皮8aと外側鉄皮8bとからなる2重構造とし、
内側鉄皮8aには300mmのピッチで直径10mmの
送気孔7aを設けるとともに、外側鉄皮8bには各壁面
につき各1ヶ所づつ送気ポート12を設け、この送気ポ
ート12から内側鉄皮8aと外側鉄皮8bとの隙間に雰
囲気ガスを供給できるようにしてある。このような炉の
構造は、炉壁耐火物に対してより均一に雰囲気ガスを送
気し、且つ炉外壁面温度を下げることを狙いとしたもの
である。
ガス供給配管を接続することが不要であるため、設備の
簡略化を図ることができる利点がある。
業方法によれば、炉開放後の立ち上り時に、炉壁耐火物
内に残留する空気および水分を効率良く迅速にパージす
ることができ、雰囲気熱処理炉の雰囲気を速やかに安定
させることができる。
る炉壁耐火物の厚さ方向の温度分布の推移を示すグラフ
との関係を示すグラフ
で示す図面
への送気方法の一例を炉壁を断面した状態で示す図面
露点が−40℃に到達するまでの時間との関係を示すグ
ラフ
露点の経時的変化を示すグラフ
造例を示す説明図
ル、5…炉壁、6…送気ポート、7、7a…送気孔、8
…鉄皮、8a…内側鉄皮、8b…外側鉄皮、9…邪魔
板、10…装入扉、11…排気ポート、12…送気ポー
ト、A,B…ガス供給路、S…ストリップ
Claims (2)
- 【請求項1】 少なくとも炉開放後の立ち上げ時に、炉
壁耐火物の最外面側から炉内空間に向けて温度が50〜
120℃の雰囲気ガスを送気することを特徴とする雰囲
気熱処理炉の操業方法。 - 【請求項2】 少なくとも炉開放後の立ち上げ時に、炉
内空間に直接雰囲気ガスを送気するとともに、炉壁耐火
物の最外面側から炉内空間に向けて温度が50〜120
℃の雰囲気ガスを送気することを特徴とする雰囲気熱処
理炉の操業方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5344178A JP2982598B2 (ja) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | 雰囲気熱処理炉の操業方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5344178A JP2982598B2 (ja) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | 雰囲気熱処理炉の操業方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07173526A JPH07173526A (ja) | 1995-07-11 |
JP2982598B2 true JP2982598B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=18367235
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5344178A Expired - Fee Related JP2982598B2 (ja) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | 雰囲気熱処理炉の操業方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN104955966B (zh) | 2013-01-28 | 2017-09-26 | 杰富意钢铁株式会社 | 连续热处理炉的炉内气氛调节方法 |
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JP6131880B2 (ja) * | 2014-02-26 | 2017-05-24 | Jfeスチール株式会社 | 連続焼鈍炉および連続焼鈍炉の立ち上げ方法 |
-
1993
- 1993-12-17 JP JP5344178A patent/JP2982598B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH07173526A (ja) | 1995-07-11 |
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