JP6493469B2

JP6493469B2 - Metal strip heat treatment equipment and continuous annealing equipment

Info

Publication number: JP6493469B2
Application number: JP2017156834A
Authority: JP
Inventors: 小林　弘和; 弘和小林; 日野　善道; 善道日野
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2016-08-17
Filing date: 2017-08-15
Publication date: 2019-04-03
Anticipated expiration: 2037-08-15
Also published as: JP2018031076A

Description

本発明は、熱伝達効率に優れた金属帯の熱処理装置に関する。 The present invention relates to a heat treatment apparatus for a metal strip excellent in heat transfer efficiency.

近年、高張力鋼の需要が高まり、高張力鋼帯の製造割合が増加している。特に、Ｓｉ、Ｍｎ等の元素を添加することにより、強度及び加工に有利な高張力鋼帯を製造できる可能性が示されている。 In recent years, the demand for high-strength steel has increased, and the production rate of high-strength steel strip has increased. In particular, it has been shown that the addition of elements such as Si and Mn can produce a high-strength steel strip advantageous in strength and processing.

高張力鋼帯を製造する際には、加工性を高めるために連続焼鈍が行われる。連続焼鈍プロセスでは、鋼帯（金属帯の一例である。）を高強度化するという観点から、加熱した鋼帯を急冷する処理が必要である。また、プレス成形性を向上させるという観点からは、冷却された鋼帯を再度加熱する焼戻し処理を行うことが必要となる。 When manufacturing a high-strength steel strip, continuous annealing is performed to improve workability. In the continuous annealing process, it is necessary to rapidly cool the heated steel strip from the viewpoint of increasing the strength of the steel strip (an example of a metal strip). Further, from the viewpoint of improving press formability, it is necessary to perform a tempering process in which the cooled steel strip is heated again.

連続焼鈍における鋼帯は、例えば、予熱帯で約１５０℃に予熱され、加熱帯で約８００℃に加熱され、急冷帯で５００℃まで急冷される。鋼帯の酸化を防止するために、炉内での加熱や冷却には、水を用いる方法ではなく、誘導加熱、バーナー、対流伝熱、放射伝熱等を用いた方法を利用するのが一般的である。 The steel strip in the continuous annealing is preheated to about 150 ° C. in the pre-tropical zone, heated to about 800 ° C. in the heating zone, and rapidly cooled to 500 ° C. in the quenching zone. In order to prevent oxidation of the steel strip, it is common to use a method using induction heating, burner, convection heat transfer, radiant heat transfer, etc. for heating and cooling in the furnace instead of using water. Is.

しかし、誘導加熱方式では、ソレノイド型のコイルを用いるとキュリー点超えの急速加熱が困難であるという問題がある。また、トランスバース型のコイルを用いると、キュリー点超えの加熱は可能であるが、幅が変動する広幅の金属帯の均一加熱に対する課題は多く、技術的なハードルの高さから投資コストが増大するといった課題がある。対流伝熱や放射伝熱を利用した方式では、ある程度まで伝熱効率を高めることは可能であるが限界があり、高速加熱、高速冷却を行うことが難しいという問題がある。また、対流伝熱において、ガス噴射速度を速くする或いはノズルを近接化する、といったことにより伝熱効率を向上させることができるが、金属帯が振動することや、金属帯とノズルとが接触すること等の課題が存在する。 However, in the induction heating method, there is a problem that rapid heating exceeding the Curie point is difficult when a solenoid type coil is used. If a transverse coil is used, heating exceeding the Curie point is possible, but there are many problems with uniform heating of wide metal strips with varying widths, and the investment cost increases due to the high technical hurdles. There is a problem to do. In the method using convective heat transfer or radiant heat transfer, it is possible to increase the heat transfer efficiency to some extent, but there is a limit, and there is a problem that it is difficult to perform high-speed heating and high-speed cooling. In convection heat transfer, the heat transfer efficiency can be improved by increasing the gas injection speed or bringing the nozzle closer, but the metal band vibrates or the metal band and the nozzle come into contact with each other. There are issues such as.

これらの課題を解決するための方法として、流動層中に金属帯を通板して熱処理を行う方法が知られている。流動層では、炉体の内部に粒子を充填し、炉体の下部から上向きにガス等の流体を噴出させて内部の粒子を流動化させる。粒子が流動した炉体の内部に金属帯を通板することで、粒子と金属帯とを接触させながら熱交換を行うことができ、高い伝熱効率が実現される。流動層を用いた技術を開示した文献として、以下の特許文献１及び特許文献２が挙げられる。 As a method for solving these problems, a method is known in which a heat treatment is performed by passing a metal strip through a fluidized bed. In the fluidized bed, the interior of the furnace body is filled with particles, and a fluid such as gas is ejected upward from the bottom of the furnace body to fluidize the internal particles. By passing the metal strip through the inside of the furnace body in which the particles have flowed, heat exchange can be performed while bringing the particles into contact with the metal strip, and high heat transfer efficiency is realized. The following Patent Document 1 and Patent Document 2 are cited as documents that disclose a technique using a fluidized bed.

特許文献１には、流動層内に金属帯を垂直に通板する方法が開示されている。しかし、垂直に通板する方法では、炉体の下方へ粒子が流出してしまうという問題がある。さらに、粒子が流出した場合には、炉体の下部に配置された搬送ロール等に粒子が噛み込まれ、金属帯の表面に押し傷が発生するという問題もある。 Patent Document 1 discloses a method of passing a metal strip vertically in a fluidized bed. However, there is a problem in that particles flow out downward from the furnace body in the method of passing vertically. Furthermore, when the particles flow out, there is a problem that the particles are caught in a transport roll or the like disposed at the lower part of the furnace body, and the surface of the metal strip is pressed.

特許文献２には、流動層内に金属帯を水平に通板する方法が開示されている。金属帯を水平にする方法では、炉体下方への粒子の流出という問題は生じにくい。しかし、連続焼鈍炉は、通常上下方向に金属帯を通板する構造となっているので、金属帯を水平に通板しようとすると、コイルを転倒させたり、金属帯の搬送姿勢を変更したりといった手間や工夫が必要となる。また、水平に通板する方法では、金属帯の上面よりも上側の粒子が十分に攪拌・流動せず、金属帯の上面と下面とで伝熱効率が均一にならないという問題がある。さらに、金属帯を水平に通板する方法では、炉体を設置するために広大なスペースが必要であるという問題もある。 Patent Document 2 discloses a method of horizontally passing a metal strip in a fluidized bed. In the method of leveling the metal strip, the problem of the outflow of particles below the furnace body hardly occurs. However, continuous annealing furnaces usually have a structure in which a metal strip is passed in the vertical direction, so when trying to pass the metal strip horizontally, the coil is overturned or the transport posture of the metal strip is changed. It takes time and effort. Further, in the method of passing horizontally, there is a problem that the particles above the upper surface of the metal strip are not sufficiently stirred and flown, and the heat transfer efficiency is not uniform between the upper and lower surfaces of the metal strip. Furthermore, in the method of passing the metal strip horizontally, there is a problem that a vast space is required to install the furnace body.

上記のように、従来知られている流動層に関する技術を金属帯の熱処理に用いることは現実的には難しい。 As described above, it is practically difficult to use a conventionally known technique relating to a fluidized bed for heat treatment of a metal strip.

さらに、流動層を用いた技術を鋼帯の連続焼鈍工程に適用しようとすると、設備を省スペース化させるという目的や、長時間かつ確実に熱処理を施すという目的から、１つの炉内において金属帯をループさせる必要が生じる。しかし、流動層内で金属帯をループさせて、その進行方向を変えることは現実的には難しい。この理由としては、金属帯の方向転換を行うには、ロールに金属帯を巻き付けることが広く行われるが、流動層内部ではロールにおいて粒子の噛み込みが発生し、金属帯の表面に傷がついてしまうということが挙げられる。 Furthermore, if the technique using a fluidized bed is applied to the continuous annealing process of steel strips, the metal strips in one furnace are used for the purpose of saving equipment and heat treatment for a long time. Need to be looped. However, it is practically difficult to change the traveling direction by looping the metal strip in the fluidized bed. The reason for this is that in order to change the direction of the metal strip, it is widely used to wind the metal strip around the roll, but inside the fluidized bed, particles are caught in the roll, and the surface of the metal strip is damaged. It can be mentioned.

一方、ロールを用いることなく、金属帯を非接触で支持、搬送する技術を開示した文献として、特許文献３及び４が挙げられる。特許文献３には、電磁力を用いて鋼帯を保持する方法が開示されており、特許文献４には、ベンドフローターと呼ばれる、ガス噴射により鋼帯を浮上搬送する方法が開示されている。 On the other hand, Patent Documents 3 and 4 are cited as documents disclosing techniques for supporting and transporting a metal band in a non-contact manner without using a roll. Patent Document 3 discloses a method for holding a steel strip using electromagnetic force, and Patent Document 4 discloses a method called a bend floater that floats and conveys a steel strip by gas injection.

しかし、特許文献３及び４の技術はいずれも、あくまで気体中にて金属帯を通板するものであり、固液２相流或いは流動層に代表される固気２相流中で金属帯を通板することを前提とはしていない。さらに、流動層内において非接触で金属帯をループさせる技術は、従来知られていない。 However, both of the techniques of Patent Documents 3 and 4 merely pass a metal strip in a gas, and the metal strip is formed in a solid-liquid two-phase flow or a solid-gas two-phase flow represented by a fluidized bed. It is not premised on passing. Furthermore, a technique for looping a metal band in a fluidized bed in a non-contact manner has not been known.

特開昭５３−２６７１４号公報JP 53-26714 A 特開平０３−２７７７２５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-277725 特開平１１−１９９９９６号公報JP-A-11-199996 特開２００４−２７３６９号公報JP 2004-27369 A

本発明は、表面に傷をつけることなく、流動層内で金属帯の方向を転換させることのできる金属帯の熱処理装置を提供することを課題とする。 This invention makes it a subject to provide the heat processing apparatus of the metal strip which can change the direction of a metal strip within a fluidized bed, without damaging the surface.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その要旨は以下の通りである。
［１］金属帯が上下方向に通板される炉体と、前記炉体の内部に充填される流動粒子と、前記炉体の内部にガスを吹き込み、前記流動粒子を流動させるガス噴出装置と、炉体内での前記金属帯の進行方向を転換する方向転換装置と、を有する金属帯の熱処理装置。
［２］さらに、前記炉体の内部には、粒子の熱交換を行う熱交換器を有する［１］に記載の金属帯の熱処理装置。
［３］前記方向転換装置は、金属帯の表面に接触せずに、金属帯の進行方向を転換可能である［１］または［２］に記載の金属帯の熱処理装置。
［４］前記方向転換装置は、電磁力方式又はガス噴射方式の装置である［３］に記載の金属帯の熱処理装置。
［５］前記方向転換装置は、前記炉体の内部に設けられる［３］又は［４］に記載の金属帯の熱処理装置。
［６］前記炉体の後段に位置する搬送ロールと、前記炉体との間には、金属帯の表裏面に付着した流動粒子を除去する粒子除去装置を備えた［１］から［５］までのいずれか一つに記載の金属帯の熱処理装置。
［７］前記粒子除去装置は、ワイプ式又はガス噴射式の装置である［６］に記載の金属帯の熱処理装置。
［８］前記流動粒子は、粒径が１００μｍ以上の粒子を３０質量％以上含有する［１］から［７］までのいずれか一つに記載の金属帯の熱処理装置。
［９］前記流動粒子は、最大粒子の粒径が４０００μｍ以下である［１］から［８］までのいずれか一つに記載の金属帯の熱処理装置。
［１０］前記流動粒子の８０質量％以上は、最小粒径dと最大粒径Dとの比D/dが10以下である［１］から［９］までのいずれか一つに記載の金属帯の熱処理装置。
［１１］［１］から［１０］までのいずれか一つに記載の金属帯の熱処理装置を備えた、連続焼鈍設備。 The present invention has been made to solve such problems, and the gist thereof is as follows.
[1] A furnace body in which a metal strip is passed in the vertical direction, fluidized particles filled in the furnace body, a gas ejection device that blows gas into the furnace body and causes the fluidized particles to flow And a direction changing device for changing a traveling direction of the metal strip in the furnace body.
[2] The metal strip heat treatment apparatus according to [1], further including a heat exchanger for performing heat exchange of particles inside the furnace body.
[3] The metal band heat treatment apparatus according to [1] or [2], wherein the direction changing device is capable of changing a traveling direction of the metal band without contacting the surface of the metal band.
[4] The metal band heat treatment apparatus according to [3], wherein the direction changing device is an electromagnetic force type or gas injection type device.
[5] The metal strip heat treatment apparatus according to [3] or [4], wherein the direction changing device is provided inside the furnace body.
[6] A [1] to [5] equipped with a particle removal device for removing fluid particles adhering to the front and back surfaces of a metal strip between the transport roll located at the rear stage of the furnace body and the furnace body. The metal strip heat treatment apparatus according to any one of the above.
[7] The metal strip heat treatment apparatus according to [6], wherein the particle removing apparatus is a wipe type or gas injection type apparatus.
[8] The metal band heat treatment apparatus according to any one of [1] to [7], wherein the fluidized particles contain particles having a particle size of 100 μm or more in an amount of 30% by mass or more.
[9] The metal band heat treatment apparatus according to any one of [1] to [8], wherein the fluidized particles have a maximum particle size of 4000 μm or less.
[10] The metal according to any one of [1] to [9], wherein 80% by mass or more of the fluidized particles has a ratio D / d between the minimum particle size d and the maximum particle size D of 10 or less. Belt heat treatment equipment.
[11] A continuous annealing facility comprising the metal strip heat treatment apparatus according to any one of [1] to [10].

本発明により、表面に傷をつけることなく、流動層内で金属帯の方向を転換させることができる。 According to the present invention, the direction of the metal band can be changed in the fluidized bed without damaging the surface.

図１は、本発明に係る熱処理装置の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a heat treatment apparatus according to the present invention. 図２は、本発明に係る熱処理装置の他の一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing another example of the heat treatment apparatus according to the present invention. 図３は、本発明に係る熱処理装置の他の一例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic view showing another example of the heat treatment apparatus according to the present invention. 図４は、本発明に係る熱処理装置の他の一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic view showing another example of the heat treatment apparatus according to the present invention. 図５は、本発明に係る熱処理装置の他の一例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic view showing another example of the heat treatment apparatus according to the present invention. 図６は、本発明に係る熱処理装置の他の一例を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic view showing another example of the heat treatment apparatus according to the present invention. 図７は、連続焼鈍設備を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a continuous annealing facility. 図８は、本発明に係る熱処理装置の他の一例を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic view showing another example of the heat treatment apparatus according to the present invention. 図９は、本発明に係る熱処理装置の他の一例を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic view showing another example of the heat treatment apparatus according to the present invention. 図１０は、本発明に係る熱処理装置の他の一例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic view showing another example of the heat treatment apparatus according to the present invention.

まず、図１を用いて、本発明の熱処理装置の一例について説明する。 First, an example of the heat treatment apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.

図１の熱処理装置１は、炉体２と、流動粒子３と、炉体２の内部にガスを吹き込むガス噴出装置４と、図示しない方向転換装置と、を備える。また、熱処理装置１には、粒子除去装置５が設けられる。その他、炉体２の前段と後段とには、それぞれ金属帯８を通板するための搬送ロール６が設けられる。 The heat treatment apparatus 1 of FIG. 1 includes a furnace body 2, fluidized particles 3, a gas ejection device 4 that blows gas into the furnace body 2, and a direction changing device (not shown). Further, the heat treatment apparatus 1 is provided with a particle removal apparatus 5. In addition, the conveyance roll 6 for letting the metal strip 8 pass through is provided at the front stage and the rear stage of the furnace body 2, respectively.

炉体２の内部には、流動粒子（単に「粒子」と称することもある。）３が充填される。また、炉体２の底部にはガス噴出装置４が設けられる。ガス噴出装置４が炉体２の内部にガスを噴出させることによって、流動粒子３が吹き上げられて、炉体２の内部を流動粒子３が流動する。ガス噴出装置４を設ける位置は特に制限されないが、粒子３の流動性を高めるという観点からは炉体２の底部に設けることが好ましい。 The furnace body 2 is filled with fluidized particles (sometimes simply referred to as “particles”) 3. A gas ejection device 4 is provided at the bottom of the furnace body 2. When the gas ejection device 4 ejects gas into the furnace body 2, the fluidized particles 3 are blown up, and the fluidized particles 3 flow inside the furnace body 2. The position at which the gas ejection device 4 is provided is not particularly limited, but it is preferably provided at the bottom of the furnace body 2 from the viewpoint of improving the fluidity of the particles 3.

ガス噴出装置４は、分散板４ａとガス圧力室４ｂとを備える。分散板４ａは、流動粒子３を通さない程度の微細なガス孔を備えた板状の部材である。分散板４ａは、ガス圧力室４ｂとその上部における粒子３が充填された炉体２の内部とを仕切る。ガス圧力室４ｂへガスを供給して内部の圧力を高めることで、ガスが分散板４ａのガス孔を通して流動層内へ供給される。 The gas ejection device 4 includes a dispersion plate 4a and a gas pressure chamber 4b. The dispersion plate 4a is a plate-like member having fine gas holes that do not allow the flowing particles 3 to pass through. The dispersion plate 4a partitions the gas pressure chamber 4b from the inside of the furnace body 2 filled with the particles 3 in the upper part thereof. By supplying gas to the gas pressure chamber 4b and increasing the internal pressure, the gas is supplied into the fluidized bed through the gas holes of the dispersion plate 4a.

ガス噴出装置４によって噴出されるガスとしては、炉体２内を通板される金属帯の酸化を防止するために、不活性ガスを用いることが好ましい。また、炉体２の内部は、熱処理温度に合わせて、適宜、加熱・冷却の温度コントロールを行うことができる。 As the gas ejected by the gas ejection device 4, it is preferable to use an inert gas in order to prevent oxidation of the metal strip passing through the furnace body 2. In addition, the inside of the furnace body 2 can be appropriately heated and cooled in accordance with the heat treatment temperature.

また、炉体２の後段には、粒子除去装置５が設けられる。粒子除去装置５は、炉体２の外部に出てきた金属帯８の表面に付着した粒子３を除去する。これにより、炉体２の後段に設けられた搬送ロール６において金属帯８に随伴した粒子３が噛み込まれて、金属帯８の表面に傷が発生することを防止できる。金属帯８における傷を防止するために、粒子除去装置５は、炉体２の後段に位置する搬送ロール６と炉体２との間、言い換えると炉体２の外部に搬出された金属帯８が最初に接触する搬送ロール６の前段に設けることが好ましい。 Further, a particle removing device 5 is provided at the subsequent stage of the furnace body 2. The particle removing device 5 removes the particles 3 attached to the surface of the metal strip 8 that has come out of the furnace body 2. As a result, it is possible to prevent the particles 3 accompanying the metal band 8 from being bitten in the transport roll 6 provided in the subsequent stage of the furnace body 2 and causing damage to the surface of the metal band 8. In order to prevent scratches in the metal strip 8, the particle removing device 5 is provided between the transport roll 6 and the furnace body 2 positioned at the rear stage of the furnace body 2, in other words, the metal strip 8 carried out of the furnace body 2. Is preferably provided in the front stage of the transport roll 6 that comes into contact first.

粒子除去装置５としては、ワイプ式の装置５ａと、ガス式の装置５ｂとを挙げることができる。ワイプ式の装置５ａでは、磨耗性に優れた断熱材によって形成されたシート状、繊維状、布状等のクリーニングパッドを、金属帯８の上下面に押し当てることで、表面に付着した粒子を除去することができる。クリーニングパッドの材質は特に制限されないが、耐熱性に優れたセラミックファイバーを用いることもできるし、昨今の厳格な環境規制に対応するという観点からは生体溶解性繊維（バイオ・ソルブル・ファイバー）を好適に使用することができる。 Examples of the particle removing device 5 include a wipe-type device 5a and a gas-type device 5b. In the wipe-type apparatus 5a, a sheet-like, fiber-like, cloth-like cleaning pad formed of a heat-insulating material having excellent wear properties is pressed against the upper and lower surfaces of the metal strip 8, so that particles adhering to the surface are removed. Can be removed. The material of the cleaning pad is not particularly limited, but ceramic fibers with excellent heat resistance can be used, and biosoluble fibers (bio-solvable fibers) are suitable from the viewpoint of complying with recent strict environmental regulations. Can be used for

ガス式の装置５ｂでは、スリットノズルから金属帯８の表裏面に向けてガスを噴出させることで、付着した粒子３を掻き落とすことができる。スリットノズルの材質は特に限定されるものではないが、使用環境や温度等に応じて、鋼、ＳＵＳ、セラミックス、プラスチック、アルミニウム等を利用することができる。 In the gas type apparatus 5b, the adhered particles 3 can be scraped off by ejecting gas from the slit nozzle toward the front and back surfaces of the metal strip 8. The material of the slit nozzle is not particularly limited, but steel, SUS, ceramics, plastic, aluminum, or the like can be used depending on the use environment, temperature, and the like.

図１の例では、ワイプ式の装置５ａとガス式の装置５ｂとの両方を記載しているが、実際には少なくともいずれか一方が設けられていればよい。 In the example of FIG. 1, both the wipe-type device 5a and the gas-type device 5b are described, but in practice, at least one of them may be provided.

尚、図１において、炉体２の上部については図示を省略しているが、金属帯８が出入りする通板口以外は密閉されていればよい。 In addition, although illustration is abbreviate | omitted about the upper part of the furnace body 2 in FIG. 1, what is necessary is just to seal other than the plate opening through which the metal strip 8 goes in and out.

図１の例では、方向転換装置（図示せず）によって、金属帯８は炉体２の内部でループされ、その進行方向を変える。具体的に、炉体２の内部でＵ字状に金属帯８が方向を転換している。これにより、金属帯８は炉体２の内部において、入側では下方向に進行し、出側では上方向に進行する。 In the example of FIG. 1, the metal strip 8 is looped inside the furnace body 2 by a direction changing device (not shown) and changes its traveling direction. Specifically, the metal strip 8 changes its direction in a U shape inside the furnace body 2. Thereby, in the inside of the furnace body 2, the metal strip 8 travels downward on the entry side and travels upward on the exit side.

方向転換装置の一例として、炉体２の前段と後段とに設けられ、金属帯８に高い張力を付与する張力付与装置を挙げることができる。張力付与装置の具体例としては、ブライドルロールを挙げることができる。図１の例では、炉体２の前段と後段とにおいて金属帯８に高張力を加えることで、炉体２の内部で金属帯８を支持せずとも、金属帯８をＵ字型かつフリーループ状に垂らした状態のままで通板することができる。 As an example of the direction changing device, a tension applying device that is provided at the front stage and the rear stage of the furnace body 2 and applies high tension to the metal strip 8 can be exemplified. A specific example of the tension applying device is a bridle roll. In the example of FIG. 1, by applying high tension to the metal band 8 at the front and rear stages of the furnace body 2, the metal band 8 can be U-shaped and free without supporting the metal band 8 inside the furnace body 2. It can be passed through in a looped state.

一方で、炉体２の前段と後段とに張力付与装置を設けることは、張力付与装置の設置スペースが別途必要であるので、設備の制約上困難である場合がある。また、炉体２の内部で金属帯８を支持し張力を付与する機構が設けられていないので、通板が安定しないこともある。このような場合、炉体２の内部に方向転換装置を設けることまたはカテナリを形成し張力を付与しながら通板することが好ましい。 On the other hand, providing the tension applying device at the front stage and the rear stage of the furnace body 2 requires a separate installation space for the tension applying device, which may be difficult due to equipment limitations. Further, since the mechanism for supporting the metal band 8 and applying the tension inside the furnace body 2 is not provided, the passage plate may not be stabilized. In such a case, it is preferable to provide a direction changing device inside the furnace body 2 or to form a catenary and pass through while applying tension.

図９、１０は、本発明の熱処理装置の他の一例である。図９、１０を用いて、炉体２の内部でカテナリ方式により金属帯８の方向転換を行う方法について説明する。ロール間でカテナリを形成した金属帯８は自重で下方へ垂れ下がり、張力で上方へと引き上げられる。ただし自重で垂れ下がった金属帯８は流動層下部の分散板と接触し、擦り傷が発生してしまう。そのため金属帯８を支持する機構を設ける必要がある。図９の例では、ガス圧力による支持装置（方向転換装置）７ａを炉体２の内部を設けることで、金属帯を流動層下部に接触しないよう支持し、炉体２の内部でＵ字状に金属帯８が方向を転換し、金属帯が流動層下部の分散板と接触し擦り傷が発生するのを防止する。図１０の例では、電磁力による支持装置（方向転換装置）７ｃを炉体２の内部を設けることで、金属帯を流動層下部に接触しないよう支持し、炉体２の内部でＵ字状に金属帯８が方向を転換し、金属帯が流動層下部の分散板と接触し擦り傷が発生するのを防止する。 9 and 10 are other examples of the heat treatment apparatus of the present invention. A method for changing the direction of the metal strip 8 by the catenary method inside the furnace body 2 will be described with reference to FIGS. The metal band 8 that forms a catenary between the rolls hangs downward by its own weight and is pulled upward by tension. However, the metal band 8 that hangs down under its own weight comes into contact with the dispersion plate below the fluidized bed, and scratches are generated. Therefore, it is necessary to provide a mechanism for supporting the metal band 8. In the example of FIG. 9, the support device (direction changing device) 7 a by gas pressure is provided inside the furnace body 2 to support the metal strip so as not to contact the lower part of the fluidized bed, and is U-shaped inside the furnace body 2. The metal band 8 changes its direction and prevents the metal band from coming into contact with the dispersion plate below the fluidized bed and causing scratches. In the example of FIG. 10, a support device (direction changing device) 7 c using electromagnetic force is provided inside the furnace body 2 to support the metal strip so as not to contact the lower part of the fluidized bed, and is U-shaped inside the furnace body 2. The metal band 8 changes its direction and prevents the metal band from coming into contact with the dispersion plate below the fluidized bed and causing scratches.

炉長を長くする場合、支持装置（方向転換装置）７ａ、７ｃを金属帯の長手方向に複数台設置することで金属帯を流動層下部に接触させることなく通板することが可能である。 When the furnace length is increased, it is possible to pass the metal strip without contacting the lower portion of the fluidized bed by installing a plurality of support devices (direction changing devices) 7a and 7c in the longitudinal direction of the metal strip.

流動層を安定的に流動させ金属帯の熱処理装置として運用するには、ある程度の流動層深さが必要となる。流動層内の粒子重鎮高さは200mm以上が好ましい。200mm未満では金属帯がわずかなカテナリを形成しただけで流動層下部と接触してしまうため、短い間隔で多くの支持装置（方向転換装置）を設置する必要がある。また分散板の抵抗値も小さくする必要があり開口部を大きくするなど、粒子詰まりや流出といった課題が発生する。粒子の重鎮深さが深い場合、通板は問題とはならない。しかし、分散板の抵抗値を大きくする必要があり強力なガス昇圧装置を必要とする。これらの理由および炉内メンテナンス等の実用性を考慮して流動層内の粒子重鎮高さは20m以内とすることが好ましい。より好ましくは400mm以上10m未満である。通板時の張力は0.1kg/mm²以上3 kg/mm²未満が好ましい。あまりに小さい張力であると蛇行抑制などの効果が十分に得られない。また高い張力の場合、カテナリの形成が不十分となり流動層深さを確保することが困難となる。より好ましくは0.2kg/mm²以上2 kg/mm²以下である。 In order to make the fluidized bed flow stably and operate as a heat treatment apparatus for the metal strip, a certain fluidized bed depth is required. The particle weight control height in the fluidized bed is preferably 200 mm or more. If it is less than 200 mm, the metal strip will contact the lower part of the fluidized bed only by forming a slight catenary, so it is necessary to install many support devices (direction changing devices) at short intervals. In addition, it is necessary to reduce the resistance value of the dispersion plate, which causes problems such as particle clogging and outflow, such as increasing the opening. If the particles are deep, threading is not a problem. However, it is necessary to increase the resistance value of the dispersion plate, which requires a powerful gas booster. In view of these reasons and practicality such as in-furnace maintenance, the height of the particle weight in the fluidized bed is preferably 20 m or less. More preferably, it is 400 mm or more and less than 10 m. The tension during feeding is preferably 0.1 kg / mm ² or more and less than 3 kg / mm ² . If the tension is too small, effects such as meandering suppression cannot be obtained sufficiently. In addition, when the tension is high, the catenary formation is insufficient and it is difficult to secure the fluidized bed depth. More preferably 0.2 kg / mm ² or more 2 kg / mm ² or less.

縦型炉のように360°金属帯を方向転換する方式と比較し、カテナリを利用する場合、小さい浮上力（金属帯の自重を支える力のみ）で安定的な通板を行うことができるというメリットがある。 Compared with a method that changes the direction of a 360 ° metal strip like a vertical furnace, when using a catenary, it is possible to perform stable plate passing with a small levitation force (only the force that supports the weight of the metal strip). There are benefits.

図２を用いて、炉体２の内部に方向転換装置を設ける例について説明する。 The example which provides a direction change apparatus in the inside of the furnace body 2 is demonstrated using FIG.

図２の例では、方向転換装置７の一例としてガス噴射方式の装置（フローター）が用いられる。フローターでは、金属帯８の幅方向に沿って長手状となるスリットが、金属帯８の長手方向に沿って複数設けられる。スリットから圧出されたガスの噴射圧によって、金属帯８はフローターの周囲を巻き付くように浮上支持され、フローターの周面に沿って金属帯８の進行方向が変えられる。フローターの形状は特に制限されず、例えば円筒状、半円筒状、或いは断面形状が円弧と直線とを組み合わせた形状であってもよい。また、フローターに設けられるスリットの形状、方向等は特に制限されず、例えば、フローターの周方向に沿ってスリットを螺旋状に設けたいわゆるヘリカルターナー形式のフローターを用いることもできる。 In the example of FIG. 2, a gas injection type device (floater) is used as an example of the direction changing device 7. In the floater, a plurality of slits having a longitudinal shape along the width direction of the metal strip 8 are provided along the longitudinal direction of the metal strip 8. The metal strip 8 is levitated and supported so as to wrap around the floater by the jet pressure of the gas discharged from the slit, and the traveling direction of the metal strip 8 is changed along the peripheral surface of the floater. The shape of the floater is not particularly limited, and may be, for example, a cylindrical shape, a semicylindrical shape, or a shape in which the cross-sectional shape is a combination of an arc and a straight line. In addition, the shape, direction, and the like of the slit provided in the floater are not particularly limited, and for example, a so-called helical turner type floater in which the slit is spirally provided along the circumferential direction of the floater can be used.

フローターによって噴出されるガスの圧力は、金属帯８と接触せずに方向転換させることができるのに十分な大きさであって、かつフローターから噴出されたガスによって押し出された粒子３が金属帯８の表面に激しく衝突して金属帯８表面に傷をつける事を防止できる程度の大きさに調節することが好ましい。 The pressure of the gas ejected by the floater is large enough to change the direction without coming into contact with the metal band 8, and the particles 3 extruded by the gas ejected from the floater are metal bands. It is preferable to adjust the size of the metal strip 8 so that it can be prevented from violently colliding with the surface 8 and scratching the surface of the metal strip 8.

尚、図２では省略しているが、炉体２の後段に位置する搬送ロール６の直前に、粒子除去装置を設けることが好ましい。 Although omitted in FIG. 2, it is preferable to provide a particle removing device immediately before the transport roll 6 located at the rear stage of the furnace body 2.

次に、図３を用いて熱処理装置１の他の一例について説明する。図３の例では、電磁力方式の方向転換装置７を用いる。電磁力方式の方向転換装置７では、金属帯８の表面側と裏面側とに対になる電磁コイルを配置し、電磁力によって非接触の条件下で金属帯８の方向を変えることができる。図３の例では、曲げ部、入側部、出側部の３箇所にそれぞれ対となる電磁コイルを設けているが、金属帯８をＵターンさせることができる限りにおいて電磁コイルの数は特に制限されない。 Next, another example of the heat treatment apparatus 1 will be described with reference to FIG. In the example of FIG. 3, the electromagnetic force type direction changing device 7 is used. In the electromagnetic force type direction changing device 7, a pair of electromagnetic coils are arranged on the front side and the back side of the metal band 8, and the direction of the metal band 8 can be changed under non-contact conditions by the electromagnetic force. In the example of FIG. 3, a pair of electromagnetic coils is provided at each of the bending portion, the entrance side portion, and the exit side portion, but the number of electromagnetic coils is particularly limited as long as the metal strip 8 can be U-turned. Not limited.

図４では、金属帯８が炉体２を通過する間に、３回進行方向を変化させている。入側から見て１つ目の方向転換装置７ａと、３つ目の方向転換装置７ｃは、炉体２の内部に設けられる。一方で、２つ目の方向転換装置７ｂは炉体２の外部に設けられているが、方向転換装置７ａ、７ｃと同様に、炉体の内部に設けることもできる。方向転換装置７ａ〜７ｃは、いずれも前述したフローターを使用している。フローターは、非接触で金属帯８の方向を変えることができるので、方向転換時に流体粒子３が噛み込まれて金属帯８の表面に傷が発生することは防止される。よって、炉体２の外部において金属帯８の方向を転換する方向転換装置７ｂの前段に、粒子除去装置を設けなくともよい。 In FIG. 4, the traveling direction is changed three times while the metal strip 8 passes through the furnace body 2. The first direction changing device 7 a and the third direction changing device 7 c as viewed from the entry side are provided inside the furnace body 2. On the other hand, the second direction changing device 7b is provided outside the furnace body 2, but can also be provided inside the furnace body in the same manner as the direction changing devices 7a and 7c. Each of the direction changing devices 7a to 7c uses the above-described floater. Since the floater can change the direction of the metal strip 8 in a non-contact manner, it is possible to prevent the fluid particles 3 from being bitten and causing scratches on the surface of the metal strip 8 when the direction is changed. Therefore, it is not necessary to provide a particle removing device in the front stage of the direction changing device 7b that changes the direction of the metal strip 8 outside the furnace body 2.

このように、炉体２を通過する間に金属帯８が複数回ターンするようにすると、炉体２内部に位置する金属帯８の長さを大きくとることができる。これにより、設備をより省スペース化できるとともに、十分な時間の熱処理を行うことができる。尚、１つの炉体２における金属帯８のターン回数は特に制限されず、３回以上とすることもできる。 As described above, when the metal strip 8 is turned a plurality of times while passing through the furnace body 2, the length of the metal strip 8 located inside the furnace body 2 can be increased. As a result, it is possible to save space for the equipment and to perform heat treatment for a sufficient time. Note that the number of turns of the metal strip 8 in one furnace body 2 is not particularly limited, and may be three or more.

次に、図５の例について説明する。 Next, the example of FIG. 5 will be described.

図５の例では、前述した図４の例と異なり、方向転換装置７ａ及び７ｃが炉体２の外部に設けられるとともに、方向転換装置７ｂとしては金属帯８が巻き付くロールを用いた接触式の装置を用いる。 In the example of FIG. 5, unlike the example of FIG. 4 described above, the direction changing devices 7 a and 7 c are provided outside the furnace body 2, and the direction changing device 7 b is a contact type using a roll around which the metal strip 8 is wound. The device of this is used.

また図５の例では、ガス圧力室４ｂにおいて、シール板９が設けられる。シール板９は、ガス圧力室４ｂの内部や、粒子３が充填された炉体２の内部（流動層）からシールされ、かつ内側に金属帯８を通板する空間である、金属帯の通過室を形成する
炉体２の内部において、第２の方向転換装置７ｂによって方向を転換する前の金属帯８と転換した後の金属帯８との間には、隔壁１０が設けられる。隔壁１０は、炉体２の内部を２つに区分けする。隔壁１０を設けることにより、区分けされた２つの領域で、それぞれ異なった条件で熱処理を行うことができる。例えば、隔壁１０を挟んで入側の領域と出側の領域とで、それぞれ温度条件を変えること、及び流動粒子３の粒径や充填密度等を変更することもできる。これにより、１つの炉体２を用いて、複数の条件で熱処理を行うことができるようになり、複雑な材質の作り込みが可能となる。 In the example of FIG. 5, a seal plate 9 is provided in the gas pressure chamber 4b. The seal plate 9 is sealed from the inside of the gas pressure chamber 4b and the inside of the furnace body 2 filled with particles 3 (fluidized bed), and passes through the metal strip which is a space through which the metal strip 8 passes. In the furnace body 2 forming the chamber, a partition wall 10 is provided between the metal band 8 before the direction is changed by the second direction changing device 7b and the metal band 8 after the change. The partition wall 10 divides the interior of the furnace body 2 into two. By providing the partition wall 10, heat treatment can be performed under different conditions in the two divided regions. For example, the temperature condition can be changed and the particle size, packing density, etc. of the fluidized particles 3 can be changed between the entrance region and the exit region with the partition wall 10 in between. Thereby, it becomes possible to perform heat treatment under a plurality of conditions by using one furnace body 2, and it becomes possible to make a complicated material.

前述したように、図５において、炉体２の上部にある方向転換装置７ｂとしては、金属帯８に接触するロール式の装置を用いている。また、炉体２の外部であって方向転換装置７ｂの前段には、粒子除去装置５が設けられている。一方で、炉体の下部にある方向転換装置７ａ及び７ｃは、それぞれガス噴射方式及び電磁力方式である非接触型の方向転換装置を用いている。このように、炉体２の下方（かつ外部）に設けた方向転換装置では、非接触型の装置を用いることが好ましい。流動粒子３は、重力により下方へと落下しやすいので、炉体２の下方（かつ外部）に粒子除去装置５と接触型の方向転換装置（ロール）との組み合わせを設けたのでは、金属帯８の表面に傷をつけてしまう可能性があるが、非接触型の方向転換装置を用いることでこのような問題を確実に防止することができる。 As described above, in FIG. 5, a roll-type device that contacts the metal strip 8 is used as the direction changing device 7 b at the top of the furnace body 2. Further, a particle removing device 5 is provided outside the furnace body 2 and upstream of the direction changing device 7b. On the other hand, the direction changing devices 7a and 7c in the lower part of the furnace body use non-contact type direction changing devices which are a gas injection method and an electromagnetic force method, respectively. Thus, it is preferable to use a non-contact type device for the direction changing device provided below (and outside) the furnace body 2. Since the fluidized particles 3 are likely to fall downward due to gravity, if the combination of the particle removing device 5 and the contact-type direction changing device (roll) is provided below (and outside) the furnace body 2, a metal strip Although the surface of 8 may be damaged, such a problem can be surely prevented by using a non-contact type direction changing device.

前述した図２〜４のように炉体の内部に方向転換装置を設ける例では、方向転換装置の保守・点検の際に粒子が外部へと流出しないように適切な処理を施す必要があり、メンテナンスコストがかかってしまう。一方で、図５のように炉体の外部に方向転換装置を設けると、方向転換装置の保守・点検を容易に行うことができるという効果を奏する。 In the example in which the direction changing device is provided inside the furnace body as in FIGS. 2 to 4 described above, it is necessary to perform appropriate processing so that particles do not flow out to the outside during maintenance and inspection of the direction changing device. Maintenance costs are incurred. On the other hand, when the direction changing device is provided outside the furnace body as shown in FIG. 5, there is an effect that the direction changing device can be easily maintained and inspected.

図６では、図５の例と異なり、炉体２の上部に設けられた第２の方向転換装置７ｂとして、非接触型の装置を用いる。このように、炉体２の上部においても非接触型の方向転換装置を用いることによって、方向転換時に金属帯８の表面に傷が発生することをより確実に防止することができる。 In FIG. 6, unlike the example of FIG. 5, a non-contact type device is used as the second direction changing device 7 b provided on the upper portion of the furnace body 2. Thus, by using the non-contact type direction changing device also in the upper part of the furnace body 2, it is possible to more reliably prevent the surface of the metal strip 8 from being damaged during the direction changing.

図２〜６の例では、金属帯が１つの炉体２を通過する間に、方向転換装置を用いた金属帯のターンを行っているので、図１の例のように炉体２の前段又は後段に別途張力調整装置を設ける必要がない。これにより、周辺設備を省スペース化できる。また、炉体２を通過する間に方向転換装置を用いて金属帯へ張力を付与することができるので、通板を安定化させることもできる。 In the example of FIGS. 2 to 6, since the metal strip is turned using the direction changing device while the metal strip passes through one furnace body 2, the front stage of the furnace body 2 as in the example of FIG. 1. Alternatively, it is not necessary to provide a separate tension adjusting device in the subsequent stage. Thereby, space can be saved for peripheral equipment. Moreover, since a tension | tensile_strength can be provided to a metal strip using a direction change apparatus while passing the furnace body 2, a threading plate can also be stabilized.

尚、炉体からの粒子の落下・流出を防止するという観点からは、図１〜６のように、炉体の上部から金属帯を導入し、かつ炉体の上部へと金属帯を導出することが好ましい。 From the viewpoint of preventing the particles from falling and flowing out of the furnace body, as shown in FIGS. 1 to 6, a metal band is introduced from the upper part of the furnace body, and the metal band is led out to the upper part of the furnace body. It is preferable.

広幅の金属帯が高速で連続して走行する炉内２では、粒子から金属帯へ移動する熱量も相当なものになる。例えば、加熱の場合、金属帯から粒子への熱交換が大きく金属帯周りの粒子温度が低下し、炉体壁周辺の粒子温度が高い状態となり粒子の温度分布が不均一になる。その結果、粒子流動状態においても温度ムラが発生し均一な加熱が困難となる場合がある。冷却の場合も同様に温度ムラが発生する場合がある。そのため粒子の熱交換を炉壁以外でも効率よく行えるようにするため、図8に示すような高温または低温保持が可能となるよう熱交換を行う加熱・冷却用の熱交換器を炉内に備えることが好ましい。 In the furnace 2 in which the wide metal strip continuously travels at a high speed, the amount of heat transferred from the particles to the metal strip is considerable. For example, in the case of heating, the heat exchange from the metal band to the particles is large, the particle temperature around the metal band is lowered, the particle temperature around the furnace body wall is high, and the temperature distribution of the particles becomes uneven. As a result, temperature unevenness may occur even in a particle flow state, and uniform heating may be difficult. Similarly, in the case of cooling, temperature unevenness may occur. Therefore, in order to efficiently perform heat exchange of particles outside the furnace wall, a heat exchanger for heating and cooling that performs heat exchange so as to be able to maintain high temperature or low temperature as shown in FIG. 8 is provided in the furnace. It is preferable.

熱交換器の形状としては、粒子の流動を妨げないように細い形状が好ましい。また、粒子との熱交換を効率よく行えるよう表面積を大きくとることが好ましい。例えば、細いパイプ状の管や板状の熱交換器を複数本槽内に配置することで熱交換を行う面積を広くすることができる。または多数のフィンを設けたような構造の熱交換器も有効である。熱交換器で熱交換を行う媒体は、輸送が容易な気体や液体など流体を好適に使用することができる。また加熱の場合、通電加熱や誘導加熱、バーナー等を用いて金属を加熱するなど発熱体として用いても良い。 The shape of the heat exchanger is preferably a thin shape so as not to hinder the flow of particles. Moreover, it is preferable to make a surface area large so that heat exchange with particle | grains can be performed efficiently. For example, by arranging a plurality of thin pipe-like tubes and plate-like heat exchangers in the main tank, the area for heat exchange can be increased. Alternatively, a heat exchanger having a structure in which a large number of fins are provided is also effective. As a medium for performing heat exchange with the heat exchanger, a fluid such as gas or liquid that can be easily transported can be suitably used. In the case of heating, it may be used as a heating element such as electric heating, induction heating, heating a metal using a burner or the like.

粒子３には、一定の質量があり、磨耗性に優れ、高温で安定な材質を用いることができる。例えば、一般に入手可能なアルミナ粉、ジルコニア粉、酸化イットリウム粉、及びこれらの化合物、混合物等を利用することができる。 The particles 3 have a constant mass, can be made of a material that is excellent in wear and stable at high temperatures. For example, generally available alumina powder, zirconia powder, yttrium oxide powder, and compounds and mixtures thereof can be used.

本発明で通板される金属帯としては、鋼帯が特に好ましい。鋼帯の成分組成は特に制限されないが、Ｓｉを０．３質量％以上又はＭｎを０．３質量％以上含有する高張力鋼板であってもよい。Ｓｉ、Ｍｎは、機械的な特性を改善するのに有効な重要成分であるが、酸化されやすいので、鋼帯の表層にＳｉ、Ｍｎの酸化物が濃化しやすい傾向にある。鋼板表層のＳｉ、Ｍｎ酸化物は、鋼帯と接触するロールに付着し、鋼帯表面への押し傷、欠陥等の原因となる。また、Ｓｉ、Ｍｎの表面における濃化は、鋼板の濡れ性を悪化させるので、表面処理時にメッキ不良等を引き起こす。よって、鋼帯製造において、表面欠陥を防止するためには、Ｓｉ、Ｍｎの表層における濃化の抑制が重要である。 A steel strip is particularly preferable as the metal strip passed through in the present invention. The component composition of the steel strip is not particularly limited, but may be a high-tensile steel plate containing 0.3 mass% or more of Si or 0.3 mass% or more of Mn. Si and Mn are important components effective for improving the mechanical properties, but are easily oxidized, so that the oxides of Si and Mn tend to be concentrated on the surface layer of the steel strip. The Si and Mn oxides on the steel sheet surface layer adhere to the roll in contact with the steel strip, and cause a scratch, a defect and the like on the steel strip surface. Further, the concentration of Si and Mn on the surface deteriorates the wettability of the steel sheet, and therefore causes poor plating during the surface treatment. Therefore, in steel strip production, in order to prevent surface defects, it is important to suppress concentration of Si and Mn in the surface layer.

炉体内で粒子が流動し、金属帯の表面に接触することで、粒子を介して高い熱伝達率が実現される。さらに本発明者らの検討によると、金属帯と粒子との接触により、金属帯の表面を洗浄、活性化、及び研磨し、金属帯の表面を改質できることが見出された。粒子を流動させた流動層内で鋼帯を熱処理すると、鋼帯表面の研磨量は非常に僅かであるが、表層のＳｉ、Ｍｎ等の濃化量が減少し、これら易酸化性元素の表層濃化を抑制する効果のあることが見出された。また、Ｓｉ、Ｍｎに加えて、ＡｌやＢ等のその他の易酸化性元素の表層における濃化の特性にも同様の効果があることが見出された。 When the particles flow in the furnace and come into contact with the surface of the metal strip, a high heat transfer coefficient is realized through the particles. Further, according to the study by the present inventors, it has been found that the surface of the metal band can be modified by cleaning, activating, and polishing the surface of the metal band by contact between the metal band and the particles. When the steel strip is heat-treated in a fluidized bed in which particles are flowed, the amount of polishing on the surface of the steel strip is very slight, but the concentration of Si, Mn, etc. on the surface layer decreases, and the surface layer of these oxidizable elements. It was found that there is an effect of suppressing concentration. In addition to Si and Mn, it has been found that the same effect can be obtained in the concentration characteristics of other easily oxidizable elements such as Al and B in the surface layer.

これら、流動粒子による鋼帯表面の洗浄（研磨）効果を十分に引き出すためには、使用する粒子の粒径分布として、粒径が１００μｍ以上の粒子を３０質量％以上含むようにすることが好ましい。１００μｍ以上の粒径を備えた粒子が少ないと、鋼帯表面の研磨効果が不十分となり、易酸化性元素の表面濃化を抑制する効果が十分には得られない。 In order to sufficiently bring out the effect of cleaning (polishing) the surface of the steel strip by the fluidized particles, it is preferable that the particle size distribution of the particles used includes 30% by mass or more of particles having a particle size of 100 μm or more. . If the number of particles having a particle diameter of 100 μm or more is small, the polishing effect on the surface of the steel strip becomes insufficient, and the effect of suppressing the surface concentration of the easily oxidizable element cannot be obtained sufficiently.

粒子の粒径が大きくなると鋼帯表面の研磨効果が上昇する一方で、粒子を流動させるために必要なガス流量が大きくなるという問題がある。よって、最大粒子の粒径は１００００μｍ以下、好ましくは５０００μｍ以下とするのがよい。さらに、流動時において金属帯８の表面に微小な傷が発生することを防止するという観点からは、最大粒子の粒径を４０００μｍ以下とすることが好ましい。 As the particle size of the particles increases, the polishing effect on the surface of the steel strip increases, while there is a problem that the gas flow rate necessary for flowing the particles increases. Therefore, the maximum particle size should be 10,000 μm or less, preferably 5000 μm or less. Furthermore, from the viewpoint of preventing the generation of minute scratches on the surface of the metal band 8 during flow, it is preferable that the maximum particle size be 4000 μm or less.

粒子の粒径範囲として、80質量%以上の粒子の最小粒径dと最大粒径Dとの比をD/d≦10とすることが好ましい。更に好ましくはD/d≦5である。粒子の単位体積当たりの接触頻度は粒径により異なる。粒径Dのみと粒径dのみの流動層における接触頻度は幾何学的に(D/d)²倍異なる。粒子の接触力も同様に(d/D)²倍異なる。粒径の大きい方が接触頻度は小さいが、接触力は大きくなり単一粒子の流動化という意味では大きなエネルギーを必要とする。そのため粒径分布の差があまりに大きいと最適な流動状態（ガス投入量、圧力）を確保することが困難となる。つまりは流動化が均一に起こらず温度ムラが問題となるため、質量あたりに大部分を占める粒子の粒径分布はある範囲に収める必要がある。なお、最小粒径dの下限については、流動性を良好とするためには、70μm以上が好ましい。 As the particle size range of the particles, it is preferable that the ratio between the minimum particle size d and the maximum particle size D of particles of 80% by mass or more is D / d ≦ 10. More preferably, D / d ≦ 5. The contact frequency per unit volume of particles varies depending on the particle size. The contact frequency in a fluidized bed with only particle size D and only particle size d is geometrically (D / d) ² times different. The contact force of the particles is also different by (d / D) ² times. The larger the particle size, the smaller the contact frequency, but the larger the contact force, the greater the energy required in the sense of fluidizing a single particle. Therefore, if the difference in particle size distribution is too large, it becomes difficult to ensure an optimal flow state (gas input amount, pressure). That is, since fluidization does not occur uniformly and temperature unevenness becomes a problem, the particle size distribution of the particles occupying most per mass must be within a certain range. The lower limit of the minimum particle diameter d is preferably 70 μm or more in order to improve fluidity.

なお、粒子の粒径は、２軸平均径を採用することができ、顕微鏡を用いて測定することができる。 In addition, the particle diameter of particle | grains can employ | adopt biaxial average diameter, and can be measured using a microscope.

次に、本発明に係る熱処理装置を特に好適に用いることのできる、連続焼鈍装置について説明する。 Next, a continuous annealing apparatus that can particularly suitably use the heat treatment apparatus according to the present invention will be described.

図７のように、連続焼鈍装置２１では、入側から順に、加熱帯２２、均熱帯２３、冷却帯２４、及び過時効帯２５が設けられる。加熱帯２２及び均熱帯２３では、水素、窒素等またはこれらの混合ガスからなる雰囲気下で約８００℃まで加熱、保熱処理される。冷却帯２４では、約５００℃程度まで急冷された後、焼き戻し処理を行う。尚、図示していないが、加熱帯２２の前段には、鋼帯を１５０℃程度まで予熱する予熱帯が別に設けられていてもよい。 As shown in FIG. 7, in the continuous annealing apparatus 21, a heating zone 22, a soaking zone 23, a cooling zone 24, and an overaging zone 25 are provided in this order from the entry side. In the heating zone 22 and the soaking zone 23, heating and heat treatment are performed up to about 800 ° C. in an atmosphere made of hydrogen, nitrogen or the like or a mixed gas thereof. In the cooling zone 24, after quenching to about 500 ° C., a tempering process is performed. In addition, although not shown in figure, the pre-tropics which preheat a steel strip to about 150 degreeC may be provided in the front | former stage of the heating zone 22 separately.

連続焼鈍設備２１の予熱帯、加熱帯２２、均熱帯２３、冷却帯２４、及び過時効帯２５のいずれにも、本発明の熱処理装置を適用することができる。この際、各帯の一部に本発明の熱処理装置を適用することができ、具体的には、各帯の１〜５パス程度のみ本発明の熱処理装置を適用することができる。尚、１パスとは、各帯において鋼帯が方向転換を行ってから次の方向転換をするまでの間のことをいう。各帯の一部に本発明の熱処理装置を適用する場合には、残りのパスには、従来通りの加熱法（例えばラジアントチューブ炉を用いた加熱法）を適用することができる。 The heat treatment apparatus of the present invention can be applied to any of the pre-tropical zone, the heating zone 22, the soaking zone 23, the cooling zone 24, and the overaging zone 25 of the continuous annealing equipment 21. At this time, the heat treatment apparatus of the present invention can be applied to a part of each band, and specifically, the heat treatment apparatus of the present invention can be applied only to about 1 to 5 passes of each band. In addition, one pass means a period from the time when the steel strip changes direction in each band to the next change of direction. When the heat treatment apparatus of the present invention is applied to a part of each band, a conventional heating method (for example, a heating method using a radiant tube furnace) can be applied to the remaining passes.

連続焼鈍設備２１において、なかでも、加熱帯２２及び冷却帯２４のいずれかに本発明の熱処理装置を適用することが特に好ましい。加熱帯２２及び冷却帯２４では、急速加熱及び急速冷却を行うことが望まれるが、流動層型の熱処理装置を用いることによって、均一かつ高速に金属帯を加熱・冷却することが可能となる。 In the continuous annealing equipment 21, it is particularly preferable to apply the heat treatment apparatus of the present invention to any one of the heating zone 22 and the cooling zone 24. In the heating zone 22 and the cooling zone 24, it is desired to perform rapid heating and rapid cooling. However, by using a fluidized bed type heat treatment apparatus, the metal zone can be heated and cooled uniformly and at high speed.

図７に示す連続焼鈍設備を模擬した連続焼鈍シミュレーター装置を用いて、板厚０．４ｍｍ、板幅１２０ｍｍの鋼板コイルについて連続焼鈍を行った。加熱帯の炉内温度を８００℃とし、冷却帯の炉内温度を４７０℃とした。本発明に係る流動粒子を用いた熱処理装置は冷却帯に設置した。また、炉内の雰囲気ガスは、体積％で水素３％、窒素９７％、露点は−３０℃とした。メッキ性評価に使用した鋼板のＳｉ、Ｍｎ成分組成は、質量％でＳｉが０．３％、Ｍｎが０．８％であった。流動層内の粒子としては、アルミナ粉を用いた。分散板としては、セラミックの多孔質焼結体を加工したものを使用した。尚、冷却帯内部の通板は、図１に示すフリーループ方式とした。また、冷却帯に用いた炉体の断面形状は、フリーループ方式において幅が３００ｍｍ×６００ｍｍで粒子の重鎮高さ５ｍとした。熱交換器は外径Φ５０ｍｍの金属製パイプをＵ字に加工したものを2本流動層内に差し込み、内部に冷却した炉内雰囲気ガスを流すことにより流動層内粒子の冷却を行った。流動層内の粒子温度ムラの測定は、流動層高さ2.5ｍ、5.0ｍ地点に設置した熱電対により行った。10分間の測定で、30秒間の平均温度を測定し20点データとして、2地点の最大温度差を粒子温度ムラとして記録した。 Continuous annealing was performed on a steel sheet coil having a plate thickness of 0.4 mm and a plate width of 120 mm using a continuous annealing simulator device that simulates the continuous annealing facility shown in FIG. The furnace temperature in the heating zone was 800 ° C., and the furnace temperature in the cooling zone was 470 ° C. The heat treatment apparatus using the fluidized particles according to the present invention was installed in the cooling zone. The atmosphere gas in the furnace was 3% by volume hydrogen, 97% nitrogen, and the dew point was −30 ° C. The Si and Mn component composition of the steel sheet used for the evaluation of plating properties was 0.3% by mass and Si was 0.3% and Mn was 0.8%. Alumina powder was used as particles in the fluidized bed. As the dispersion plate, a processed porous sintered body of ceramic was used. In addition, the passage plate inside the cooling zone was a free loop system shown in FIG. Moreover, the cross-sectional shape of the furnace body used for the cooling zone was set to a width of 300 mm × 600 mm and a heavy particle height of 5 m in the free loop method. As the heat exchanger, two U-shaped metal pipes having an outer diameter of Φ50 mm were inserted into the fluidized bed, and the particles in the fluidized bed were cooled by flowing a cooled atmospheric gas inside the furnace. The measurement of the particle temperature unevenness in the fluidized bed was performed with a thermocouple installed at a height of the fluidized bed height of 2.5 m and 5.0 m. The average temperature for 30 seconds was measured for 10 minutes, and the maximum temperature difference between the two points was recorded as particle temperature unevenness as 20 point data.

以下の表１の本発明例１、１１に示す条件で、ライン速度３０〜１５０ｍ／ｍｉｎで鋼帯を通板、熱処理し、通板性及び粒子の流動性に関する検証を行った。通板性の評価は、鋼帯の表面における擦り傷等の発生の有無を確認することにより行い、表１の備考の欄に結果を記載した。粒子の流動性の評価は、実験前に炉温を上昇させずに大気温条件下でライン速度を変更しながら、流動層の上部から直接目視により粒子が流動していることを確認することにより行った。表１に示す結果の通り、粒子の流動性は良好であったので、粒子を用いた流動層内での熱処理時には高い熱伝達特性が得られたと判断した。 The steel strip was passed through and heat treated at a line speed of 30 to 150 m / min under the conditions shown in Invention Examples 1 and 11 in Table 1 below, and verification was made regarding the passability and the fluidity of particles. The evaluation of the plate passing property was performed by confirming the presence or absence of scratches on the surface of the steel strip, and the results are shown in the remarks column of Table 1. The evaluation of the fluidity of the particles is made by confirming that the particles are flowing directly from the upper part of the fluidized bed while changing the line speed under atmospheric temperature conditions without increasing the furnace temperature before the experiment. went. As the results shown in Table 1, since the fluidity of the particles was good, it was judged that high heat transfer characteristics were obtained during the heat treatment in the fluidized bed using the particles.

次に、表１の本発明例２〜１０、１２〜２０及び比較例１のように、ライン速度６０ｍ／ｍｉｎで流動層内を通板し、その後、溶融亜鉛浴への浸漬によって溶融亜鉛メッキを施した。亜鉛メッキ浴の温度は４７０℃とした。メッキ性を評価した結果を表１に示す。 Next, as in Invention Examples 2 to 10, 12 to 20 and Comparative Example 1 in Table 1, the inside of the fluidized bed is passed at a line speed of 60 m / min, and then hot dip galvanizing is performed by immersion in a hot dip zinc bath. Was given. The temperature of the galvanizing bath was 470 ° C. Table 1 shows the results of evaluating the plating properties.

１００μｍ以上の粒子割合が３０質量％以上となる例（本発明例２〜８）では、メッキ性が良好であった。本発明例９、１０、１９、２２では、不良が発生した。尚、最大粒径が４０００μｍを超える粒子を含む例（本発明例８）においては、マイクロスコープで表面を拡大すると微小な傷が確認された。 In the examples where the ratio of particles of 100 μm or more is 30% by mass or more (Invention Examples 2 to 8), the plating property was good. In Invention Examples 9, 10, 19, and 22, defects occurred. In the example containing the particles having a maximum particle size exceeding 4000 μm (Example 8 of the present invention), microscopic scratches were confirmed when the surface was enlarged with a microscope.

また熱交換器を使用した流動層（本発明例１１〜２０では、粒子温度ムラを低減できる効果が確認された。 Moreover, the fluidized bed using a heat exchanger (In invention examples 11-20, the effect which can reduce particle temperature nonuniformity was confirmed.

比較例として、流動層下部の鋼帯方向転換を接触方式（ロール搬送）で行った条件では、ロール−鋼帯間へ粒子が噛み込み、鋼帯表面に押し傷、擦り傷が発生した。一方で、本発明例１〜２０では、流動層による高い熱処理特性を実現するとともに、押し傷による板変形や擦り傷の発生を防止することができた。 As a comparative example, under the condition that the direction of the steel strip at the lower part of the fluidized bed was changed by a contact method (roll conveyance), particles were caught between the roll and the steel strip, and the surface of the steel strip was pressed and scratched. On the other hand, in Examples 1 to 20 of the present invention, it was possible to realize high heat treatment characteristics by the fluidized bed and to prevent the occurrence of plate deformation and scratches due to the press wound.

また、粒子径分布の検証を行った結果を表２に示す。質量％で80％以上の粒子が最小粒径ｄと最大粒径Ｄの比D/dで10倍以内に収まっている場合に、投入ガス量を変化させることで最適な流動状態が得られた。範囲を外れる場合の流動状態は僅かにムラが認められ良好ではなかった。 Table 2 shows the results of verification of the particle size distribution. When particles with a mass% of 80% or more are within 10 times the ratio D / d between the minimum particle diameter d and the maximum particle diameter D, the optimum flow state was obtained by changing the input gas amount. . When the flow rate was out of the range, the flow state was slightly uneven and was not good.

１熱処理装置
２炉体
３流動粒子
４ガス噴出装置
４ａ分散板
４ｂガス圧力室
５粒子除去装置
５ａワイプ式の装置
５ｂガス式の装置
６搬送ロール
７方向転換装置
７ａ方向転換装置
７ｂ方向転換装置
７ｃ方向転換装置
８金属帯
９シール板
１０隔壁
１１熱交換器
２１連続焼鈍設備
２２加熱帯
２３均熱帯
２４冷却帯
２５過時効帯 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat processing apparatus 2 Furnace body 3 Fluidized particle 4 Gas ejection apparatus 4a Dispersion plate 4b Gas pressure chamber 5 Particle removal apparatus 5a Wipe type apparatus 5b Gas type apparatus 6 Conveyance roll 7 Direction change apparatus 7a Direction change apparatus 7b Direction change apparatus 7c Direction change device 8 Metal strip 9 Seal plate 10 Bulkhead 11 Heat exchanger 21 Continuous annealing equipment 22 Heating zone 23 Soaking zone 24 Cooling zone 25 Overaging zone

Claims

金属帯が上下方向に通板される炉体と、
前記炉体の内部に充填される流動粒子と、
前記炉体の内部にガスを吹き込み、前記流動粒子を流動させるガス噴出装置と、
炉体内での前記金属帯の進行方向を転換する方向転換装置と、を有し、
前記方向転換装置は、電磁力方式又はガス噴射方式の装置であり、金属帯の表面に接触せずに、金属帯の進行方向を転換可能である金属帯の熱処理装置。 A furnace body in which a metal strip is vertically passed;
Fluidized particles filled in the furnace body;
A gas ejection device for blowing gas into the furnace body and causing the fluidized particles to flow;
A direction changing device for changing the traveling direction of the metal strip in the furnace body,
The said direction change apparatus is an apparatus of an electromagnetic force system or a gas-injection system, and is a heat treatment apparatus for a metal band that can change the traveling direction of the metal band without contacting the surface of the metal band.

前記方向転換装置は、前記炉体の内部または前記炉体の下方かつ外部に設けられ、前記炉体の内部または前記炉体の下方かつ外部において金属帯の進行方向を転換可能である請求項１に記載の金属帯の熱処理装置。 2. The direction change device is provided inside the furnace body or below and outside the furnace body, and is capable of changing the traveling direction of the metal strip inside the furnace body or below and outside the furnace body. Heat treatment apparatus for metal strips as described in 1 .

金属帯が上下方向に通板される炉体と、
前記炉体の内部に充填される流動粒子と、
前記炉体の内部にガスを吹き込み、前記流動粒子を流動させるガス噴出装置と、
炉体内での前記金属帯の進行方向を転換する方向転換装置と、を有し、
前記方向転換装置は、前記炉体の内部に設けられ、金属帯の表面に接触せずに、前記炉体の内部において金属帯の進行方向を転換可能である金属帯の熱処理装置。 A furnace body in which a metal strip is vertically passed;
Fluidized particles filled in the furnace body;
A gas ejection device for blowing gas into the furnace body and causing the fluidized particles to flow;
A direction changing device for changing the traveling direction of the metal strip in the furnace body,
The said direction change apparatus is a heat processing apparatus of the metal strip which is provided in the inside of the said furnace body, and can change the advancing direction of a metal band in the said furnace body, without contacting the surface of a metal strip.

金属帯が上下方向に通板される炉体と、
前記炉体の内部に充填される流動粒子と、
前記炉体の内部にガスを吹き込み、前記流動粒子を流動させるガス噴出装置と、
炉体内での前記金属帯の進行方向を転換する方向転換装置と、を有し、
前記方向転換装置は、前記炉体の下方かつ外部に設けられ、金属帯の表面に接触せずに、前記炉体の下方かつ外部において金属帯の進行方向を転換可能である金属帯の熱処理装置。 A furnace body in which a metal strip is vertically passed;
Fluidized particles filled in the furnace body;
A gas ejection device for blowing gas into the furnace body and causing the fluidized particles to flow;
A direction changing device for changing the traveling direction of the metal strip in the furnace body,
The direction changing device is provided below and outside the furnace body, and is capable of changing the traveling direction of the metal band below and outside the furnace body without contacting the surface of the metal band. .

前記方向転換装置は、電磁力方式又はガス噴射方式の装置である請求項３または４に記載の金属帯の熱処理装置。 The metal band heat treatment apparatus according to claim 3 or 4, wherein the direction changing device is an electromagnetic force type or gas injection type device.

さらに、前記炉体の内部には、粒子の熱交換を行う熱交換器を有する請求項１から５のいずれか一項に記載の金属帯の熱処理装置。 Furthermore, the heat processing apparatus of the metal strip as described in any one of Claim 1 to 5 which has a heat exchanger which heat-exchanges a particle | grain inside the said furnace body.

前記炉体の後段に位置する搬送ロールと、前記炉体との間には、金属帯の表裏面に付着した流動粒子を除去する粒子除去装置を備えた請求項１から６までのいずれか一項に記載の金属帯の熱処理装置。 A transfer roll located downstream of said furnace body, between the furnace body, any one of claim 1, further comprising a particulate control device for removing fluidized particles adhered to the front and back surfaces of the metal strip up to 6 The metal strip heat treatment apparatus according to Item.

前記粒子除去装置は、ワイプ式又はガス噴射式の装置である請求項７に記載の金属帯の熱処理装置。 The metal strip heat treatment apparatus according to claim 7 , wherein the particle removing apparatus is a wipe type or gas jet type apparatus.

前記流動粒子は、粒径が１００μｍ以上の粒子を３０質量％以上含有する請求項１から８までのいずれか一項に記載の金属帯の熱処理装置。 Wherein the flow particles, heat treatment apparatus of a metal band according to any one of claims 1 to grain size contains more particles 100μm or more 30 wt% to 8.

前記流動粒子は、最大粒子の粒径が４０００μｍ以下である請求項１から９までのいずれか一項に記載の金属帯の熱処理装置。 Wherein the flow particles, heat treatment apparatus of a metal band according to any one of claims 1 to 9 grain size of maximum particle is not more than 4000 .mu.m.

前記流動粒子の８０質量％以上は、最小粒径dと最大粒径Dとの比D/dが10以下である請求項１から１０までのいずれか一項に記載の金属帯の熱処理装置。 The metal band heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 10 , wherein a ratio D / d between the minimum particle diameter d and the maximum particle diameter D is 10 or less for 80 mass% or more of the fluidized particles.

請求項１から１１までのいずれか一項に記載の金属帯の熱処理装置を備えた、連続焼鈍設備。 With a heat treatment apparatus of a metal band according to any one of claims 1 to 11, continuous annealing equipment.