JPS5831371B2 - 連続式熱処理炉の操業方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、急速加熱炉長部と燃焼加熱炉長部とを備えた
連続式熱処理炉の操業方法に関するものである。

熱処理とは鋼を適当な温度に加熱したのち所要の冷却速
度で冷却し、目的の性質を与える操作であり、熱処理は
ノルマライジング、クエンチング、テンパーリングに分
類され、熱処理炉の役割は圧延製造された鋼材を所定の
温度まで再加熱することにある。

連続式熱処理炉の形式は、ラジアントチューブ内で燃料
を燃焼させて鋼材を間接的に加熱するラジアントチュー
ブ形及び燃料バーナによる燃焼ガス中で直接的に鋼材を
加熱する直火形がある。

又誘導加熱式連続熱処理炉もあるが、これは設備費が高
価であるため、誘導加熱装置或は噴流加熱装置等の急速
加熱手段を有する急速加熱炉長部と、上記ラジアントチ
ューブ或は燃料バーナー等の燃焼加熱手段を有する燃焼
加熱炉長部とからなる連続式熱処理炉が提案されている
。

例えば厚板鋼板を処理対象とする従来のラジアントチュ
ーブ形成は直火形連続式熱処理炉の操業方法は、熱処理
の種類によって鋼板の要求温度が決まると上記炉の加熱
帯均熱帯の雰囲気温度を設定し、鋼板の板厚に応じて在
炉時間を求め、鋼板の炉内搬送速度を設定し、所定の鋼
板要求温度に昇温し均熱するものである。

例えば厚板鋼板の実際の熱処理操業に於ては、処理温度
（炉抽出温度）が、ノルマライジングやクエンチングの
熱処理種類によって異なり、又テンパーリングの中でも
処理後の要求材質により処理温度基準が５００〜７００
℃の範囲にわたっている。

更に処理される鋼板板厚は１０〜１００ｍｍの範囲にわ
たっている。

又コールドストリップの熱処理（焼鈍）に於ても、処理
温度が７００〜９５０℃、鋼板厚みは０．３〜３．０ｍ
／ｍの範囲にわたっている。

従って熱処理前に、熱処理温度別に処理鋼板を区分する
。

更に上記熱処理温度別に区分された鋼板群を板厚毎に区
分する。

連続式熱処理炉に、上記要求温度及び又は板厚の異なる
鋼板群を順次装入する場合、上記鋼板群の装入毎に炉温
の設定替え及び又は炉内搬送速度の設定替えをしなけれ
ばならない。

若しくは後続鋼板群が、先行鋼板群と同一要求温度であ
っても板厚が異なる場合、後続鋼板群の装入時、炉内搬
送速度を修正しなければならず、一方後続鋼板群が先行
鋼板群と同一板厚であっても、要求温度が異なる場合、
後続鋼板群の装入時、炉温の設定替えが必要である。

要求温度で炉温か決定されるが、例えば要求温度で区別
された鋼板群で板厚が変わると、在炉時間Ｔを第（１式
で求めて炉内搬送速度を鋼板厚み毎に設定変更する。

更に、後続鋼板群が先行鋼板群と要求温度及び板厚が異
なる場合には、後続鋼板群の装入時、炉温及び炉内搬送
速度を設定変更しなければならない。

炉内に先行鋼板群の鋼板が残っている状態で、炉温や炉
内搬送速度を後続鋼板群用に設定変更すると、先行鋼板
群の鋼板温度に影響を与えるので、先行鋼板群の最後尾
の鋼板が炉内より抽出されるまで、上記炉温、上記速度
の設定変更及び後続鋼板群の炉内への装入を行なわず、
空炉状態にて操炉され、上記最後尾の鋼板が抽出されて
、設定変更し、引続いて上記鋼板群を装入する操業方法
がとられている。

従って上記空炉の操業時間分だけ処理速度Ｔ／Ｈｒが低
下し、炉の保熱エネルギの無駄となる。

又コールドストリップの熱処理（焼鈍）でも調整用のダ
ミー鋼板を連結するような方法をとったりしているが、
熱エネルギーの無駄を生じることはさけられない。

要求温度毎及び板厚毎の専用炉を所有すれば前記問題を
解消できるが、設備費が高価となるので採用できない。

従来のラジアントチューブ形成は直火形連続式熱処理炉
の他に、前述の様１こ誘導加熱装置或は噴流加熱装置等
の急速加熱手段を有する急速加熱炉長部分と上記ラジア
ントチューブ或は燃料バーナー等の燃焼加熱手段を有す
る燃焼加熱炉長部分とからなる連続式熱処理炉が提案さ
れているが、従来の上記熱処理炉の操業法の問題点を解
消する具体的な操業方法については伺ら提案されていな
い。

本発明は上記実状に鑑みてなされたもので、従来の熱処
理炉に於て、鋼板寸法、熱処理温度の相違によって生じ
る空炉状態を減少させ、処理速度の向上並びに省エネル
ギーを計った、急速加熱炉長部分と燃焼加熱炉長部分と
を備えた連続式熱処理炉の操業方法を提供することを目
的とする。

以下本発明の熱処理炉の操業方法を図面により鋼板の場
合を例にして説明する。

第１図は、鋼板装入側の炉長部分に誘導加熱装置１を設
けた急速加熱炉長部分２と残炉長部にラジアントチュー
ブ３を設けた燃焼加熱炉長部４とから構成され、テーブ
ルローラ６により鋼板７，８が移送される連続式熱処理
炉５を示したものである。

上記誘導加熱装置１はコイル１ａと温度コントローラ１
ｂとから構成される。

９及び１０は上記燃焼加熱炉長部４の加熱帯及び均熱帯
で、１１及び１２は上記帯９及び１０の炉温検出器、１
３は加熱帯９の出口で鋼板温度を検出する温度計、１４
は熱処理炉５の装入口直前に配置した、鋼板装入検知機
能と装入鋼板の温度検知機能（鋼板がホットな状態で挿
入される場合に装入鋼板温度を検知する）を兼ね備えた
検出器、１５は計算機で、１６及び１７は加熱帯９及び
均熱帯１０のラジアントチューブ３への燃料量を独立し
て調節する制御弁、１８及び１９は計算機１５からの指
◆により弁１６及び１７を制御する温度コントローラで
ある。

まずはじめに鋼板要求温度が一定の種々の厚みの鋼板を
連続的に装入し、熱処理する場合の操業方法について説
明する。

この操業方法は、ノルマライジング、クエンチングの様
に処理後の要求材質による処理温度（要求温度）範囲が
小さい熱処理や、要求温度別の専用炉に於て最も有効で
ある。

図示しない情報入力装置から処理予定の鋼板の寸法情報
を与えられた計算機１５はまず、鋼板要求温度が一定の
種々の厚み鋼板の中で最も加熱されやすい最小板厚の鋼
板（基準鋼板）７について、急速加熱炉長部２の誘導加
熱装置１により加熱しないで（或は加熱しても一定の加
熱度を与えるようにして）燃焼加熱炉長部４で昇温する
として上記鋼板要求温度より炉温θｍを求める。

次に上記炉温θｍと上記最小板厚の鋼板板厚ｔと第（１
）式から燃焼加熱炉長部４の在炉時間Ｔを求め、炉内搬
送速度■を決定する。

そして計算機１５は、テーブルローラ６の図示しないテ
ーブル速度コントローラに上記炉内搬送速度を目標値と
して与え、上記炉温θｍを温度コントローラ１８゜１９
に目標値として与える。

温度コントローラ１８．１９によってラジアントチュー
ブ３に燃料制御弁１６．１７を介して燃料が送り込まれ
、燃焼し、又、炉温が炉温検出器１１，１２で検出され
温度コントローラ１８．１９にフィードバックされ、炉
温か目標値に制御される。

この状態で順次連続的に炉５内へ装入された上記鋼板７
，７．７は急速加熱炉長部２で加熱されることなく炉長
部長４で所定の要求温度まで加熱され、順次抽出される
。

次に検出器１４で、要求温度が鋼板１と同一であるが板
厚が大きい鋼板８が確認されても、搬送速度■を変更す
ることなく一定にしておき、鋼板８の燃焼加熱炉長部分
４での在炉時間Ｔを固定しておく。

又炉温θｍも固定しておく。

このまま鋼板８を炉内に挿入しても炉出口で要求温度に
達しないので検出器１４で鋼板８が確認されると、計算
機１５が炉温θｍの炉長部４を速度Ｖで搬送して要求温
度にするために必要な鋼板８の急速加熱炉長部分２での
加熱度（昇温量）を下記第（２）式より演算する。

ここで在炉時間Ｔは先に第（１）式で求められた一定値
で、伝熱条件αの函数式の鋼板板厚ｔ、比熱Ｃｐ、密度
ρは、計算機１５に情報として入力され、伝熱係数りは
過去の実績データより適切な値が、板厚別或は炉温別に
求められ、計算機１５に記憶されている。

なお急速加熱炉長部２で一定の加熱度を与えている場合
も同様に演算される。

この様に計算機１５に於て急速加熱炉長部２の出口或は
燃焼加熱炉長部４の入口での必要鋼板温度θ。

が求められると、計算機１５は、鋼板６の寸法、移動速
度■、鋼板６の急速加熱炉長部への装入温度及び温度θ
。

より誘導加熱コイル１ａの投入電力を演算し、電力基準
信号を温度コンｌ−。

−ラ１ｂに与え、これにより誘導加熱装置１は鋼板６を
温度θ。

になる様誘導加熱する。この様に鋼板要求温度が一定の
種々の厚みの鋼板を連続的に装入し熱処理するに際し、
鋼板要求温度から燃焼加熱炉長部の炉温を決定し、又装
入予定の鋼板の中で最小板厚の鋼板寸法と上記炉温とか
ら炉内搬送速度を決定し、上記炉温並びに上記搬送速度
を固定して、鋼板板厚に応じて急速加熱炉長部での加熱
量を調整する操業方法によれば、炉内搬送速度一定にて
連続的に板厚が異なっても挿入できるので、板厚変更時
の搬送速度設定替えのための、板厚の異なる鋼板間の間
隔或は板厚の異なる鋼板群間の先行鋼板群の最後尾鋼板
と後続鋼板群の最先端鋼板との間隔をとる必要がなく、
保熱がなくなり、その間の無駄なエネルギーロスがなく
なり、省エネルギーとなる。

又装入予定の鋼板の内、最小板厚の鋼板を基準に炉内搬
送速度を決定するとともに前記鋼板間の間隔をとる必要
がないので、処理速度Ｔ／Ｈｒも向上し、この結果鋼板
単位重量当りの熱効率も向上し、熱量原単位も向上する
。

以上は鋼板要求温度が一定で、種々の厚みの鋼板を連続
的に装入する際の操業方法について述べたものであるが
、以下例えばテンパーリングの様に、鋼板板厚が変化す
るのみならず、鋼板要求温度も要求材質によって変更し
なければならない場合、即ち鋼板要求温度が異なる種々
の厚みの複数の鋼板から構成され、上記要求温度の異な
る複数の鋼板群を順次連続的に挿入し熱処理する場合の
連続式熱処理炉の操業方法について説明する。

この操業方法の特徴は急速加熱部と、加熱帯及び均熱帯
からなる燃焼加熱炉長部とを備えた連続式熱処理炉に於
て、鋼板要求温度が異なる種々の厚みの複数の鋼板から
構成され、上記要求温度の異なる複数の鋼板群を順次挿
入し熱処理するに際し、上記燃焼炉長部の加熱帯の炉温
を上記装入予定の複数の鋼板群の最高要求温度より決定
し、上記炉温と上記最低要求温度の鋼板群中の最小板厚
の鋼板寸法より炉内搬送速度を決定し、上記炉温及び搬
送速度を一定に保ち、上記鋼板群の要求温度に応じて上
記燃焼加熱炉長部の均熱帯の炉温を調整すると共に、鋼
板群中の鋼板板厚に応じて急速加熱炉長部での加熱量を
調整することにある。

以上本操業法を第１図にもとすいて説明する。

第１図に於て、装入予定されている処理鋼板群に関する
処理温度、板厚等の情報が、図示しない入力装置より与
えられる。

すると計算機１５は、装入予定の鋼板群の中で最低処理
温度の鋼板群と最高処理温度の鋼板群を選ぶと共に、上
記最低処理温度の鋼板群の中で板厚最小の鋼板を選ぶ。

そして上記最高処理温度から決る燃焼加熱炉長部４の均
熱帯１０の炉温と同等か或はそれ以上の適切な値を選定
し、これを上記炉長部４の加熱帯９の炉温として固定す
る。

この炉温は、上記装入予定の処理鋼板群の装入作業中変
更しない。

続いて上記帯９の炉温と、上記最低処理温度の鋼板群の
中で上記炉長部４の在炉時間が最小となる最小板厚の鋼
板（基準鋼板）寸法とより、第（１）式にもとすき上記
鋼板の在炉時間を求め、これから炉内搬送速度即ちテー
ブルローラ６のテーブル速度を決定する。

この炉内搬送速度は、上記装入予定の処理鋼板群の装入
処理作業中変更しない。

一方上記炉長部４の均熱帯１０の炉温は上記各鋼板群の
処理温度より決るので、鋼板群の処理温度毎に設定変更
する。

この設定変更タイミングについては後述する。

さて同一処理温度の鋼板群の中で板厚の大きな鋼板につ
いては急速加熱炉長部２で加熱しないと炉長部４で在炉
時間の延長が必要であるが、炉内搬送速度、炉長部４の
加熱帯均熱帯の炉温を固定して、炉の抽出口或は加熱帯
出口で上記同一処理温度にするのに上記炉長部２の出口
で必要な鋼板温度を、第（２）式にもとすいて計算する
。

そして鋼板の寸法移動速度、上記必要温度より誘導加熱
コイルの投入電力を計算する。

この計算は各処理温度でまとめた鋼板群の各鋼板毎に行
なう。

又この計算タイミングは、上記炉温、並びに搬送速度計
算時に行なっても良いし、装入直前に各鋼板群について
行なっても良い。

そして同一処理温度の鋼板群の各鋼板に対して急速加熱
炉部２の誘導加熱装置１が所定の加熱度を与える。

今第１図に於て先行鋼板群ｅと後続鋼板群ｆとは処理温
度が異なるとする。

そして後続鋼板群ｆの最先の鋼板８が検出器１４で検知
されると、前記設定搬送速度と炉長部４の加熱帯９の炉
温は変更することなく、上記速度と均熱帯１０の炉温の
設定替え必要時間とより、先行鋼板群ｅの最後尾の鋼板
と後続鋼板群ｆの先頭鋼板との必要最小限の板間隙を設
けるべく、前記設定替え必要時間だけ上記鋼板群ｆの先
頭鋼板を炉５の装入側テーブル上に停止する。

なおこの均熱帯１０の炉温設定替え時間は、設定替え温
度差が最小となる様に、装入予定の鋼板群の装入スケジ
ュールを、最小処理温度の鋼板群から、最高処理温度の
鋼板群へ至る様にすれば、設定替え時間が最小となり、
空炉長が最小となる。

なお炉温の変化は炉温を下げるよりも上げる方が早い。

そして前記設定替え必要時間が経過すると、後続鋼板群
ｆの先頭鋼板が先行鋼板群ｅの後尾鋼板と前記間隙を保
って炉内に挿入され、以下引続いて鋼板群ｆの各鋼板を
順次挿入する。

そして鋼板群ｆの板厚の異なる各鋼板は、均熱帯１０の
入口で処理温度になる様に急速加熱炉長部２の誘導加熱
装置１で昇温される。

間隙を保ちながら炉内を通過して先行鋼板群ｅの後尾鋼
板が均熱帯１０を通過し抽出されると、ただちに均熱帯
１０の炉温を、後続鋼板群ｆ用の炉温に設定替えを行な
う。

これは計算機５が温度コントローラ１９に信号を与えて
実行される。

以下処理温度の異なる鋼板群の接続部については同様の
操作を行ない、処理温度の最高の鋼板群まで順次装入し
、在炉時間一定のもとで操業できる。

以上の様に鋼板群の板厚変化に応じて急速加熱炉長部の
加熱量を調整し、又鋼板群の処理温度の変化に応じて均
熱帯の炉温を調整することにより、各鋼板の在炉時間が
一定となり、かつ上記在炉時間は、装入予定の複数の鋼
板群の最高処理温度より決定した加熱帯の炉温と、最低
処理温度の鋼板群の最小板厚の鋼板寸法とより定めた最
小時間であるから、処理速度Ｔ／Ｈｒが向上すると共に
、又最小の空炉間隙しか生じせしめないので、省エネル
ギとなる。

以上詳述した操業方法は省エネルギー、処理速度の向上
の効果の他に次の効果がある。

■ 炉の保熱時、急速加熱炉長部のエネルギー損失は零
にできる。

■ 炉長が短かくて良く設備費が安くなる。

■ テンパーリンク、ノルマライジンク、クエンチング
等の熱処理全てを一基の炉で、実施容易であり、文士な
い１数で全ての熱処理を行なうことができる。

■ 熱処理温度別及び鋼板寸法別の区分数が減少し、処
理前の鋼板山積み等が容易となる。

以上の実施例の説明では基準となる鋼板に関しては、急
速加熱炉長部では加熱しないという条件下の操業形態を
説明したが、基準となる鋼板について一定の加熱度を与
える、つまり全ての鋼板に対して−・定加熱度を与える
という条件下でも同様に操業可能である。

又実施例は、急速加熱手段として誘導加熱装置を使用し
た連続式熱処理炉で説明したが、低温ではスケールの発
生がないので第２図の様に急速加熱手段として噴流加熱
装置ｇを用いた連続式熱処理炉に於ても同様に本発明の
操業方法が適用できる。

なお実施例に於て急速加熱炉長部の急速加熱手段の加熱
能力をこえる鋼板については、燃焼加熱炉長部或は該炉
長部の加熱帯の炉温及び炉内搬送速度を固定する鋼板グ
ループの鋼板或は鋼板群として加えないことは勿論であ
って、他の鋼板グループとして別途取り扱う。

次に急速加熱部を燃焼加熱部の出口側（後段）に設けた
場合について説明する。

この急速加熱部に誘導加熱装置か噴流加熱装置を用いる
ことは前記同様である。

急速加熱部を出口側に設けた連続式熱処理炉のメリット
は前記同様この急速加熱部で鋼材の厚み変化、要求温度
変化に対応して温度制御することによってテーブル速度
や燃焼加熱部の設定炉温を一定にでき、無駄時間が少な
くなり、生産性の向上や省エネルギーになることは熱論
のことである。

それ以外に、後段が燃焼式加熱炉長部である組合せ連続
式熱処理炉や従来の全炉が燃焼式炉長である連続式熱処
理炉では鋼材の昇温状態が昇温初期には単位時間当りの
昇温量が比較的大きいが、昇温後期には単位時間当りの
昇温量が小さくて加熱時間が長くなっている。

したがって昇温後期に急速加熱することによって全体の
昇温時間を短縮でき、生産性が一層向上する、または単
位生産量当りの炉長が短くできる。

これらのことは省エネルギーにもなる。

以下後段に急速加熱設備を設けた連続式熱処理炉の操業
法について説明する。

今、要求温度及び又は厚みの異なる鋼板を含む鋼板グル
ープ例えば、要求温度並びに厚みの異なる複数の鋼板か
らなる鋼板グループの各鋼板を順次連続的に挿入するに
際して、まず前記熱処理炉の炉内搬送速度、燃焼加熱炉
長部の炉温を設定固定する。

この鋼板グループの横取の仕方と、上記速度及び炉温の
設定固定の仕方は次の通りである。

このテーブル速度は鋼板グループの薄い板厚の在炉時間
からおおよそ決定し、又炉温も処理すべき鋼板グループ
中の鋼板の最終要求温度値位におおよそ設定されるが、
テーブル速度、設定炉温は鋼板グループの各鋼板の厚み
、初期温度、最終要求温度、及び急速加熱部の加熱能力
との相互関係から最終的には決定される。

ここでこれらの相互関係からテーブル速度と設定炉温を
一定にして熱処理できる鋼板を予測計算して鋼板グルー
プとしてグループ化していることは勿論である。

上記固定した速度と炉温で熱処理不可能な鋼板について
は別の鋼板グループとして取り扱う。

今前記特定された設定炉温とテーブル速度下の操業で前
記鋼板グループ様の特定板厚すの鋼板が急速加熱炉長部
で加熱することなく処理可能であるとする。

本発明では鋼板グループ中の前記板厚すより大きい鋼板
が入ってきてもテーブル速度と炉温は一定にしておくが
、この条件下では燃焼加熱炉長部では前記鋼板は昇温し
きらないので急速加熱部入口温度を検出するか、または
燃焼加熱部の在炉時間、炉温、鋼材寸法より予測計算し
て求め、即ち急速加熱部入口温度を検知し急速加熱部の
在炉時間、出口要求温度より急速加熱部で温度制御を行
う。

このようにして燃焼加熱部の入側に急速加熱部を設けた
前記実施例の場合と同様に板厚変化に伴うテーブル速度
変更や炉温変更に伴う無駄時間がなくなり、生産性の向
上や省エネルギーが計れる。

なお要求温度及び又は厚みの異なる鋼板を含む鋼板グル
ープがあげられ、これらの鋼板グループについても同様
の操業形態をとりうる。

以上の具体的説明では厚板鋼板を例にして行ったが、鋼
板厚みの小さいコールドスリップの熱処理（焼鈍）の場
合でも鋼板長さが長くなるだけで本発明の考え方が同様
に採用できる。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は、本発明の操業方法の説明図である。 １・・・・・・誘導加熱装置、２・・・・・・急速加熱
炉長部、３・・・・・・ラジアントチューブ、４・・・
・・・燃料加熱炉長部、５・・・・・・連続式熱処理炉
、６・・・・・・テーブルローラ、７，８・・・・・・
鋼板、９・・・・・・加熱帯、１０・・・・・・均熱帯
、１１，１２・・・・・・炉温検出器、１３・・・・・
・鋼板温度計、１４・・・・・・検出器、１５・・・・
・・計算機、１６゜１７・・・・・・制御弁、１８，１
９・・・・・・温度コントローフ、 ２０・・・・・・噴流加熱装置、 ２１・・・・・・バーナー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 急速加熱炉長部と、燃焼加熱炉長部とを備えた連続
   式熱処理炉に於て、鋼板要求温度が一定の種々の厚みの
   鋼板を連続的に装入し熱処理するに際し、上記要求温度
   から上記燃焼加熱炉長部の炉温を設定し、装入予定の鋼
   板群の中で、最小板厚の鋼板寸法と、上記炉温とより炉
   内搬送速度を設定し、上記鋼板群の各鋼板の厚みに応じ
   て上記急速加熱炉長部での加熱量を調整することを特徴
   とする連続式熱処理炉の操業方法。