【発明の詳細な説明】
本発明はスケールが付着したままの圧延鋼材を
窒素雰囲気炉で焼純するに際して、窒素雰囲気炉
の露点を低減させる雰囲気炉に関するものであ
る。
炭素鋼や合金鋼の焼純は軟化焼鈍、低温焼鈍、
球状化焼鈍等多くの方法が知られているが、これ
らの中で長時間の高温焼鈍となる球状化焼鈍は、
脱炭防止の面から圧延鋼材を酸洗して、RXガス
（空気とブタンガスを混合し加熱変性したもの
で、たとえばCO≒24％、CO2≒0.5％、H2≒30
％、残りはN2ガスからなるガス）中で雰囲気焼
鈍するのが一般的である。
このように従来の窒素雰囲気ガス焼鈍は、処理
温度が低いかあるいは処理時間の短い軟化焼鈍や
低温焼鈍の場合に適用されている程度にすぎなか
つたが、近年省エネルギー、省工程、品質向上が
課題としてとりあげられるようになり、球状化焼
鈍においても低温圧延と調整冷却を組合せること
で、熱延鋼材の組織を微細化し、焼鈍時間を短縮
することが可能となつた。
従つて球状化焼鈍において、焼鈍炉の雰囲気も
従来のRXガスからN2ガスに切替えることが可能
となり、熱延鋼材の酸洗工程を省略することが実
際に行われるようになつた。しかし、冷間鍛造時
のわれおよび工具の寿命の面から、一部従来の焼
鈍パターンを適用する必要のあるものがあり、焼
鈍炉の雰囲気は、N2ガスで−40℃以下の露点を
実現させて行うか又は従来のように酸洗RXで行
うかのいずれかである。
しかし後者のように、一つの連続焼鈍炉で雰囲
気を変えることはシーズニング時間が必要とな
る。特に内肉耐火物が炉内に露出している連続焼
鈍炉では、RXガスからN2ガス雰囲気に切替えて
露点を−40℃以下にするには、例えば築炉後数年
経過した炉の場合、窒素を炉内表面積１m2当り
0.5〜1.0Nm3／Ｈの割合で供給しても、10日間前
後のシーズニング時間を必要とし、焼鈍能力の低
下、燃料原単位の悪化をまねくことになる。
本発明は上記問題を有利に解決したものであ
る。即ち、本発明の目的は圧延ままの熱延銅材
を、N2ガス雰囲気下で焼鈍する際に、系中に混
在する酸素や水分を供給N2雰囲気で置換して、
露点−40℃以下を容易に達成せしめ、脱炭現象を
防止する雰囲気炉を提供せんとするものであり、
他の目的は焼鈍炉の雰囲気を、RXからN2に、あ
るいはその逆を行うシーズニング時間を極端に短
かくすることを可能にする雰囲気炉を提供せんと
するものである。
即ち本発明の要旨とするところは、熱延鋼材を
焼鈍せんとするための窒素雰囲気炉において、炉
内耐火物内表面を金属板で覆い、供給窒素を炉内
耐火物表面と金属板間に流し、炉内耐火物表面か
ら発生する水分を炉内に拡散させることなく外壁
鉄皮と炉内耐火物を貫流させた排気孔から炉外に
放出することで露点の低下を計り、熱延鋼材を酸
洗い等の前処理をすることなく脱炭防止すること
ができる低露点雰囲気炉である。
以下図に基づいて詳細に説明する。
第１図は本発明にかかる雰囲気炉の断面図であ
り、第２図は第１図のＡ部拡大図である。第１
図、第２図において１は雰囲気炉本体、２は外鉄
皮、３は耐火物、４は金属板、５は撹拌フアン、
６はラジアントチユーブ、７は被処理コイル、８
は排気孔、９は搬送ローラー、１０は耐火物表
面、１１はバルブ、１２は断熱ボンド、１３は炉
内空間を表わす。
本発明において炉内耐火物表面１０を金属板４
で覆うのは、炉内耐火物３が炉修理時等に大気中
の水分を吸着したり、露点０℃のRXガス雰囲気
で水分を吸着したり、焼鈍温度の高低により断熱
ボンド１２の結晶水が分解して、炉内に拡散して
くる水分をさえぎるために取付けるものである。
従つて金属板４は水分を通過させないものであれ
ば良く、寿命等の面からステンレス鋼板が望し
い。また炉内耐火物表面１０と金属板４の空間は
通常の施工で生ずる程度の隙間があれば良い。
しかし雰囲気炉内にはラジアントチユーブ６や
搬送ローラー９、撹拌フアン５があるため金属板
４で耐火物表面１０と炉内１３を完全にシールす
ることは不可能である。従つて耐火物表面１０か
ら発生する水分は、単に金属板４を張るのみでは
完全シールできない部分から炉内に拡散してくる
ことにより、N2雰囲気で安定して−40℃以下を
保持することはできない。
従つてN2雰囲気下で炉内の露点を−40℃以下
に安定して保持し、更に供給N2の露点−50℃〜
−90℃に近づけるためには、耐火物表面10と金属
板４との隙間に滞留する水分濃度の高いガスを供
給N2で、そのまま炉外に排出できるように外鉄
皮２から炉内耐火物３を貫通する排気孔８を設け
ることにより、発生水分を炉内に拡散させること
なくそのまま炉外に排出することで、炉内露点を
安定して−40℃以下にできる。
ここで貫通する排気孔８は、供給N2量と排気
孔８での圧力損失の関係から、炉内圧力をプラス
にできる程度の数と径にする必要があり、排気孔
の先端は、炉内耐火物表面１０まで貫通していれ
ば良く、金属板４と炉内耐火物表面１０の間に滞
留するガスを抜ける位置であれば良い。
本発明はこのように炉内耐火物表面１０に金属
板４を張り水分濃度の高いガスを抜くことで、
RXガスから露点−40℃以下のN2雰囲気に切替え
るシーズニング時間を、従来の10日間から３時間
程度に短縮できるほか、供給窒素量も従来の1/3
で、容易に−40℃以下の露点を達成することがで
き、処理能力の大幅向上および燃料原単位の低減
を計ることができる。
次に本発明の実施例について述べる。
雰囲気炉１の炉内耐火物表面１０の全面に、一
定の空間を設けて覆うように耐火物３と金属板４
の熱膨張を考慮して、天井部は外鉄皮２に溶接し
たスタツトボルトで金属板４をスポツト溶接で支
えた。また、側壁は上部でスタツトボルトに固定
して吊下げる方式とし、下部は単に耐火物表面上
に金属板を置く方式とした。
金属板４で炉内１３と耐火物表面１０を完全シ
ールができないが、撹拌フアン５およびラジアン
トチユーブ６、搬送ローラ９の部分から供給N2
ガスを耐火物と金属板間の空隙部に導き、排出ガ
ス量をコントロールするバルブ１１を取付けた排
出口８からN2ガスを抜きとることで、炉内露点
を−40℃以下に安定して確保できるようになり、
第１表に示す如く、焼鈍能力、シーズニング時
間、燃料原単位等を大幅に改善することができ
た。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an atmosphere furnace that reduces the dew point of a nitrogen atmosphere furnace when a rolled steel material with scale still attached is annealed in the nitrogen atmosphere furnace. For carbon steel and alloy steel, softening annealing, low temperature annealing,
Many methods are known, such as spheroidizing annealing, but among these, spheroidizing annealing, which involves long-time high-temperature annealing, is
To prevent decarburization, rolled steel is pickled and RX gas (air and butane gas mixed and denatured by heating, e.g. CO ≒ 24%, CO 2 ≒ 0.5%, H 2 ≒ 30
%, the remainder being N2 gas). In this way, conventional nitrogen atmosphere gas annealing has only been applied to softening annealing and low-temperature annealing where the processing temperature is low or the processing time is short, but in recent years energy saving, process saving, and quality improvement have become issues. By combining low-temperature rolling and controlled cooling in spheroidizing annealing, it has become possible to refine the structure of hot-rolled steel and shorten the annealing time. Therefore, in spheroidizing annealing, it has become possible to switch the atmosphere in the annealing furnace from the conventional RX gas to N 2 gas, and it has become practical to omit the pickling process of hot rolled steel. However, in view of the lifespan of cracks and tools during cold forging, there are some cases where it is necessary to apply the conventional annealing pattern, and the atmosphere in the annealing furnace is N2 gas with a dew point of -40℃ or less. This can be done either by drying or by pickling RX as in the conventional method. However, like the latter, changing the atmosphere in one continuous annealing furnace requires seasoning time. Particularly in continuous annealing furnaces where the inner wall refractories are exposed inside the furnace, switching from RX gas to N2 gas atmosphere to reduce the dew point to -40℃ or less requires, for example, a furnace several years old. , nitrogen per m2 of furnace surface area
Even if it is supplied at a rate of 0.5 to 1.0 Nm 3 /H, a seasoning time of around 10 days is required, resulting in a decrease in annealing ability and a deterioration in fuel consumption. The present invention advantageously solves the above problems. That is, the purpose of the present invention is to replace oxygen and moisture mixed in the system with the supplied N 2 atmosphere when an as-rolled hot rolled copper material is annealed in an N 2 gas atmosphere.
The purpose is to provide an atmosphere furnace that can easily achieve a dew point of -40°C or lower and prevent decarburization.
Another object is to provide an atmosphere furnace that makes it possible to extremely shorten the seasoning time for changing the atmosphere of the annealing furnace from RX to N 2 or vice versa. That is, the gist of the present invention is that in a nitrogen atmosphere furnace for annealing hot-rolled steel, the inner surface of the refractory in the furnace is covered with a metal plate, and the supplied nitrogen is supplied between the surface of the refractory in the furnace and the metal plate. The water generated from the surface of the refractories inside the furnace is discharged outside the furnace through the exhaust hole that flows through the outer wall shell and the refractories inside the furnace without diffusing into the furnace, reducing the dew point. This is a low dew point atmosphere furnace that can prevent decarburization without pretreatment such as pickling. A detailed explanation will be given below based on the figures. FIG. 1 is a sectional view of an atmospheric furnace according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of section A in FIG. 1. 1st
In Fig. 2, 1 is the atmosphere furnace body, 2 is the outer shell, 3 is the refractory, 4 is the metal plate, 5 is the stirring fan,
6 is a radiant tube, 7 is a coil to be treated, 8
9 is an exhaust hole, 9 is a conveyance roller, 10 is a refractory surface, 11 is a valve, 12 is a heat insulating bond, and 13 is a space inside the furnace. In the present invention, the furnace refractory surface 10 is replaced by a metal plate 4
This is because the refractory 3 in the furnace adsorbs moisture in the atmosphere during furnace repairs, moisture is absorbed in the RX gas atmosphere with a dew point of 0°C, and crystallized water in the insulation bond 12 is absorbed due to the high or low annealing temperature. This is installed to block moisture from decomposing and diffusing into the furnace.
Therefore, the metal plate 4 may be any material as long as it does not allow moisture to pass through, and a stainless steel plate is preferable from the viewpoint of longevity. Further, it is sufficient that the space between the in-furnace refractory surface 10 and the metal plate 4 is as large as that which occurs during normal construction. However, since there are a radiant tube 6, a conveyance roller 9, and a stirring fan 5 inside the atmospheric furnace, it is impossible to completely seal the refractory surface 10 and the inside 13 of the furnace with the metal plate 4. Therefore, the moisture generated from the refractory surface 10 diffuses into the furnace from the parts that cannot be completely sealed simply by applying the metal plate 4, thereby stably maintaining the temperature below -40°C in the N2 atmosphere. I can't. Therefore, the dew point inside the furnace can be stably maintained at -40°C or lower under an N2 atmosphere, and the dew point of the supplied N2 can be maintained at -50°C or lower.
In order to bring the temperature close to -90°C, the gas with high moisture concentration staying in the gap between the refractory surface 10 and the metal plate 4 is supplied with N2, and the refractory inside the furnace is removed from the outer shell 2 so that it can be discharged as it is to the outside of the furnace. By providing the exhaust hole 8 that penetrates the object 3, the generated moisture is directly discharged from the furnace without being diffused into the furnace, and the dew point inside the furnace can be stably kept at -40°C or lower. The number and diameter of the exhaust holes 8 that pass through here need to be large enough to keep the pressure inside the furnace positive, considering the relationship between the amount of N2 supplied and the pressure loss at the exhaust holes 8. It is sufficient that it penetrates to the inner refractory surface 10, and it may be located at a position where gas remaining between the metal plate 4 and the furnace refractory surface 10 can escape. In this way, the present invention extends the metal plate 4 to the surface 10 of the refractory in the furnace and removes gas with a high moisture concentration.
The seasoning time required to switch from RX gas to an N2 atmosphere with a dew point of -40℃ or less can be shortened from the conventional 10 days to about 3 hours, and the amount of nitrogen supplied can be reduced to 1/3 of the conventional amount.
This makes it possible to easily achieve a dew point of -40°C or lower, significantly improving processing capacity and reducing fuel consumption. Next, examples of the present invention will be described. A refractory 3 and a metal plate 4 are placed so as to cover the entire surface of the in-furnace refractory 10 of the atmospheric furnace 1 with a certain space provided.
In consideration of thermal expansion, the metal plate 4 was supported by spot welding with stud bolts welded to the outer shell 2 of the ceiling. In addition, the upper part of the side wall was fixed to a stud bolt and suspended, and the lower part was simply a metal plate placed on the refractory surface. Although the metal plate 4 cannot completely seal the furnace interior 13 and the refractory surface 10, N 2 is supplied from the stirring fan 5, radiant tube 6, and conveyance roller 9.
By guiding the gas into the gap between the refractory and the metal plate and extracting the N2 gas from the exhaust port 8 equipped with the valve 11 that controls the amount of exhaust gas, the dew point inside the furnace can be stabilized at -40℃ or below. Now you can secure
As shown in Table 1, it was possible to significantly improve annealing capacity, seasoning time, fuel consumption, etc. 【table】
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は本発明雰囲気炉の断面図、第２図は第
１図のＡ部拡大図である。
１……雰囲気炉本体、２……外鉄皮、３……耐
火物、４……金属板、５……撹拌フアン、６……
ラジアントチユーブ、７……被処理コイル、８…
…排気孔、９……搬送ローラー、１０……耐火物
表面、１１……バルブ、１２……断熱ボード、１
３……炉内空間。
FIG. 1 is a sectional view of the atmospheric furnace of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of section A in FIG. 1. 1... Atmosphere furnace main body, 2... Outer shell, 3... Refractory, 4... Metal plate, 5... Stirring fan, 6...
Radiant tube, 7... Coil to be treated, 8...
... Exhaust hole, 9 ... Conveyance roller, 10 ... Refractory surface, 11 ... Valve, 12 ... Insulation board, 1
3... Furnace space.