JPH108145A - 金属片の熱処理法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】走行シートメタルを酸化させず、また優れた平
坦性と完全な表面仕上げを保証し、一方で上記の利点を
有する従来技術の勾配よりも著しく高い勾配、特に、１
００℃／ｓ程度の勾配の獲得をなお可能にするような方
法を提供する。 【解決手段】金属片が、少なくとも１つの部分の中に、
または２つの部分の間に配置された少なくとも１つの部
分的または全体的な隔離装置（１４）を通過し、雰囲気
の熱力学特性の区別を可能にするために、水素またはヘ
リウム成分が５％、より好ましくは５％を超えるような
混合気体から成る雰囲気の組成を調整することによっ
て、異なった雰囲気を有する少なくとも他の１つの隣接
部分と比較して金属片上の異なった熱移動特性を確保す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属片の熱処理
法、 より詳細には、最善の節約方法によって板金の重
量、したがって厚さが低減され、一方でそれでもなお優
れた機械特性が維持されるような板金を大量に消費する
産業に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続焼きなまし運転はこれらの期待を完
全に満足させるものである。本発明は連続金属片処理炉
技術に応用される。このような炉は連続焼きなましライ
ンまたは連続亜鉛めっきラインで利用されるが、本発明
は、金属片が保護雰囲気の中で連続処理される他の型式
のプラントに応用可能である。

【０００３】本方法は、最も単純な場合には加熱と温度
維持と冷却とから成るような熱処理サイクルの種々のス
テップを連続して実施すべく装備された複数の部分から
成る１つまたは複数の金属片焼きなまし炉に依るもので
ある。

【０００４】各ステップの最後に、必要な機械特性を得
るために、製品によって達成される温度が規定され、ま
た安定にされなければならない。

【０００５】運転は容易であり、また炉が定常状態で運
転されるとき、通常実施される。これは、所与の寸法の
製品が一定速度でまた安定した熱処理曲線に従って、炉
によって処理されるからである。

【０００６】日常ベースの公知の工業炉は、同様に変化
する熱処理サイクルに従って異なった厚さと異なった幅
の金属片で運転される。

【０００７】プラントの効率、および熱処理曲線との一
致は、特に炉の種々の部分を通過する金属片の滞留時
間、または加熱ステップまたは冷却ステップの最後にお
ける温度に達するまでの経過時間に依存する。これらの
加熱または冷却部分の各部分について、単位時間当たり
の温度勾配（℃／ｓ）がかくして表明される。

【０００８】上記プラントの効率を改善するために、ユ
ーザは、加熱および／または冷却ステップにおける滞留
時間を減少させる解決法を求めている。走行金属片との
熱交換を可能にする公知の冷却装置は、現在ほぼ次の４
つの技術から構成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】

−第１の技術は、金属片と空冷式放射管との間の放射熱
交換であり、金属片の温度勾配は非常に低く、あらゆる
場合に２０℃／ｓ以下である。

【００１０】−第２の技術は、ローラと金属片との間の
伝導熱交換であり、特に水がその中を流れるローラに基
づく熱交換であり、ローラと走行金属片との間の熱交換
は接触によって行われ、これは温度特性の不均質性を引
き起こす可能性があり、この不均質性は金属片表面のし
わの存在に起因する。

【００１１】−第３の技術は、水を金属片上に噴霧する
ことによって、または金属片を水タンク内に浸漬するこ
とによって対流熱交換を利用する。この方法の主たる短
所は、この方法が金属片の酸化を促進し、この酸化膜を
取り除くために、ライン終端上で酸洗いが必要となり、
結果的にプラントの全体コストに影響を与える。

【００１２】−第４の技術は、熱交換器で予め冷却され
る再循環保護気体の吹込みによる対流熱交換を利用す
る。金属片の温度勾配は７０℃／ｓに達するのがやっと
である。

【００１３】本発明は、走行シートメタルを酸化させ
ず、また優れた平坦性と完全な表面仕上げを保証し、一
方で上記の利点を有する従来技術の勾配よりも著しく高
い勾配、特に１００℃／ｓ程度の勾配の獲得をなお可能
にするような方法を提供することによって、上記欠点を
解消することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的のために、金属
片の連続熱処理のための方法では、金属片が断熱された
炉を通して保護雰囲気内を移動し；前記炉が、加熱のた
めに、温度維持のために、冷却のために少なくとも１つ
の部分から成り；前記金属片が、複数走行を形成するた
めに特に前記部分の下部と上部とに配設された複数のロ
ーラによって案内され；この方法は、前記金属片が、少
なくとも１つの部分の中にまたは２つの部分の間に配置
された少なくとも１つの部分的または全体的な隔離装置
を通過し、雰囲気組成の故に、異なった雰囲気を有する
少なくとも他の１つの隣接部分と比較して金属片上の異
なった熱移動特性を確保するために、前記部分内に存在
する雰囲気の部分的または全体的な区別を可能にする、
ことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の他の特徴と利点が、全体
的に限定されない本発明の実施例を示している添付図面
を参考にした以下の説明から明らかとなる。

【００１６】本方法を実施する好適な実施例によれば、
処理対象の金属片は連続運転の垂直炉または水平炉を通
して移動する。

【００１７】この炉は、概して加熱部１、温度維持部２
および冷却部３から構成される。部分配置数は著しく異
なり、結晶変態を正確に行うために温度維持部２、４を
種々の冷却部の間に共存させることが可能である。

【００１８】したがって、金属片は炉の種々の部分を通
して走り、垂直炉構成では、金属片は複数の固定ローラ
６、６’、６”、７、７’、７”によって案内され、回
転駆動され、処理包囲部を形成する容積またはチャンバ
の上部および下部端部の間に配置される。

【００１９】金属片はループとしてまたは走行路内で２
つの案内ローラ、すなわち頂部案内ローラ６と底部案内
ローラとの間に延伸する。従来の加熱手段または誘導加
熱手段、あるいは冷却部材は、金属片の走行路の間にま
たは外壁に面して配設される。

【００２０】従来の加熱手段は主に管状の加熱要素から
成り、この要素の中で液体または気体状燃料の燃焼部が
支持される。放射管と呼ばれるこれらの要素は、金属片
走行路の間にまたローラの前部壁に面して配置され、放
射によって金属片を加熱する。これらの要素はエネルギ
ーの大部分を供給し、プラントの定常状態運転中に使用
される。

【００２１】燃焼ガスは、熱交換器を通してリサイクル
される保護気体を再加熱するために使用することがで
き、この気体は、ブロワ手段上に配設された複数のオリ
フィスまたはスロットを通して、金属片走行路にほぼ直
交する方向に吹き込まれる。かくして金属片は放射管に
よる加熱の前に予熱される。

【００２２】包囲部のすべてが、適切なラギングによっ
て周囲９、１０、１１、１２、１３から断熱されている
ことが容易に理解できる。各包囲部は、ライン軸に沿っ
て金属片軸を中心に位置合わせするための装置を備え、
これらの装置は、案内ローラに類似したローラ８、８’
から成り、また２つの固定案内点６’、７’の間の展開
長さを調整すべく支持部内に移動するように装着され、
必要ならば、これらの装置は案内ローラと置き換えるこ
とが可能であり、また予熱部（０）または加熱部１内に
は温度維持部２、４と冷却部３、５が存在する。

【００２３】冷却手段は、プラント外部の交換器でリサ
イクルされまた冷却される保護気体を吹き込むための装
置によって概して形成される。この吹き込み速度は熱交
換要求条件に依存して変動し、吹き込みは金属片走行路
にほぼ直角方向に、またブロワ手段上に配設された複数
のオリフィスまたはスロットを通して行われる。

【００２４】種々のチャンバは接続トンネルによって互
いに接続され、アセンブリ全体は選択的に保護気体内
に、すなわち特に水素と窒素から選択される混合気体か
ら成る不活性のまたは還元雰囲気内に維持される。

【００２５】本発明の好適な１つの特徴によれば、水素
またはヘリウムをベースとする混合気体が用いられ、そ
の組成は一般に使用されている値（窒素の９５％に対し
５％程度）を上回る。このように、本発明に基づく方法
は水素またはヘリウムの雰囲気を使用し、例えば５０％
の水素またはヘリウムに達する程度で、その成分は５
％、より好ましくは５％を超えることが可能である。実
際に、加熱および／または冷却チャンバは、水素または
ヘリウムの成分の特徴がこれらの気体の爆発性限界値を
越えるような雰囲気内で使用される。この仕様は水素の
代わりとしてのヘリウムや水素に追加されるヘリウムに
も適用される。

【００２６】金属片が移動する行程は次の通りである。
水素は、従来のヒータを備える第１の加熱包囲部１に入
る。この加熱包囲部は、予熱包囲部０を前に配置するこ
とが可能である。

【００２７】上記の部分では、所望の熱処理に対応する
所望の温度まで金属片の温度は上昇され、次に金属片は
温度維持チャンバ２内に入り、この中で結晶変態を実行
するためにエネルギー供給量が一定に保たれる。金属片
温度は、前述した手段によっていわゆる包囲部３の中で
下げられ、温度は急速に低下しまた結晶変態が終了す
る。

【００２８】次に金属片は、一般に「過熟成」チャンバ
４と呼ばれる熟成用のチャンバを通過し、このチャンバ
は温度維持包囲部に類似した方法で設計され、また２つ
の冷却チャンバの間に位置する。

【００２９】最後の冷却５は、気体・固体交換によって
または液体・固体交換によって、さらに効率的には液体
を移動中の金属片上に噴霧することによって、概してそ
の前の冷却と同じように行われる。

【００３０】最終製品は、プラントを離れると、選択的
に他の処理を受けた後に巻かれるかまたは出荷される。

【００３１】

【発明の効果】本発明の他の好適な特徴によれば、本方
法を実施するプラントは、特に上流および／または下流
に、種々の接続トンネル内に配設された複数の隔離装置
１４を含み、これらの隔離装置は、炉を構成する種々の
加熱部、温度維持部および冷却部の間に設けられ、これ
ら隔離装置１４が作動する時に、特にそれぞれの雰囲気
に関して隣接した部分をほぼ密閉して分離することが可
能になる。

【００３２】上記の隔離装置１４は、金属片の各側面に
配置された２つのローラの少なくとも１つ以上の組から
成るか、またはローラとシャッタの１つ以上の組から成
る。このようにして、上記の隔離装置１４によって、既
知の値に関する増加または減少の点で、前記隔離装置に
よって分離された隣接チャンバに関して保護雰囲気を構
成する混合体の組成を１つのチャンバ内で変化させるこ
とが可能となる。

【００３３】本発明の主題を形成する方法は、保護混合
気体として水素またはヘリウムの割合を有する窒素を使
用する。水素またはヘリウムの内の１つを使用すること
によって、加熱または冷却装置の効率を高めることが可
能になり、かくして従来技術で公知の値を上回って勾配
（℃／ｓ）の値を増加させる目的で、前記冷却部３また
は予熱部０内の金属片の滞留時間を調整することが可能
となる。

【００３４】かくして、本発明の主題を形成する方法を
用いた第１の手段によれば、対流冷却部３を隔離しまた
使用することが可能であり（再循環される雰囲気気体
は、気体／水交換器によって冷却された後に金属片上に
吹き付けられる）、また高レベルの水素またはヘリウム
を有する気体は窒素よりも優れた熱力学特性（比熱、粘
性、密度、伝導性等）を有するので、この気体を前記対
流冷却部に充填することが可能であり、これによって熱
交換係数を増加させるかまたはファンの寸法を小さくす
るか、あるいは両方を達成することが可能になる。

【００３５】従来技術による７０℃／ｓの代わりに、７
５℃／ｓから１８０℃／ｓの範囲の値、好ましくは１０
０℃／ｓに近い値を有する温度勾配が、かくして達成さ
れる。かくして、本発明の主題を形成する方法を用いた
第２の方法によれば、対流予熱部０を隔離しまた使用す
ることが可能であり（再循環される雰囲気気体は、気体
／ガス交換器によって予熱された後に金属片上に吹き付
けられる）、また高レベルの水素またはヘリウムを有す
る気体は窒素よりも優れた熱力学特性（比熱、粘性、密
度、伝導性等）を有するので、この気体を前記対流予熱
部に充填することが可能であり、これによって熱交換係
数を増加させるかまたはファンの寸法を小さくするか、
あるいは両方を達成することが可能になる。

【００３６】本方法を用いる手段が何であれ、かくして
従来技術の値よりも著しく短い炉内の金属片滞留時間が
達成される。もちろん、本発明が今まで述べかつ示して
きた実施例に限定されず、実施例のその他のすべての応
用例を含むことは当然である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の主題を形成する方法を実施する炉の断
面図である。

【図２】従来技術の方法に基づき実施された熱サイクル
と、本発明の主題を形成する方法との間の比較を説明し
た曲線である。

【符号の説明】

０ 予熱部 １ 加熱部 ２ 温度維持部 ３ 冷却部 ４ 温度維持部 ５ 冷却部 ６ 固定ローラ ６’固定ローラ( 固定案内点) ６" 固定ローラ ７固定ローラ ７' 固定ローラ( 固定案内点) ７" 固定ローラ ８ ローラ ８' ローラ ９ 周囲 １０ 周囲 １１ 周囲 １２ 周囲 １３ 周囲 １４ 隔離装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属片の連続熱処理法であって、前記金属
   片が断熱された炉を通して保護雰囲気内を移動し；前記
   炉が、加熱用（１）と、温度維持用（２）と、冷却用
   （３）とのために少なくとも１つの部分から成り；前記
   金属片が、複数走行を形成するために特に前記部分の下
   部と上部とに配設された複数のローラ（６、６’、
   ６”、７、７’、７”）によって案内される；ような方
   法において、前記金属片が、少なくとも１つの部分の中
   にまたは２つの部分の間に配置された少なくとも１つの
   部分的または全体的な隔離装置（１４）を通過し、雰囲
   気の熱力学特性の区別を可能にするために、水素または
   ヘリウム成分が５％、より好ましくは５％を超えるよう
   な混合気体から成る雰囲気の組成を調整することによっ
   て、異なった雰囲気を有する少なくとも他の１つの隣接
   部分と比較して金属片上の異なった熱移動特性を確保す
   ることを特徴とする熱処理法。
2. 【請求項２】前記金属片が、冷却部（３）の冷却容量を
   増すために少なくとも１つの冷却部の上流および／また
   は下流に配置された少なくとも１つの隔離装置（１４）
   を通過することを特徴とする、請求項１に記載の熱処理
   法。
3. 【請求項３】前記金属片が、加熱部（１）の加熱容量を
   増すために少なくとも１つの加熱部または予熱部（０）
   の上流および／または下流に配置された少なくとも１つ
   の隔離装置（１４）を通過することを特徴とする、請求
   項１に記載の熱処理法。
4. 【請求項４】水素またはヘリウム成分が５０％に近いよ
   うな混合気体が使用されることを特徴とする、先の請求
   項のいずれか１項に記載の熱処理法。
5. 【請求項５】走行金属片の連続熱処理を実施する目的の
   ために、プラントが： −少なくとも１つの加熱部（１）と、 −選択的に温度維持部（２）と、 −処理対象の製品上に気体が吹き付けられるような少な
   くとも１つの冷却部（３）と、 −選択的に熟成部（４）と、 −選択的に最終冷却部（５）と；を含み、 これらの部分のすべては、これらの部分の上部と下部に
   おいて、金属片を案内するための複数のガイドローラ
   （６、６’、６”、７、７’、７”）またはセンタリン
   グローラ（８、８’、８”）を備え、前記部分は接続ト
   ンネルによって互いに接続され、前記トンネルは複数の
   隔離装置（１４）を備えて少なくとも１つの冷却部
   （３、５）の封止を可能にし、前記封止された部分は保
   護雰囲気によって充填され、該保護雰囲気の特性によっ
   て、勾配（℃／ｓ）増大による前記部分の冷却容量の増
   加が可能となることを特徴とする、請求項１から４のい
   ずれか１項に記載の方法実施のためのプラント。
6. 【請求項６】走行金属片の連続熱処理を実施する目的の
   ために、プラントが： −少なくとも１つの予熱部（０）と、 −少なくとも１つの加熱部（１）と、 −選択的に温度維持部（２）と、 −処理対象の製品上に気体が吹き付けられるような少な
   くとも１つの冷却部（３）と、 −選択的に熟成部（４）と、 −選択的に少なくとも１つの最終冷却部（５）と；を含
   み、 これらの部分のすべては、これらの部分の上部と下部に
   おいて、金属片を案内するための複数のガイドローラ
   （６、６’、６”、７、７’、７”）またはセンタリン
   グローラ（８、８’、８”）を備え、前記部分は接続ト
   ンネルによって互いに接続され、前記トンネルは複数の
   隔離装置（１４）を備えて少なくとも１つの加熱部
   （０、１）の封止を可能にし、前記封止された部分は保
   護雰囲気によって充填され、該保護雰囲気の特性によっ
   て、勾配（℃／ｓ）増大による前記部分の加熱容量の増
   加が可能となることを特徴とする、請求項１から４のい
   ずれか１項に記載の方法実施のためのプラント。
7. 【請求項７】前記隔離装置（１４）が、金属片の各側面
   に配置された２つのローラの少なくとも１つ以上の組み
   から成るか、またはローラとシャッタの１つ以上の組み
   から成ることを特徴とする、請求項５および６のいずれ
   か１項に記載のプラント。