專利名稱：連續(xù)熱處理爐及連續(xù)熱處理爐的氛圍控制方法和冷卻方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)熱處理爐，詳細地說是涉及對帶狀材料例如鋼或鋁等金屬帶進行連續(xù)熱處理用的連續(xù)熱處理爐及其操作方法等。
背景技術：
以下，在本發(fā)明中氫濃度百分比是指體積百分比。
連續(xù)熱處理爐基本上是在鋼帶等帶狀材料連續(xù)穿爐的同時，按規(guī)定的熱處理制度進行熱處理的設備，按加熱、均熱、冷卻(緩冷、速冷)等處理順序依次配置具有各種處理功能的爐段而構成的。
例如，如圖4所示，冷軋鋼帶的連續(xù)熱處理爐是按熱處理順序這樣配置而成的，即將鋼帶S加熱至規(guī)定溫度、或進一步進行均熱、或進行緩冷的加熱段10；在規(guī)定的溫度區(qū)域進行快速冷卻的速冷段11；冷卻至規(guī)定的處理結束溫度為止的，或在此之前進行時效處理的冷卻段12等。
在熱處理過程中，如果材料表面氧化則有損產(chǎn)品外觀，故一般要將連續(xù)熱處理爐內(nèi)調(diào)整為無氧化氛圍。鋼帶連續(xù)熱處理爐一般使用氫氣和氮氣的混合氣體(稱作HN氣體)作為保護氣體，這種氣體含有百分之幾的氫氣。
使用這種HN氣體時，隨著熱處理的進行而對鋼材進行還原的氫氣便成為H2O而被消耗掉，這種情況下，不能使爐內(nèi)氛圍保持無氧化狀態(tài)。因此，在各爐段設置保護氣體排出管和供給管，以排出廢氣補充新氣體，使爐內(nèi)的氫濃度保持一定。
但是，該保護氣體的化學成分并不是在所有的爐段都保持同一組成，如下所述，有時要在應給與鋼帶特性的相應爐段采用與其它爐段不同的保護氣體成分。
例如，處理含C0.01-0.02wt％的低碳鋼時，為了改善其時效性，在將鋼帶加熱、均熱之前后進行速冷，使鋼中的C過飽和固溶后保持在400℃左右，進行所謂的過時效處理。這種情況下的速冷技術有用熱交換器對保護氣體進行冷卻、循環(huán)，例如從圖4所示的氣體噴射室13向鋼帶噴射高速氣體噴射流的氣體噴射冷卻法；將內(nèi)部注入有致冷劑的冷卻輥推壓在鋼帶上的輥式冷卻法；將水、霧噴射到鋼帶上的水冷卻法、霧冷卻法等。其中，氣體噴射冷卻法與其它方法相比，冷卻后的鋼帶的外觀及形狀良好，而且設備價格便宜。
但是，氣體噴射冷卻法存在著冷卻速度慢的缺點。為了彌補這一缺點，在速冷段使用增大氫濃度、提高冷卻能力的HN氣體，這已在特公昭55-1969是公報、特開平6-346156號公報，特開平9-235626公報中公開了。因此，速冷段的冷卻速度可超過50℃/s，可進行相當快的快速冷卻。
這樣，在特定的爐段使用與其它爐段不同的保護氣體時，必須避免與其它爐段的保護氣體混合。為此，在與其它爐段的交界處設置密封機構。
密封機構的具體構造或裝置，例如眾所周知有(A)兼作數(shù)個處理室的間壁構造(特開平5-125451號公報)，這種間壁配置在不同化學成分保護氣體的交界部，可以供給、排出不同化學成分的保護氣體，(B)使密封舌片與鋼帶進行滑動接觸的裝置(實公昭63-19316號公報)，(C)將密封輥、流量計噴嘴、密封擋板組合而成的裝置(特開昭59-133330號公報)，(D)例如，如圖4所示的輥式密封裝置4，該裝置以輥子從材料的表、里面夾住材料的方式進行配置，而且輥子以與材料的穿爐速度相同的速度進行回轉。此外在圖4的速冷板11中，除了在其入口、出口外，在配置有氣體噴射室13的速冷段前段的出口處也設有輥式密封裝置4。
在這種密封機構中，在(B)機構的情況下，通過與密封舌片的接觸，鋼帶上會產(chǎn)生劃痕。特別是在穿爐速度快的熱處理條件下，其劃傷的危險性更大。另外，在(A)、(C)情況下，必須經(jīng)常確保密封氣體流量，故保護氣體的單耗高，而且為了確保密封性，必須高精度地控制氣體流量，因此設備費用高。然而，在(D)情況下，鋼帶不會產(chǎn)生劃痕，而且設備費也便宜。
如上所述，在連續(xù)熱處理爐的速冷段使用氫濃度高于其它爐段(加熱段等及冷卻段等)的HN氣體，使該氣體進行循環(huán)、冷卻，然后噴射到鋼帶上，用這種氣體噴射冷卻法，從制品的表面性能狀態(tài)及設備費用的觀點來看是有利的。從同一觀點出發(fā)，密封機構采用輥式密封裝置有利。
但是，實際上如圖4所示，在速冷段11的前后(入口及出口)設輥式密封裝置4，在完全隔斷速冷段內(nèi)的含氫量高的保護氣體的情況下，噴射到帶狀材料上的速冷段內(nèi)的高濃度氫保護氣體沿著帶狀材料而形成的氣流(稱作伴隨氣流)會產(chǎn)生動壓力。于是，所產(chǎn)生的動壓力隔斷輥式密封裝置，結果在輥式密封裝置附近靜壓力升高。例如，圖5是表示在圖4所示的熱處理爐中，以線速度為400mpm的速度使板厚0.8mm、板寬1250mm的材料穿爐時，速冷段及其前后的地點P1-P9的靜壓力〔圖5(a)〕及保護氣體中的氫濃度〔圖5(b)〕之測定結果。從圖5(a)可知，有產(chǎn)生大的靜壓力間隙之處。因此，在速冷段及其前后位置上爐壓的平衡被破壞，產(chǎn)生大的氣流，結果速冷段內(nèi)含氫量高的保護氣體向速冷段外流出，如圖5(b)所示，速冷段內(nèi)的氫濃度降低。為了彌補該速冷段內(nèi)的氫濃度降低，必須增加氫濃度高的HN氣體的投入量，導致HN氣體的單耗增加。
歸根到底，為了防止氣流而另設牢固的密封裝置，結果反而誘發(fā)了因爐壓(爐內(nèi)的氛圍氣壓)分布而產(chǎn)生的氣流?，F(xiàn)有的密封機構沒有考慮這個問題。
另外，根據(jù)本發(fā)明者最近的研究可知含氫量高的保護氣體從速冷段流出，不僅會使HN氣體單耗增加，而且還會影響速冷段上流側的、處于再結晶過程中的帶狀材料的結晶組織。即，從研究中獲得了下述見識與速冷帶入口側相鄰的爐段內(nèi)的氫濃度超過10％時，處于速冷段之前的高溫狀態(tài)的帶狀材料的表層部會滲氮，部分表層產(chǎn)生硬化現(xiàn)象。
本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術所存在的問題而提出的，其目的在于提供一種連續(xù)熱處理爐，這種連續(xù)熱處理爐可防止氣體噴射冷卻方式的速冷段的高濃度氫保護氣體與速冷段相鄰爐段(加熱段等及冷卻段等)的保護氣體混合，可恰當?shù)乜刂萍訜峒凹訜岷蟊氐臓t段的保護氣中的氫濃度和速冷段內(nèi)的保護氣體中的氫濃度，而且具有HN氣體單耗低、氫濃度高的速冷段。
發(fā)明的公開本發(fā)明是一種連續(xù)熱處理爐的氛圍氣體控制方法(第1項發(fā)明)，該連續(xù)熱處理爐是在保護氣體中對帶狀材料進行熱處理，在處理過程中將帶狀材料加熱之后，再通過噴射含氫氣體而進行快速冷卻，其特征在于，將加熱帶狀材料的爐段及加熱后保溫的爐段之保護氣體中的氫濃度控制在10％以下。
另外，本發(fā)明是一種連續(xù)熱處理爐的冷卻方法(第2項發(fā)明)，該連續(xù)熱處理爐是在保護氣體中對帶狀材料進行熱處理，在處理過程中將帶狀材料加熱之后，再通過噴射含氫氣體進行快速冷卻，其特征在于，將加熱帶狀材料的爐段及加熱后保溫的爐段的保護氣體中的氫濃度控制在10％以下，在進行上述快速冷卻的速冷段內(nèi)，根據(jù)材料的板厚t(mm)，板寬W(mm)使材料單位截面積的張力Tu(kgf/mm2)保持在滿足下述條件〔(1)～(3)式中的任一式〕的范圍內(nèi)，將氫濃度為10％以上的含氫氣體噴射到材料上。(a)W＜1350mm的情況下1.88-0.18×t-0.00080×W≤Tu≤2.38-0.11×t-0.00084×W(1)(b)W≥1350mm、t≤0.85mm的情況下0.73+0.38×t-0.00030×W≤Tu≤1.23-0.35×t-0.00028×W(2)(c)W≥1350mm、t＞0.85mm的情況下1.10-0.00033×W≤Tu≤1.54-0.00029×W (3)此外，本發(fā)明是一種連續(xù)熱處理爐(第3項發(fā)明)，該熱處理爐是在保護氣體中對帶狀材料進行熱處理，具有按熱處理順序排列的數(shù)個爐段，其特征在于，這些爐段中除了最初和最后的爐段之外，1個爐段是通過噴射保護氣體對材料進行快速冷卻的速冷段，而且作為保護氣體密封機構還在入口部設有第1輥式密封裝置，在出口部設有第2輥式密封裝置，第1輥式密封裝置入口側部和第2輥式密封裝置出口側部相連接。
而且，本發(fā)明是一種連續(xù)熱處理爐(第4項發(fā)明)，這種熱處理爐是在保護氣體中對帶狀材料進行熱處理，具有按熱處理順序排列的數(shù)個爐段，其特征在于，這些爐段中除了最初和最后的爐段之外，1個爐段是通過噴射保護氣體對材料進行快速冷卻的速冷段，而且作為保護氣體密封機構還在入口部設有用第1、第2輥式密封裝置把來自上流側的氣體隔開的輥式密封室，在出口部設有第3輥式密封裝置，輥式密封室與速冷段內(nèi)上流部連接在一起。
另外，本發(fā)明是一種連續(xù)熱處理爐(第5項發(fā)明)，該熱處理是在保護氣體中對帶狀材料進行熱處理，具有按熱處理順序排列的數(shù)個爐段，其特征在于，這些爐段中除了最初和最后的爐段之外，1個爐段是通過噴射保護氣體對材料進行快速冷卻的速冷段，而且作為保護氣體密封機構在入口部設有用第1、第2輥式密封裝置把來自上流側的氣體隔開的輥式密封室，在出口部設有第3輥式密封裝置，第1輥式密封裝置入口側部與第3輥式密封裝置出口側部相連接，而且輥式密封室與速冷室內(nèi)上流部相連接。
此外，本發(fā)明是第3項至第5項發(fā)明中的任1項發(fā)明(第6項發(fā)明)，其特征在于，在速冷段前后具有張緊輥。
附圖的簡單說明

圖1是表示第5項發(fā)明的連續(xù)熱處理爐一例的模式圖。
圖2是表示第3項發(fā)明的連續(xù)熱處理爐一例的模式圖。
圖3是表示第4項發(fā)明的連續(xù)熱處理爐一例的模式圖。
圖4是表示現(xiàn)有的連續(xù)熱處理爐一例的模式圖。
圖5是表示現(xiàn)有的爐子及實施例3的速冷段前后的保護氣體的壓力分布(a)、氫濃度分布(b)的曲線圖。
圖6是表示熱處理溫度和保護氣體中的氫含量對鋼帶表層部產(chǎn)生滲氮現(xiàn)象的影響的說明圖。
圖7是表示速冷段內(nèi)的冷卻氣體的風量密度Q、氫濃度與傳熱系數(shù)α之間關系的曲線圖。
圖8是表示實施例1的爐內(nèi)壓力(a)、氫濃度(b)隨著時間而變化的曲線圖。
圖9是表示比較例的爐內(nèi)壓力(a)、氫濃度(b)隨著時間而變化的曲線圖。
實施發(fā)明的最佳方式第1項發(fā)明如上所述，速冷段的保護氣體為高濃度氫氣時，由于從速冷段流出高濃度氫氣，故相鄰爐段內(nèi)的氫濃度升高。又如上所述，根據(jù)最近的研究可知，當鋼帶熱處理處于高溫再結晶階段中氫濃度高時，在鋼帶表層部因滲氮而引起硬化現(xiàn)象。例如，圖6是表示熱處理溫度和保護氣體中的氫濃度對鋼帶表層部產(chǎn)生滲氮現(xiàn)象的影響，從該圖可知在再結晶溫度區(qū)域，在氫濃度超過10％的條件下、并且經(jīng)過熱處理的情況下，鋼帶表層部產(chǎn)生滲氮現(xiàn)象。
這里，有無滲氮現(xiàn)象，是根據(jù)鋼板表面的硬度增大、以及鋼板極表面部的含氮量增加(根據(jù)俄歇光譜分析)來判斷的。
根據(jù)上述見識，速冷段內(nèi)的保護氣體使用含氫量高的氣體時，與速冷段相鄰的緩冷段及位于緩冷段上流的均熱段及加熱段內(nèi)的氫濃度必須控制在10％以下。
因此，在第1項發(fā)明中規(guī)定了要將加熱帶狀材料的爐段及加熱后進行保溫的爐段的保護氣體中的氫濃度控制在10％以下。
第2項發(fā)明在帶狀材料、例如鋼帶的連續(xù)熱處理爐的冷卻段中部分區(qū)域配置速冷段，用氣體噴射冷卻方法對鋼帶進行速冷。第2項發(fā)明是在第1項發(fā)明的基礎上，在速冷段內(nèi)根據(jù)材料的板厚t(mm)、板寬w(mm)，使材料單位橫截面積上的張力Tu(kgf/mm2)保持在滿足上述(1)-(3)式中的任一式的范圍內(nèi)，并向材料噴射氫濃度為10％以上的含氫氣體。其理由用圖7進行說明。
圖7是表示速冷段內(nèi)冷卻氣體的風量密度Q、氫濃度與傳熱系數(shù)α之間關系的曲線圖，α大致與Q、氫濃度成正比地增大。另外，風量密度Q是用速冷段內(nèi)的鋼帶一面的面積除以噴射到鋼帶兩面上的風量而求出的。
這里，速冷段所需要的α值根據(jù)材料(該例中為鋼板)的種類(鋼種)、板厚的不同而異，例如在BH鋼板(獲得了烤柒硬化性的、主要是汽車用鋼板等使用的鋼板)的情況下，速冷段的冷卻速度必須在30℃/s以上，這相當于板厚為1.0mm時α為200kcal/(m2·h·℃)以上，板厚為1.6mm時α為350kcal/(m2·h·℃)以上。
這樣，由于必須確保與板厚相對應的規(guī)定α值，故最好將氫濃度設定為一定的下限值，而且風量密度Q最好也根據(jù)板厚而相應增大，但必須將Q控制在與板厚相對應的規(guī)定量以下。
即，考慮到冷卻效率，縮短冷卻氣體噴嘴與帶狀材料之間的距離是有利的，但當風量密度Q增大時，鋼帶因松馳而與冷卻氣體噴嘴接觸，容易產(chǎn)生劃痕，產(chǎn)生該劃痕較多情況下的Q值與板厚及帶狀材料的張力有關，板子厚度越薄，Q值越小。
此外，關于Q值與張力的關系，張力越小產(chǎn)生劃痕越多，這種情況下Q的極限值越低。圖7所示為Tu=1.88-0.18×t-0.00080×W(W＜1350mm)及Tu=1.10-0.00033×W(W≥1350mm)的情況(A)和Tu=1.78-0.18×t-0.00080×W(W＜1350mm)及Tu=1.00-0.00033×W(W≥1350mm)的情況(B)時，板厚為1.0mm和板厚為1.6mm條件下產(chǎn)生劃痕多的極限Q值。在(A)情況下，劃痕發(fā)生較多的極限Q值當板厚為1.0mm時為150m3/(m2·min)、板厚為1.6mm時為400m3/(m2·min)，無論哪一種情況當冷卻氣體的氫濃度超過10％時，可達到目標α值。另一方面，在Tu比這個值低的情況(B)，如果氫濃度增加得不很大，就不會產(chǎn)生松馳、不會達到目標α值。
另外，當Tu比上述(1)-(3)式中任一式右邊的值大時存在著下述問題，即鋼帶卷繞在速冷段內(nèi)的爐底輥上時，易產(chǎn)生翹曲和塑性變形等質(zhì)量上的問題。還有，當速冷段的張力與緩冷段或均熱段的張力之差超過需要時，張力控制用的例如張緊輥的電動機功率必須比所需要的功率大，這在經(jīng)濟上會產(chǎn)生不良影響。
因此，在第2項發(fā)明中對速冷段的氫濃度進行了限制，而且對材料的張力進行了這樣的限定，也就是說要將材料的張力保持在上述(1)-(3)式中任一式的范圍內(nèi)。另外，關于與板厚的關系，上述(1)-(3)式中系數(shù)的符號等不同，是因為最好較薄的材料采用重視防止翹曲的實驗式、較厚的材料采用重視防止因張力過大而使板材產(chǎn)生塑性變形、以及重視減小與連接材的張力差的實驗式，分別進行分析。
為了滿足第1項、第2項發(fā)明的上述規(guī)定，就需要有下述密封裝置，即在與噴射含氫氣體(在第2項發(fā)明中，氫濃度為10％以上的高濃度氫的氣體)的速冷段相鄰的緩冷段以及位于緩冷段上流的均熱段和加熱段內(nèi)的氫濃度不超過10％的范圍內(nèi)，可對速冷段內(nèi)的含氫氣體進行密封的密封裝置，這種高性能的密封裝置通過第3項-第5項發(fā)明實現(xiàn)。
第3項發(fā)明圖2是表示第3項發(fā)明的連續(xù)熱處理爐一例的模式圖。如圖所示，在該連續(xù)熱處理爐上，數(shù)個爐段中除了最初和最后的爐段外，1個爐段是通過噴射保護氣體對材料進行速冷的快速冷段11，而且作為保護氣體密封機構還在輥式密封室的入口部設有第1輥式密封裝置4A，在出口部設有第2輥式密封裝置4B，通過連通管1將第1輥式密封裝置4A入口側與第2輥式密封裝置4B出口側連接起來。這種連接機構不局限于本例的連通管，例如也可將被連接部分的爐殼之間連接起來。另外，圖2中與圖4相同或相當?shù)牟糠钟猛环柋硎?，不再重復說明。
采用這種結構，由于夾著速冷段的上流側及下流側的爐內(nèi)壓力基本相等，因此，例如即使緩冷段一側的爐內(nèi)壓力產(chǎn)生波動，該波動也可通過上流側氛圍氣體的交流而得到緩和，而且爐內(nèi)壓力調(diào)整可使速冷段與速冷段以外的爐子二者之間達到平衡狀態(tài)。當然，在與伴隨流達到平衡的基礎上，在入口側允許有微量氣體流入速冷段，在出口側允許從速冷段泄漏微量氣體，但與因爐內(nèi)壓力分布(爐內(nèi)壓力平衡被破壞)不平衡而產(chǎn)生的氣流相比，其量小得多。此外，在有可能滲氮的速冷段上流側，由于有氣流向流入速冷段的方向流動，因此，還可有效地防止?jié)B氮。
連通管1內(nèi)的氛圍壓力為速冷段入口側和出口側爐段的平均壓力，故在這里設置爐內(nèi)壓力計(未圖示)，對與速冷段之間的爐內(nèi)壓力進行控制就更好。
采用這種結構可消除加熱段等10與冷卻段12之間的爐內(nèi)壓力差，可以抑制該爐內(nèi)壓力差所引起的速冷段11與速冷段相鄰爐段10、12之間的保護氣體混合現(xiàn)象。
第4項發(fā)明圖3是表示第4項發(fā)明的連續(xù)熱處理爐一例的模式圖。如圖所示，在該連續(xù)熱處理爐子上，數(shù)個爐段中除了最初和最后的爐段之外，1個爐段是通過噴射保護氣體對材料進行速冷的速冷段11，而且作為保護氣體密封機構還在入口側部設有以第1、第2輥式密封裝置4A、4B把來自上流側的氣體隔開的輥式密封室3，在出口部設有第3輥式密封裝置4C，通過連通管2將輥式密封室3與速冷段內(nèi)最上流部6連接起來。該連接機構不局限于本例的連通管，例如也可將被連接部分的爐殼之間連接起來。另外，圖3中與圖4相同或相當?shù)牟糠謽俗⑾嗤姆?，不再重復說明。
采用這種結構，可以消除因氣體噴射室13配設部的氣體噴射壓力波動而引起的速冷段11入口內(nèi)外的爐內(nèi)壓力差，可抑制由于該壓力差而引起的速冷段11與加熱段10之間的保護氣體混合現(xiàn)象。
第5項發(fā)明圖1是表示第5項發(fā)明的連續(xù)熱處理爐一例的模式圖。如圖所示，在該連續(xù)熱處理爐上，數(shù)個爐段中除了最初和最后的爐段之外，1個爐段是通過噴射保護氣體對材料進行快速冷卻的速冷段11，而且作為保護氣體密封機構還在入口部設有用第1、第2輥式密封裝置4A、4B把來自上流側的氣體隔開的輥式密封室3，在出口部設有第3輥式密封裝置4C，通過連通管1將第1輥式密封裝置4A入口側部與第3輥式密封裝置4C出口側部連接起來，而且通過連通管2將輥式密封室3與速冷段內(nèi)最上流部6連接起來。該連接機構不局限于本例的連通管，例如也可以是將被連接部分爐殼之間連接起來的結構。另外，圖1中與圖4相同或相當?shù)牟糠謽俗⑼环枺⑹÷云湔f明。
采用這種結構，可消除加熱段等10與冷卻段等12之間的爐內(nèi)壓力差，可抑制因該爐內(nèi)壓力差而引起的速冷段11與速冷段相鄰的爐段10、12之間的保護氣體混合現(xiàn)象。同時，還可消除由于氣體噴射室13配設部的氣體噴射壓力波動而產(chǎn)生的速冷段11入口內(nèi)外的爐內(nèi)壓力差，可抑制該爐壓差所引起的速冷段11與加熱段10之間的保護氣體混合現(xiàn)象。
此外，如從上述說明而理解的那樣，第3項-第5項發(fā)明是在現(xiàn)有的熱處理爐上、在本發(fā)明所指定的爐內(nèi)二個地點之間設有穿爐路線以外的通氣連接路線的熱處理爐，只進行極簡單的設備改造便可實施。
第6項發(fā)明如上所述，在第2項發(fā)明中規(guī)定要將速冷段的張力保持在(1)-(3)式中任一式的范圍內(nèi)。但，在加熱段等內(nèi)，隨著鋼帶溫度升高其屈服應力減小，當張力設定得太大時，鋼帶卷繞在加熱段內(nèi)的輥子上時便出現(xiàn)縱彎曲現(xiàn)象(稱作熱彎曲)。在實際操作中，當鋼帶的板厚較厚時，包括加熱段等在內(nèi)的整個連續(xù)熱處理爐也可在增大張力的情況下穿爐，但厚度較薄的鋼板穿爐時，在加熱段等為了防止熱彎曲要將張力減小，在速冷段為了抑制鋼帶松馳必須增大張力進行穿爐。這樣，就需要使加熱段等與速冷段的張力不一樣，為此在第6項發(fā)明中，比較合適的方式是在第3-第5項發(fā)明中任一項發(fā)明中的速冷段的前后設張緊輥。這樣，在加熱段既可減小張力、又可使速冷段的張力保持在(1)-(3)式中任一式的范圍內(nèi)。
此外，在本發(fā)明中，各輥式密封裝置的密封輥與鋼帶之間的間隙最好設為5mm以下。而且，為了抑制熱膨脹而引起的變形，密封輥最好采用水冷型的、或輥子材質(zhì)選用熱膨脹系數(shù)小的，例如使用陶瓷輥。
實施例以冷軋鋼帶的連續(xù)熱處理爐為對象，用圖2、圖3、圖1所示的形態(tài)實施第3項、第4項、第5項發(fā)明，作為實施例1、實施例2、實施例3。另外，從圖2、圖3、圖1可知，實施例1、實施例2、實施例3根據(jù)第6項發(fā)明采用在速冷段前后設置張緊輥8，將速冷段張力與加熱段張力分開進行控制的設備構造。
另外，實施例4是表示與下述加熱段張力相同的例子，即在第5項發(fā)明(與圖1所示的實施例3是同樣的設備)中，設想不滿足第6項發(fā)明的主要條件(沒有張緊輥)的狀態(tài)，使速冷段張力低于上述(1)-(3)式中任一式的范圍(不滿足第2項發(fā)明的主要條件)的加熱段張力。
在上述實施例1、實施例2、實施例3及實施例4中對速冷段的高濃度氫保護氣體(氫濃度約為30％)用量、鋼帶產(chǎn)生滲氮現(xiàn)象的頻度進行了調(diào)查。另外，還將下述調(diào)查實績作為比較例，即用圖4所示的現(xiàn)有的連續(xù)熱處理爐在滿足上述(1)-(3)式中任一式的條件下進行操作時的張力調(diào)查實績(將該實績作為比較例)。圖4還表示了第3項-第5項發(fā)明范圍之外的具有張緊輥的現(xiàn)有爐子的例子。此外，還就實施例3做了進一步測定，測定了板厚0.8mm、板寬1250mm的材料在以400mpm的線速度穿爐的過程中，速冷段及其前后地點P1-P9(見圖1，與圖4的測定地點相同的位置)中的靜壓力和保護氣體中的氫濃度。這里，連續(xù)熱處理爐中，其速冷段前段的爐段為緩冷段，后段的爐段為過時效段，保護氣體為HN氣體。
實施例3中的上述靜壓力測定結果及保護氣體中的氫濃度測定結果分別重疊地示于上述圖5(a)及圖5(b)中，實施例1-3及比較例的保護氣體用量和產(chǎn)生滲氮現(xiàn)象的頻度示于表1。另外，表1中的保護氣體用量和產(chǎn)生滲氮現(xiàn)象的頻度是以比較例為100的相對指數(shù)表示的。
從圖5、表1可知，采用本發(fā)明可有效地抑制速冷段和與速冷段相鄰的爐段之間的保護氣體混合，減少保護氣體用量，而且還可防止?jié)B氮。
另外，以實施例1(圖8)及比較例(圖9)表示速冷段(Rc)及緩冷段(Sc)、過時效段(OA)的爐內(nèi)壓力、氫濃度隨著時間推移而變化的例子，從這些圖中可知在緩冷段中即使爐內(nèi)壓力波動，本發(fā)明亦可保持緩冷段與速冷段之間的壓力平衡，不會因為速冷段及其前后段之間的氣流而使氫濃度發(fā)生變化。
另外，如表1中一并記載的速冷段張力(控制值)及速冷段內(nèi)的鋼帶的松馳幅度(調(diào)查值)所示那樣，實施例1、實施例2、實施例3是通過速冷段前后的張緊輥使速冷段張力與加熱段張力分開，將其控制在上述(1)式的范圍內(nèi)，故在使加熱段不產(chǎn)生熱彎曲的情況下，可以控制速冷段內(nèi)鋼帶的松馳幅度。另外，實施例4的張力低于上述(1)-(3)式中任一式的范圍，因此，在速冷段內(nèi)因噴射冷卻氣體而使鋼帶的松馳幅度增大，致使鋼帶與冷卻氣體噴嘴前端接觸而產(chǎn)生劃痕。鋼帶松馳帶來的影響與實施例3相比，α也有所下降。在實施例4中，如果減小風量密度Q，便可消除松馳現(xiàn)象，但是，在這種情況下要確保α值為180kcal/(m2·h·℃)以上(板厚0.8mm時可確保30℃/s的冷卻速度的值)、或確保為350kcal/(m2·h·℃)以上(板厚1.6mm時可確保30℃/s的冷卻速度的值)是很困難的。
一般，穿爐速度越快，且冷卻風量越大，則鋼帶的松馳幅度就越大，但如果采用本發(fā)明，按照第6項發(fā)明在速冷段前后設張緊輥，按第2項發(fā)明控制速冷段張力，這樣便可減小松馳幅度。結果，可以縮短鋼帶與冷卻氣體噴嘴前端之間的距離，因此，在同一冷卻氣體量的條件下可以獲得更高的冷卻效率。
工業(yè)上應用的可能性因此，采用本發(fā)明可以獲得下述連續(xù)熱處理爐，這種連續(xù)熱處理爐在氣體噴射冷卻方式的速冷段進行保護氣體的氫濃度達10％以上的高效率氣體噴射冷卻時，用簡單機構便可防止速冷段與速冷段相鄰的爐段(加熱段等及冷卻段等)之間的保護氣體混合，特別是進行鋼帶的連續(xù)熱處理可取得大大降低保護氣體單耗、而且不必要擔心因受高濃度氫保護氣體的影響而在加熱段滲氮等良好效果。
表1(之1)
表1(之2)
權利要求
1．一種連續(xù)熱處理爐的氛圍氣體控制方法，該連續(xù)熱處理爐是在保護氣體中對帶狀材料進行熱處理，在熱處理過程中，在將帶狀材料加熱之后，再通過噴射含氫氣體進行快速冷卻，其特征在于，將加熱帶狀材料的爐段及加熱后進行保溫的爐段的保護氣體中的氫濃度控制在10％以下。
2．一種連續(xù)熱處理爐的冷卻方法，該連續(xù)熱處理爐是在保護氣體中對帶狀材料進行熱處理，在熱處理過程中，在將帶狀材料加熱之后，再通過噴射含氫氣體進行快速冷卻，其特征在于，將加熱帶狀材料的爐段及加熱后進行保溫的爐段的保護氣體中的氫濃度控制在10％以下，在進行上述快速冷卻的速冷段內(nèi)，根據(jù)材料的板厚t(mm)，板寬W(mm)使材料單位截面積上的張力Tu(kgf/mm2)保持在滿足下述條件的范圍內(nèi)，將氫濃度為10％以上的含氫氣體噴射到材料上。(a)W＜1350mm的情況下1.88-0.18×t-0.00080×W≤Tu≤2.38-0.11×t-0.00084×W(b)W≥1350mm、t≤0.85mm的情況下0.73+0.38×t-0.00030×W≤Tu≤1.23+0.35×t-0.00028×W(c)W≥1350mm、t＞0.85mm的情況下1.10-0.00033×W≤Tu≤1.54-0.00029×W
3．一種連續(xù)熱處理爐，該熱處理爐是在保護氣體中對帶狀材料進行熱處理，具有按熱處理順序依次排列的數(shù)個爐段，其特征在于，這些爐段中除了最初和最后的爐段之外，1個爐段是通過噴射保護氣體對材料進行快速冷卻的速冷段，而且作為保護氣體密封機構還在入口部設有第1輥式密封裝置，在出口部設有第2輥式密封裝置，第1輥式密封裝置入口側部與第2輥式密封裝置出口側部相連接。
4．一種連續(xù)熱處理爐，該熱處理爐是在保護氣體中對帶狀材料進行熱處理，它具有按熱處理順序依次排列的數(shù)個爐段，其特征在于，這些爐段中除了最初和最后的爐段之外，1個爐段是通過噴射保護氣體對材料進行快速冷卻的速冷段，而且作為保護氣體密封機構在入口部設有用第1、第2輥式密封裝置把來自上流側的氣體隔開的輥式密封室，在出口部設有第3輥式密封室，輥式密封室與速冷段內(nèi)上流部相連接。
5．根據(jù)權利要求4所述的連續(xù)熱處理爐，其特征在于，第1輥式密封裝置入口側部與第3輥式密封裝置出口側部連接在一起。
6．根據(jù)權利要求3至5中任一項所述的連續(xù)熱處理爐，其特征在于，在速冷段的前后設有張緊輥。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)熱處理爐及可防止?jié)B氮的爐內(nèi)保護氣體控制方法。連續(xù)熱處理爐的數(shù)個爐段中除了最初和最后的爐段外,1個爐段是通過噴射保護氣體對材料進行快速冷卻的速冷段11,而且作為保護氣體密封機構在入口部設有用第1、第2輥式密封裝置4A、4B將來自上流側的氣體隔開的輥式密封室3,在出口部設有第3輥式密封裝置4C,第1輥式密封裝置入口側部與第3輥式密封裝置出口側部相連接,而且輥式密封室與速冷帶內(nèi)最上流部6相連接,這種連續(xù)熱處理爐在速冷段內(nèi)將爐內(nèi)氫濃度控制在10%以上,在速冷段入口側的爐段內(nèi)控制在10%以下。這樣,便可用簡單的機構防止氣體噴射冷卻方式的速冷段的保護氣體與速冷段的相鄰爐帶(加熱段等及冷卻段等)的保護氣體混合。
文檔編號C21D9/573GK1286729SQ99800398
公開日2001年3月7日 申請日期1999年3月25日 優(yōu)先權日1998年3月26日
發(fā)明者上野直人, 飯?zhí)锏v弘, 鮫島一郎 申請人:川崎制鐵株式會社