特許 7557622 金属ストリップを連続的に熱処理するための垂直炉

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-18

(45)【発行日】2024-09-27

(54)【発明の名称】金属ストリップを連続的に熱処理するための垂直炉

(51)【国際特許分類】

   C21D 9/56 20060101AFI20240919BHJP

   C21D 9/573 20060101ALI20240919BHJP

   C21D 1/00 20060101ALI20240919BHJP

   C21D 9/46 20060101ALI20240919BHJP

【ＦＩ】

C21D9/56 101A

C21D9/573 101Z

C21D9/56 101C

C21D9/56 101F

C21D9/56 101J

C21D1/00 112C

C21D9/46 501A

【請求項の数】 28

(21)【出願番号】P 2023524646

(86)(22)【出願日】2021-10-20

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-10

(86)【国際出願番号】 AT2021060389

(87)【国際公開番号】W WO2022082246

(87)【国際公開日】2022-04-28

【審査請求日】2023-04-21

(31)【優先権主張番号】A50904/2020

(32)【優先日】2020-10-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】AT

(73)【特許権者】

【識別番号】521217105

【氏名又は名称】エブナー インドゥストリーオーフェンバウ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100153729

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 有一

(74)【代理人】

【識別番号】100126848

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 昭雄

(72)【発明者】

【氏名】ローベルト エブナー

(72)【発明者】

【氏名】ザシャ エッペンシュタイナー

(72)【発明者】

【氏名】マルティン レヒベルガー

【審査官】山本 佳

(56)【参考文献】

【文献】特開平０４－３１１５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０７８７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３０６４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２７７７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭４９－０１７３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２２６０７８２（ＣＮ，Ａ）

【文献】特表２００５－５３８２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００３７６７９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭５６－０６５９３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２１Ｄ ９／５２ － ９／５６

Ｃ２１Ｄ １／００

Ｃ２１Ｄ ９／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属ストリップ（２）を連続的に熱処理するための垂直炉（１）であって、前記垂直炉（１）は、前記金属ストリップ（２）の移送方向に見て、
－前記金属ストリップ（２）用の挿入ゾーン（３）と；
－前記金属ストリップ（２）を加熱し、かつ特定の温度に保持するための、アニーリング室を備えた加熱／保持ゾーン（４）と；
－前記金属ストリップ（２）を冷却する少なくとも１つの第１冷却ゾーン（５）と；
－前記第１冷却ゾーン（５）の下流に配置された、前記金属ストリップ（２）用の排出ゾーン（８）の方向へ前記金属ストリップ（２）を方向変換させるための少なくとも１つの方向変換装置（６）と、
を有し、
少なくとも１つの第２冷却ゾーン（９）が、前記移送方向に関して前記方向変換装置（６）の下流に配置されているものにおいて、
前記第１冷却ゾーン（５）が、前記金属ストリップのための放射冷却ゾーンとして構成され、
前記第１冷却ゾーン（５）のプロセス室のまわりに、冷却流体（２７）によって貫流される冷却／加熱室（２８）が配置されており、前記プロセス室を包囲する壁（２９）の、前記冷却／加熱室（２８）に向いた外側表面に冷却流体（２７）が供給される、
ことを特徴とする垂直炉。

【請求項2】

前記金属ストリップを熱処理するための、少なくとも前記加熱／保持ゾーン（４）内、前記第１冷却ゾーン（５）内、前記方向変換装置（６）内及び前記第２冷却ゾーン（９）内に、酸化を回避するために、３０％－１００％Ｈ_２の高いＨ_２含有量と－２０℃から－７０℃の低い露点とを有する保護ガス雰囲気を有している、ことを特徴とする請求項１に記載の垂直炉。

【請求項3】

前記加熱／保持ゾーン（４）と前記第１冷却ゾーン（５）がそれぞれ、前記金属ストリップのための進入開口部と排出開口部とを有する少なくとも１つのプロセス室を有している、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の垂直炉。

【請求項4】

前記加熱／保持ゾーン（４）の前記プロセス室が、前記第１冷却ゾーン（５）の前記プロセス室と気密に接続されている、ことを特徴とする請求項３に記載の垂直炉。

【請求項5】

前記冷却流体（２７）が、ガス又は混合ガスである、ことを特徴とする請求項１に記載の垂直炉。

【請求項6】

前記冷却流体（２７）が、熱交換器（３０）を通して案内されている、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の垂直炉。

【請求項7】

新たな冷却流体を供給するための少なくとも１つの供給導管を有している、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の垂直炉。

【請求項8】

前記冷却／加熱室から流出する前記冷却流体を垂直炉（１）から放出するための少なくとも１つの排出導管を有している、ことを特徴とする請求項７に記載の垂直炉。

【請求項9】

前記冷却流体（２７）内に流れを発生させるための、少なくとも１つのガス流装置（３２）を有している、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の垂直炉。

【請求項10】

前記冷却流体（２７）を加熱するための、少なくとも１つの加熱装置（３１）が設けられている、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の垂直炉。

【請求項11】

前記冷却／加熱室（２８）内の温度を測定するための少なくとも１つの温度測定装置（３３）を有している、ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の垂直炉。

【請求項12】

前記冷却／加熱室（２８）から流出する前記冷却流体（２７）の温度を測定するための少なくとも１つの温度測定装置（３４）と、前記冷却／加熱室（２８）内へ流入する前記冷却流体（２７）の温度を測定するための少なくとも１つの温度測定装置（３５）とを有している、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の垂直炉。

【請求項13】

前記冷却／加熱室（２８）内へ流入する冷却媒体（２７）の温度を、少なくとも、前記冷却／加熱室（２８）内で測定された少なくとも１つの温度及び／又は前記冷却媒体（２７）の流量の関数として変化させるように、構成されている、ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の垂直炉。

【請求項14】

前記冷却／加熱室（２８）内に、前記冷却／加熱室（２８）内の圧力を測定するための少なくとも１つの圧力測定装置（３６）が配置されている、ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の垂直炉。

【請求項15】

前記少なくとも１つの第２冷却ゾーン（９）が、前記金属ストリップの表面に前記冷却流体を供給するための、少なくとも１つのスプレイ及び／又はノズル冷却及び／又はジェット冷却を有している、ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の垂直炉。

【請求項16】

前記少なくとも１つの第２冷却ゾーン（９）の前記冷却流体が、保護ガスを含み、あるいはそのものである、ことを特徴とする請求項１５に記載の垂直炉。

【請求項17】

前記第１冷却ゾーン（５）と前記第２冷却ゾーン（９）が、前記方向変換装置（６）へ向いたそれらの端部において、前記方向変換装置（６）のハウジング（１０）を介して、垂直炉の周囲に対して気密に互いに接続されている、ことを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の垂直炉。

【請求項18】

前記方向変換装置（６）が断熱されている、ことを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の垂直炉。

【請求項19】

前記方向変換装置（６）が、少なくとも１つの加熱手段を有している、ことを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載の垂直炉。

【請求項20】

前記方向変換装置（６）が、温度測定ユニットと温度コントロールユニットを有し、前記温度コントロールユニットが、少なくとも１つの加熱手段を用いて前記方向変換装置の温度レベルを前記金属ストリップ（２）の温度レベルへ制御するように、構成されている、ことを特徴とする請求項１９に記載の垂直炉。

【請求項21】

前記方向変換装置（６）の少なくとも１つのローラ装置（７）が、前記金属ストリップをセンタリング制御するように構成されている、ことを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項に記載の垂直炉。

【請求項22】

前記金属ストリップ（２）の移送方向において、前記加熱／保持ゾーン（４）の上流に、少なくとも１つの加熱装置を備えた、前記金属ストリップのための付加的な急速加熱ゾーン（１２）を有している、ことを特徴とする請求項１から２１のいずれか１項に記載の垂直炉。

【請求項23】

前記急速加熱ゾーン（１２）の少なくとも１つの加熱装置が誘導加熱器として構成されており、前記急速加熱ゾーン（１２）が、非金属の材料からなる壁（２９）及び前記金属ストリップ（２）のための挿入開口部と排出開口部を備えたプロセス室を有し、前記急速加熱ゾーン（１２）の前記プロセス室が、３０％－１００％Ｈ_２の高いＨ_２含有量と－２０℃から－７０℃の低い露点とを有する保護ガス雰囲気を有し、かつ前記誘導加熱器が前記プロセス室の外部に配置されている、ことを特徴とする請求項２２に記載の垂直炉。

【請求項24】

前記急速加熱ゾーン（１２）の前記プロセス室が、前記加熱／保持ゾーン（４）の前記プロセス室と、垂直炉（１）の外側の周囲に対して気密に接続されている、ことを特徴とする請求項２３に記載の垂直炉。

【請求項25】

第３の冷却ゾーン（１１）が設けられており、前記第３の冷却ゾーン（１１）が前記金属ストリップの移送方向に関して前記第２冷却ゾーンの下流に配置されており、前記第３の冷却ゾーン（１１）が、高いＨ_２含有量（３０％－１００％Ｈ_２）と低い露点（－２０℃から－７０℃）を有する保護ガス雰囲気を有している、ことを特徴とする請求項１から２４のいずれか１項に記載の垂直炉。

【請求項26】

前記挿入ゾーン（３）内及び／又は前記排出ゾーン（４）内に、ハウジング（１３）内に支承された、それぞれ少なくとも１つのダンサーローラ（１４）が配置されており、前記ハウジング（１３）がそれぞれ前記金属ストリップ（２）のための挿入開口部（１５）と排出開口部（１６）を有し、かつ前記ハウジング（１３）の内部に、保護ガス雰囲気が存在している、ことを特徴とする請求項１から２５のいずれか１項に記載の垂直炉。

【請求項27】

前記挿入ゾーン（３）が、垂直炉（１）の周囲に対して気密に前記急速加熱ゾーン（１２）と接続されている、ことを特徴とする請求項２２から２４のいずれか１項に記載の垂直炉。

【請求項28】

前記排出ゾーン（４）が、少なくとも前記第２冷却ゾーン（９）を有する垂直炉（１）の下降路と、垂直炉（１）の周囲に対して気密に接続されている、ことを特徴とする請求項１から２７のいずれか１項に記載の垂直炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前文に記載の金属ストリップを連続的に熱処理するための垂直炉に関する。

【背景技術】

【0002】

ストリップを熱処理するための垂直炉は、従来技術において知られている。ストリップを垂直の移送方向に移送する場合に、ストリップを処理温度に加熱し、それに続いてアニーリング処理が行われる。さらにストリップの冷却が行われ、かつ方向変換装置を用いて垂直の移送方向に逆移送が行われる。

【0003】

従来技術の垂直炉における欠点は、ストリップが加熱処理プロセス及び冷却プロセス後に方向変換装置の領域内で、熱応力と伸張、自重及びこの領域内での方向変換による付加的な負荷に起因して、しばしば損傷を受け、それがストリップの品質及び表面の品質の低下をもたらすことがあり得ることである。関連する炉は、特許文献１、特許文献２及び特許文献３から知られている。
［先行技術文献］
［特許文献］

【文献】米国特許出願公開第２００６／０３７６７９号明細書

【文献】米国特許出願公開第４３６３４７１号明細書

【文献】欧州特許出願公開第２９６０３４８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の課題は、従来技術の欠点を克服し、かつ金属ストリップの品質の改良を保証できる装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この課題は、冒頭で挙げた種類の垂直炉を用いて、本発明に基づいて請求項１の特徴部分の特徴によって解決される。

【0006】

本発明に係る実施形態は、金属ストリップが適度な速度で方向変換されて、方向変換後に目標温度に冷却することができ、かつ方向変換装置の領域内での損傷を著しく低減することができる、という利点をもたらす。

【0007】

この形態の付加的な利点は、それによって垂直炉の高さをよりよく利用することができることにある。というのは、すべての加熱装置と冷却装置が方向変換装置の前に配置されてはいないからである。

【0008】

好ましい展開が、下位請求項に記載されている。

【0009】

特に効果的なのは、垂直炉が金属ストリップを熱処理するための、加熱／保持ゾーン内、第１冷却ゾーン内、方向変換装置内及び第２冷却ゾーン内で、酸化を回避するために、高いＨ_２含有量（３０％－１００％Ｈ_２）（体積％）と低い露点（－２０℃から－７０℃）を有する保護ガス雰囲気を有していることである。特に好ましいことが明らかにされているのは、金属ストリップ、特に電磁鋼帯の熱処理全体が、酸化を回避するために、高いＨ_２含有量（３０％－１００％Ｈ_２）（体積％）と低い露点（－２０℃から－７０℃）を有する保護ガス雰囲気のもとで行われることである。

【0010】

金属ストリップ、特に電磁鋼帯を垂直に熱処理するための炉は、断熱材によって断熱することができる１つ又は複数の加熱ステーション、１つ又は複数の（マッフルあり、またはなしの）単一又は複数部のアニーリング室であって、高いＨ_２を有する保護ガス雰囲気で満たされ、かつ金属ストリップを加熱し、及び金属ストリップの温度を保持するために使用される、単一又は複数部のアニーリング室を有することができる。加熱及び／又は保持ゾーンは、電気エネルギ（電気加熱部材及び／又は誘導加熱器）を用いて、あるいはガス加熱を用いて加熱することができる。

【0011】

続いてさらに、１つ又は複数の冷却ゾーンを下流に配置することができ、それはガス供給ユニットと接続することができる。それに上方のローラチャンバが続いており、その中に２つのガイドローラを配置することができ、それを用いて走行する金属ストリップが案内され、かつ垂直の排出チャネル内へ戻るように案内される。

【0012】

加熱／保持ゾーンと第１冷却ゾーンがそれぞれ、金属ストリップ用の挿入開口部と排出開口部を備えた少なくとも１つのプロセス室、特に金属で包囲されたプロセス室、たとえばマッフルによって包囲される少なくとも１つのプロセス室を有していると、特に好ましいことが明らかにされた。

【0013】

保護ガスの流出を回避するために、加熱／保持ゾーンのプロセス室は、第１冷却ゾーンのプロセス室と好ましくは気密に接続されている。

【0014】

ここで指摘しておくが、本発明はマッフルを有する垂直炉の実施形態に限定されるものではなく、たとえば壁で囲った炉のような、他のすべての種類の垂直炉も共に含むものである。金属ストリップをゆっくりと冷却することは、第１冷却ゾーンが金属ストリップのための放射冷却ゾーンとして形成されていることによって、可能となる。

【0015】

好ましくは、第１冷却ゾーンのプロセス室のまわりに、冷却流体によって貫流される冷却／加熱室が配置されており、プロセス室を包囲する壁の、冷却／加熱室へ向いた外側面に冷却流体が供給される。

【0016】

好ましくは、流体は、ガス又は混合ガス、特に空気である。

【0017】

エネルギを回収して、冷却流体を冷却するために、冷却流体からの熱を他の材料流へ伝達するための、少なくとも１つの熱交換器を設けることができる。本発明のこの変形例は、特に、冷却流体を循環して案内するのに適している。

【0018】

代替的又は付加的に、新鮮な冷却流体、特に新鮮空気を供給するための、少なくとも１つの供給導管を設けることができる。

【0019】

冷却流体の量を調節することができるようにするために、さらに、冷却／加熱室から流出する冷却流体を垂直炉から放出するための少なくとも１つの排出導管を設けることができる。

【0020】

冷却流体内に流れを発生させるために、少なくとも１つの流れ機械、たとえば送風器を設けることができる。

【0021】

冷却流体の温度をさらによく調節することができるようにするために、冷却流体を加熱する少なくとも１つの加熱装置を設けることができる。

【0022】

その場合に、冷却／加熱室内の温度を測定するための少なくとも１つの温度測定装置が配置されていると、特に好ましいことが明らかにされた。

【0023】

冷却流体内の温度を検出することができるようにするために、冷却／加熱室から流出する冷却流体の温度を測定するための少なくとも１つの温度測定手段と、冷却／加熱室内へ流入する冷却媒体を測定するための少なくとも１つの温度測定を設けることができる。

【0024】

最適なプロセスフローは、冷却／加熱室内へ流入する冷却媒体の温度を、冷却／加熱室内で測定された少なくとも１つの温度及び／又は冷却媒体の流量の関数として変化させるように、垂直炉を構成することによって、達成される。

【0025】

さらに、冷却／加熱室内に、冷却／加熱室内の圧力を測定するための少なくとも１つの圧力測定装置を配置することができる。

【0026】

好ましくは、少なくとも１つの第２冷却ゾーンが、金属ストリップの表面に冷却流体を供給するための、少なくとも１つのスプレイ及び／又はノズル冷却及び／又はジェット冷却（Strahlkuehlung）を有することができる。

【0027】

第２冷却ゾーン内の保護ガス雰囲気にマイナスの影響を与えないようにするために、少なくとも１つの第２冷却ゾーンの冷却流体は、保護ガス、特にＨ_２を有することができ、あるいはそれ自体であることができる。

【0028】

本発明の好ましい実施形態において、第１冷却ゾーンと第２冷却ゾーンはそれらの、方向変換装置へ向いた端部において、方向変換装置のハウジングを介して垂直炉の周囲に対して気密に互いに接続されている。

【0029】

方向変換の間の金属ストリップの強すぎる冷却を防止するために、方向変換装置は断熱することができる。

【0030】

方向変換装置が少なくとも１つの加熱手段を有していると、特に好ましいことが明らかにされた。

【0031】

特に損傷のない方向変換に関して特に好ましいことが明らかにされた、本発明の好ましい変形例によれば、方向変換装置が温度測定ユニットと温度コントロールユニットとを有し、温度コントロールユニットは、少なくとも１つの加熱手段を用いて、方向変換装置の温度レベルを金属ストリップの温度レベルに調節するように設定されるように、設けられている。

【0032】

金属ストリップの走行を最適に調節することができるようにするために、方向変換装置の少なくとも１つのローラ装置は、センタリング制御（Mittenregelung）に利用することができる。

【0033】

プロセス速度を高めるために、垂直炉は金属ストリップの移送方向において加熱ゾーン及び／又は保持ゾーンの上流に、少なくとも１つの加熱装置を備えた、金属ストリップのための付加的な急速加熱ゾーンを有することができる。

【0034】

金属ストリップのきわめて迅速な加熱を特徴とする、本発明の変形例は、急速加熱ゾーンの少なくとも１つの加熱装置が誘導加熱器として構成され、急速加熱ゾーンは、非金属の材料からなる壁及び金属ストリップ用の挿入開口部と排出開口部とを備えたプロセス室を有し、急速加熱ゾーンのプロセス室は、３０％－１００％Ｈ_２（体積％）の高いＨ_２含有量と－２０℃から－７０℃の低い露点を有する保護ガス雰囲気を有し、かつ誘導加熱器はプロセス室の外部に配置されている。

【0035】

好ましくは急速加熱ゾーンのプロセス室は、垂直炉の外側の周囲に対して気密に、加熱／保持ゾーンのプロセス室と接続されている。

【0036】

本発明の好ましい展開によれば、第３の冷却ゾーンを設けることができ、その第３の冷却ゾーンは金属ストリップの移送方向に関して第２冷却ゾーンの下流に配置されており、第３の冷却ゾーンは、高いＨ_２含有量（３０％－１００％Ｈ_２）（体積％）と低い露点（－２０℃から－７０℃）を有する保護ガス雰囲気を有している。

【0037】

金属ストリップの最適なガイドを保証するために、挿入ゾーン内及び／又は排出ゾーン内に、ハウジング内に軸承された少なくとも１つのダンサーローラを配置することができ、ハウジングはそれぞれの場合に金属ストリップのための挿入開口部と排出開口部を有している。

【0038】

さらに、ハウジングの内部を保護ガス雰囲気、特に水素及び／又は窒素雰囲気が支配していると、特に好ましいことが明らかにされた。

【0039】

垂直炉からガスが挿入側で流出することを防止するために、挿入ゾーンを、垂直炉の周囲に対して気密に、急速加熱ゾーンと接続することができる。

【0040】

排出側のガス流出は、排出ゾーンが、垂直炉の周囲に対して気密に、少なくとも第２冷却ゾーンを有する垂直炉の下降路に接続されることによって、阻止することができる。

【0041】

本発明をさらによく理解するために、以下の図を用いて本発明を詳細に説明し、それらの図は、限定する実施例に該当するものではない。

【0042】

図は、それぞれ著しく簡略化された図式的な表示である。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】図１は、本発明に係る垂直炉を示している。

【図2】図２は、垂直炉の挿入領域を通る断面図である。

【図3】図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図4】図４は、第１冷却ゾーンの詳しい細部を示している。

【図5】図５は、図４のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0044】

最初に記録しておくが、異なるように記載される実施形態において、同一の部分には同一の参照符号ないし同一の構成部分名称が設けられており、その場合に説明全体に含まれる開示は、同一の参照符号ないし同一の構成部分名称を有する同一の部分へ意味に従って移し替えることができる。また、説明内で選択される、たとえば上、下、側方などのような位置の記載は、直接説明され、かつ示される図に関するものであって、この位置記載は位置が変化した場合には意味に従って新しい位置へ移し替えられる。

【0045】

以下において図は、包括的に説明される。

【0046】

図１によれば、金属ストリップ２を連続的に熱処理する垂直炉１は、金属ストリップ２の移送方向に見て相前後して、金属ストリップ２のための挿入ゾーン３、金属ストリップ２を加熱して、特定の温度に保持する、アニーリング室を有する加熱／保持ゾーン４、金属ストリップ２をゆっくりと冷却する第１冷却ゾーン５、第１冷却ゾーン５の後ろに配置され、金属ストリップ２のための排出ゾーン８の方向に金属ストリップ２を方向変換させるための、２つ以上のローラを備えたローラ装置（Rollenanordnung）７を有する方向変換装置６を有している。加熱／保持ゾーン４の実施形態と第１冷却ゾーン５については、さらに下で詳細に説明する。

【0047】

方向変換装置６の後に、第２冷却ゾーン９があり、第２冷却ゾーン９は少なくとも１つの冷却流体供給ユニットを有している。冷却流体供給ユニットは、冷却流体、たとえばガス又は冷却液を、金属ストリップ２を冷却するための第２冷却ゾーン９内へ供給するために用いられる。冷却流体供給ユニットは、たとえばスプレイ冷却及び／又はノズル冷却及び／又はジェット冷却を有してもよい。すなわち第２冷却ゾーン９内に、たとえばノズルを配置することができ、それを通して金属ストリップ２のまわりを流れる冷却流体が第２冷却ゾーン９内に吹き込まれる。金属ストリップ２の冷却は、第２冷却ゾーン９内で、好ましくは対流によって行われる。それに対して第１冷却ゾーン５は、好ましくは放射冷却ゾーンとして構成されており、その中で金属ストリップ２の冷却は、輻射の放出によって行われる。冷却流体は、第２冷却ゾーン９内では、循環して案内することができる。この場合においては、冷却流体からの熱を他の材料の流れへ伝達するために熱交換器を設けることもできる。冷却流体は、たとえば、第２冷却ゾーンから引き出して、導管を介して熱交換器へ供給し、かつ冷却後に再び第２冷却ゾーン９内へ吹き込むことができる。

【0048】

金属ストリップの熱処理は、酸化を回避するために、高いＨ_２含有量（３０％－１００％Ｈ_２）と低い露点（－２０℃から－７０℃）を有する保護ガス雰囲気内で行われる。この理由から、加熱／保持ゾーン４内、第１冷却ゾーン５内、方向変換装置６内及び第２冷却ゾーン９内並びに場合によっては後続の冷却ゾーン内に、適切な保護ガス雰囲気が存在する。特に上昇路全体内及び下降路全体内を保護ガス雰囲気が存在してもよい。

【0049】

垂直炉１の内部の保護ガス雰囲気が混交しないようにするために、冷却ゾーン９の冷却流体として保護ガス、特にＨ_２を有する保護ガスを使用することができる。

【0050】

第２冷却ゾーン９の下流に、第３の冷却ゾーン１１を設けることができる。冷却ゾーン１１に関しても、冷却ゾーン９について述べたことが冷却ゾーン１１にも当てはまる。金属ストリップ２の冷却は、３つの冷却ゾーン５、９、１１内で異なる強さで行われる。それぞれの冷却ゾーン５、９、１１内へ金属ストリップ２が進入する温度とそれぞれの冷却ゾーン５、９、１１を出る時の排出温度との間の差は、好ましくは第１冷却ゾーン５内において、第２冷却ゾーン９内と第３の冷却ゾーン１１内よりも大きい。金属ストリップ２は、たとえば、第１冷却ゾーン５内では１０２０℃から７００℃に、第２冷却ゾーン９内では７００℃から６００℃へ、そして第３の冷却ゾーン１１内では６００℃から６０℃へ冷却することができる。上述した値は、例と理解すべきであって、実際においては変化させることができる。

【0051】

方向変換装置６内で、第１冷却ゾーン５に対する温度は一定とすることができる。図１から認識できるように、方向変換装置６もしくはローラ装置７によって、第２冷却ゾーン９内の金属ストリップ２の移送方向は、第１冷却ゾーンに対して反転させることができる。特に、方向変換装置６もしくはローラ装置７は、金属ストリップの移送方向を１８０°方向変換させることができる。

【0052】

第１冷却ゾーン５と第２冷却ゾーン９はそれらの、方向変換装置６へ向いた端部において、方向変換装置６のハウジング１０を介して垂直炉１の周囲に対して互いに気密に接続されている。冷却ゾーン５と冷却ゾーン９は、ハウジング１０を介して流路接続（Stroemungsverbindung）もすることができ、もしくは気密に互いに接続することができる。このように、第１冷却ゾーン５と第２冷却ゾーン９及び方向変換装置のハウジング１０は、共通の空間を形成する。方向変換装置６は、ガスの技術上の観点においても、垂直炉１において、加熱／保持ゾーン４と第１冷却ゾーン５を有する上昇路（Aufwaertsstrang）１７と、冷却ゾーン９と場合によっては他の冷却ゾーンを有する下降路（Abwaertsstrang）１８との間の接続を示す。

【0053】

方向変換装置６は、方向変換装置６の温度を調節及び／又は閉ループ制御することを可能にするために、断熱してもよく、１つ以上の加熱手段と温度コントロールユニットを有してもよい。方向変換装置の加熱手段は、電気で駆動又はガスで駆動することができる。金属ストリップ２の方向変換は、３００℃－１０００℃の間に昇温された温度において行われる。温度コントロールユニットは、少なくとも１つの加熱手段を用いて、方向変換装置６の温度レベルを金属ストリップ２の温度レベルへ閉ループ制御するように、構成されている。方向変換装置によって金属ストリップ２は、昇温したストリップ温度において、かつ３０％から１００％の間の水素含有量と－２０℃から－７０℃の間の露点とを有するきわめて純粋な保護ガス雰囲気において損傷なしで方向変換される。

【0054】

さらに、方向変換装置６のローラ装置７は、金属ストリップをセンタリングするために、センタリング制御される方向変換ローラを有することができる。

【0055】

加熱／保持ゾーン４の前に、加熱装置を有する急速加熱ゾーン１２を配置することができる。好ましくは急速加熱ゾーン１２の加熱装置は、誘導加熱器として構成されており、金属ストリップ２を急速に加熱するために用いられる。急速加熱ゾーン１２は、非金属の材料からなる壁と金属ストリップ用の挿入及び排出開口部とを備えたプロセス室を有している。プロセス室は、マッフルによって実現することができる。急速加熱ゾーン１２のプロセス室内には、３０％－１００％の高いＨ_２含有量と－２０℃から－７０℃の低い露点とを有する保護ガス雰囲気が存在することができる。急速加熱ゾーン１２のプロセス室の外部には、少なくとも１つのインダクタが配置されている。その場合に、プロセス室は、インダクタによって包囲することができる。インダクタは、横方向磁場又は縦方向磁場のインダクタとして構成することができる。さらに、急速加熱ゾーン１２のプロセス室は、加熱／保持ゾーン４のプロセス室及び急速加熱ゾーンの上流に設けられた構成部分と、垂直炉の外側の周囲に対して気密に接続されている。したがって急速加熱ゾーン１２のプロセス室（マッフル）と上流／下流に接続された構成部分との間に気密の接続区間が存在する。急速加熱ゾーン１２のプロセス室は、加熱／保持ゾーン４のプロセス室と構造的かつ保護ガスの観点で接続されている。挿入ゾーン３も、垂直炉１の周囲に対して気密に急速加熱ゾーン１２に結合されている。

【0056】

さらに、急速加熱ゾーン１２が上位に配置された、垂直炉１の安全システム内へ統合することも実現できる。インダクタの使用が、金属ストリップ２の急速加熱と本質的な通過量増大とを可能にする。

【0057】

さらに、挿入ゾーン３内及び／又は排出ゾーン８内に、ハウジング１３内に支承された少なくとも１つのダンサーローラ１４を配置することができる。図２によれば、ハウジング１３は金属ストリップ２用の挿入開口部１５と排出開口部１６を有することができる。ハウジング１３の内部では、保護ガス雰囲気、特に水素及び／又は窒素雰囲気が存在してもよい。

【0058】

図１によれば、上昇路１７及び／又は下降路１８の、方向変換装置６とは反対の終端セクションにそれぞれ、周囲雰囲気に対して密閉するための少なくとも１つのシール装置２４もしくは排出ゾーン８を配置することができる。このように挿入ゾーン３は垂直炉１の上昇路１７と、そして排出ゾーン８は下降路１８と、垂直炉１の周囲に対して気密に接続されている。図３によれば、シール装置２４は、金属ストリップ２のための挿入開口部２５と排出開口部２６とを有することができる。好ましくは、シール装置２４は、オイルシールとして構成されている。シール装置２４は、ハウジング１３と直接的に結合することができる。

【0059】

図１からさらに明らかなように、垂直炉１は第１管状マッフル１７ａと第２管状マッフル１７ｂを有することができ、それらの内部に金属ストリップ２が案内されている。その場合に、マッフル１７ａの内部は、加熱／保持ゾーン４のプロセス室であり、マッフル１７ｂは冷却ゾーン５のプロセス室である。連結装置２０が、第１マッフル１７ａと第２マッフル１７ｂの間に配置されており、かつ２つのマッフル１７ａ、１７ｂの端部を結合している。加熱／保持ゾーン４は第１マッフル１７ａに沿って配置され、第１冷却ゾーン５は第２マッフル１７ｂに沿って配置され、第２冷却ゾーン９と第３の冷却ゾーン１１は下降路１８内に配置されている。第１マッフル１７ａ内と第２マッフル１７ｂ内及び方向変換装置６と第２冷却ゾーン９及び第３の冷却ゾーン１１内には、酸化を回避するために、高いＨ_２含有量（３０％－１００％Ｈ_２）及び低い露点（－２０℃から－７０℃）を有する保護ガス雰囲気、特に水素雰囲気が存在してもよい。これに関連して、垂直炉１は、たとえばガス供給ユニット、特に水素供給ユニットを有することができ、それが第１マッフル１７ａの内部及び／又は第２マッフル１７ｂの内部と接続されている。さらに、マッフル１７ａ、１７ｂ、方向変換装置６、第２冷却ゾーン９、第３の冷却ゾーン１１の内部の雰囲気内の微粒子を判定する装置を設けることができる。

【0060】

図３から明らかなように、さらに、第１マッフル１７ａ及び／又は第２マッフル１７ｂを断熱するための断熱材１９を設けることができる。急速加熱ゾーン１２は、第１マッフル１７ａの上流に配置し、かつ第１マッフル１７ａと、外部の雰囲気に対して気密に接続することができる。

【0061】

加熱／保持ゾーン４は、マッフル１７ａに沿って、かつ第１冷却ゾーン５はマッフル１７ｂに沿って配置することができる。２つのマッフル１７ａ、１７ｂは、連結装置２０を介して互いに接続することができる。

【0062】

図３に示されるように、加熱／保持ゾーン４内に、１つ又は複数の電気的加熱部材２１を第１マッフル１７ａの外側の周囲表面に、特にマッフル１７ａに沿って周方向に延びるように、配置することができる。その場合に、この加熱部材２１は、断熱材１９とマッフル１７ａとの間に配置することができる。

【0063】

さらに、加熱部材２１は、たとえば真空成形された煉瓦（vakuum-geformter Ziegel）の層からなる、耐火層２２によって包囲することができる。その場合に加熱部材２１は、少なくとも１つの第１マッフル１７ａと耐火層２２の間に配置されている。さらに、耐火層２２上に、繊維材料からなる少なくとも１つの層２３、たとえば不織布、組織物、織布、網細工又はフェルトを配置してもよい。その場合に耐火層２２は、少なくとも１つの加熱部材２１と、繊維材料からなる少なくとも１つの層２３との間に配置されている。

【0064】

図４と５には、上昇路の冷却ゾーン５の詳細な構造が示されている。冷却ゾーン５は、低速放射冷却ゾーンとして構成されており、その中で金属ストリップは、マッフル１７ｂの冷却された壁２９に対して熱放射することのみによって冷却される。マッフル１７ｂの内部、すなわち冷却ゾーン５のプロセス室内には、３０％－１００％の高いＨ_２含有量と－２０℃から－７０℃の低い露点とを有する保護ガス雰囲気が存在する。冷却ゾーン５は、垂直炉１の外部の雰囲気に対して気密の、マッフル１７ｂとして構成されたプロセス室を有している。しかし、マッフル１７ｂは、マッフル１７ａと方向変換装置６及び下降路１８と保護ガス技術的に接続することができるので、これらの領域の間で保護ガスの少なくともわずかな交換が可能である。

【0065】

第１冷却ゾーン５のプロセス室のまわりに、冷却流体２７によって貫流される冷却／加熱室２８が配置されている。この冷却／加熱室２８は、マッフル１７ｂの壁２９と外側に位置する断熱されたハウジング３７によって画成されている。プロセス室を包囲する、マッフル１７ｂの壁２９の、冷却／加熱室２８に向いた外側表面に、冷却流体２７が供給される。冷却流体２７は、好ましくはガス、混合ガス、たとえば空気、Ｎ_２又は他のガス又は混合ガスであり、このように、冷却流体２７は、マッフル１７ｂを外側から冷却する。高温の金属ストリップ２は、そのエネルギを放射の形式で冷却されたマッフル壁へ放出する。

【0066】

冷却／加熱室２８から流出する冷却流体２７から熱を回収して、冷却流体２７を冷却するために、冷却流体２７は熱交換器３０を通して案内することができる。しかし、熱交換器の使用の代わりに、あるいはそれに加えて、たとえば新たな空気の状態の、新たな冷却流体２７を冷却流体流内へ導管を介して供給し、かつマッフル壁を冷却するために冷却／加熱室２８内へ吹き込むこともできる。

【0067】

さらに、冷却／加熱室から流出する冷却流体２７を放出するための放出導管を設けることができる。冷却流体２７内に流れを発生させるために、ガス流装置３２，特に送風器が設けられている。

【0068】

さらに、冷却流体２７を加熱するために加熱装置３１を設けることができる。加熱装置３１によって、冷却流体２７の温度は、与えられたプロセス要件に応じて変化させ、したがって冷却ゾーン５内の金属ストリップ２の冷却挙動に狙った方法で介入することができる。冷却及び加熱システムは、マッフル１７ｂの長さに沿って１つ又は複数の閉ループ制御ゾーンに分割することができる。冷却ゾーン５の冷却／加熱システムは、この領域内で金属ストリップの温度を維持することも可能にする。

【0069】

さらに、冷却／加熱室２８内の温度を測定するための温度測定装置３３と冷却／加熱室から流出する冷却流体２７の温度を測定するための温度測定装置３４及び冷却／加熱室２８内へ流入する冷却流体２７を測定する温度測定装置３５を設けることができる。垂直炉１もしくは炉の制御装置、たとえば対応してプログラミングされたプロセッサは、冷却／加熱室２８内で測定された温度及び／又は冷却流体２７の流量の関数として、冷却／加熱室２８内へ流入する冷却流体２７の温度を変化させるように、構成してもよい。

【0070】

さらに、冷却システムの温度制御の他に圧力制御も行うことができる。そのために、冷却／加熱室２８内に、圧力を測定するための圧力測定装置３６も配置することができる。

【0071】

冷却ゾーン５のこの特別な形態は、きわめて純粋な保護ガス雰囲気（３０％から１００％Ｈ_２、－２０℃から－７０℃の露点）内で金属ストリップ２を低速かつ均一に冷却することを可能にする。

【0072】

念のために最後に指摘しておくが、構造をさらによく理解するために、部材は一部縮尺どおりではなく、かつ／又は拡大かつ／又は縮小して示されている。
なお、本発明の実施態様として、以下に示すものがある。
［態様１］
金属ストリップ（２）、特に電磁鋼帯、を連続的に熱処理するための垂直炉（１）であって、前記垂直炉（１）は、前記金属ストリップ（２）の移送方向に見て、
－前記金属ストリップ（２）用の挿入ゾーン（３）と；
－前記金属ストリップ（２）を加熱し、かつ特定の温度に保持するための、アニーリング室を備えた加熱／保持ゾーン（４）と；
－前記金属ストリップ（２）を冷却する少なくとも１つの第１冷却ゾーン（５）と；
－前記第１冷却ゾーン（５）の下流に配置された、前記金属ストリップ（２）用の排出ゾーン（８）の方向へ前記金属ストリップ（２）を方向変換させるための少なくとも１つの方向変換装置（６）と、
を有するものにおいて、
少なくとも１つの第２冷却ゾーン（９）が、前記移送方向に関して方向変換装置（６）の下流に配置されている、ことを特徴とする垂直炉。
［態様２］
前記金属ストリップを熱処理するための、少なくとも前記加熱／保持ゾーン（４）内、前記第１冷却ゾーン（５）内、前記方向変換装置（６）内及び前記第２冷却ゾーン（９）内に、酸化を回避するために、３０％－１００％Ｈ _２ の高いＨ _２ 含有量と－２０℃から－７０℃の低い露点とを有する保護ガス雰囲気を有している、ことを特徴とする態様１に記載の垂直炉。
［態様３］
前記加熱／保持ゾーン（４）と前記第１冷却ゾーン（５）がそれぞれ、前記金属ストリップのための進入開口部と排出開口部とを有する少なくとも１つのプロセス室、特に金属的に包囲されたプロセス室、たとえば、マッフル（１７ａ、１７ｂ）によって包囲された少なくとも１つのプロセス室を有している、ことを特徴とする態様１又は２に記載の垂直炉。
［態様４］
前記加熱／保持ゾーン（４）の前記プロセス室が、前記第１冷却ゾーン（５）のプロセス室と気密に接続されている、ことを特徴とする態様３に記載の垂直炉。
［態様５］
前記第１冷却ゾーン（５）が、前記金属ストリップのための放射冷却ゾーンとして構成されている、ことを特徴とする態様１から４に記載の垂直炉。
［態様６］
前記第１冷却ゾーン（５）の前記プロセス室のまわりに、冷却流体（２７）によって貫流される冷却／加熱室（２８）が配置されており、前記プロセス室を包囲する壁（２９）の、前記冷却／加熱室（２８）に向いた外側表面に冷却流体（２７）が供給される、ことを特徴とする態様３及び４に記載の垂直炉。
［態様７］
前記冷却流体（２７）が、ガス又は混合ガス、特に空気である、ことを特徴とする態様６に記載の垂直炉。
［態様８］
前記冷却流体（２７）が、熱交換器（３０）を通して案内されている、ことを特徴とする態様６又は７に記載の垂直炉。
［態様９］
新たな冷却流体、特に新たな空気を供給するための少なくとも１つの供給導管を有している、ことを特徴とする態様６から８のいずれか１態様に記載の垂直炉。
［態様１０］
前記冷却／加熱室から流出する前記冷却流体を垂直炉（１）から放出するための少なくとも１つの排出導管を有している、ことを特徴とする態様９に記載の垂直炉。
［態様１１］
前記冷却流体（２７）内に流れを発生させるための、少なくとも１つのガス流装置（３２）、特に送風器を有している、ことを特徴とする態様６から１０のいずれか１態様に記載の垂直炉。
［態様１２］
前記冷却流体（２７）を加熱するための、少なくとも１つの加熱装置（３１）が設けられている、ことを特徴とする態様６から１１のいずれか１態様に記載の垂直炉。
［態様１３］
前記冷却／加熱室（２８）内の温度を測定するための少なくとも１つの温度測定装置（３３）を有している、ことを特徴とする態様６から１２のいずれか１態様に記載の垂直炉。
［態様１４］
前記冷却／加熱室（２８）から流出する前記冷却流体（２７）の温度を測定するための少なくとも１つの温度測定装置（３４）と、前記冷却／加熱室（２８）内へ流入する前記冷却流体（２７）の温度を測定するための少なくとも１つの温度測定装置（３５）とを有している、ことを特徴とする態様６から１３のいずれか１態様に記載の垂直炉。
［態様１５］
前記冷却／加熱室（２８）内へ流入する冷却媒体（２７）の温度を、少なくとも、前記冷却／加熱室（２８）内で測定された少なくとも１つの温度及び／又は前記冷却媒体（２７）の流量の関数として変化させるように、構成されている、ことを特徴とする態様１３又は１４のいずれか１態様に記載の垂直炉。
［態様１６］
前記冷却／加熱室（２８）内に、前記冷却／加熱室（２８）内の圧力を測定するための少なくとも１つの圧力測定装置（３６）が配置されている、ことを特徴とする態様６から１５のいずれか１態様に記載の垂直炉。
［態様１７］
前記少なくとも１つの第２冷却ゾーン（９）が、前記金属ストリップの表面に前記冷却流体を供給するための、少なくとも１つのスプレイ及び／又はノズル冷却及び／又はジェット冷却を有している、ことを特徴とする態様６から１６のいずれか１態様に記載の垂直炉。
［態様１８］
前記少なくとも１つの第２冷却ゾーン（９）の前記冷却流体が、保護ガス、特にＨ _２ を含み、あるいはそのものである、ことを特徴とする態様１７に記載の垂直炉。
［態様１９］
前記第１冷却ゾーン（５）と前記第２冷却ゾーン（９）が、前記方向変換装置（６）へ向いたそれらの端部において、前記方向変換装置（６）のハウジング（１０）を介して、垂直炉の周囲に対して気密に互いに接続されている、ことを特徴とする態様１から１８のいずれか１態様に記載の垂直炉。
［態様２０］
前記方向変換装置（６）が断熱されている、ことを特徴とする態様１から１９のいずれか１態様に記載の垂直炉。
［態様２１］
前記方向変換装置（６）が、少なくとも１つの加熱手段を有している、ことを特徴とする態様１から２０のいずれか１態様に記載の垂直炉。
［態様２２］
前記方向変換装置（６）が、温度測定ユニットと温度コントロールユニットを有し、前記温度コントロールユニットが、少なくとも１つの加熱手段を用いて前記方向変換装置の温度レベルを前記金属ストリップ（２）の温度レベルへ制御するように、構成されている、ことを特徴とする態様２１に記載の垂直炉。
［態様２３］
前記方向変換装置（６）の少なくとも１つのローラ装置（７）が、前記金属ストリップをセンタリング制御するように構成されている、ことを特徴とする態様１から２２のいずれか１態様に記載の垂直炉。
［態様２４］
前記金属ストリップ（２）の移送方向において、前記加熱／保持ゾーン（４）の上流に、少なくとも１つの加熱装置を備えた、前記金属ストリップのための付加的な急速加熱ゾーン（１２）を有している、ことを特徴とする態様１から２３のいずれか１態様に記載の垂直炉。
［態様２５］
前記急速加熱ゾーン（１２）の少なくとも１つの加熱装置が誘導加熱器として構成されており、前記急速加熱ゾーン（１２）が、非金属の材料からなる壁（２９）及び前記金属ストリップ（２）のための挿入開口部と排出開口部を備えたプロセス室を有し、前記急速加熱ゾーン（１２）の前記プロセス室が、３０％－１００％Ｈ _２ の高いＨ _２ 含有量と－２０℃から－７０℃の低い露点とを有する保護ガス雰囲気を有し、かつ前記誘導加熱器が前記プロセス室の外部に配置されている、ことを特徴とする態様２４に記載の垂直炉。
［態様２６］
前記急速加熱ゾーン（１２）の前記プロセス室が、前記加熱／保持ゾーン（４）の前記プロセス室と、垂直炉（１）の外側の周囲に対して気密に接続されている、ことを特徴とする態様２５に記載の垂直炉。
［態様２７］
第３の冷却ゾーン（１１）が設けられており、前記第３の冷却ゾーン（１１）が前記金属ストリップの移送方向に関して前記第２冷却ゾーンの下流に配置されており、前記第３の冷却ゾーン（１１）が、高いＨ _２ 含有量（３０％－１００％Ｈ _２ ）と低い露点（－２０℃から－７０℃）を有する保護ガス雰囲気を有している、ことを特徴とする態様１から２６のいずれか１態様に記載の垂直炉。
［態様２８］
前記挿入ゾーン（３）内及び／又は前記排出ゾーン（４）内に、ハウジング（１３）内に支承された、それぞれ少なくとも１つのダンサーローラ（１４）が配置されており、前記ハウジング（１３）がそれぞれ前記金属ストリップ（２）のための挿入開口部（１５）と排出開口部（１６）を有し、かつ前記ハウジング（１３）の内部に、保護ガス雰囲気、特に水素及び／又は窒素雰囲気が存在している、ことを特徴とする態様１から２７のいずれか１態様に記載の垂直炉。
［態様２９］
前記挿入ゾーン（３）が、垂直炉（１）の周囲に対して気密に前記急速加熱ゾーン（１２）と接続されている、ことを特徴とする態様２４から２８のいずれか１態様に記載の垂直炉。
［態様３０］
前記排出ゾーン（４）が、少なくとも前記第２冷却ゾーン（９）を有する、垂直炉（１）の下降路と、垂直炉（１）の周囲に対して気密に、接続されている、ことを特徴とする態様１から２９のいずれか１態様に記載の垂直炉。

【符号の説明】

【0073】

１ 垂直炉
２ 金属ストリップ
３ 挿入ゾーン
４ 加熱／保持ゾーン
５ 冷却ゾーン
６ 方向変換装置
７ ローラ装置
８ 排出ゾーン
９ 冷却ゾーン
１０ ハウジング
１１ 冷却ゾーン
１２ 急速加熱ゾーン
１３ ハウジング
１４ ダンサーローラ
１５ 挿入開口部
１６ 排出開口部
１７ 上昇路
１７ａ 第１マッフル
１７ｂ 第２マッフル
１８ 下降路
１９ 断熱材
２０ 連結装置
２１ 加熱部材
２２ 層
２３ 材料
２４ シール装置
２５ 挿入開口部
２６ 排出開口部
２７ 冷却流体
２８ 冷却／加熱室
２９ 壁
３０ 熱交換器
３１ 加熱装置
３２ ガス流装置
３３ 温度測定装置
３４ 温度測定装置
３５ 温度測定装置
３６ 圧力測定装置
３７ 断熱されたハウジング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】