(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-12-10
(54)【発明の名称】金属製品の加熱方法
(51)【国際特許分類】
C21D 9/00 20060101AFI20241203BHJP
C21D 9/70 20060101ALI20241203BHJP
C21D 11/00 20060101ALI20241203BHJP
F27B 15/02 20060101ALI20241203BHJP
F27D 17/00 20060101ALI20241203BHJP
B21B 1/02 20060101ALI20241203BHJP
【FI】
C21D9/00 101G
C21D9/70 A
C21D11/00 102
F27B15/02
F27D17/00 101A
B21B1/02 D
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024535409
(86)(22)【出願日】2022-12-02
(85)【翻訳文提出日】2024-08-05
(86)【国際出願番号】 IB2022061704
(87)【国際公開番号】W WO2023111760
(87)【国際公開日】2023-06-22
(31)【優先権主張番号】PCT/IB2021/061689
(32)【優先日】2021-12-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】515214729
【氏名又は名称】アルセロールミタル
(74)【代理人】
【識別番号】110001173
【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】バンサル,アクシャイ
(72)【発明者】
【氏名】ボワシエール,バンジャマン
(72)【発明者】
【氏名】グリファイ,ジェラール
【テーマコード(参考)】
4E002
4K038
4K046
4K056
【Fターム(参考)】
4E002AB01
4E002AB06
4K038AA05
4K038BA01
4K038BA02
4K038CA01
4K038DA01
4K038EA01
4K038FA01
4K046HA02
4K046JA05
4K056AA08
4K056BA02
4K056BB10
4K056CA02
4K056DA26
4K056DA36
(57)【要約】
本発明は、半完成鋼製品を加熱する方法であって、
- 固体粒子を収容するチャンバ、熱交換器、前記半完成鋼製品を支持することができる支持体、ガス注入器を含む予熱装置において行われる予熱工程、及び
- 炉内で行われる加熱工程
を含み、
前記予熱工程は、以下の工程、すなわち、
i. 第1の流動床を形成するために、ガスを前記第1のチャンバに注入する工程、
ii. 前記熱交換器によって前記流動床を加熱する工程、
iii. 前記流動床が前記半完成鋼製品に熱を伝達できるように、前記半完成鋼製品を前記流動床内に及び前記支持体上に置く工程、
iv. 前記半完成鋼製品を、その温度が200℃~1000℃であるときに取り出す工程
を含み、
前記加熱工程は、前記半完成鋼製品を1100~1400℃の温度に加熱する工程を含む方法に関する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スラブ、ビレット又はブルームである半完成鋼製品2を加熱する方法であって、
- 固体粒子4を収容するチャンバ3、熱交換器5、前記半完成鋼製品を支持することができる支持体6、ガス注入器7を含む予熱装置において行われる予熱工程、及び
- 前記半完成鋼製品が1000~1400℃の温度まで加熱される、炉内で行われる加熱工程、
- 前記半完成鋼製品が熱間圧延される、前記加熱工程の後の熱間圧延工程
を含み、
前記予熱工程は、以下の工程、すなわち、
i. 前記第1の流動床8を形成するために、ガス12を前記第1のチャンバ3に注入する工程、
ii. 前記熱交換器5によって前記流動床8を加熱する工程、
iii. 前記半完成鋼製品2が前記支持体6によって支持され、且つ前記流動床8が前記半完成鋼製品2に熱を伝達できるように、前記半完成鋼製品2を前記流動床8に入れる工程、
iv. 前記半完成鋼製品2を、その温度が200℃~1000℃であるときに取り出す工程
を含む方法。
【請求項2】
前記チャンバに注入される前記ガスが空気である、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記流動床の前記固体粒子が、バブリングレジームにある、請求項1又は2に記載の方法。
【請求項4】
工程ii.において、前記流動床が、400~700℃、好ましくは500~700℃、さらにより好ましくは600~700℃の温度で加熱される、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記半完成鋼製品が、その温度が500℃~700℃であるときに取り出される、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
半完成鋼製品が、その温度が600℃~700℃であるときに取り出される、請求項5に記載の方法。
【請求項7】
移送媒体が前記熱交換器内を循環し、且つ250℃~1500℃の温度で前記熱交換器に導入される、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
移送媒体が前記熱交換器内を循環し、且つ150℃~1000℃の温度で前記熱交換器を出る、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
スラブ、ビレット又はブルームである半完成鋼製品2を加熱する方法であって、
- 固体粒子4を収容するチャンバ3、熱交換器5、前記半完成鋼製品を支持することができる支持体6、ガス注入器7を含む予熱装置1において行われる加熱工程、
- 圧延ミルで行われる圧延工程
を含み、
前記加熱工程は、以下の工程、すなわち、
i. 第1の流動床8を形成するために、ガス12を前記第1のチャンバ3に注入する工程、
ii. 前記熱交換器5によって前記流動床8を加熱する工程、
iii. 前記半完成鋼製品2が前記支持体6によって支持され、且つ前記流動床8が前記半完成鋼製品2に熱を伝達できるように、前記半完成鋼製品2を前記流動床8に入れる工程、
iv. 前記半完成鋼製品2を、150℃~350℃の温度で取り出す工程
を含み、及び
前記圧延工程は、前記半完成鋼製品を150~300℃の温度で圧延する工程を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半完成鋼製品を加熱するための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
鋼製造において、より一般的には金属製造において、鋼製品は、成形プロセス又は熱処理を受ける前に再加熱される必要がある。これは、例えば、熱間圧延前のビレット又はブルームの場合であり、これらは通常、炉内で室温から1000℃を超える温度まで再加熱される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかし、そのような再加熱は、温室効果ガスの放出につながる大量のエネルギーを消費する。したがって、環境へのプロセスの影響を低減する半製品の加熱方法を開発することが望ましい。
【0004】
このような加熱方法を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【0005】
これは、請求項1~10のいずれか1つに記載の方法を提供することによって達成される。
【0006】
他の特徴及び利点は、本発明の以下の説明から明らかになる。
【0007】
本発明は、スラブ、ビレット又はブルームである半完成鋼製品2を加熱する方法であって、
- 固体粒子4を収容するチャンバ3、熱交換器5、前記半完成鋼製品を支持することができる支持体6、ガス注入器7を含む予熱装置において行われる予熱工程、及び
- 前記半完成鋼製品が1000~1400℃の温度まで加熱される、炉内で行われる加熱工程、
- 前記半完成鋼製品が熱間圧延される、前記加熱工程の後の熱間圧延工程
を含み、
前記予熱工程は、以下の工程、すなわち、
i. 第1の流動床8を形成するために、ガス12を前記第1のチャンバ3に注入する工程、
ii. 前記熱交換器5によって前記流動床8を加熱する工程、
iii. 前記半完成鋼製品2が前記支持体6によって支持され、且つ前記流動床8が前記半完成鋼製品2に熱を伝達できるように、前記半完成鋼製品2を前記流動床8に入れる工程、
iv. 前記半完成鋼製品2を、その温度が200℃~1000℃であるときに取り出す工程
を含み、
前記加熱工程は、前記半完成鋼製品を1100~1400℃の温度に加熱する工程を含む方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】特許請求される方法を実施することができるデバイスの実施形態を示す。
【
図2】予熱が少なくとも2つの予熱デバイスによって行われる多重予熱デバイスの実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【0009】
好ましくは、スラブ又はビレット又はブルームである前記半完成鋼製品は積層される。
【0010】
このデバイスは、固体粒子4を収容するチャンバ3、熱交換器5、半完成鋼製品6を支持することができる支持体、及びガス注入器7を備える。チャンバは、優先的には、複数の半完成鋼製品を受け入れることができる。支持体6は、優先的には、複数の半完成鋼製品を受け入れることができる。支持体はメッシュバスケットであり得る。好ましくは、工程iii.において、半完成鋼製品は前記支持体上にある。
【0011】
半完成鋼製品は、圧延コンベアによってチャンバ内外を搬送されてもよく、又はピックアップ手段、例えばクレーン又は任意の適切なピックアップ手段によってチャンバ内に配置されてもよい。例えば、WO2021064451号に開示されるシステムを、ピックアップ手段として使用することができる。さらにより好ましくは、前記支持体は、前記半製品をチャンバ3の内外に動かすためには使用されない。支持システムと輸送システム、例えばピックアップ手段を分離することにより、いくつかの半完成鋼製品が同時に予熱される場合に輸送システムの数を減らすことができる。
【0012】
チャンバは、半完成鋼製品を搬送することができる閉鎖可能な開口部を有する閉鎖チャンバであってもよいが、開放屋根又は半完成鋼製品の搬送に適した任意の構成を有することもできる。
【0013】
予熱工程の工程i.において、ガスが前記チャンバ3に注入されて流動床8を形成する。この注入は、ガス注入器7によって行われる。
【0014】
好ましくは、前記チャンバに注入される前記ガスは加熱される。さらにより好ましくは、前記ガスは200~1000℃の温度を有する。これは、好ましい温度範囲で流動床を加熱するのに必要なエネルギーを削減することを可能にする。さらにより好ましくは、前記ガスは、再生可能エネルギー源及び/又は回収廃熱によって少なくとも部分的に加熱される。回収された廃熱は、例えば、再利用された煙霧に由来し得る。
【0015】
さらにより好ましくは、前記チャンバに注入された前記ガスは、CO2ニュートラル電気によって部分的又は全体的に駆動される加熱手段によって加熱される。
【0016】
CO2ニュートラル電気は、特に、太陽光、風、雨、潮、波、及び地熱などの源を含む、人間の時間尺度で自然に補充される再生可能資源から収集されるエネルギーとして定義される再生可能源からの電気を含む。いくつかの実施形態では、生成されるCO2を放出しないので、原子力源に由来する電気の使用を使用することができる。
【0017】
好ましくは、前記流動床の前記固体粒子は、バブリングレジームにある。バブリングレジームを得るために適用されるガス速度は、当業者によって容易に管理される、使用されるガスの種類、粒子のサイズ及び密度、又はチャンバのサイズ等のいくつかのパラメータに依存する。
【0018】
工程ii.において、流動床は熱交換器によって加熱される。熱交換器5は、前記流動床8に熱を伝達することができる。入口パイプ9は、移送媒体が前記入口パイプ9によって熱交換器に導入され得るように前記熱交換器に接続される。出口パイプ11は、移送媒体が前記出口パイプ11によって熱交換器から排出され得るように前記熱交換器に接続される。チャンバ3の壁は、熱交換器を収容することができる。
【0019】
好ましくは、工程ii.において、前記流動床は、400~700℃、好ましくは500~700℃、さらにより好ましくは600~700℃の温度で加熱される。
【0020】
好ましくは、移送媒体は前記熱交換器内を循環し、250℃~1500℃の温度で前記熱交換器に導入される。
【0021】
好ましくは、前記移送媒体は、再生可能エネルギー源によって少なくとも部分的に加熱される。
【0022】
好ましくは、移送媒体は前記熱交換器内を循環し、150℃~1000℃の温度で前記熱交換器を出る。
【0023】
さらにより好ましくは、前記ガスは、再生可能エネルギー源及び/又は回収廃熱によって少なくとも部分的に加熱される。回収された廃熱は、例えば、再利用された煙霧に由来し得る。
【0024】
工程ii.は、固体粒子が流動床を形成する間、それらが加熱されるように、工程i.と同時に起こる。
【0025】
工程iii.では、半完成鋼製品は、流動床によって加熱され得るように流動床の内側に置かれる。したがって、工程i.及びii.は、熱交換器から流動床への、また熱交換器から半完成鋼製品への熱伝達を可能にするために、工程iii.中に実施される。
【0026】
好ましくは、前記半完成鋼製品は、流動床に運ばれる前に周囲温度にされる。
【0027】
好ましくは、半完成鋼製品全体は、前記流動床の内側にある。
【0028】
工程iv.では、半完成鋼製品は、それが所定の温度に達したときに流動床から取り出される。
【0029】
好ましくは、前記半完成鋼製品は、その温度が500℃~700℃であるときに取り出される。さらにより好ましくは、前記半完成鋼製品は、その温度が600℃~700℃であるときに取り出される。
【0030】
加熱工程では、半完成鋼製品は、炉内で1100℃~1400℃の温度まで加熱される。このような加熱範囲であれば、熱間圧延を行うことができる。
【0031】
好ましくは、前記方法は、加熱工程の後に熱間圧延工程を含み、前記半完成鋼製品は熱間圧延される。
【0032】
<好ましい実施形態>
好ましくは、前記チャンバに注入される前記ガスは空気である。あるいは、ガス注入器によって注入されるガスは、好ましくは、アルゴン若しくはヘリウムなどの不活性ガス、若しくは窒素又はガスの混合物である。
【0033】
好ましくは、前記チャンバに注入される前記ガスは、流動床の1つに近いか又はそれよりも高い温度にされる。
【0034】
好ましくは、ガスは、1~30cm.s-1の速度で注入される。そのような速度範囲は、低い換気電力を必要とし、したがって、削減されたエネルギー消費を必要とする。
【0035】
好ましくは、固体粒子は、40~500μmのサイズを有する。
【0036】
好ましくは、固体粒子は、500~2000J.kg-1.K-1に含まれる熱容量を有する。
【0037】
好ましくは、固体粒子の嵩密度は、1400~4000kg.m-3である。
【0038】
好ましくは、固体粒子はセラミック粒子である。好ましくは、固体粒子は、ガラス又は1000℃まで化学的に安定な任意の他の固体材料から作製される。例えば、固体粒子は、SiC、かんらん石、鋼スラグ又はアルミナから作製することができる。
【0039】
好ましくは、固体粒子は不活性である。これは、半完成鋼製品とのいかなる反応も回避する。
【0040】
本発明による方法は、予熱工程において、再生可能エネルギー及び/又は回収された廃エネルギーによって少なくとも部分的に半完成鋼製品を加熱することを可能にする。
【0041】
あるいは、
図2に示すように、予熱工程は、少なくとも2つの予熱デバイス(1、100)によって行われる。
【0042】
前記少なくとも2つの予熱デバイスは、第1の予熱デバイス(1)の出口パイプ(11)が第2の予熱デバイス(100)の入口パイプ(90)に接続されるように配置される。
【0043】
その場合、予熱工程は、以下の工程を含む。
i. 流動床(4、40)を形成するために、ガス(12、120)を前記第1及び第2の予熱デバイスのチャンバ(3、30)に注入する工程、
ii. 熱交換器(5、50)によって前記流動床(4、40)を加熱する工程、
iii. 前記流動床(80)が、前記半完成鋼製品2に熱を伝達することができるように、前記半完成鋼製品2を、前記第2の予熱デバイス(100)の流動床(80)内及び前記支持体(60)上に置く工程、
iv. 前記半完成鋼製品2を、その温度が300℃~500℃のときに取り出す工程、
v. 前記流動床(8)が、前記半完成鋼製品2に熱を伝達することができるように、前記半完成鋼製品2を、前記第2の予熱デバイス(1)の流動床(8)内及び前記支持体(6)上に置く工程、
vi. 前記半完成鋼製品2を、その温度が500℃~700℃のときに取り出す工程。
【0044】
そのような予熱工程は、熱交換器を通過する移送媒体の効率を高めるために、いくつかの工程で半完成鋼製品を加熱することを可能にする。
【0045】
また、本発明は、半完成鋼製品2を加熱するための方法であって、
予熱工程は、固体粒子4を収容するチャンバ3、熱交換器5、前記半完成鋼製品を支持することができる支持体6、及びガス注入器7を含む予熱装置1で実施される工程、
圧延ミルで行われる圧延工程
を含み、
前記予熱工程は、以下の工程、すなわち、
i. 第1の流動床8を形成するために、ガス12を前記第1のチャンバ3に注入する工程、
ii. 前記熱交換器5によって前記流動床8を加熱する工程、
iii. 前記半完成鋼製品2が前記支持体6によって支持され、且つ前記流動床8が前記半完成鋼製品2に熱を伝達できるように、前記半完成鋼製品2を前記流動床8に入れる工程、
iv. 前記半製品2を、その温度が150℃~350℃であるときに取り出す工程
を含み、
前記圧延工程は、前記半完成鋼製品を150~300℃の温度で圧延する工程を含む方法に関する。
【手続補正書】
【提出日】2024-08-05
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スラブ、ビレット又はブルームである半完成鋼製品2を加熱する方法であって、
- 固体粒子4を収容するチャンバ3、熱交換器5、前記半完成鋼製品を支持することができる支持体6、ガス注入器7を含む予熱装置において行われる予熱工程、及び
- 前記半完成鋼製品が1000~1400℃の温度まで加熱される、炉内で行われる加熱工程、
- 前記半完成鋼製品が熱間圧延される、前記加熱工程の後の熱間圧延工程
を含み、
前記予熱工程は、以下の工程、すなわち、
i. 前記第1の流動床8を形成するために、ガス12を前記第1のチャンバ3に注入する工程、
ii. 前記熱交換器5によって前記流動床8を加熱する工程、
iii. 前記半完成鋼製品2が前記支持体6によって支持され、且つ前記流動床8が前記半完成鋼製品2に熱を伝達できるように、前記半完成鋼製品2を前記流動床8に入れる工程、
iv. 前記半完成鋼製品2を、その温度が200℃~1000℃であるときに取り出す工程
を含む方法。
【請求項2】
前記チャンバに注入される前記ガスが空気である、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記流動床の前記固体粒子が、バブリングレジームにある、請求項1又は2に記載の方法。
【請求項4】
工程ii.において、前記流動床が、400~700
℃の温度で加熱される、請求項
1に記載の方法。
【請求項5】
前記半完成鋼製品が、その温度が500℃~700℃であるときに取り出される、請求項
1に記載の方法。
【請求項6】
半完成鋼製品が、その温度が600℃~700℃であるときに取り出される、請求項5に記載の方法。
【請求項7】
移送媒体が前記熱交換器内を循環し、且つ250℃~1500℃の温度で前記熱交換器に導入される、請求項
1に記載の方法。
【請求項8】
移送媒体が前記熱交換器内を循環し、且つ150℃~1000℃の温度で前記熱交換器を出る、請求項
1に記載の方法。
【請求項9】
スラブ、ビレット又はブルームである半完成鋼製品2を加熱する方法であって、
- 固体粒子4を収容するチャンバ3、熱交換器5、前記半完成鋼製品を支持することができる支持体6、ガス注入器7を含む予熱装置1において行われる加熱工程、
- 圧延ミルで行われる圧延工程
を含み、
前記加熱工程は、以下の工程、すなわち、
i. 第1の流動床8を形成するために、ガス12を前記第1のチャンバ3に注入する工程、
ii. 前記熱交換器5によって前記流動床8を加熱する工程、
iii. 前記半完成鋼製品2が前記支持体6によって支持され、且つ前記流動床8が前記半完成鋼製品2に熱を伝達できるように、前記半完成鋼製品2を前記流動床8に入れる工程、
iv. 前記半完成鋼製品2を、150℃~350℃の温度で取り出す工程
を含み、及び
前記圧延工程は、前記半完成鋼製品を150~300℃の温度で圧延する工程を含む方法。
【国際調査報告】