JPH0567873B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、れんが、陶磁器、フアインセラミツ
クス及び鉄、非鉄金属等の成形製品、或は耐熱性
容器に充填して取扱う粉粒製品などを熱処理する
ための回転炉床式エレベーター型炉に関する。

＜従来の技術＞ 従来の炉設備は、大別して(1)間欠操業式炉と(2)
連続操業式炉がある。

(1) 間欠操業式炉 製品の熱処理量、処理温度、処理時間等の熱処
理条件が操業の都度に変更される場合には、一般
に第６図ａ，ｂに示す台車型炉、第７図ａ，ｂの
カーベル型炉、或は第８図のエレベーター型炉な
どの間欠操業式炉が使用されている。

これらの炉は、操業の都度、熱処理すべき製品
を台車上に積載して大略常温に近い低温度の炉内
に装入し、燃料の燃焼熱等によつて炉体及び台車
と共に昇温して予熱、加熱、均熱され、更に冷却
されて所定の熱処理操作を完了するもので、即
ち、一連のプログラムに沿つて操作が行なわれて
一回の操業が終了するものである。

間欠操業式炉は次の利点を有する。

(A) 操業の都度、熱処理条件を変更することがで
きる。

(B) 従つて多品種の製品を容易に熱処理できる。

(C) 炉の運転、休止が自由であり、少量製品の熱
処理の場合に適する。

(D) 炉休止時のメンテナンスが容易である。

しかしながら、次のような欠点を有している。

(イ) 操業の都度、炉体及び台車を昇温することに
よつて多量の熱を吸収し、その殆どが損失熱と
して廃棄される。

また、炉に供給した燃料燃焼熱の一部が製品
及び炉体、台車等の昇温に消費されるが、残り
は炉内温度と大略同等の温度の廃ガスとなつて
煙道、煙突を経て大気中に廃棄される。尚、廃
ガス道中で空気の予熱或は他の熱源として廃熱
回収することもあるが、僅かな熱量に過ぎな
い。即ち、上述の廃棄損失熱量が非常に大き
く、熱効率は極めて低い。

(ロ) 一回毎の繰り返し操業となるため炉設備の稼
動率が悪く、即ち生産性が低い。

(ハ) 一回毎の炉内温度等の自動によるプログラム
操業は容易であるが、炉内への製品の装入・抽
出を含めた自動化は極めて複雑となる。

(ニ) 炉体の昇温及び冷却の繰り返し頻度が多いた
め炉体の寿命が短い。

(2) 連続操業式炉 熱処理条件の変更が少なく、且つ比較的に長期
間にわたつて大略同一条件の操業が持続する場合
には、通常、連続操業式炉が使用される。その代
表例として、第９図ａ，ｂ，ｃにトンネル型台車
炉、第１０図ａ，ｂに回転炉床型炉、第１１図
ａ，ｂにローラーハース型炉を示す。第９図ａ，
ｂ，ｃに示すトンネル型炉は、炉入口より予熱
帯、加熱・均熱帯及び冷却帯の順序で各炉室が配
列され連接されており、台車上に積載した製品が
炉内を自由に通過できる様に連通したトンネル状
の炉室で構成されている。そして加熱・均熱帯の
燃料燃焼域で発生した高温度の炉内ガスが予熱帯
側に流れ、炉入口付近より煙道、煙突を経て大気
中に廃棄される。一方、台車上に積載した製品
は、炉入口より装入され、前述の炉内ガス流れと
対向して予熱帯、加熱・均熱帯を移送する間に予
熱、加熱、均熱され、更に冷却帯を移送する間に
冷却用空気等によつて冷却されて炉出口より抽出
され、所定の熱処理操作が完了するもので、これ
らの操作は炉入口よりの台車の連続的装入によつ
て連続操業が行なわれるものである。尚、上述の
連続操業は、通常、操業の初期に予め炉内を目的
の熱処理条件に見合つた雰囲気に昇温完了してお
くか、或いは昇温見通しが立つた時点より、正操
業に着手する。

このトンネル型炉は主に次のような利点を有す
る。

(A) 加熱・均熱帯において供給した燃料燃焼熱は
予熱帯において製品の予熱のために有効に利用
され、更に冷却帯において製品の冷却用に使用
した空気を回収して燃料燃焼用予熱空気として
活用するなど、熱の有効利用度が非常に高い。
また炉体の吸収熱は操業初期のみで、以後の連
続操業中の炉体の吸収熱損失が無い。従つて、
熱効率は極めて良好である。

(B) 炉内温度等の自動制御及び炉内への製品の装
入・抽出の自動化が容易で安定した操業維持が
できる。

(C) 安定した熱処理条件の保持が容易で製品の熱
処理効果が一定しており、品質並びに歩留り向
上となる。

(D) 連続操業のため、生産性が非常に高い。

(E) 炉体の昇温・冷却頻度が少なく、従つて炉体
の寿命が長くなる。

しかしながら次のような欠点を有している。

(イ) 熱処理条件の変更に対して即応性に乏しく、
即ち炉内温度の変更及び製品の処理量の減少に
対応しにくい点は、連続操業式炉の共通した欠
点である。

(ロ) 第９図ａ，ｂ，ｃに示すトンネル型台車炉の
場合は均熱帯末端と冷却帯との境界付近での圧
力バランス調整が難しく、均熱、冷却帯間での
炉内ガスの流出入が生じ易い。その結果、雰囲
気の乱れと熱損失の増大などが問題となる。ま
た炉内台車と炉体間の完全なシールが難しいた
め、炉内と台車下部との間に炉内ガスまたは台
車下冷気の流出入が発生し易く、炉内温度分布
の不均一、熱損失の増大、台車下の異常損傷を
起すことがある。さらに炉の入口より最も遠い
炉出口から抽出された台車を再び入口側に返送
する操作を必要とすることが欠点である。

(ハ) 第１１図ａ，ｂに示すローラーハース型炉の
場合は、製品の上下部より加熱が可能であり、
温度分布は均一となるが、1100〜1200℃以上の
高温度におけるハースローラの使用材質、強度
及び配列等で多くの難題があり炉内幅の寸法、
熱処理温度及び製品の寸法、形状、重量などの
条件によつて著しく制約を受ける。また製品の
寸法、形状によつてはトレイが必要になり炉外
でのトレイ返送操作を必要とする欠点を有す
る。

(ニ) 第１０図ａ，ｂに示す回転炉床型炉の場合は
第９図ａ，ｂ，ｃのトンネル型炉を環状にした
ものであり炉入口より装入した製品は回転炉床
の一回転によつて入口に隣接する炉出口に移送
され抽出されるので製品の炉内移送については
非常に都合が良いが炉内の温度分布が著しく不
均一となり易い欠点を有している。また、れん
がの様な成形品を炉床上に嵩高く積み上げて熱
処理する場合には製品の炉内への装入及び抽出
が難作業となる。

本発明は上記従来の間欠操業式炉及び連続操業
式炉のそれぞれが持つ多くの欠点を一挙に改善し
ようとするもので、その目的とするところは多種
多様の熱処理条件に即応できる操業性、処理量の
多少に対応できる生産性、省エネルギー及び省力
化並びに同一円周上に炉室群と製品積載作業場、
製品卸し作業場を配列して狭い設置スペースで有
効利用を図るとともにシヤツターの面倒な開閉操
作をすることなく各独立した炉室に効率よく移動
できる等の各種性能を改善した回転炉床式エレベ
ーター型炉を提供することにある。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明に係る回転炉床式エレベーター型炉は、
同一円周上に所定間隔をおいて環状に配列した複
数個の独立した炉室群のうち最も高温度となる均
熱室を中央に配置し、入口側より予熱室、該予熱
室と煙道を介して連通する加熱室、該加熱室と煙
道を介して連通する均熱室、１又は２以上の冷却
室を順次配列するとともに前記同一円周上に予熱
室と隣接する製品積載作業場、製品予備作業場並
びに前記冷却室と隣接する製品卸し作業場を配置
し、前記各炉室及び前記製品積載作業場、製品予
備作業場、製品卸し作業場のそれぞれに同時に昇
降自在で、かつ各炉室の下方位置で環状配列方向
に沿つて順次下降・円弧運動・上昇を繰返しなが
ら移動する着脱自在な炉床盤を設けたものであ
る。

＜作用＞ 先ず、炉室の炉床と同じ高さまで上昇させた製
品積載作業場の炉床盤上に熱処理すべき製品を積
載する。次に、製品を積載した作業場の炉床盤及
び各炉室の炉床盤を同時に所定の位置まで下降さ
せた後、それらの各炉床盤を隣の炉室又は作業場
まで円弧運動をさせながら移動させ、再び各炉床
盤を炉床位置まで上昇させる。製品の熱処理に当
たつては、作業場から移送した製品を予熱室内に
収納し、所定時間だけ予熱する。また予熱時間中
に製品積載作業場の炉床盤上には次に装入する製
品を積載し、次の装入時刻まで待機する。以下、
前述と同じ動作を繰り返すことによつて予熱され
た製品は順次、加熱室、均熱室に移送され、更に
第一冷却室、第二冷却室に順次移送されて夫々熱
処理作業を行うことにより、製品は予熱、加熱、
均熱及び冷却の全工程を消化する。最終工程の第
二冷却室で冷却された製品は製品卸し作業場の炉
床盤上より卸される。

＜実施例＞ 以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。主要部構造の一例を第４図の熱処理温度曲線
及び第１図乃至第５図に示し、これによりその概
要を説明する。尚、第１図は第２図のＷ−W′、
平面断面図、第２図は第１図のＸ−X′横断面図、
第３図は第１図のＹ−Y′及びＺ−Z′矢印方向に切
り開いて直列に並べた横断面図、第５図は炉室底
部の断面図を示したものである。

(1) 炉室及び作業場 第４図に示す熱処理温度曲線及びこれに対応す
る第３図そして第１図に示すように、最も高温度
となる炉室１即ち均熱室１ｃを炉室１群の中央に
なるように配置し、入口側より予熱室１ａ、加熱
室１ｂ、均熱室１ｃ、第一冷却室１ｄ、第二冷却
室１ｅ等の夫々独立した機能を持つ各炉室１を順
次配列してなる炉室１群と、炉室１に装入する製
品Ｍを炉床盤２の上に積載する製品積載作業場３
と、炉室１群の末端の第二冷却室１ｅより抽出さ
れた製品Ｍを炉床盤２上より卸す製品卸し作業場
４並びに製品予備作業場５を、所定寸法Ｒを半径
とする円周に沿い、かつ同一間隔Ｐをとつて作業
デツキ６上に配設されている。

(2) 炉床盤、回転炉床フレーム及び回転装置、昇
降装置 前述の作業デツキ６の直下には、炉室１群、製
品積載作業場３及び製品卸し作業場４の配列と同
心円周上で同等間隔、同等個数の炉床盤２をセツ
トした環状の車輪８付回転炉床フレーム７と、こ
れらを支持する受台９を設けている。そして、こ
の受台９上には、炉床盤２と回転炉床フレーム７
を一体とし、炉床盤２の配列円周の中心を回転芯
として回転運動させるための回転装置１０が設備
されている。また、この受台９は、これを昇降す
るために設備した複数個の例えば油圧式リフター
などの昇降装置１１により水平に支持されてい
る。しかして炉床盤２上に積載した製品Ｍの頂部
が炉室１下の作業デツキ６の下部に接触しない高
さまで昇降装置１１により引き下げ、かつ回転炉
床フレーム７を回転装置１０によつて自由に回転
できるようになされている（第３図参照）。

(3) 炉室の構造 (A) 各炉室１は予熱室１ａ、加熱室１ｂ、均熱室
１ｃ、第一冷却室１ｄ、第二冷却室１ｅで構成
され、各炉室１は鋼製ケースの内面に耐火材、
断熱材等で内張りされた側壁と天井よりなる円
筒形または箱形を呈し、かつ炉室１底部は製品
Ｍを積載した炉床盤２を支える受台９を昇降す
ることによつて製品Ｍを炉室１内に装入または
抽出できるように開放されている。また、炉室
１底部には製品Ｍを炉室１内に収納した時に、
炉室１下面と炉床盤２上面との間で完全に密封
できるように耐熱パツキング１２及びサンドシ
ール１３またはウオーターシール等による二重
シール装置１４が装備されている（第５図参
照）。

(B) 炉室群の中央に位置する均熱室１ｃには燃料
燃焼用バーナー１５が炉内温度分布を均一にす
る様な位置に装備されている。また均熱室１ｃ
で発生した高温度の炉内ガスを均熱室１ｃの入
口側に隣接する加熱室１ｂに導入して再利用す
るように、均熱室１ｃと加熱室１ｂは充分に断
熱された煙道１６で連通されている。

(C) 加熱室１ｂでは均熱室１ｃに移送する前の製
品を充分且つ均一に事前加熱しなければならな
い。その手段は、先ず均熱室１ｃより導入され
た炉内ガスの再利用によるが、更に、第一冷却
室１ｄで回収した高温度ガスの高速ジエツト吹
き込み装置１７が装備してあり、炉室内ガスの
強制攪拌と廃熱回収を図る。また高速ジエツト
吹き込み装置１７は燃料燃焼用の補助バーナと
併用型となつていて、必要に応じて炉室内を更
に高温度化することができる。加熱室１ｂの炉
内ガスを、更に加熱室の入口側に隣接する予熱
室１ａに導入して再利用する様に、加熱室１ｂ
と予熱室１ａは充分に断熱された煙道１６で連
通されている。

(D) 予熱室１ａでは加熱室１ｂより導入された廃
ガスを利用して加熱室１ｂに移送する前の製品
を充分且つ均一に予熱（及び乾燥）するが、そ
の効果的手段として炉室内ガスの強制攪拌用耐
熱フアン１８等が装備されている。予熱室１ａ
の廃ガスは炉室末端の煙道１６より煙突１９を
経て大気中に排出されるが、更に廃ガス道中に
燃焼用空気の予熱装置１９′等を装備して廃熱
回収を行うこともできる。

(E) 冷却室では均熱室１ｃより抽出された高温度
の製品を所定温度まで冷却するが、製品の冷却
温度に適合させるために第一冷却室１ｄ（高温
側）と第二冷却室１ｅ（低温側）に分割して設
置し、何れも空気吹き込みによる冷却方式を採
用している。即ち、本例の場合は第３図に示す
様に先ず、予熱室１ａの廃ガス道中に装備した
燃焼用空気の予熱装置１９′によつて予熱され
た新鮮な空気を第二冷却室１ｅに送つて炉室内
に吹き込み、更にその廃気を第一冷却室１ｄに
吹き込んで、夫々製品を冷却する様になされて
いる。この様にして製品を冷却するが、この際
に製品との熱交換によつて高温度になつた廃気
（空気）は前述の均熱室１ｃ及び加熱室１ｂに
送つて燃料燃焼用空気として、または加熱室１
ｂの炉内ガス強制攪拌用高速ジエツト気流用と
して使用する。

尚、第一冷却室１ｄ及び第二冷却室１ｅに冷
却用空気として吹き込む場合に、外気（冷風）
を混合して吹き込み空気の温度を調節できるよ
うになつている。

(4) 炉床盤の構造 炉床盤２は各炉室１即ち、予熱室１ａ、加熱室
１ｂ、均熱室１ｃ、第一冷却室１ｄ、第二冷却室
１ｅの底面形状、寸法に適合した広さで、鋼製等
の枠内に耐火材、断熱材を組み合わせて敷き詰め
たもので、車輪８付き回転炉床フレーム７上に着
脱容易な方法でセツトしてあり、予備炉床盤と簡
単に交換できる構造となつている（第５図参照）。

(5) 作業デツキ上の作業場 作業デツキ６上に、炉床盤２上への製品Ｍを積
載する製品積載作業場３、製品卸し作業場４及び
製品予備作業場５を設けており、製品を炉室に収
納して加熱、冷却操業中に前述の各作業を行う。

(6) 炉室及び炉床盤下の断熱・シール装置 炉室内で加熱した製品を炉床盤２と共に炉室下
に下降させた時に、炉室下の外気による製品の温
度降下を防止するために、炉床盤２の昇降動作に
連動する断熱・シール装置２０を装備している。
本例では、断熱性の良い断熱板と断熱シートで構
成した場合を示し、各炉室及び作業場を結ぶ外接
円と内接円に沿つて、夫々全円周にわたり装備さ
れている。

(7) 各炉室の雰囲気 通常、各炉室は酸化雰囲気中で製品の熱処理を
行う。しかし予熱、加熱、均熱の各炉室内を無酸
化雰囲気とし、また冷却室の冷却媒体として窒素
ガスまたは前記炉室からの無酸化燃焼廃ガスを回
収して適当温度に調節の上、使用するなどして全
炉室又はその一部を無酸化雰囲気とした状態下で
製品を熱処理することも可能である。この場合燃
焼用空気は熱交換器を使用し、冷却室等の廃ガス
によつて間接的に予熱して使用することが得策で
ある。

次に本実施例の運転方法について第１図乃至第
５図に基いて説明する。

(1) 先ず、炉床盤２及び回転炉床フレーム７の受
台９の昇降装置１１の作動により上昇させた状
態の時に、製品積載作業場３にて熱処理すべき
製品Ｍを炉床盤２上に積載して予熱室１ａへの
装入時刻まで待機する。

(2) 予め装入時刻が設定されたプログラム信号に
よつて昇降装置１１が作動し、受台９を下降さ
せ、次に回転装置１０の駆動により回転炉床フ
レーム７を１ピツチ、即ち製品積載作業場３中
心より予熱室１ａ中心迄回転する。引き続き、
炉床盤２中心が予熱室１ａ中心に合致した状態
で昇降装置１１が作動して受台９を上昇させ、
炉床盤２上の製品Ｍを予熱室１ａ内に収納す
る。この時、他の炉床盤２も同様の動きをす
る。

(3) 製品を炉室１内に収納した状態で、プログラ
ムに設定された時間だけ製品を予熱する。ま
た、同時間のうちに炉室１入口側の製品積載作
業場３において次に装入する製品を炉床盤２上
に積載し、前述１の通り装入時刻まで待機す
る。

(4) 以下、前述の(1)，(2)，(3)と同じ動作を繰り返
す事によつて、予熱された製品は加熱室１ｂ、
均熱室１ｃに移送され更に、第一冷却室１ｄ、
第二冷却室１ｅに順次移送されて夫々熱処理作
業を行うことにより、製品は予熱、加熱、均熱
及び冷却の全工程を消化する。

(5) 最終工程の第２冷却室１ｅで冷却された製品
は炉出口側の製品卸し作業場４に至り、炉床盤
２上より卸される。

(6) 以上の全動作は、予め設定されたプログラム
に従つて自動的に行う事ができる。

(7) また、加熱室１ｂ、均熱室１ｃ及び第一冷却
室１ｄ、第二冷却室１ｅの温度制御並びに燃料
の燃焼制御等はプログラムに従つて自動的に行
う。

＜発明の効果＞ 本発明は上記構成としたので次のような特有の
効果を奏する。即ち、 (1) 同一円周上に所定間隔をおいて炉室群と製品
積載作業場、製品予備作業場、製品卸し作業場
を配列する構造とし、各炉室及び各作業場にそ
れぞれ設けた炉床盤は同時に下降した状態で円
弧運動をし、上昇して隣接する位置まで移動す
る構造であるために、炉室群と各作業場とが同
一円周上に位置することができ、狭い設置スペ
ースで設備することができ、土地の有効利用を
図ることができる。

(2) 操業性、生産性が高い。

(a) 連続炉としての機能を有しておりながら各
炉室が独立しているので、操業の都度、炉室
毎の装入製品、熱処理温度、炉内雰囲気等の
諸条件を変更する事ができ、多品種製品の熱
処理操業ができる。

(b) １バツチ毎の製品装入量を調整する事で、
生産量の増減に対して即応できる。

(c) 独立炉室のため、各炉室間での輻射熱授受
や炉室内ガスの流出入による熱授受が無くな
り、連続炉で発生していた熱損失が抑えられ
る結果、炉室毎の昇温、冷却等の操作性、制
御性が良好となる。

(d) 独立炉室による構造上及び操作上での炉内
温度分布の均一化と炉室・炉床間のシール性
強化による製品の均一加熱・冷却性能の向上
及び前記(c)項の昇温、保持、降温性能の向上
等により、従来型炉に比較して熱処理時間の
短縮が可能となり、この面からも操業性、生
産性の向上が図られる。

(3) 省エネルギー型炉である。

(a) 燃料燃焼ガスが均熱室より加熱室、予熱室
へと段階的に流動することによつて、装入製
品の予熱、加熱のために有効に活用できる。

(b) 冷却室における製品冷却用空気（熱風）を
回収して燃料燃焼用空気または再循環熱風と
して有効に活用できる。

(4) 省力型炉である。

(a) 同一円周上に所定間隔をおいて環状に配列
した複数個の独立した炉室群と、前記同一円
周上に予熱室と隣接する製品積載作業場、製
品予備作業場並びに前記冷却室と隣接する製
品卸し作業場を配置し、炉床フレームの回転
駆動によつて、入口炉床盤が自動的に入口原
点に戻るため、炉床盤の返送作業は不要であ
る。

(b) 同一円周上ですべての製品の装入、熱処
理、抽出及び補修作業が出来、面倒なシヤツ
ター開閉操作等がなく、効率的な作業を行う
ことができる。

(c) 炉内温度、燃焼制御及び炉床盤（製品）の
移送などがプログラムに従つて完全自動操作
で容易にできる。

(5) 製品品質と歩留りの向上。

製品の熱処理温度の均一化に伴い、製品の品
質、歩留り共に向上する。

(6) メンテナンスが容易である。

(a) 独立炉室のため、局部補修が極めて容易で
ある。

(b) 炉床盤が着脱容易であるため、最も損傷し
易い炉床盤耐火物が損傷しても、予備炉床盤
との交換のみで済み、熱処理操業の休止は全
く不要である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示し、第２図のＷ
−W′平面断面図、第２図は第１図のＸ−X′横断
面図、第３図は第１図のＹ−Y′及びＺ−Z′矢印方
向に切り開いて直列に並べた横断面図、第４図は
各炉内における熱処理温度曲線図、第５図は炉室
底部の断面図、第６図ａ，ｂ乃至第１１図ａ，ｂ
は従来例を示し、第６図ａ，ｂは台車型炉の横断
面図、縦断面図、第７図ａ，ｂはカーベル型炉の
横断面図、縦断面図、第８図はエレベーター型炉
の縦断面図、第９図ａ，ｂ，ｃはトンネル型台車
炉の横断面図、縦断面図、熱処理温度曲線図、第
１０図は回転炉床型炉の横断面図、縦断面図、第
１１図はａ，ｂはローラーハース型炉の縦断面
図、Ｘ−X′断面図である。 １……炉室、２……炉床盤、３……製品積載作
業場、４……製品卸し作業場、１０……回転装
置、１１……昇降装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 同一円周上に所定間隔をおいて環状に配列し
   た複数個の独立した炉室群のうち最も高温度とな
   る均熱室を中央に配置し、入口側より予熱室、該
   予熱室と煙道を介して連通する加熱室、該加熱室
   と煙道を介して連通する均熱室、１又は２以上の
   冷却室を順次配列するとともに前記同一円周上に
   予熱室と隣接する製品積載作業場、製品予備作業
   場並びに前記冷却室と隣接する製品卸し作業場を
   配置し、前記各炉室及び前記製品積載作業場、製
   品予備作業場、製品卸し作業場のそれぞれに同時
   に昇降自在で、かつ各炉室の下方位置で環状配列
   方向に沿つて順次下降・円弧運動・上昇を繰返し
   ながら移動する着脱自在な炉床盤を設けたことを
   特徴とする回転炉床式エレベーター型炉。