JPH0835780A - 非酸化物系耐火物の無酸化焼成炉、焼成方法及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被焼成物の均一加熱及び焼成サイクル短縮に
よる省エネをはかり、かつ被焼成物の昇温から冷却まで
自動的に制御し、無人化焼成を意図する非酸化物系耐火
物の無酸化焼成炉、焼成方法及びその制御方法を提供す
ること。 【構成】 炉1内に複数のラジアントチュ−ブ11を配設
し、炉外に上記ラジアントチュ−ブ11に対応する複数台
のラジアントチュ−ブバ−ナ3を付設し、更に炉1内を非
酸化性雰囲気にし、かつスタ−ト初期の加熱熱源となる
置換バ−ナ4、被焼成物Wから揮発する可燃性ガスを自燃
させるアフタバ−ナ5、被焼成物の冷却高温時に炉内を
非酸化性雰囲気に維持するためのN₂吹込み用不活性ガス
ノズル16、自動的に制御できるようにプログラムコント
ロ−ラ−17及びシ−ケンサ−21を付設した無酸化焼成
炉。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非酸化物系耐火物の無
酸化焼成炉、焼成方法及びその制御方法に関し、特に被
焼成物の均一加熱及び焼成サイクル短縮による省エネを
はかり、かつプログラムコントロ−ラ、シ−ケンサ−を
構築することで被焼成物の昇温から冷却まで自動的に制
御し、無人化焼成をはかる非酸化物系耐火物の無酸化焼
成炉、焼成方法及びその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】炭素(黒鉛)や炭素を組成の一部として含
む非酸化物系耐火物は、原料組成物を通常500℃以上の
温度で焼成もしくは加熱処理して製造されている。

【０００３】このような非酸化物系耐火物の原料組成物
(被焼成物)は、高温下例えば500℃以上では酸化反応が
進行するため、その焼成にあたっては、(1) 被焼成物を
マッフル内に詰め、その空隙にパッキング用コ−クスを
充填し、酸化燃焼により焼成する方法、(2) 空燃比を0.
8〜0.65に下げた還元燃焼雰囲気中で焼成する方法、(3)
Ｎ₂雰囲気での電気加熱焼成法、などが従来より知られ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の上記
(1)の焼成法では、マッフル及びパッキング用コ−クス
を使用するものであるから、熱伝導率が悪く、熱効率が
悪いばかりでなく、焼成サイクルが長く、しかも被焼成
物の詰出作業性が悪いという問題があった。

【０００５】従来の上記(2)の焼成法では、燃焼制御管
理トラブル(ロ−カルヒ−ト、エア−のリ−クなどのト
ラブル）が生じ易く、また、燃料の燃焼効率が悪く、排
ガス処理装置や燃焼制御装置がコスト高となる等の欠点
を有している。従来の上記(3)のＮ₂雰囲気での電気加熱
焼成法では、輻射伝熱効率が悪く、また、焼成エネルギ
−及びＮ₂消費量が多く、ランニングコスト高となる等
の欠点を有している。

【０００６】本発明は、従来の焼成法における前記問題
点、欠点に鑑み成されたものであって、その目的とする
ところは、第１に、被焼成物をマッフル内に詰めたり、
パッキング用コ−クスなどを使用せず、低温時では置換
バ−ナによる直接燃焼加熱とラジアントチュ−ブによる
輻射加熱を併用した焼成手段を採用することで、被焼成
物の均一加熱、焼成サイクルの短縮をはかり、省エネを
達成することにあり、第２に、冷却高温時のみ、炉内雰
囲気としてＮ₂等の非酸化性雰囲気に置換することで、
Ｎ₂などの不活性ガス消費量の低減をはかることにあ
り、第３に、プログラムコントロ−ラ、シ−ケンサ−を
構築することで、被焼成物の昇温から冷却まで自動的に
制御し、無人化焼成を意図することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記第１〜３
の目的を達成するため、非酸化物系耐火物の無酸化焼成
炉において、 ・炉内に複数のラジアントチュ−ブを配設し、炉外に、
上記複数のラジアントチュ−ブに対応する複数台のラジ
アントチュ−ブバ−ナを付設し、さらに、炉内を非酸化
性雰囲気にし、かつスタ−ト初期の加熱熱源となる置換
バ−ナ、被焼成物から揮発する可燃性ガスを自燃させる
アフタバ−ナを付設してなることを特徴とし(請求項
１)、また、 ・前記複数のラジアントチュ−ブバ−ナには、それぞれ
熱交換部が具備されており(請求項２)、 ・被焼成物の冷却高温時に炉内を非酸化性雰囲気に維持
するための不活性ガス又は中性ガス吹込みノズル、プロ
グラムコントロ−ラ−及びシ−ケンサ−を付設した(請
求項３、４)、ことを特徴とする。

【０００８】また、本発明に係る非酸化物系耐火物の焼
成方法は、(1) 被焼成物の昇温初期に主加熱熱源である
ラジアントチュ−ブバ−ナと併用して炉内の雰囲気を弱
還元燃焼ガスで置換する置換バ−ナで加熱し、(2) 続い
て炉内に配設したラジアントチュ−ブで輻射加熱により
焼成し、(3) 焼成後の被焼成物の冷却高温時に、炉内を
非酸化雰囲気に維持する、ことを特徴とし(請求項５)、
また、(4) 前記(1)及び(2)の加熱焼成により、被焼成物
から発生する揮発可燃性ガスをアフタバ−ナで自燃さ
せ、焼却処理する、ことを特徴とする(請求項６)。

【０００９】更に、本発明に係る非酸化物系耐火物の焼
成を制御する方法は、・プログラムコントロ−ラ−のプ
ログラムパタ−ンに従って昇温を行う主加熱源であるラ
ジアントチュ−ブバ−ナ−の燃焼タ−ンダウン比を大き
くとるため(A) 被焼成物の昇温時に上下限偏差設定温度
を超える場合、オンオフ(ON−OFF)燃焼制御し、(B) Kee
p時に上限絶対設定温度を超える場合、複数台設置され
ているラジアントチュ−ブバ−ナを対としてＰＩＤ交互
燃焼制御し、また、被焼成物から発生する揮発可燃性ガ
スに対するアフタバ−ナの着火及び自燃フレ−ム検知の
ため、(C) 点火バ−ナ及びウルトラビジョンを設置し、
アフタバ−ナの自燃終了信号で冷却高温域における炉内
を非酸化性雰囲気に自動的に維持できるように制御す
る、ことを特徴とし(請求項７)、また、(D) keep完了タ
イムシグナルにより主ガス遮断弁を“閉”とし、コント
ロ−ルバルブ(空気)を“全開”とし、冷却プログラムEN
Dの燃焼用ブロア停止までラジアントチュ−ブで炉体内
を冷却することを特徴とし(請求項８)、上記(A)〜(D)の
手段として、プログラム制御及び自動化運転シ−ケンス
の構築により行うことを特徴とする(請求項９)。

【００１０】以下、本発明について具体的に説明する
と、本発明では、 ・主加熱源として常用の900℃(Max：950℃)のラジアン
トチュ−ブバ−ナを使用し、ラジアントチュ−ブにより
被焼成物を輻射加熱焼成する。 ・被焼成物の昇温初期において、炉内雰囲気(低温域に
おける炉内雰囲気)を置換バ−ナにより非酸化性雰囲気
(弱還元性置換燃焼ガス)で置換する。 （なお、被焼成物の昇温初期における炉内雰囲気(空気)
を置換バ−ナから供給する弱還元性置換燃焼ガスにより
置換するが、その後、昇温によって被焼成物から可燃性
ガス(CmHn、H₂、Cなど)が揮発し、この揮発可燃性ガス
が炉内雰囲気中の空気と反応し、より一層還元性を強め
た炉内雰囲気となる。）

【００１１】・プログラムコントロ−ラの上下限温度偏
差(低温域)信号によって、ラジアントチュ−ブバ−ナを
ON−OFF燃焼とし、上記置換バ−ナと併用して被焼成物
を昇温させる。 ・上限警報絶対温度域の燃焼制御は、複数台のラジアン
トバ−ナを対としたPID交互燃焼方式を採用する。 ・被焼成物から揮発した可燃性ガスは、炉外に設置した
アフタ−バ−ナで自燃させ、焼却処理する。

【００１２】・上記可燃性ガスの自燃が完了し、その後
900℃で一定時間Keepした後、燃料をSTOPし、続いてこ
の高温域(900℃)から400℃域まで、不活性ガスノズルを
介して炉内に不活性ガス(Ｎ₂)を供給する。 ・被焼成物の冷却については、冷却用空気を供給したラ
ジアントチュ−ブで行い、冷却プログラム“END”まで
継続する。なお、被焼成物が酸化反応を生じない温度
(例えば200℃程度の温度)までを冷却プログラム“END”
とし、その後、冷却用空気を供給して被焼成物を冷却す
ることもできる。

【００１３】

【実施例】次に、本発明に係る無酸化焼成炉の一実施例
を図１に基づいて説明する。なお、図１中、実線矢印は
エア−及び燃料配管を示し、点線矢印は制御のための信
号を示す。

【００１４】図１に示す本発明に係る無酸化焼成炉の各
符号をその作用と共に説明する。図１において、１は炉
体、２は被焼成物Ｗの詰出用気密扉である。３は主加熱
熱源であるラジアントチュ−ブバ−ナであり、複数台設
置する。

【００１５】４は、低温時に炉内を非酸化性雰囲気にす
る置換バ−ナであって、この置換バ−ナ４からの弱還元
燃焼ガスとラジアントチュ−ブバ−ナ３と併用して、ス
タ−ト初期の加熱熱源となる。なお、この置換バ−ナか
らの還元燃焼により可燃物の炉内での燃焼を防止し、爆
発を防止させる。５は被焼成物Ｗを加熱することによっ
て発生する揮発可燃性ガスの焼却用アフタ−バ−ナであ
り、６はこの揮発可燃性ガスを着火自燃させるための点
火バ−ナである。

【００１６】７は燃焼用空気ブロアであり、８は燃焼空
気用圧力スイッチ(PS)である。９は燃料ガス(LPG)の主
ガス遮断弁であり、10は燃料ガス用圧力スイッチ(PS)で
ある。上記燃焼空気用圧力スイッチ８及び燃料ガス用圧
力スイッチ10は、ともにその下限圧力が設定されてお
り、停電やガス漏れ等の異常時に前記燃料ガス(LPG)の
主ガス遮断弁９を“閉”とするための安全装置である。

【００１７】各ラジアントチュ−ブバ−ナ３の燃焼ガス
は、ラジアントチュ−ブ11で被焼成物Ｗを輻射熱により
直接加熱し、続いて熱交換部12で燃焼用空気と熱交換し
た後、排気管13を介して排気フ−ド14に導入し、アフタ
−燃焼ガスと共に排気筒15より放出する。なお、アフタ
−燃焼ガスとは、被焼成物Ｗの加熱によって発生する揮
発可燃性ガスを燃焼させたガスであって、揮発ガス導管
33から排出された揮発可燃性ガスをアフタ−バ−ナ５で
自燃処理させたガスのことである。

【００１８】16は不活性ガスノズルであり、上記アフタ
−バ−ナ５の消火後、該不活性ガスノズルからＮ₂を炉
内に供給する。このＮ₂の供給は、冷却時に炉内を非酸
化性雰囲気に維持するためであり、また、被焼成物Ｗを
400℃まで冷却するためである。なお、アフタ−バ−ナ
５の消火は、被焼成物Ｗ中の可燃物からの揮発が終了し
たことを意味する。

【００１９】17はプログラムコントロ−ラ(オンオフサ
−ボＰＩＤ形)であり、プログラムされたSV(Set Value)
出力値と熱電対18の実温度測定PV(Process Value)入力
値を等しくするよう、コントロ−ルバルブ19で調節し、
各ラジアントチュ−ブバ−ナ３の燃焼量を制御するよう
に構成されている。

【００２０】20は各ラジアントチュ−ブバ−ナ３毎に設
置されている均圧弁であり、燃焼用空気圧力によって、
燃料ガスは同圧比例制御するように構成されている。21
はシ−ケンサ−であり、プログラムコントロ−ラ17の制
御信号によってプログラムのスタ−トから完了まで自動
的に制御し管理するように次の(1)〜(6)のように構築さ
れている。

【００２１】(1) 各ラジアントチュ−ブバ−ナ３には、
ガス電磁弁(VG)22、点火トランス(TR)23及びウルトラビ
ジョン(UV)24を夫々設置し、シ−ケンサ−21の構築内容
は、プログラムコントロ−ラ17のプログラム温度SV値の
上下限温度警報偏差に対して実測温度PV値が超える場合
には、ガス電磁弁22を開閉し、ON−OFF燃焼させ、更に
プログラムSV値の上限警報絶対温度をPV値が超える場合
には、複数のラジアントチュ−ブバ−ナ３を対としPID
交互燃焼させ、該ラジアントチュ−ブバ−ナ３のタ−ン
ダウン比1〜1／3を1〜1／6〜OFFと大幅に上げることに
より、均一な炉内温度制御を可能とするように構成され
ている。

【００２２】(2) 置換バ−ナ４には、ガス電磁弁(VG)2
5、エア電磁弁(VA)26、点火トランス(TR)27及びウルト
ラビジョン(UV)28を夫々設置し、プログラムコントロ−
ラ17のタイムシグナルでガス電磁弁25、エア電磁弁26を
開閉させ、燃焼管理を行うようにしている。 (3) アフタ−バ−ナ５用の点火バ−ナ６には、ガス電磁
弁(VG)29、点火トランス(TR)30及びウルトラビジョン(U
V)31を夫々設置し、プログラムコントロ−ラ17のタイム
シグナルでガス電磁弁29を開閉し、点火バ−ナ６によっ
てアフタ−バ−ナ５に着火させる。なお、アフタバ−ナ
５は、ウルトラビジョン31によって自燃燃焼フレ−ムを
検知する。

【００２３】(4) 不活性ガスノズル16には電磁弁(VN)32
を設置し、アフタ−バ−ナ５の自然が完了したことを感
知するウルトラビジョン31の信号によって電磁弁32を
“開”とし、冷却中の炉内を非酸化性雰囲気に維持する
ためにＮ₂を不活性ガスノズル16より吹き込み、被焼成
物Ｗの酸化を防止する。Ｎ₂の吹込み停止は、予定され
たプログラムコントロ−ラ17の温度降下の程度を予想し
たタイムシグナルによって電磁弁32を“閉”とする。

【００２４】(5) Keep完了プログラムタイムシグナルに
よって燃料ガス(LPG)の主ガス遮断弁９を“閉”、コン
トロ−ルバルブ19を“全開”とし、各ラジアントチュ−
ブバ−ナ３に空気のみを供給し、被焼成物Ｗの冷却を行
う。 (6) 冷却完了プログラムタイムシグナルによって、燃焼
用空気ブロア７は停止し、プログラムは“END”とな
る。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、ラジア
ントチュ−ブによる輻射加熱焼成手段を採用し、これを
自動制御することで、被焼成物を均一に加熱することが
でき、焼成サイクルの短縮化効果が生じ、かつ省エネを
達成することができる。

【００２６】また、昇温時の炉内雰囲気(低温域におけ
る炉内雰囲気)を弱還元燃焼ガスで置換し、一方、被焼
成物の冷却時における高温域(900℃)から400℃域まで炉
内に不活性ガスを供給するのみであるから、前記従来技
術(3)の「Ｎ₂雰囲気での電気加熱焼成法」に比して、Ｎ
₂などの不活性ガスの消費量の低減をはかることができ
る。その上、プログラムコントロ−ラ、シ−ケンサ−を
構築することで、被焼成物の昇温から冷却まで自動的に
制御することができ、無人化焼成を達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る無酸化焼成炉の一実施例を説明す
るための図。

【符号の説明】

１ 炉体 ２ 気密扉 ３ ラジアントチュ−ブバ−ナ ４ 置換バ−ナ ５ アフタ−バ−ナ ６ 点火バ−ナ ７ 燃焼用空気ブロア ８ 燃焼空気用圧力スイッチ ９ 主ガス遮断弁 １０ 燃料ガス用圧力スイッチ １１ ラジアントチュ−ブ １２ 熱交換部 １３ 排気管 １４ 排気フ−ド １５ 排気筒 １６ 不活性ガスノズル １７ プログラムコントロ−ラ １８ 熱電対 １９ コントロ−ルバルブ ２０ 均圧弁 ２１ シ−ケンサ− ２２ ガス電磁弁 ２３ 点火トランス ２４ ウルトラビジョン ２５ ガス電磁弁 ２６ エア電磁弁 ２７ 点火トランス ２８ ウルトラビジョン ２９ ガス電磁弁 ３０ 点火トランス ３１ ウルトラビジョン ３２ 電磁弁 ３３ 揮発ガス導管 Ｗ 被焼成物

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非酸化物系耐火物の無酸化焼成炉におい
   て、炉内に複数のラジアントチュ−ブを配設し、炉外
   に、上記複数のラジアントチュ−ブに対応する複数台の
   ラジアントチュ−ブバ−ナを付設し、さらに、炉内を非
   酸化性雰囲気にし、かつスタ−ト初期の加熱熱源となる
   置換バ−ナ、被焼成物から揮発する可燃性ガスを自燃さ
   せるアフタバ−ナを付設してなることを特徴とする非酸
   化物系耐火物の無酸化焼成炉。
2. 【請求項２】 前記ラジアントチュ−ブバ−ナに熱交換
   部を具備してなることを特徴とする請求項１記載の非酸
   化物系耐火物の無酸化焼成炉。
3. 【請求項３】 前記無酸化焼成炉に、被焼成物の冷却高
   温時に炉内を非酸化性雰囲気に維持するためのノズルを
   付設してなることを特徴とする請求項１又は２記載の非
   酸化物系耐火物の無酸化焼成炉。
4. 【請求項４】 前記無酸化焼成炉に、プログラムコント
   ロ−ラ−及びシ−ケンサ−を付設してなることを特徴と
   する請求項１、２又は３記載の非酸化物系耐火物の無酸
   化焼成炉。
5. 【請求項５】 非酸化物系耐火物を焼成する方法におい
   て、(1) 被焼成物の昇温初期に主加熱熱源であるラジア
   ントチュ−ブバ−ナと併用して炉内の雰囲気を弱還元燃
   焼ガスで置換する置換バ−ナで被焼成物を加熱し、(2)
   続いて炉内に配設したラジアントチュ−ブで輻射加熱に
   より焼成し、(3) 焼成後の被焼成物の冷却高温時に、炉
   内を非酸化雰囲気に維持する、ことを特徴とする非酸化
   物系耐火物の焼成方法。
6. 【請求項６】 前記(1)及び(2)の加熱焼成により、被焼
   成物から発生する揮発可燃性ガスをアフタバ−ナで自燃
   させ、焼却処理することを特徴とする請求項５記載の非
   酸化物系耐火物の焼成方法。
7. 【請求項７】 請求項４記載の無酸化焼成炉における非
   酸化物系耐火物の焼成を制御する方法として、プログラ
   ムコントロ−ラ−のプログラムパタ−ンに従って昇温を
   行う主加熱源であるラジアントチュ−ブバ−ナの燃焼タ
   −ンダウン比を大きくとるため、(A) 被焼成物の昇温時
   に上下限偏差設定温度を超える場合、オンオフ(ON−OF
   F)燃焼制御し、(B) Keep時に上限絶対設定温度を超える
   場合、複数台設置されているラジアントチュ−ブバ−ナ
   を対としてＰＩＤ交互燃焼制御し、かつ、被焼成物から
   発生する揮発可燃性ガスに対するアフタバ−ナの着火及
   び自燃フレ−ム検知のため、(C) 点火バ−ナ及びウルト
   ラビジョンを設置し、アフタバ−ナの自燃終了信号によ
   り冷却高温域における炉内を非酸化性雰囲気に自動的に
   維持できるように制御する、ことを特徴とする非酸化物
   系耐火物の焼成を制御する方法。
8. 【請求項８】 請求項７の制御方法において、keep完了
   タイムシグナルにより主ガス遮断弁を“閉”とし、コン
   トロ−ルバルブ(空気)を“全開”とし、冷却プログラム
   ENDの燃焼空気用ブロア停止までラジアントチュ−ブで
   炉体内を冷却することを特徴とする非酸化物系耐火物の
   焼成を制御する方法。
9. 【請求項９】 プログラム制御と自動化運転シ−ケンス
   の構築を有することを特徴とする請求項７又は８記載の
   制御方法。