JPH083917Y2 - 改良連続焼成炉 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術分野〕 本考案は連続焼成炉、特に大型ファインセラミックス
の焼成に適した連続焼成炉の改良に関する。

〔従来技術の問題点〕

レンガやタイルなどのいわゆるセラミックスを、台車
に載せて連続的に炉内へ装入して焼成する連続焼成炉
（トンネルキルン）としては、天然ガスやブタンなどの
気体燃料、重油などの液体燃料を熱源に用い、炉の中央
部にこれらを燃焼するバーナーを設けて焼成帯とし、排
気は炉の装入口（台車搬入口）より外部へ放出する方式
が採られ、熱の有効利用が図られている。

この場合、被焼成物はこの装入口から焼成帯へ進む間
に、焼成帯から装入口へ向かって流れる燃焼排ガスとの
熱交換によって、乾燥または脱バインダが行われ、さら
に焼成温度近くまで予熱される。この際に炉内の下方は
上方に比べて低温となる傾向が避けられないので、上方
の雰囲気を下方へ向けて流すための、雰囲気循環方式が
採られることもある。

熱の有効利用のためにはまた、焼成済み品が冷却帯を
移動する間に、熱交換によって高温となった雰囲気の空
気を、燃焼用の一次または二次空気として利用すること
も行われている。

このような従来形式の炉において、予熱帯における各
部分の温度を制御するには、焼成帯における燃焼量、燃
焼空気の送入量、装入口からの排ガス吸引量、予熱帯部
における空気の送入と排気の吸引という手段の組み合わ
せが用いられる。

近年ファインセラミックスの需要が高まり、大量生産
のために焼成工程も連続化することが望まれている。と
ころがこれらは原料が微粉であるため、予熱時における
乾燥または脱バインダが困難であり、この傾向は成型品
が大きくなると、熱伝導の悪さも加わってさらに大きく
なる。また焼成時の収縮が大きく、線収縮で20％を超え
る場合もまれではない。

このようなファインセラミックスを焼成する場合に、
予熱の際に成型品が割れが入ると、焼成時に割れが拡が
って不良品となるので、乾燥または脱バインダには細心
の温度管理が必要となる。即ち成型品内部の水またはロ
ウが、連続的に表面から放出されるよう、また成型品内
部において蒸気圧の高い箇所が生じて、爆裂を起こすこ
とのないように、一定の範囲内の昇温速度を維持しなけ
ればならない。

ところが従来方式の温度制御では、炉の上部について
は、焼成帯から装入口へ向かって連続的な温度勾配を設
けることはできるが、下部においては上部と同じ温度、
または同じ温度勾配を設けることは非常に困難である。
特に乾燥または脱バインダのために多量の熱量を必要と
する成型品の場合、炉床部の温度は、炉頂部の温度とは
無関係に長時間一定値を保ち、焼成帯に近ずいてから急
上昇する傾向が見られる。

〔問題解決の手段〕

本考案は燃料燃焼タイプの連続焼成炉において、本質
的に予熱が行われる炉の部分（予熱帯）に、補助加熱手
段とそれより低い位置に補助排気手段とを設けて、局部
的な温度制御を行うことにより上記の問題の解決を図
る。即ち予熱帯部を被焼成品の流れに沿った複数個のセ
クション、つまり温度制御単位に分け、それぞれに焼成
部とは別個に、補助燃焼具と排気手段との対を設けて、
各セクションごとに温度検知・制御を行うことによって
上記の欠点を克服したものである。

補助燃焼具としては単独または複数のバーナーを用い
ることができ、これらは炉上方の両側部または炉頂部に
設けることができる。一方補助排気口は炉下方の両側部
に１個または複数個設け、良好な温度分布の確保を図
る。各燃焼具と排気手段とは必ずしも同数とする必要は
なく、また排気口は必ずしもバーナーの真下とする必要
はなく、必要に応じて多少出口側または入口側に設ける
こともできる。各セクションの温度は炉項の温度計で検
出して制御用データとし、既知の自動制御系を介して、
あるいは手動操作によってバーナーの火力および排気を
統一的に制御する。炉側壁のバーナーから炉内に向かう
炎により、周囲の空気が直接的に強力に加熱される。こ
うして発生した高温のガスは、このセクション内のバー
ナーより下方の補助排気口から公知の排気系によって吸
引して下降させ、炉内底部の加熱に用いる。このように
して、本考案は、従来構成のトンネル炉においては十分
な温度が得にくかった炉内底部の温度上昇を確実にし、
炉内上下方向の温度差を減少させることができる。隣接
したセクション間の温度差は、焼成帯から炉の入口部へ
向かって流れる主排ガス流によって平均化されるので、
予熱帯全体にわたってなだらかな昇温カーブが得られ
る。よりなだらかな昇温カーブを得るためには、200℃
以内ごとに補助燃焼具と補助排気手段との対を設けるの
が望ましい。またバーナーには、炎が短く、赤外線を多
く放出するフラツトフレーム型のバーナーが適してい
る。

本考案によれば、被焼成物に適した最良の昇温カーブ
を選択することが可能となる。被焼成物は、原料の粒
度、成型バインダの種類と量、成型品のサイズによっ
て、それぞれ昇温カーブが異なっている。例えば水に溶
かした糊をバインダに用いて成型したアルミナ質ファイ
ンセラミックスでは、400℃までは水の除去のために20
℃／時以下の昇温速度とする必要があるが、500℃以上
では30℃／時以上の速度で昇温できることを知見してい
る。しかし従来の形式のトンネルキルンにおいては台車
の進行速度は最低の昇温カーブで律速されるので、全体
としては必要以上の長時間を要することとなり、時間と
燃料のロスだけでなく、焼成帯に長時間滞留することに
よって、異常粒成長による製品の強度低下といった不都
合も生じる。

これに対し本考案によるトンネルキルンでは、昇温速度
を小さくする必要のある温度領域の距離を長くとり、昇
温速度が大きくとれる温度領域は距離を短縮することが
可能であり、従来の形式のトンネルキルンに比べて、燃
料原単位は多少大きくなるものの、焼成割れによる不良
品の率を大巾に下げるだけでなく、全体としての焼成時
間を短縮することができる。

〔実施例〕

本考案による連続焼成炉（トンネルキルン）を第１図
に示した。炉１は全長が74mで、断面寸法は焼成帯が2.3
m×2.6m、予熱帯Ｉ、冷却帯IIIはそれぞれ2.2m×2.5m、
2.2m×2.4mである。焼成帯IIには両側面に10基ずつのバ
ーナー２があり、全発熱量は約100万KCal/時である。装
入口付近の炉側面にはほぼ左右対称に、主排気口３が設
けられている。

予熱帶は８個のセクション（Ａ〜Ｈ）から成り、各セ
クションには上部両側面に発熱量３万KCal/時の補助バ
ーナー４が、下部両側面にはダンパ付の補助排気口５が
設けられていて、各セクションの温度は炉頂に設けた温
度計６で検知・制御する。

第２図は補助バーナーを用い、各台車に外径26cm、内
径10cm、高さ16cmのアルミナ質成型品3.7トンを積み、
0.7m/時の速度で装入した場合の炉内各部の上部（実
線）と下部（破線）との温度を示すカーブである。各セ
クションについてほぼ均一な温度となっており、セクシ
ョン間の温度の不連続も認められない。得られた焼成品
は微細な組織を呈しており、14トン／cm²の圧縮強度を
示した。

〔比較例〕

上記の炉において、補助バーナーを用いないで焼成を
行った。上記と同じ重量の成型品を、同じ速度で装入し
た場合の炉内各部の上部（実線）と下部（破線）との温
度を第３図に示す。炉上部に関しては第２図に等しくす
ることが可能であるが、下部の温度は装入口近くでは異
常に低く、途中から急上昇していることが認められる。
この場合成型品は半数以上に割れが生じ、不良品となっ
た。

この焼成条件で温度カーブを第２図とほぼ同じにする
ためには、台車の装入速度を0.2m/時に落とす必要があ
った。この場合得られた焼成品には異常粒成長が認めら
れ、圧縮強度は９トン／cm²に低下した。

以上の記載から明らかなように、本考案の炉において
は、 １）被焼成物に適した最良の昇温カーブを選択すること
ができるので、割れによる不良品の率を大巾に下げるだ
けでなく、全体としての焼成時間を短縮するこができ
る。

２）また焼成帯における滞留時間を任意に設定すること
が可能となり、異常粒成長を防ぐことにより、強度の大
きい焼成品を得ることができる、等の利点が得られるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による連続焼成炉の一例を示す概略図、
第２図はこの炉本来の操作による温度上昇曲線、第３図
は炉を従来と同様の操作で運転した時の温度上昇曲線で
ある。 １……炉;2……主バーナー； ３……主排気口;4……補助バーナー； ５……補助排気口;6……温度計。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】被焼成物を台車に載せて炉内へ装入し、台
   車の進行方向に関して手前から予熱・焼成・冷却を行
   い、加熱源として気体燃料または液体燃料を用いる形式
   のセラミックス焼成用連続焼成炉において、予熱に供さ
   れる炉の部分を複数個の温度制御単位に分け、各制御単
   位の炉頂に温度計、上部側面に１乃至複数個のバーナー
   からなる補助加熱手段、この加熱手段より下方に設けた
   補助排気手段とを備え、上記炉内上方で生じるバーナー
   の高温排気を炉内底部に通すことにより上記炉の部分を
   温度制御単位ごとに上下部の温度差を減少可能としたこ
   とを特徴とする、連続焼成炉。