CN1160486C - 搪瓷产品用烧成炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主要对涂覆了搪瓷的制品进行烧成的搪瓷产品用烧成炉。本发明是一种由炉本体1和炉床2所构成的间歇式搪瓷用搪瓷产品用烧成炉，其特征为：在整个炉本体1和炉床2上大致均一地配置有辐射管；而且各自配置着的辐射管可以单独地进行温度控制；且上述辐射管是用可以耐急加热和急冷却的耐热金属加工而成的。

Description

搪瓷产品用烧成炉

本发明涉及一种搪瓷产品用烧成炉，更详细地说，涉及一种主要对涂覆了搪瓷的制品进行烧成的搪瓷产品用烧成炉。

以往，作为这样的搪瓷产品用烧成炉有种种的类型，从其加热方式上可以大致分为燃烧器式和电加热式，又从运转方式上可以大致分为间歇式和连续式。

而且，这些方式的采用是根据被烧成物的种类而适当加以选择的。

不过，涂覆了搪瓷的制品，其制造工艺是先在金属表面上涂布打底釉或涂布釉，干燥后再进行烧成。这时一般的情况是，用急加热方式进行烧成后，取出到炉外进行急冷却。

在反复进行这样的涂布、干燥和烧成的过程中，若有不纯物的话，制造后的搪瓷制品的耐蚀性就会受损。

因此，在进行这样的搪瓷制品的烧成时，从条件上要求烧成时的气氛是清洁的。但在燃烧器式搪瓷产品用烧成炉上，燃烧器的燃烧气体会对搪瓷产生不良影响，再者，在燃烧器的燃烧气体中扩散着的灰尘还有可能会附着在被烧成物上。

在进行搪瓷制品的烧成时，为防止由于上述灰尘的扩散而引起品质降低，从条件上就必须要求炉内不搅拌，并且加热温度要均匀。

从这些观点来看，搪瓷制品的烧成一般都是在电炉上进行的。

又，搪瓷制品由于不是大量生产，而是少量多品种生产，所以，对大量的被烧成物进行连续烧成这样的作业方式不适合，因而一般的情况是在间歇式搪瓷产品用烧成炉上进行烧成。

但在用电炉的场合，存在能耗成本高，经济性差这样的问题。

又，在燃烧器式搪瓷产品用烧成炉上，为保持清洁的气氛，在以往有时也使用辐射管。作为这样的辐射管的材质，一般使用离心浇铸管。

但是，由于在进行搪瓷的烧成时，是用急速加热等方式加热到烧成温度，并要进行高精度的温度控制，所以在厚壁的以往的离心浇铸管上，热传导时需要花费较多的时间，同时管子的重量加重，进行温度控制时的响应时间变长，使高精度的温度控制不能进行。

又，由于是间歇式炉，所以当被烧成物出入炉子时，炉内会迅速冷却。

在进行这样的要求急加热和急冷却的搪瓷的烧成时，由于每一次间歇作业会产生很大的温度差，并且该间歇作业是频繁地反复进行的，所以在热应力的作用下，以往的离心浇铸管在短期间内，其辐射管恐怕会发生破裂。

本发明的课题目的是，为解决上述这样的问题，采用热效率良好的燃烧器方式，且可以在清洁的气氛中进行加热，同时可以使加热温度均匀，而且即使在急加热和急冷却的使用条件下，使用中也不会有问题。

本发明是为解决上述这样的问题而进行的。为解决该课题的装置，是由炉本体1和炉床2所构成的间歇式搪瓷产品用烧成炉；在整个炉本体1和炉床2上大致均匀地配置有辐射管，而且，各自被配置着的辐射管可以单独地进行温度控制；并且上述辐射管是用可以耐急加热和急冷却的耐热金属所构成的。

即，由于具备有辐射管，所以加热用的燃烧器的燃烧气体只在辐射管内通过而不会进入炉内，从而也无不纯物进入炉内之虞，使炉内的清洁程度不会受损。

又，辐射管由于是大致均匀地配置在整个炉本体1和炉床2上的，所以加热温度也被保持在均匀的状态。

以下，对本发明的实施形态进行说明。

图1为一实施形态的搪瓷产品用烧成炉的剖视图。

图2为图1的I-I向剖视图。

图3为图1的II-II向剖视图。

图4为局部放大剖视图，表示炉顶的辐射管的支持状态。

图5为局部放大剖视图，表示炉床的辐射管的支持状态。

图6为使炉床下降后的状态的剖视图。

图7为将被烧成物装载在炉床上的状态的剖视图。

图8为将被烧成物收容在炉内的状态的剖视图。

图9为表示烧成时间和炉内气氛的温度之间的相互关系的示图。

图10为表示烧成时间和被烧成物的温度之间的相互关系的示图。

在图1和图2中，1为炉本体，它具有一种炉床部为开放的大致的吊钟的形状。

在图3中，2为炉床，它具有一种相对于上述炉本体1可以升降的设计。

而且，在这些炉本体1和炉床2上，内置有作为隔热材料的陶瓷纤维。

再者，在炉本体1和炉床2上，大致均匀地安装有辐射管。

更具体地说，在炉本体1的炉顶4上，安装有一根大致为“W”字形的辐射管3a。

该辐射管3a，正如图1和图4所示的那样，由配件8所支持。

更详细地说，该配件8，由从炉顶4吊下来的吊下部9和与该吊下部9交差配置着的载置部10所构成。在该载置部10上，装载有辐射管3a，由配件8以吊下状态所支持着。

该辐射管3a的一端被固定在侧壁部5上，并由上述配件8所支持；结果该辐射管3a的另一端以自由的状态被保持在上述配件8上。

又，在炉本体1的侧壁部5上，等间隔地设置有8根大致为“U”字形的辐射管3b，…。

该侧壁部5的辐射管3b也如图1和图2所示的那样，由配件11所支持着。

更详细地说，该配件11具有大致为“”字形的断面，其两端被安装在侧壁部5上；辐射管3b被安装在该配件11和侧壁部5之间。

该辐射管3b的一端被固定在炉顶4上，并由上述的配件11所支持；结果该辐射管3b的另一端以自由的状态被保持在配件11上。

再者，在炉床2上，如图3所示，安装有2根大致为“W”字形的辐射管3c。更具体地说，炉床2由炉床本体2a和用于装载被烧成物的载置板13所构成，在其炉床本体2a和载置板13之间安装有辐射管3c。

载置板13，以由支持件14所支持着的状态而设置着。

又，辐射管3c，如图5所示，由配件12所支持着。

更具体地说，该配件12从炉床2向上突设着。而且，在该配件12上装载有辐射管3c。

该辐射管3c的一端被固定在炉床2的侧面部上，并被装载在上述配件12上；结果该辐射管3c的另一端以自由的状态被保持在配件12上。

其结果是，辐射管3a，3b和3c被大致均匀地配置在整个炉本体1和炉床2上。

但是，所谓“整体上均匀”是指被配置在整个炉本体1和炉床2上，而不是指大致同量均等地配置着。

实际上，在本实施形态中，相对于整个炉的辐射管的燃烧总能量，相当于其中10％的能量的辐射管被配置在炉本体1的炉顶4上，相当于60％的能量的辐射管被配置在炉本体1的侧壁部5上，相当于30％的能量的辐射管被配置在炉床2上。

由于具有这样的配置，所以在炉本体1的炉顶4和侧壁部5、以及炉床2的各部分上，辐射管有可能进行个别的温度控制。其结果是，可以对具有各种形状和尺寸的被烧成物进行均匀的加热。

又，当将取出到炉外一度冷却了的被烧成物再一次在炉内开始加热时，通过使辐射管如上述那样被配置着，就具有可以预先只对温度最低的炉床2进行预热等的效果。

再者，这些辐射管，是用可耐急加热和急冷却的耐热金属，例如镍、铬和钨的合金加工而成的。

又，在辐射管上，不仅在其一方的端部而是在两端部上都分别装着有燃烧器(图中未示出)，并且具有一种可以在各自的端部进行交替燃烧的构成。具体来说，设置在辐射管的两端上的燃烧器被交替地替换成燃烧方和排气方，由燃烧器所燃烧了的燃烧气体在辐射管内交替地反转流动。

进一步具有下列构成：在辐射管的燃烧器上，分别安装有蓄热体(图中未示出)，以回收排热，将其用于加热燃烧用的空气，从而可以提供高温的燃烧用空气。又，该蓄热体具有一种在排气的燃烧器上从排气中回收排热，而在燃烧方的燃烧器上对燃烧用空气进行加热的作用。

接着，在使用具有上述构成的燃烧炉时，首先如图6所示，使炉床2相对于炉本体1而下降。

然后，如图7所示，在炉床2的载置板13上安置上大致为环状的机架7，在该机架7上装载作为被烧成物的反应槽6。

在该反应槽6上，预先涂布有打底釉或釉，并被干燥。

接后，如图8所示，相对于炉本体1使炉床2上升，使炉的内部由炉本休1和炉床2再度包围。

在该状态下，往燃烧器(图中未示出)中送入燃气和燃烧用空气使其工作，在辐射管3a，3b和3c内使燃气燃烧，对作为被烧成物的反应槽6进行加热。

在该场合，由燃烧器进行的加热，由于是通过在辐射管3a，3b和3c内使燃气燃烧而实现的，所以燃烧过的气体和灰尘等也不会进入炉内，从而可以维持一种清洁的气氛。

进一步，由于相对于整个炉的辐射管的燃烧总能量，相当于其中10％的能量的辐射管被配置在炉本体1的炉顶4上，相当于60％的能量的辐射管被配置在炉本体1的侧壁部5上，相当于30％的能量的辐射管被配置在炉床上，并且各部分可以单独进行温度控制，所以作为被烧成物的反应槽6，就由来自炉的上端，侧部和下部的各部分的辐射热而被大致均一地加热和烧成。

而且，辐射管3a，3b和3c，由于是用耐热金属即镍、铬和钨的合金加工而成的，所以可以耐急加热和急冷却，正好适用于这种反应槽等的搪瓷制品的烧成。

又，与在一般的辐射管上所使用着的离心浇铸管相比，由于本发明中的辐射管的厚度大约只有它的1/3，壁厚较薄，所以温度控制时的响应时间变短，从而可以进行高精度的温度控制。

再者，为谋求通过炉本体1和炉床2的辐射管的加热而使温度均匀化，先只对炉床2的辐射管进行加热，待到达规定的温度后再对炉本体1的辐射管进行加热。

在本实施形态上，当炉床2的温度比炉本体的温度高50℃后，使炉顶4的辐射管3a的燃烧器和侧壁部5的辐射管3b的燃烧器点火。

这样的先只让炉床2的辐射管的燃烧器产生燃烧而进行温度调整是基于如下理由：

当使被烧成物出入炉中时，由于放热，使炉床2与炉本体1相比温度要低。

又，为支持被烧成物，在炉床2上使用有热容量大的耐火材料，所以若当被烧成物出入炉中时炉子受到了冷却，烧成炉内的升温就会变慢。

再者，当处理比较小的被烧成物时，炉床2一方的热损失会变大，使不能得到均匀的温度分布。

由这些理由，当以间歇方式对搪瓷产品用烧成炉内进行反复的加热时，炉床2一方的温度就必然要比炉本体1一方的温度要低，而且不能清除该温度差。

在该状态下，若使炉床2的辐射管的燃烧器和炉本体1的辐射管的燃烧器同时着火，则不仅在保持产生了温度差的状态下使炉床2和炉本体1得到升温，而且其温度差还会增大。

特别是，涂布了搪瓷的制品的烧成，由于是用急加热方式，只要在炉子的能力允许范围内加热时间短一些容易得到好的品质，所以以全功率升温。

因此，由于使炉本体1的炉顶4、侧壁部5和炉床2的燃烧器均以全功率燃烧，所以正如上面所叙述的那样，当炉床2由炉本体1之间产生温度差时，在升温途中就不能对该温度差进行补正。

若为补正该温度差，而降低炉本体1的炉顶4和侧壁5的功率的话，则会使升温时间延长。

为此，使炉床2的辐射管的燃烧器比炉本体1的辐射管的燃烧器先着火。而当炉床2的辐射管的燃烧器先着火后，如图9所示，炉床2的温度就先上升。

但是，由于加热空气的上升，使炉内气氛的温度升高，与炉床2一方的相比，炉本体1的炉顶4和侧壁部5的温度升高更为显著。

因此，即使炉床2一方先得到升温，炉床2一方和炉本体1一方之间的温度差也会徐徐地缩小，不久就会使炉床2一方和炉本体1一方的温度变得相同。

根据图9对比进行说明。炉床2的着火时间T₁比炉本体1的着火时间T₂要靠前，因此在时间T₁后炉床2的温度t₆迅速地升高；当在比炉本体1的温度t₅要高出50℃的时间T₂时，使炉本体1的燃烧器着火。炉床2一方的温度t₆虽是比炉本体1的温度t₅先行进行升温的，但徐徐地该温度差会缩小，在时间T₃后炉床2一方的温度t₆与炉本体1的温度t₅变得相同；其后，双方的温度就大致均匀地上升。

其结果是，炉内的气氛温度的温度分布在炉本体1和炉床2上就变得大致均匀了。

使炉床2的辐射管的燃烧器先于炉本体1的辐射管的燃烧器燃烧的时间，由于因炉床2的温度，被烧成物的热容量和形状等因素而会有很大的变化，所以若在炉床2的温度比炉本体1的温度高出一定的温度时，使炉本体1的辐射管的燃烧器着火，就可以容易地对整个炉子进行温度控制。在本实施形态中，该温度被设定为50℃。即，在炉本体1的燃烧器着火的时间T₂时的炉床2的温度t₆与炉本体1的温度t₅之间的温度差t₆-t₅为50℃。

上述的设定温度随炉子特性的不同而不同，但最好是将该设定温度设定在当使炉本体1的辐射管的燃烧器和炉床2的辐射管的燃烧器同时着火而升温的情况时的炉内温度差(炉本体1和炉床2之间的温度差)的1/2-1倍的范围内。

设定在这样的范围内的理由是，若超过1倍，由于由炉床2所加热的空气的上升会使炉本体1的温度也上升，恐怕得不到1倍以上的温度差，所以超过1倍并不好；而若不到1/2倍，就不会有预先只让炉床2的辐射管的燃烧器产生燃烧的效果。

温度的控制，是将个人计算机和调节计相组合，由程序进行控制的。

又，在炉内，为消除炉子的上下方向的温度差，一般的情况是进行炉内搅拌。而在不进行炉内搅拌的搪瓷产品用烧成炉上，是通过在炉床2、侧壁部5和顶部4的温度设定时给予一定的补偿量而进行控制的。即，在炉床2一侧壁部5和顶部4的各部分的温度设定时，若预先设置温度差而进行控制，则上下方向的温度差就可以消除。

该补偿量，最好是设定在当无补偿而升温时的炉内温度差的1/2-1倍的范围内。设定在该范围内的理由是，若补偿量不到炉内温度差的1/2，则由于产生上下方向的温度差，所以不好；又若超过1倍，则由于由炉床2所加热的空气的上升而有可能得不到炉本体1和炉床2之间的温度差，所以也不好。

根据图10对该补偿量的设定进行说明。最初，炉床2一方与炉本体1一方相比，其升温较慢；但当靠近设定温度而开始进行燃烧控制时，由于预先使炉床2的设定温度t₃比炉本体1的设定温度t₄要高(该温度差t₃-t₄为补偿量)，所以当经过时间T₅时炉床2和炉本体1的温度变得相同；其后，炉床2的温度比炉本体1的温度要高。

但是，由于被加热的空气的上升，最终使炉床2一方和炉本体1一方的温度变得大致相同，使炉内的气氛温度的温度分布变得均匀。这一点从被烧成物的上部的温度t₁和下部的温度t₂变得大致相同上也可看出。

该温度的控制，也是将个人计算机和调节计相组合，通过程序进行控制的。

在本实施形态上，将炉床2的设定温度设定得比炉顶4的设定温度要高20℃。

这样的控制方式，对不能进行炉内搅拌的炉子是有效的。

再者，由于炉本体1形成为大致的吊钟形，所以尽管是在屡次烧成时要频繁地进行被烧成物的出入的间歇式炉子，但即使在炉本体1和炉床2相分离的状态下，炉本体1内的热也会停滞在炉本体1内，而且下方的炉床2的热也上升并停滞在炉本体1内，使其逃逸的可能性也变小；在下一次工程的加热开始时由于可以利用该热，所以具有热损失2的优点。

又，在辐射管上，由于不仅在其一方的端部上而是在两端部上都分别装着有燃烧器，且使其具有一种在各自的端部上能交替地燃烧的构成，所以与只能使一方的端部产生燃烧的情况相比，就可以有效地防止排气一方即另一方的端部的温度的下降。这一点，在使炉内温度均匀上是适用的。

再者，在辐射管的燃烧器上，由于组装有蓄热体，所以可以回收排热，将其用于燃烧用空气的加热，可以供给高温的燃烧用空气。当燃烧用空气成高温后，由于燃烧时所必需的氧气量可以降低，所以即使将燃烧用空气量抑制得低一些，而通入多量的排气进行燃烧时，也可以得到稳定的燃烧。

当以少量的空气量并通入多量的排气，在氧气量低的状态下进行燃烧时，由于火焰会变长，火焰的峰值温度要下降，所以在辐射管上，在燃烧着的燃烧器近旁的和其离开部位上的温度差会变小，同时NO_x的发生量也减少，从而可以防止大气污染。

又，由火焰的峰值温度的下降，可使耐热金属制的管子的寿命延长。

而且，通过将排热回收和排气再循环相组合，就可以得到能量效率的提高、温度分布的均匀化、NO_x发生量的降低、以及管子寿命的延长等效果。

又，在上述实施形态中，作为辐射管3a、3b和3c的材质，使用耐热金属即镍、铬和钨的合金。但辐射管3a、3b和3c的材质并不只限于此，例如也可以使用镍和其他金属的合金。

再者，也可以使用铁铬系的耐热合金。

但是，从高温时的机械强度和加热冷却时的耐变形性、耐氧化性上来看，镍、铬和钨的合金是最好的。

再者，在上述实施形态上，相对于整个炉子的辐射管的燃烧总能量，相当于其中10％的能量的辐射管被配置在炉本体1的炉顶4上，相当于60％的能量的辐射管被配置在炉本体1的侧壁部5上，相当于30％的能量的辐射管被配置在炉床2上。而这样的设置是与本实施形态的被烧成物为反应槽6这种情况相对应的。

又，在炉床2上配置相当于30％能量的辐射管3c，是考虑到在炉床2上装载有机架7和反应槽6。

即，被配置在炉顶4、侧壁部5和炉床2上的比率不一定限于上述的比率关系，而是可以根据被烧成物的种类而任意地加以改变的。

又，上述实施形态在炉本体1的顶部、侧壁部5和炉床2上都分别配置有辐射管。但在这三个部位上都配置辐射管，并不是本发明的必须的条件。

例如，也可以在炉顶4上不配置辐射管，而只在炉本体1的侧壁部5和炉床2上配置辐射管。

总之，只要在整个炉本体1和炉床2上大致均一地配置上辐射管就行。

再者，在上述实施形态中，由于把炉本体1加工成大致的吊钟形，而得到了上述那样的理想的效果。但炉本体1的形状也并不限定于上述实施形态中的大致的吊钟形。

又，在上述实施形态中，由于内置在炉本体1等上的隔热材料是使用陶瓷纤维的，所以可以具有使炉本体1轻量化的优点。但隔热材料的种类也并不限定于此，而且在本发明中该隔热材料并不是必须的条件。

再者，上述实施形态由于分别采用炉顶4的配件8、侧壁部5的配件11、和炉床2的配件12使辐射管3a，3b和3c受到支撑，所以也不会象把配件焊接在辐射管上的情形那样，当在加热冷却时产生热应力而长期使用时，在焊接线及其附近就会产生由疲劳而引起的裂纹，而且由于配件安装部存在裂纹，配件需要报废和更换。

又，作为辐射管的燃烧器，除了可把天然气、焦炉煤气等气体作为燃料之外，也可以使用液体燃料如重油、轻油和煤油等。

又，在上述实施形态上，采用使炉床2相对于炉本体1可以自由升降的所谓炉床升降式搪瓷产品用烧成炉。但并不限于此，也可以采用使炉本体1相对于炉床2可以自由升降的所谓炉体升降式搪瓷产品用烧成炉。

如上所述，在本发明中，由于辐射管被大致均一地配置在炉本体和炉床上，所以尽管是间歇式的炉子，由于可以使被烧成物大致均一地得到加热，所以具有不必对炉内进行搅拌的效果。

又，由于辐射管是用可以耐急加热和急冷却的耐热金属加工而成的，所以正适用于搪瓷制品的烧成，具有保证烧成后的搪瓷制品质量的效果。

再者，由于使用辐射管，所以也不用担心在炉内会出现燃烧气体和灰尘等。又，辐射管由于是以传热效率良好的热辐射方式进行热传递的，所以与以往的燃烧器所进行的加热方式相比，加热时间可以缩短。进一步，与电炉相比，具有辐射热大，加热时间也短的效果。

因此，由于在烧成温度(玻璃的熔点附近)的加热时间也缩短了，所以就具有不易出现烧成缺陷的效果。

又，由于不对炉内进行搅拌，所以也不会出现因炉内的灰尘漂浮而附着在被烧成物表面的问题。

因此，就具有不用担心经釉的涂布、干燥和烧成而制造出的搪瓷制品的耐蚀性会受到损害的优点。

达到上述那样的效果的结果是，还可以克服间歇式搪瓷产品用烧成炉的缺点，因此与以往搪瓷制品的烧成中主要使用的电炉加热方式相比，就具有可以使运行成本大幅度降低的实际效益。

进一步，在使炉本体形成为大致的吊钟形的场合，尽管是在屡次的烧成时要频繁地进行被烧成物的出入的间歇式的炉子，但即使在炉本体和炉床相分离着的状态下，炉本体内的热也可以停滞在炉本体内，进一步，下方的炉床的热也会上升而停滞在炉本体内，使其逃逸的可能性也减小，当在下一次工程的加热开始时由于可以利用该热，所以具有热损失少的优点。

再者，当配置在炉床上的辐射管被设定成比配置在炉本体上的辐射管可以先加热的时候，即使由于被烧成物从炉中出入等原因而仅仅降低了炉床的温度，也具有可以使炉内的温度分布变得均匀的效果。

再者，当把炉床的设定温度设定得比炉本体的设定温度更高时，即使不进行炉内的搅拌，也具有可以消除炉内上下方向的温度差的效果。

又，通过安装蓄热体使排热回收和排气再循环得以实施，可使排气的热损失仅为15％。而与此相比，在不进行排热回收和排气再循环时的排气的热损失为40-50％。这样，就可以降低排气的热损失。进一步，可以得到管子温度的均匀性和辐射管的燃烧温度降低等效果，以及具有炉内温度均匀化、NO_x的发生量降低和辐射管的寿命延长等效果。

Claims (5)

1.一种搪瓷产品用烧成炉，该搪瓷产品用烧成炉为由炉本体(1)和炉床(2)所构成的间歇式的搪瓷产品用烧成炉，其特征为：在整个炉本体(1)和炉床(2)上基本均匀地配置着辐射管，并且各自配置着的辐射管可以单独地进行温度控制；且上述辐射管是用可以耐急加热和急冷却的耐热金属加工而成的。

2.如权利要求1所述的搪瓷产品用烧成炉，其上述的可以耐急加热和急冷却的耐热金属为镍、铬和钨的合金。

3.如权利要求1所述的搪瓷产品用烧成炉，其炉本体(1)形成为大致的吊钟形。

4.如权利要求1所述的搪瓷产品用烧成炉，其配置在炉床(2)上的辐射管，被设定成比配置在炉本体(1)上的辐射管提前受到加热。

5.如权利要求1所述的搪瓷产品用烧成炉，其炉床(2)的设定温度，被设定得比炉本体(1)上的设定温度还要高。

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