JP3861009B2 - 耐火物焼成雰囲気炉 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造用耐火物と窯炉用耐火物、特にアルミナ・グラファイト質やマグネシア・グラファイト質のようなカーボン系耐火物の焼成に適した耐火物焼成雰囲気炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルミナ・グラファイト質やマグネシア・グラファイト質等のカーボン系耐火物は、焼成中の酸化を防止するためコークスへの詰め焼成により製造されていた。しかし、この方法ではコークスの熱伝導性が悪いために数十時間という長い焼成時間を要する上に、製品の積み下ろしに手間がかかり、生産性が悪いという問題があった。
【０００３】
そこで本発明者等は、還元燃焼ガスバーナーを備えた連続炉によるカーボン系耐火物の焼成技術を開発中である。しかし、１０００℃以上の高温で焼成する製品の場合には、還元燃焼ガスバーナーの燃焼排ガス中に含まれるＣＯ2の熱解離の影響と考えられるが、発生したＯ2により製品の表面が酸化され、白色化（酸化層の生成）する不具合が認められている。そのため７００℃以上の高温で焼成することが好ましい高品位のカーボン系耐火物の焼成には適さないという問題があった。
【０００４】
また、電気ヒーターやラジアントチューブバーナー等による間接加熱方式を用い、Ｎ2ガスにより雰囲気の制御を行う連続式雰囲気炉も実用化されているが、ランニングコストが高いという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、炉内のＯ2濃度、ＣＯ2濃度を適切にコントロールすることにより、カーボン系耐火物の焼成を行う場合にも製品表面の酸化層の生成を少なくでき、しかもランニングコストの安価な耐火物焼成雰囲気炉を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の耐火物焼成雰囲気炉は、被焼成物の入口側に中低温域及び高温域からなる加熱領域を順次設けるとともに、被焼成物の出口側に冷却域を設けてなる連続炉であって、出口側から入口側に向かって雰囲気ガスが流れるように構成してなる耐火物焼成雰囲気炉において、加熱領域のうち中低温域に間接加熱ヒーターを設けるとともに、高温域に還元燃焼ガスの供給手段を設け、少なくとも冷却域に不活性ガスの打ち込みノズルを設けたことを特徴とするものである。なお、不活性ガスの打ち込みノズルを加熱領域の一部又は全域にも設けることができ、還元燃焼ガスの供給手段としては、還元燃焼ガスバーナーまたは還元燃焼熱風発生炉を用いることができる。また還元燃焼ガスを不活性ガスで希釈することにより、炉内のＣＯ2濃度を６％未満に制御することが好ましく、還元燃焼ガス及び不活性ガスにより、炉内のＯ2濃度を２０００ｐｐｍ未満に制御することが好ましい。
【０００７】
本発明の耐火物焼成雰囲気炉によれば、高温域に還元燃焼ガスの供給手段を設け、また少なくとも冷却域にはＮ2ガスなどの不活性ガスの打ち込みノズルを設けたので、冷却域に供給された不活性ガスは冷却域から入口側に向かう炉内流に乗って不活性ガスが高温域に流れ、高温域に供給される還元燃焼ガスを希釈する。また加熱領域に不活性ガスを供給した場合には、高温領域に供給される還元燃焼ガスを直接希釈する。さらに中低温域の加熱は間接加熱ヒーターにより行われるため燃焼ガスは発生せず、不活性ガスにより希釈された還元燃焼ガスがそのまま中低温域を経て入口まで流れる。このため本発明によれば炉内のＯ2濃度、ＣＯ2濃度を適切にコントロールすることができ、カーボン系耐火物表面の酸化層の生成を抑制できる。しかも炉内全体をＮ2ガス等の不活性ガス雰囲気とする必要はないため、ランニングコストを引き下げることができるうえ、連続焼成が可能であるから高い生産性を実現することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を示すもので、１は連続炉の炉体であり、入口側から中低温域２（７００℃未満）、高温域３（７００℃以上）、冷却域４が順次形成されている。中低温域２と高温域３は加熱領域である。入口には不活性ガス供給ノズル１８により形成されるガスカーテン５、５が形成され、出口にはシャッター１６、１７を備えたガス置換室６が設けてある。炉内には冷却域４から入口側に向かうガス流が形成されるため、外気を吸引するおそれのある出口側のガス置換室６は必須であるが、外気を吸引しにくい入口側のガスカーテン５、５は省略することもできる。
【０００９】
連続炉の形式は任意であり、例えば台車式トンネル炉、ローラーハースキルン、プッシャーキルン、ウォーキングビームキルン等の連続炉とすることができる。この実施形態では炉体１はローラーハースキルンであり、製品の搬送手段７として多数のローラーが設けられている。
【００１０】
加熱領域のうち少なくとも中低温域２には間接加熱ヒーター８、８を設けてある。間接加熱ヒーター８、８としては、電気ヒーター、定在燃焼式ガス焚きラジアントチューブバーナー、リジェネレーティブ式ガス焚きラジアントチューブバーナー等が使用できる。また高温域３には、還元燃焼ガスの供給手段としての還元燃焼ガスバーナー１３が設けてあり、その燃焼ガスを高温域３に供給している。更に冷却域４には、不活性ガスの打ち込みノズル１５、１５を設けてあり、ガス配管１４を通じて供給される窒素ガス等の不活性ガスを炉内に供給している。この実施形態のように、不活性ガスの打ち込みノズル１５は、冷却域４の一部又は全部に設けることが好ましく、さらに、加熱領域（中低温域２、高温域３）の一部又は全部にも設けることがより好ましい。なおガス置換室６にも窒素ガス等の不活性ガスが供給されている。
【００１１】
中低温域２には排気ダクト９、９が設けてあり、排気ダクト９、９から吸引された炉内ガスを排気装置１０により外気とともに後燃焼炉１１に送り燃焼・脱臭したうえ、排気装置１２を経由して放出する。
【００１２】
図２に示す第２の実施形態は、高温域３への還元燃焼ガスの供給手段として、第１の実施形態における還元燃焼ガスバーナー１３に代えて還元燃焼熱風発生炉２１を用いたものである。この還元燃焼熱風発生炉２１で発生させた還元燃焼ガスは配管２２を経由してノズル２０から高温域３に供給される。またこの第２の実施形態では、高温域３にも間接加熱ヒーター１９を設置して高温域３の温度制御を容易に行えるようにしてある。
【００１３】
このように構成された本発明の耐火物焼成雰囲気炉では、冷却域４にＮ2ガス等の不活性ガスがノズル１５、１５から供給され、この不活性ガスは炉内流に乗り入口側に流れ、高温域３に供給される還元燃焼ガスを混合・希釈する。また中低温域２には間接加熱ヒーター８が設置されているため炉内の雰囲気はそのまま維持され、排気ダクト９、９から排出される。このように、高温域３及び中低温域２の雰囲気は不活性ガスにより還元燃焼ガスを希釈した状態となり、不活性ガスの量と還元燃焼ガスの量とを調整することによって、炉内（特に８００℃以上の領域）のＣＯ2濃度を６％未満に制御すると同時に、炉内のＯ2濃度を２０００ｐｐｍ未満に制御することが可能となる。
【００１４】
このように炉内のＣＯ2の濃度を６％未満とすることによりＣＯ2の熱解離による影響が防止され、Ｏ2の濃度を２０００ｐｐｍ未満とすることにより製品Ｗの酸化を抑制することができる。またＮ2雰囲気炉に比較して本発明ではＮ2ガスの使用量を減らすことができるので、ランニングコストを低減させることが可能となる。
【００１５】
【実施例】
図１に示した本発明の耐火物焼成雰囲気炉を用いて、アルミナ・グラファイト質耐火物のテストピース（３０ｍｍ×１５ｍｍ×４０ｍｍ）の焼成テストを行った。８００℃以上の領域におけるＣＯ2濃度は６％未満に制御され、Ｏ2濃度は５００〜１２００ｐｐｍに制御した。焼成最高温度は１４００℃であり、冷却後に酸化層の厚みを測定したところ、その厚さは１ｍｍ未満であり、酸化層厚みを実用上問題とされない範囲（１．５ｍｍ未満）内に低減できた。これに対して通常の還元燃焼ガスバーナー炉を用いた場合には表面酸化層の厚さは４〜５ｍｍとなり、レンガメーカーのスペックを満足できなかった全く実用に供し得ない酸化層を生じた。
【００１６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の耐火物焼成雰囲気炉によれば、高温域に還元燃焼ガスの供給手段を設け、また少なくとも冷却域にＮ2ガスなどの不活性ガスの打ち込みノズルを設けたので、冷却域から入口側に流れる不活性ガスにより高温域に供給される還元燃焼ガスを希釈することができる。このため炉内のＯ2濃度、ＣＯ2濃度を適切にコントロールすることができ、カーボン系耐火物表面の酸化層の生成を抑制できる。しかも不活性ガスの使用量を減少させてランニングコストを引き下げることができるうえ、連続焼成が可能であるから高い生産性を実現することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】 本発明の第２の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…連続炉の炉体、２…中低温域、３…高温域、４…冷却域、５…ガスカーテン、６…ガス置換室、７…製品の搬送手段、８…間接加熱ヒーター、９…排気ダクト、１０…排気装置、１１…後燃焼炉、１２…排気装置、１３…還元燃焼ガスバーナー、１４…ガス配管、１５…不活性ガスの打ち込みノズル、１６…シャッター、１７…シャッター、１８…不活性ガス供給ノズル、１９…間接加熱ヒーター、２０…ノズル、２１…還元燃焼熱風発生炉、２２…配管。
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造用耐火物と窯炉用耐火物、特にアルミナ・グラファイト質やマグネシア・グラファイト質のようなカーボン系耐火物の焼成に適した耐火物焼成雰囲気炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルミナ・グラファイト質やマグネシア・グラファイト質等のカーボン系耐火物は、焼成中の酸化を防止するためコークスへの詰め焼成により製造されていた。しかし、この方法ではコークスの熱伝導性が悪いために数十時間という長い焼成時間を要する上に、製品の積み下ろしに手間がかかり、生産性が悪いという問題があった。
【０００３】
そこで本発明者等は、還元燃焼ガスバーナーを備えた連続炉によるカーボン系耐火物の焼成技術を開発中である。しかし、１０００℃以上の高温で焼成する製品の場合には、還元燃焼ガスバーナーの燃焼排ガス中に含まれるＣＯ2の熱解離の影響と考えられるが、発生したＯ2により製品の表面が酸化され、白色化（酸化層の生成）する不具合が認められている。そのため７００℃以上の高温で焼成することが好ましい高品位のカーボン系耐火物の焼成には適さないという問題があった。
【０００４】
また、電気ヒーターやラジアントチューブバーナー等による間接加熱方式を用い、Ｎ2ガスにより雰囲気の制御を行う連続式雰囲気炉も実用化されているが、ランニングコストが高いという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、炉内のＯ2濃度、ＣＯ2濃度を適切にコントロールすることにより、カーボン系耐火物の焼成を行う場合にも製品表面の酸化層の生成を少なくでき、しかもランニングコストの安価な耐火物焼成雰囲気炉を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の耐火物焼成雰囲気炉は、被焼成物の入口側に中低温域及び高温域からなる加熱領域を順次設けるとともに、被焼成物の出口側に冷却域を設けてなる連続炉であって、出口側から入口側に向かって雰囲気ガスが流れるように構成してなる耐火物焼成雰囲気炉において、加熱領域のうち中低温域に間接加熱ヒーターを設けるとともに、高温域に還元燃焼ガスの供給手段を設け、少なくとも冷却域に不活性ガスの打ち込みノズルを設けたことを特徴とするものである。なお、不活性ガスの打ち込みノズルを加熱領域の一部又は全域にも設けることができ、還元燃焼ガスの供給手段としては、還元燃焼ガスバーナーまたは還元燃焼熱風発生炉を用いることができる。また還元燃焼ガスを不活性ガスで希釈することにより、炉内のＣＯ2濃度を６％未満に制御することが好ましく、還元燃焼ガス及び不活性ガスにより、炉内のＯ2濃度を２０００ｐｐｍ未満に制御することが好ましい。
【０００７】
本発明の耐火物焼成雰囲気炉によれば、高温域に還元燃焼ガスの供給手段を設け、また少なくとも冷却域にはＮ2ガスなどの不活性ガスの打ち込みノズルを設けたので、冷却域に供給された不活性ガスは冷却域から入口側に向かう炉内流に乗って不活性ガスが高温域に流れ、高温域に供給される還元燃焼ガスを希釈する。また加熱領域に不活性ガスを供給した場合には、高温領域に供給される還元燃焼ガスを直接希釈する。さらに中低温域の加熱は間接加熱ヒーターにより行われるため燃焼ガスは発生せず、不活性ガスにより希釈された還元燃焼ガスがそのまま中低温域を経て入口まで流れる。このため本発明によれば炉内のＯ2濃度、ＣＯ2濃度を適切にコントロールすることができ、カーボン系耐火物表面の酸化層の生成を抑制できる。しかも炉内全体をＮ2ガス等の不活性ガス雰囲気とする必要はないため、ランニングコストを引き下げることができるうえ、連続焼成が可能であるから高い生産性を実現することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を示すもので、１は連続炉の炉体であり、入口側から中低温域２（７００℃未満）、高温域３（７００℃以上）、冷却域４が順次形成されている。中低温域２と高温域３は加熱領域である。入口には不活性ガス供給ノズル１８により形成されるガスカーテン５、５が形成され、出口にはシャッター１６、１７を備えたガス置換室６が設けてある。炉内には冷却域４から入口側に向かうガス流が形成されるため、外気を吸引するおそれのある出口側のガス置換室６は必須であるが、外気を吸引しにくい入口側のガスカーテン５、５は省略することもできる。
【０００９】
連続炉の形式は任意であり、例えば台車式トンネル炉、ローラーハースキルン、プッシャーキルン、ウォーキングビームキルン等の連続炉とすることができる。この実施形態では炉体１はローラーハースキルンであり、製品の搬送手段７として多数のローラーが設けられている。
【００１０】
加熱領域のうち少なくとも中低温域２には間接加熱ヒーター８、８を設けてある。間接加熱ヒーター８、８としては、電気ヒーター、定在燃焼式ガス焚きラジアントチューブバーナー、リジェネレーティブ式ガス焚きラジアントチューブバーナー等が使用できる。また高温域３には、還元燃焼ガスの供給手段としての還元燃焼ガスバーナー１３が設けてあり、その燃焼ガスを高温域３に供給している。更に冷却域４には、不活性ガスの打ち込みノズル１５、１５を設けてあり、ガス配管１４を通じて供給される窒素ガス等の不活性ガスを炉内に供給している。この実施形態のように、不活性ガスの打ち込みノズル１５は、冷却域４の一部又は全部に設けることが好ましく、さらに、加熱領域（中低温域２、高温域３）の一部又は全部にも設けることがより好ましい。なおガス置換室６にも窒素ガス等の不活性ガスが供給されている。
【００１１】
中低温域２には排気ダクト９、９が設けてあり、排気ダクト９、９から吸引された炉内ガスを排気装置１０により外気とともに後燃焼炉１１に送り燃焼・脱臭したうえ、排気装置１２を経由して放出する。
【００１２】
図２に示す第２の実施形態は、高温域３への還元燃焼ガスの供給手段として、第１の実施形態における還元燃焼ガスバーナー１３に代えて還元燃焼熱風発生炉２１を用いたものである。この還元燃焼熱風発生炉２１で発生させた還元燃焼ガスは配管２２を経由してノズル２０から高温域３に供給される。またこの第２の実施形態では、高温域３にも間接加熱ヒーター１９を設置して高温域３の温度制御を容易に行えるようにしてある。
【００１３】
このように構成された本発明の耐火物焼成雰囲気炉では、冷却域４にＮ2ガス等の不活性ガスがノズル１５、１５から供給され、この不活性ガスは炉内流に乗り入口側に流れ、高温域３に供給される還元燃焼ガスを混合・希釈する。また中低温域２には間接加熱ヒーター８が設置されているため炉内の雰囲気はそのまま維持され、排気ダクト９、９から排出される。このように、高温域３及び中低温域２の雰囲気は不活性ガスにより還元燃焼ガスを希釈した状態となり、不活性ガスの量と還元燃焼ガスの量とを調整することによって、炉内（特に８００℃以上の領域）のＣＯ2濃度を６％未満に制御すると同時に、炉内のＯ2濃度を２０００ｐｐｍ未満に制御することが可能となる。
【００１４】
このように炉内のＣＯ2の濃度を６％未満とすることによりＣＯ2の熱解離による影響が防止され、Ｏ2の濃度を２０００ｐｐｍ未満とすることにより製品Ｗの酸化を抑制することができる。またＮ2雰囲気炉に比較して本発明ではＮ2ガスの使用量を減らすことができるので、ランニングコストを低減させることが可能となる。
【００１５】
【実施例】
図１に示した本発明の耐火物焼成雰囲気炉を用いて、アルミナ・グラファイト質耐火物のテストピース（３０ｍｍ×１５ｍｍ×４０ｍｍ）の焼成テストを行った。８００℃以上の領域におけるＣＯ2濃度は６％未満に制御され、Ｏ2濃度は５００〜１２００ｐｐｍに制御した。焼成最高温度は１４００℃であり、冷却後に酸化層の厚みを測定したところ、その厚さは１ｍｍ未満であり、酸化層厚みを実用上問題とされない範囲（１．５ｍｍ未満）内に低減できた。これに対して通常の還元燃焼ガスバーナー炉を用いた場合には表面酸化層の厚さは４〜５ｍｍとなり、レンガメーカーのスペックを満足できなかった全く実用に供し得ない酸化層を生じた。
【００１６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の耐火物焼成雰囲気炉によれば、高温域に還元燃焼ガスの供給手段を設け、また少なくとも冷却域にＮ2ガスなどの不活性ガスの打ち込みノズルを設けたので、冷却域から入口側に流れる不活性ガスにより高温域に供給される還元燃焼ガスを希釈することができる。このため炉内のＯ2濃度、ＣＯ2濃度を適切にコントロールすることができ、カーボン系耐火物表面の酸化層の生成を抑制できる。しかも不活性ガスの使用量を減少させてランニングコストを引き下げることができるうえ、連続焼成が可能であるから高い生産性を実現することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】 本発明の第２の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…連続炉の炉体、２…中低温域、３…高温域、４…冷却域、５…ガスカーテン、６…ガス置換室、７…製品の搬送手段、８…間接加熱ヒーター、９…排気ダクト、１０…排気装置、１１…後燃焼炉、１２…排気装置、１３…還元燃焼ガスバーナー、１４…ガス配管、１５…不活性ガスの打ち込みノズル、１６…シャッター、１７…シャッター、１８…不活性ガス供給ノズル、１９…間接加熱ヒーター、２０…ノズル、２１…還元燃焼熱風発生炉、２２…配管。
Claims (5)
- 被焼成物の入口側に中低温域及び高温域からなる加熱領域を順次設けるとともに、被焼成物の出口側に冷却域を設けてなる連続炉であって、出口側から入口側に向かって雰囲気ガスが流れるように構成してなる耐火物焼成雰囲気炉において、加熱領域のうち中低温域に間接加熱ヒーターを設けるとともに、高温域に還元燃焼ガスの供給手段を設け、少なくとも冷却域に不活性ガスの打ち込みノズルを設けたことを特徴とする耐火物焼成雰囲気炉。
- 不活性ガスの打ち込みノズルを、さらに加熱領域の一部又は全域に設けたことを特徴とする請求項１に記載の耐火物焼成雰囲気炉。
- 還元燃焼ガスの供給手段が、還元燃焼ガスバーナーまたは還元燃焼熱風発生炉であることを特徴とする請求項１または２に記載の耐火物焼成雰囲気炉。
- 還元燃焼ガスを不活性ガスで希釈することにより、炉内のＣＯ2濃度を６％未満に制御した請求項１〜３のいずれかに記載の耐火物焼成雰囲気炉。
- 還元燃焼ガス及び不活性ガスにより、炉内のＯ2濃度を２０００ｐｐｍ未満に制御した請求項１〜４のいずれかに記載の耐火物焼成雰囲気炉。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002007427A JP3861009B2 (ja) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | 耐火物焼成雰囲気炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002007427A JP3861009B2 (ja) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | 耐火物焼成雰囲気炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003207274A JP2003207274A (ja) | 2003-07-25 |
| JP3861009B2 true JP3861009B2 (ja) | 2006-12-20 |
Family
ID=27645946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002007427A Expired - Fee Related JP3861009B2 (ja) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | 耐火物焼成雰囲気炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL1983284T3 (pl) | 2006-02-10 | 2013-12-31 | Ngk Insulators Ltd | Sposób wyprowadzania gazu z pieca przelotowego i struktura wyprowadzająca gaz |
| US20100139557A1 (en) * | 2006-10-13 | 2010-06-10 | Solopower, Inc. | Reactor to form solar cell absorbers in roll-to-roll fashion |
-
2002
- 2002-01-16 JP JP2002007427A patent/JP3861009B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2003207274A (ja) | 2003-07-25 |
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