JP4614154B2 - Pusher-type tunnel furnace, and base plate and sheath used in the tunnel furnace - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックスの粉体、粒体、小型成形品、セラミックス材料を含むチップなどの被処理品をサヤなどの治具に積載して、プッシャーによって加熱炉内に押し込み、搬送させて焼成処理または焼結処理を行うためのプッシャー式トンネル炉の改良、および当該トンネル炉で用いる台板およびサヤに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、上記の被処理品を、焼成、焼結のために1000℃以上の高温で熱処理する場合には、一般に、例えば正方形や円形のサヤに被処理品を10〜20mmの薄さで装填し、これらのサヤを台板上に2、3段積み重ね、トンネル炉内にプッシャーで連続式に押し込んで炉内を搬送させ、十分な時間をかけて熱処理を行う方式が行われている。
【0003】
しかしながら、この方式では、被処理品の加熱を均一に行うために、被処理品の充填厚さを薄くせざるを得ないため、必要な処理能力に対して一般的に長めの炉長を必要とし、このため、設備費の点から経済的ではなく、さらに、サヤやセッターなどの焼成治具の重量が炉長に比例して大きくなり、その分無駄なエネルギーを消費するという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、プッシャー式トンネル炉における上記従来の問題点を解消するために、サヤおよび台板の構造について再検討を行った結果としてなされたものであり、その目的は、とくに、1000℃以上の高温域において、セラミックスの粉体、粒体、小型成形品、セラミックス材料を含むチップなどを、比較的短い炉長で均一に加熱処理することができ且つ高いエネルギー利用効率での焼成を可能とするプッシャー式トンネル炉、および当該プッシャー式トンネル炉で用いる台板およびサヤを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための請求項1によるプッシャー式トンネル炉は、被処理物を装填したサヤを順次炉内に押し込み、炉内を搬送させるためのプッシャーを備えたプッシャー式トンネル炉において、サヤとして中空円筒形状のサヤを用い、炉床に開口部を有する台板を連続的に並置し、並置された台板列の多数の開口部内にそれぞれ前記中空円筒形状のサヤがその中心軸が搬送方向と垂直となるよう炉床に載置され、台板がプッシャーの推力により搬送されると同時に、中空円筒形状のサヤが前記開口部内で回動しながら台板と共に搬送されるよう構成したことを特徴とする。
【0007】
請求項2によるプッシャー式トンネル炉で用いる台板は、請求項1記載のプッシャー式トンネル炉で用いる台板であって、中央部に中空円筒形状のサヤを載置するための長方形状の開口部を設けた枠体からなる台板であって、前記開口部を構成する辺のうち、台板の炉内搬送方向に垂直な辺はサヤの軸方向の長さより長く、台板の炉内搬送方向に平行な辺は下記式で表されるDより大きい長さに形成されることを特徴とする。
D=2(2RH−H2)1/2(但し、R:中空円筒形状のサヤの半径、H:台板の厚さ)
【0008】
請求項3によるプッシャー式トンネル炉で用いる台板は、請求項2において、前記枠体からなる台板における台板の炉内搬送方向に垂直な枠の一方を欠いたコ字枠状に形成したことを特徴とする。
【0009】
請求項4によるプッシャー式トンネル炉で用いるサヤは、請求項1記載のプッシャー式トンネル炉で用いるサヤであって、前記中空円筒形状のサヤにおいて、円筒の内壁面に円筒軸方向に平行な複数の突条が設けられ、円筒の端部の少なくとも一方が被処理物の装入、排出のために開放可能に構成されていることを特徴とする。
【0010】
請求項5によるプッシャー式トンネル炉は、被処理物を装填したサヤを順次炉内に押し込み、炉内を搬送させるためのプッシャーを備えたプッシャー式トンネル炉において、サヤとして中空円筒形状の本体の両端に円筒状突起をそなえたサヤを用い、該サヤの搬送方向にサヤの両端の円筒状突起を支受するための平行なレールを炉内に配設し、炉床に開口部を有する台板を連続的に並置し、並置された台板列の多数の開口部内にそれぞれ前記中空円筒形状のサヤがその中心軸が搬送方向と垂直となるよう載置されると共に、サヤの両端の円筒状突起をレール上に載置して、サヤが炉床に接触しないよう保持されるようにし、台板がプッシャーの推力により搬送されると同時に、中空円筒形状のサヤが前記開口部内で回動しながら台板と共に搬送されるよう構成したことを特徴とする。
【0011】
請求項6によるプッシャー式トンネル炉は、請求項5において、プッシャーの推力がサヤの両端の円筒状突起に加えられるよう構成したことを特徴とする。
【0013】
請求項7によるサヤは、請求項5または6記載のプッシャー式トンネル炉で用いるサヤであり、サヤの両端に設けた前記円筒状突起の径がサヤの中空円筒形状の本体の径の1/2〜1/3であることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の第1の実施形態として、請求項1に記載されるプッシャー式トンネル炉、請求項2〜3に記載されるプッシャー式トンネル炉で用いる台板および請求項4に記載されるプッシャー式トンネル炉で用いるサヤについて説明する。
【0015】
図1に示すように、炉体F内に多数の発熱体15を配設し、炉体Fの前後に入り口作業台(ローダ)12および出口作業台(アンローダ)17を設置し、被処理物を装填したサヤを順次炉内に押し込み、炉内を搬送させるためのプッシャー13を備えたプッシャー式トンネル炉を前提とする。16は炉内の排ガスを排出するための煙突である。
【0016】
この実施形態においては、上記プッシャー式トンネル炉において、サヤとして、図2に示すような中空円筒形状のサヤ4を用いる。サヤ4は、アルミナ質、ムライト質、炭化珪素質などのセラミック材料を中空円筒形状に成形、焼成した緻密質の材質からなり、一端部または両端部に同じくセラミック材料からなる取り外し可能な円板状の蓋5を設け、蓋5の中心に設けた孔にセラミック製ボルト6を通し、セラミック製のワッシャー7、ナット8を介して蓋5を固定する。蓋5とサヤ本体との密着面には、セラミック繊維からなるソフトパッキング(ガスケット)9を介在させ、サヤ4各部の熱膨張に起因するズレや応力が吸収されるようにしておくことが望ましい。なお、サヤ4の真円度は0.1mm以内が望ましい。
【0017】
サヤ4の蓋5を外してサヤ4の内部に熱処理すべき被処理物を装入し、蓋5を取り付け、図1に示すように、被処理物を装入した中空円筒形状のサヤ4を、プッシャー13により押し込んで、その中心軸X−X(図2)が搬送方向と垂直となるよう炉床14に載置されるようにし、プッシャーの推力が中空円筒形状のサヤ4の側面に伝達するようにして、サヤ4を炉床14上で回動させながら炉の入口から出口まで搬送する。サヤ4内部に装入された被処理物はサヤ4内で回転転動を与えられながら均一に加熱され焼成処理される。本発明の方式によれば、サヤ4内に装入する被処理物の実効的な充填層厚を大きく取ることができるから、比較的短い炉長で足り、エネルギー利用効率も改善される。
【0018】
好ましい実施態様としては、炉床14に台板を連続的に並置し、並置された台板列に形成されている多数の開口部内にそれぞれ前記中空円筒形状のサヤ4が載置され、台板がプッシャーの推力により搬送されると同時に、中空円筒形状のサヤが前記開口部内で回動しながら台板と共に搬送されるよう構成する。
【0019】
図3に例示するように、台板1は、サヤ4と同様、セラミック材料を成形、焼成することにより作製され、中央部に中空円筒形状のサヤ4を載置するための長方形状の開口部2を設けた枠体3からなる。開口部2内へのサヤ4(図3に一点鎖線で示す)の載置は、図3に示すように、中空円筒形状のサヤ4の中心軸X−Xが、台板1を炉床14に連続的に並置しプッシャーにより搬送される場合に、台板1の炉内搬送方向に垂直な辺3aと平行になるよう載置される。
【0020】
台板1の開口部2を構成する辺のうち、台板1の炉内搬送方向に垂直な辺3aの長さL3aはサヤ4の軸方向の長さより長く、台板1の炉内搬送方向に平行な辺3bの長さL3bは下記の式で表されるDより大きい長さに形成されることが好ましい。
D=2(2RH−H2 )1/2 (但し、R:中空円筒形状のサヤの半径、H:台板の厚さ)
【0021】
台板1の開口部2と中空円筒形状のサヤ4の寸法関係を上記のようにすることにより、平坦な炉床14上に台板1を置き、その開口部2内にサヤを載置したとき、サヤ4の下面が炉床14に触れずに浮き上がることがなく、プッシャー13による送りに対しても滑らかに回動することができる。サヤ4と台板1との間の空隙が広過ぎると、サヤ4の安定した回動、移動(搬送)が得られなくなるから、この空隙の大きさは、サヤの円筒軸方向については3〜6mm程度、サヤの転動方向については2〜5mm程度とするのが好ましい。
【0022】
台板1の厚さH(図3)については、小さ過ぎるとサヤ4の回動が円滑に行われなくなり、大き過ぎると台板1の重量が増加して熱処理の際の無駄なエネルギー消費が大きくなる。これらのことを考慮して、台板1の厚さHはサヤ4の直径の25〜40%程度とするのが好ましい。
【0023】
図1に示すように、上記の台板1を、炉床14上に連続的に並置し、各台板1の開口部2内にそれぞれ中空円筒形状のサヤ4を載置して、プッシャー13により台板1を押し込み、搬送させると、台板1の枠3の一辺3aがサヤ4の円筒側面を常時押すこととなり、サヤ4は台板1の枠体3により搬送方向から外れないよう導かれ、サヤ4はその重量とサヤ4の円筒側面と炉床14との摩擦力によって、炉床上を滑ることなく開口部2内で回動しながら台板と共に搬送される。
【0024】
中空円筒形状のサヤ4が炉床上を滑ることなく開口部2内で回動するために、炉床14の平滑度は重要である。炉床は、通常のプッシャー式トンネル炉の場合と同様に、アルミナ質、ムライト質、炭化珪素質などのセラミック材料を成形、焼成した緻密質のものから構成されるが、その平滑度は、炉床有効幅300mmに対して0.5mm以下が好ましい。平滑度が不十分な場合には、サヤの回動が円滑でなくなり、あるいは、サヤが回動せずに滑ったり、回転運動に対する摩擦抵抗が過大となって搬送が不安定となり、場合によってはサヤが開口部から飛び出すなどのトラブルも生じる。
【0025】
サヤ4の回動が円滑に行われ、サヤ4の回動に伴う被処理物の転動攪拌を十分に行い均一な熱処理を達成するためには、中空円筒形状のサヤ4への被処理物の充填率も重要である。サヤ4への被処理物の充填率は、被処理物の形状・性状(粉体、粒体、成形品など)、物性値(安息角、粒度、粒子比重、嵩比重など)によって異なるが、容積比率で5〜40%が好ましく、10〜30%とするのがさらに好ましい。サヤ4への充填深さ(サヤの最下部から被処理物の最上面までの距離)は、サヤの円筒部の半径の10〜42%が好ましく、15〜34%とするのがさらに好ましい。
【0026】
台板としては、図3に示すような中央部に開口部2を有する枠体3からなるものに限らず、図4に示すように、この枠体3からなる台板1における台板の炉内搬送方向に垂直な枠3aの一方を欠いたコ字枠3Aからなる台板1Aを使用することもできる。この台板1Aを、開口部2Aが同一方向に向くよう炉床上に連続して並置すると、並置された台板2A列にそれぞれ独立した開口部が形成されるから、これらの開口部内に中空円筒形状のサヤ4を載置して、図3の台板1を使用する場合と同様にプッシャーにより搬送する。
【0027】
台板1Aを上記のように炉床上に連続して並置することにより形成される開口部の寸法、台板1Aの厚さHは、図1に示す枠体3からなる台板1と同一の条件により決定される。
【0028】
図5は、中空円筒形状のサヤの他の形態を示すものであり、このサヤ4Aにおいては、円板状の蓋5をセラミックソフトパッキング9を介して両端部に取り付け、蓋5の中心部に設けたボルト挿通孔10を介して、図2に示すサヤ4の場合と同様にボルト、ナットにより固定するようにしたものである。図6に示す中空円筒形状のサヤ4Bは、図5のサヤにおいて、一端部のみに蓋5を着脱可能に設け、他端部を閉塞したものである。これらのサヤ1A、1Bもセラミック材料を成形、焼成することにより作製される。
【0029】
図5〜6に示すサヤ4A、4Bにおいて、11は、サヤの内壁にサヤの中心軸と平行に設けられた突条(堰)であり、突条11の形成により、被処理物がサヤ内において万遍なく且つ円滑に攪拌され、サヤ内部への付着も防止される。なお、サヤの内部雰囲気、圧力を、炉内雰囲気と同等に保つ必要のある場合には、サヤ4、4A、4Bにおいて、例えば円板状の蓋5の中心部近傍などに、内部に装入された被処理物がこぼれない程度の開口部を穿設しておけばよい。
【0030】
上記本発明の第1の実施形態においては、被処理物を装填したサヤが炉内を回転しながら搬送されるため、被処理物は転動、攪拌を受けながら炉内を通過するので、均一且つ効率のよい加熱が行われるが、炉内を通過する間のサヤの積算回転数が、(炉全長)/{2×(円周率)×(サヤの円筒部本体の半径)}で一義的に決まり、任意に回転数を多くすことができないため、サヤ内に装填された被処理物の攪拌が十分でなくなるという問題が生じることがある。
【0031】
この点を改善し、サヤの転動速度を高め、炉内でのサヤの積算回転数を大きくすることにより、被処理物に対してさらに均一且つ効果的な加熱を行うことを可能とする第2の実施形態が、請求項5〜6に記載されるプッシャー式トンネル炉および請求項7に記載されるプッシャー式トンネル炉で用いるサヤである。以下、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、第2の実施形態において、第1の実施形態のものと同一の部材には同じ符号を付した。
【0032】
第2の実施形態においては、サヤとして中空円筒形状の本体の両端に円筒状突起をそなえたサヤを用い、該サヤの搬送方向にサヤの両端の円筒状突起を支受するための平行なレールを炉内に配設し、被処理物を装入したサヤがその中心軸が搬送方向と垂直となるよう両端の円筒状突起をレール上に載置して、サヤが炉床に接触しないよう保持されるようにし、サヤがプッシャーの推力により回動しながら搬送されるよう構成したことを特徴とする。
【0033】
すなわち、図9に示すような蓋5を有する中空円筒形状の本体の両端に円筒状突起19を設けたサヤ20を用い、図7〜8に示すように、被処理物を装入したサヤ20の中空円筒形状の本体の両端の円筒状突起19を支受するための2本の平行なレール18を炉長方向に配設し、円筒状突起19の側面がレール18上を転動できるようにして、円筒状突起19の転動を介してサヤ20の中空円筒形状の本体を回転させるよう構成する。
【0034】
円筒状突起19の径は、サヤ20の中空円筒形状の本体の径よりかなり小さく採ることができるから、円筒状突起19の1回の転動当たりのサヤ20の搬送方向進行距離は小さくなり、炉内通過中のサヤ20の転動数は、第1の実施形態に比べて、(サヤの中空円筒形状の本体の半径)/(円筒状突起19の半径)の割合だけ大きくなり、攪拌効果がより増大し、より均一が熱処理効果が得られる。
【0035】
円筒状突起19の径は、サヤ20の中空円筒形状の本体の径の1/2〜1/3程度に設定するのが好ましく、円筒状突起19の径が大き過ぎるとサヤの中空円筒形状の本体の転動効果が小さく、円筒状突起19の径が小さ過ぎると転動が困難となる。
【0036】
レール18上での円筒状突起19の円滑な転動を得るため、レールの表面の平滑度、平坦度、および円筒状突起19の表面の平滑度、真円度は重要である。レールの平坦度は搬送方向に対して300mm当たり0.5mm以下、円筒状突起の真円度は0.1mm以内が望ましい。
【0037】
レールについては、とくに耐摩耗性が要求されるため、高緻密質の高アルミナ質あるいは炭化珪素質のもので構成するのが好ましく、レール18上を転動するサヤ20の円筒状突起19の材質もこれに準じる耐摩耗特性をそなえたものであることが望ましい。
【0038】
2本の平行なレール18の間隔は、図7に示すように、サヤ20の中空円筒形状の本体の長さより若干大きくし、サヤ20の中空円筒形状の本体が炉床14に接触しないよう保持されるようにし、プッシャー13の推力がサヤ20の両端の円筒状突起19に加えられるよう構成して、サヤ20がプッシャー13の推力により回動しながら搬送されるようにする。この場合、レール18に、炉入口から炉出口に向け僅かな下り勾配を設けると、プッシャーの推力により、より円滑な転動が達成できる。
【0039】
好ましい実施態様として、図7〜8に示すように、レール18上に台板1B(1C)を連続的に並置し、並置された台板列に形成されている多数の開口部2B(2C)内に、それぞれサヤ20の円筒状突起19がレール18上に載置され、サヤ20の中空円筒形状の本体が炉床に接触せず懸垂状態に保持されるよう嵌め込まれ、台板1がプッシャー13の推力により搬送されると同時に、サヤ20の円筒状突起19がレール18上を転動するとともに、サヤ20が開口部2B(2C)内で回動しながら台板1と共に搬送されるよう構成される。
【0040】
具体的には、図10に示すように、台板1Bとして、サヤ20の中空円筒形状の本体を嵌め込むための長方形状の開口部2B1 に連続して、両端の円筒状突起19を嵌め込むための開口部2B2 を有する枠体からなるものを使用する。台板1Bは、サヤ20と同様、セラミック材料を成形、焼成することにより作製される。開口部2B内へのサヤ20の配置(図11において2点鎖線で示す)は、図11に示すように、サヤ20の中空円筒形状の本体の中心軸X−Xが、台板1Bをレール18に連続的に並置しプッシャーにより搬送される場合に、台板1Bの炉内搬送方向に垂直な辺3aと平行になるよう配置される。
【0041】
台板1Bがプッシャー13の推力により搬送される際、台板1の開口部2B2 の縁部でサヤ20の円筒状突起19を押すことができるよう、円筒状突起19と開口部2B2 との間隙が開き過ぎないよう、開口部2B2 の寸法l1 は適正に規定することが必要である。開口部2はサヤ20の中空円筒形状の本体に触れないよう、寸法L3bは中空円筒形状の本体の径より大きく、L3aは中空円筒形状の本体の長さより大きくし、また、開口部2B2 のl2 は円筒状突起19の長さより大きくすることが必要である。
【0042】
台板1Bの開口部2Bとサヤ20の寸法関係を上記のようにすることにより、図8、図11に示すように、台板1Bは、レール18上に載置した台板1の開口部2Bにサヤ20の円筒状突起19が僅かな空隙をもって嵌まり込んだ状態でレール18上に載り、サヤ20の中空円筒形状の本体は、開口部2B1 に台板1B、レール側面および炉床14に接触することなく嵌まり込んで、懸垂状態に保持される。
【0043】
プッシャー13の推力により台板1Bが炉内を搬送されると、台板1Bの開口部2B2 の縁部のうち、搬送方向に対して後方の縁部が円筒状突起19を前方に押すため、円筒状突起19はレール18上を滑ることなく転動し、その結果サヤ20全体が転動して、内部に装填された被処理物を転動、攪拌しながら台板1Bと共に前方へ移動する。安定した転動を継続するために、サヤ20の円筒状突起19と台板1Bの開口部2B2 との間隙は2〜5mmとするのが好ましい。
【0044】
レール18に対して、搬送方向に若干の下り勾配を形成する場合、勾配が大き過ぎるとサヤ20が台板1Bの開口部から縁部を乗り越えて勝手に転動してしまうため、プッシャーの推力を受けていない時は摩擦力で静止しており、推力を受けた時は容易に転動を開始するような勾配とするのがよく、勾配の角度は、例えば0.2〜1.5°、さらに望ましくは0.4〜0.8°とする。
【0045】
台板としては、図10に示すような、中央部に開口部2Bを有する枠体3Bからなるものに限らず、図12に示すように、この枠体3Bからなる台板1Bにおける台板の炉内搬送方向に垂直な枠3aの一方を欠いたコ字枠3Cからなる台板1Cを使用することもできる。この台板1Cを、開口部2C(2C1 +2C2 )が同一方向に向くよう炉床上に連続して並置すると、並置された台板2C列にそれぞれ独立した開口部が形成されるから、これらの開口部内にサヤ20を嵌め込み、図10の台板1Bを使用する場合と同様の態様でプッシャーにより搬送することができる。
【0046】
台板1B、1Cを使用する場合のサヤ20への被処理物の充填については、第1の実施形態の場合と同様であり、被処理物の形状、性状、物性値を勘案して調整されるが、容積比率充填率で5〜40%が好ましく、10〜30%とするのがさらに好ましい。サヤ20への被処理物の充填深さは、サヤの中空円筒形状の本体の半径の10〜42%、さらに好ましくは15〜34%とする。
【0047】
図13は、サヤ20各部の構成部品と組立状態の1実施態様を示すものであり、このサヤ20Aにおいては、中空円筒形状の本体に円板状の蓋5をセラミックソフトパッキング9を介して両端部に取り付け、蓋5の中心部に設けたボルト挿通孔からボルト6を突出させて、ワッシャー7とナット8で固定し、両端に円筒状突起19を、ネジ孔21を介してボルト6に嵌め込み、固定するようにしたものである。蓋5は、第1の実施形態で使用するサヤ4と同様、一方が本体と一体化しており、他方のみが取り外し自在となっている構造でもよい。
【0048】
このサヤ20Aもセラミック材料を成形、焼成することにより作製される。なお、サヤの内壁に、図5〜6に示すように、サヤの中心軸と平行な突条(堰)設けてもよく、突条の形成により、被処理物がサヤ内において万遍なく且つ円滑に攪拌され、サヤ内部への付着も防止される。また、サヤの内部雰囲気、圧力を、炉内雰囲気と同等に保つ必要のある場合には、蓋5に内部に装入された被処理物がこぼれない程度の開口部を穿設しておけばよい。
【0049】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明し、その効果を実証する。
実施例1
図1に示すプッシャー式トンネル炉の炉床に、図3に示すような厚さ25mmの台板を連続的に並置した。図2に示すような中空円筒形状のサヤ(円筒部外径125mm)の内部にチタン酸バリウムを主成分とするセラミック粉体を装入し、このサヤを台板の開口部に載置して、プッシャーにより搬送し、熱処理を行った。
【0050】
台板は、アルミナ質約80%、サヤはアルミナ質約60%の、いずれも通常よく用いられるアルミナ−シリカ系の材料より成形した。台板の枠体の枠3aの長さL3aは、サヤの軸方向長さより4mm長くし、枠3bの長さL3bはD(150mm)より2mm長くした。また、セラミック粉末のサヤ内への充填率は容積比率充填率で約29%、充填深さはサヤ半径の33%とした。
【0051】
熱処理の結果、被処理物のチタン酸バリウム系セラミック粉末は、均一に加熱、焼成された。しかも、通常の平型サヤ3段積みの場合と比べて処理量が増え、消費電力が少なくて済んだ。これを従来の処理能力と同一換算して比較すると、炉長の約30%短縮、エネルギーの約15%節約と同等であるという結果が得られた。
【0052】
実施例2
図7に示すプッシャー式トンネル炉において、傾斜角度0.6°のレールを平行に配置し、図10に示すような厚さ25mmの台板を連続的に並置した。図9に示すような円筒状突起付きのサヤ(中空円筒形状の本体の外径125mm、長さ150mm、円筒状突起外径60mm)の内部にチタン酸バリウムを主成分とするセラミック粉体を装入し、このサヤを台板の開口部に配置して、プッシャーにより搬送し、サヤを転動させながら炉内を通過させ、熱処理を行った。
【0053】
レールはアルミナ92%以上の高アルミナ質の材料から成形し、台板は、アルミナ質約80%、サヤはアルミナ質約60%の、いずれも通常よく用いられるアルミナ−シリカ系の材料より成形した。また、セラミック粉末のサヤ内への充填率は容積比率充填率で約29%、充填深さはサヤ半径の33%とした。
【0054】
熱処理の結果、回収された被処理物のチタン酸バリウム系セラミック粉末は、実施例1のものより、さらに均一に加熱、焼成しているのが認められた。通常の平型サヤ3段積みの場合と比べての処理量の増加および消費電力の節約は実施例1の場合と同等以上であった。
【0055】
【発明の効果】
本発明によれば、被処理物を装入した中空円筒形状のサヤが台板の搬送と共に、回動しながら炉内を移動し、その結果、被処理物は転動、攪拌を受けながら炉内を通過するので、均一且つ効率のよい加熱が行われ、平型のサヤに被処理物を薄く充填し、これらのサヤを台板に載置して搬送する従来方式に比べて、実効的な充填層厚を大きくとることができるため、炉長を短くして効率的な熱処理を行うことが可能となり、エネルギー利用効率も改善される。
【0056】
請求項5〜6に記載のプッシャー式トンネル炉によれば、サヤの転動速度が高められ、炉内でのサヤの積算回転数を大きくすることにより、被処理物に対してさらに均一且つ効果的な加熱を行うことが可能となるから、さらに効率的な熱処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用するプッシャー式トンネル炉の一実施例の全体概念図である。
【図2】図1のプッシャー式トンネル炉で使用する中空円筒形状のサヤの一実施例を示す斜視図である。
【図3】図1のプッシャー式トンネル炉で使用する台板の一実施例を示す平面、側面図である。
【図4】図1のプッシャー式トンネル炉で使用する台板の他の実施例を示す平面、側面図である。
【図5】図1のプッシャー式トンネル炉で使用する中空円筒形状のサヤの他の実施例を示す分解斜視図である。
【図6】図1のプッシャー式トンネル炉で使用する中空円筒形状のサヤのさらに他の実施例を示す分解斜視図である。
【図7】本発明を適用するプッシャー式トンネル炉の他の実施例の全体概念図である。
【図8】図7の一部断面図である。
【図9】図7のプッシャー式トンネル炉で使用する円筒状突起付きサヤの実施例を示す斜視図である。
【図10】図7のプッシャー式トンネル炉で使用する台板の一実施例を示す平面、側面図である。
【図11】図10の台板にサヤを配置した状態を示す平面、側面図である。
【図12】図7のプッシャー式トンネル炉で使用する台板の他の実施例を示す平面、側面図である。
【図13】図7のプッシャー式トンネル炉で使用する円筒状突起付きサヤの他の実施例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
1 台板
1A 台板
1B 台板
1C 台板
2 開口部
2A 開口部
2B 開口部
2C 開口部
2B1 開口部
2B2 開口部
2C1 開口部
2C2 開口部
3 枠体
3B 枠体
3C 枠体
3a 枠
3b 枠
4 サヤ
4A サヤ
4B サヤ
5 蓋
6 ボルト
7 ワッシャー
8 ナット
9 パッキング
10 ボルト孔
11 突条
12 入り口作業台
13 プッシャー
14 炉床
15 発熱体
16 煙突
17 出口作業台
18 レール
19 円筒状突起
20 サヤ
20A サヤ
21 ネジ孔
22 測温体
F 炉本体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, ceramic powder, granules, small molded products, chips including ceramic materials are loaded on a jig such as a sheath, pushed into a heating furnace by a pusher, conveyed, and fired. Or it is related with the improvement of the pusher-type tunnel furnace for performing a sintering process, and the baseplate and sheath used with the said tunnel furnace.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when the above-mentioned processed products are heat-treated at a high temperature of 1000 ° C. or higher for firing and sintering, generally, for example, the processed products are loaded into a square or circular sheath with a thickness of 10 to 20 mm. These sheaths are stacked on a base plate in two or three stages, are pushed continuously into a tunnel furnace with a pusher and conveyed through the furnace, and a heat treatment is performed over a sufficient time.
[0003]
However, with this method, in order to uniformly heat the product to be processed, the filling thickness of the product to be processed must be reduced, so a longer furnace length is generally required for the required processing capacity. For this reason, there is a problem that it is not economical from the viewpoint of the equipment cost, and further, the weight of the firing jig such as the sheath and the setter is increased in proportion to the furnace length, and wasteful energy is consumed accordingly. .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention was made as a result of reexamination of the structure of the sheath and the base plate in order to eliminate the above-mentioned conventional problems in the pusher-type tunnel furnace, and its purpose is in particular at 1000 ° C. or higher. Ceramic powders, granules, small molded products, chips containing ceramic materials, etc. can be uniformly heat-treated in a relatively short furnace length at high temperatures, and firing with high energy utilization efficiency is possible. It is an object of the present invention to provide a pusher type tunnel furnace and a base plate and a sheath used in the pusher type tunnel furnace.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the
[0007]
D = 2 (2RH-H 2 ) 1/2 (However, R: radius of the hollow cylindrical sheath, H: thickness of the base plate)
[0008]
Claim 3 Pusher type tunnel furnace Used in The base plate In
[0009]
[0010]
[0011]
[0013]
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, as 1st Embodiment of this invention, a
[0015]
As shown in FIG. 1, a large number of
[0016]
In this embodiment, a hollow
[0017]
The
[0018]
As a preferred embodiment, the base plate is continuously juxtaposed on the
[0019]
As illustrated in FIG. 3, the
[0020]
Of the sides constituting the
D = 2 (2RH-H 2 ) 1/2 (However, R: radius of the hollow cylindrical sheath, H: thickness of the base plate)
[0021]
By making the dimensional relationship between the
[0022]
If the thickness H (FIG. 3) of the
[0023]
As shown in FIG. 1, the
[0024]
The smoothness of the
[0025]
In order to smoothly rotate the
[0026]
The base plate is not limited to the one having the frame 3 having the
[0027]
The size of the opening formed by juxtaposing the
[0028]
FIG. 5 shows another embodiment of a hollow cylindrical sheath. In this
[0029]
In the
[0030]
In the first embodiment of the present invention, since the sheath loaded with the object to be processed is conveyed while rotating in the furnace, the object to be processed passes through the furnace while being rolled and stirred. Although efficient heating is performed, the total number of rotations of the sheath while passing through the furnace is uniquely defined by (furnace total length) / {2 × (circumference ratio) × (radius of the cylindrical portion body of the sheath)}. Since the rotational speed cannot be increased arbitrarily, there is a problem that the workpiece loaded in the sheath is not sufficiently stirred.
[0031]
By improving this point, increasing the rolling speed of the sheath, and increasing the total number of rotations of the sheath in the furnace, it is possible to more uniformly and effectively heat the workpiece. When A second embodiment to claim 5-6 Pusher-type tunnel furnace and
[0032]
In the second embodiment, a sheath having cylindrical protrusions at both ends of a hollow cylindrical main body is used as the sheath, and parallel rails for supporting the cylindrical protrusions at both ends of the sheath in the conveying direction of the sheath Is placed in the furnace, and the cylindrical protrusions at both ends are placed on the rail so that the center axis of the sheath with the workpiece is perpendicular to the conveying direction so that the sheath does not contact the hearth It is configured to be held so that the sheath is conveyed while being rotated by the thrust of the pusher.
[0033]
That is, using a
[0034]
Since the diameter of the
[0035]
The diameter of the
[0036]
In order to obtain a smooth rolling of the
[0037]
Since the rail is particularly required to have wear resistance, it is preferable that the rail be made of a high-density, high-alumina or silicon carbide material. The material of the
[0038]
As shown in FIG. 7, the distance between the two
[0039]
As a preferred embodiment, as shown in FIGS. 7 to 8, the
[0040]
Specifically, as shown in FIG. 10, a
[0041]
When the
[0042]
By making the dimensional relationship between the
[0043]
When the
[0044]
When a slight downward gradient is formed in the conveyance direction with respect to the
[0045]
As shown in FIG. 10, the base plate is not limited to a
[0046]
The filling of the workpiece into the
[0047]
FIG. 13 shows one embodiment of the components of each part of the
[0048]
The
[0049]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described and the effects thereof will be demonstrated.
Example 1
A base plate having a thickness of 25 mm as shown in FIG. 3 was continuously juxtaposed on the hearth of the pusher type tunnel furnace shown in FIG. A ceramic powder mainly composed of barium titanate is placed inside a hollow cylindrical sheath (cylindrical outer diameter: 125 mm) as shown in FIG. 2, and this sheath is placed in the opening of the base plate. Then, it was conveyed by a pusher and subjected to heat treatment.
[0050]
The base plate was formed from an alumina-silica-based material, which is generally used, approximately 80% alumina and about 60% alumina. Length L of
[0051]
As a result of the heat treatment, the barium titanate ceramic powder to be treated was uniformly heated and fired. In addition, the processing amount is increased and the power consumption is reduced as compared with the case of a normal flat type three-layer stack. Comparing this with the conventional processing capacity, the result was that the furnace length was shortened by about 30% and the energy was saved by about 15%.
[0052]
Example 2
In the pusher-type tunnel furnace shown in FIG. 7, rails having an inclination angle of 0.6 ° were arranged in parallel, and base plates having a thickness of 25 mm as shown in FIG. 10 were continuously juxtaposed. A ceramic powder mainly composed of barium titanate is placed inside a sheath having a cylindrical projection as shown in FIG. 9 (the outer diameter of the hollow cylindrical body is 125 mm, the length is 150 mm, and the cylindrical projection has an outer diameter of 60 mm). The sheath was placed at the opening of the base plate, conveyed by a pusher, passed through the furnace while rolling the sheath, and heat-treated.
[0053]
The rail was formed from a high alumina material of 92% alumina or more, the base plate was formed from about 80% alumina, and the sheath was formed from a commonly used alumina-silica-based material of about 60% alumina. . The filling rate of the ceramic powder in the sheath was about 29% in volume ratio filling rate, and the filling depth was 33% of the sheath radius.
[0054]
As a result of the heat treatment, it was confirmed that the recovered barium titanate ceramic powder of the object to be processed was heated and fired more uniformly than that of Example 1. Compared with the case of the first embodiment, the increase in the amount of processing and the saving of power consumption compared with the case of the normal flat type three-layer stacking were equal to or more than those in the case of the first embodiment.
[0055]
【The invention's effect】
According to the present invention, the hollow cylindrical sheath containing the workpiece is moved in the furnace while rotating with the transport of the base plate. As a result, the workpiece is subjected to rolling and stirring while the furnace is in contact with the furnace. Because it passes through the inside, uniform and efficient heating is performed, and it is more effective than the conventional method in which a flat type sheath is thinly filled with workpieces, and these sheaths are placed on a base plate and conveyed. Since the thickness of the packed bed can be increased, efficient furnace heat treatment can be performed by shortening the furnace length, and energy utilization efficiency is improved.
[0056]
Claim 5-6 According to the pusher type tunnel furnace described in 1., the rolling speed of the sheath is increased, and by increasing the total number of rotations of the sheath in the furnace, the workpiece is further uniformly and effectively heated. Therefore, more efficient heat treatment can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall conceptual diagram of an embodiment of a pusher type tunnel furnace to which the present invention is applied.
2 is a perspective view showing an embodiment of a hollow cylindrical sheath used in the pusher-type tunnel furnace of FIG. 1. FIG.
3 is a plan and side view showing an embodiment of a base plate used in the pusher-type tunnel furnace of FIG. 1. FIG.
4 is a plan and side view showing another embodiment of a base plate used in the pusher type tunnel furnace of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is an exploded perspective view showing another embodiment of a hollow cylindrical sheath used in the pusher type tunnel furnace of FIG. 1;
6 is an exploded perspective view showing still another embodiment of a hollow cylindrical sheath used in the pusher type tunnel furnace of FIG. 1. FIG.
FIG. 7 is an overall conceptual diagram of another embodiment of a pusher type tunnel furnace to which the present invention is applied.
8 is a partial cross-sectional view of FIG.
9 is a perspective view showing an embodiment of a sheath with a cylindrical protrusion used in the pusher-type tunnel furnace of FIG. 7. FIG.
10 is a plan and side view showing an embodiment of a base plate used in the pusher-type tunnel furnace of FIG. 7. FIG.
11 is a plan and side view showing a state in which a sheath is arranged on the base plate of FIG.
12 is a plan view and a side view showing another embodiment of a base plate used in the pusher type tunnel furnace of FIG. 7; FIG.
13 is an exploded perspective view showing another embodiment of the shear with a cylindrical protrusion used in the pusher type tunnel furnace of FIG. 7. FIG.
[Explanation of symbols]
1 base plate
1A base plate
1B base plate
1C base plate
2 opening
2A opening
2B opening
2C opening
2B 1 Aperture
2B 2 Aperture
2C 1 Aperture
2C 2 Aperture
3 Frame
3B frame
3C frame
3a frame
3b frame
4 Saya
4A Saya
4B Saya
5 lid
6 bolts
7 Washer
8 nuts
9 Packing
10 Bolt hole
11 ridges
12 Entrance worktable
13 Pusher
14 hearth
15 Heating element
16 Chimney
17 Exit platform
18 rails
19 Cylindrical protrusion
20 Saya
20A Saya
21 Screw holes
22 RTD
F Furnace body
Claims (7)
D=2(2RH−H2)1/2(但し、R:中空円筒形状のサヤの半径、H:台板の厚さ)It is a base plate made of a frame provided with a rectangular opening for placing a hollow cylindrical sheath at the center, and among the sides constituting the opening, the base plate in the in-furnace transport direction vertical sides are longer than the axial length of the sheath, according to claim 1, wherein the parallel sides is formed in the D greater than the length represented by the following formula furnace transporting direction of the base plate Base plate used in the pusher type tunnel furnace.
D = 2 (2RH−H 2 ) 1/2 (where R is the radius of the hollow cylindrical sheath, H is the thickness of the base plate)
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