JP5376621B2 - Indirect cooling device for hatching box - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燻し瓦製造用の燻化ボックスの内部を燻化剤の打ち込み後に冷却するための燻化ボックスの間接冷却装置に関するものである。 The present invention relates to an indirect cooling device for a hatching box for cooling the inside of a hatching box for producing tile roofing tiles after driving the hatching agent.
トンネル炉を利用した燻し瓦製造工程においては、焼成炉から出た直後の900〜1000℃程度の高温の瓦が積載された台車上に燻化ボックスを被せ、その内部にLPGやLNGなどの燻化ガスを打ち込み、炭化水素を熱分解させて瓦表面に炭素膜を形成させる燻化が行なわれる(非特許文献1)。このようにして瓦表面に形成された炭素膜は高温状態において空気と接触すると燃焼してしまい、良好な燻し瓦が得られなくなるので、燻化ボックスの内部に燻化ガスに続いて不活性ガスなどを打ち込んで空気を遮断しながら冷却されている。 In the tile tile manufacturing process using a tunnel furnace, a hatching box is placed on a carriage on which a high-temperature tile of about 900 to 1000 ° C. is loaded immediately after coming out of the firing furnace, and LPG, LNG, etc. Incubation is performed in which a gas is injected to thermally decompose hydrocarbons to form a carbon film on the tile surface (Non-patent Document 1). The carbon film thus formed on the surface of the tile burns when it comes into contact with air at a high temperature, and a good glazed roof tile cannot be obtained. It is cooled while driving air etc.
従来、燻化ガス打ち込み後の冷却は、例えば特許文献1に示されるように燻化ボックスを被せた台車を冷却ラインに引き出し、長時間を掛けて自然冷却に近い形で行なわれていた。しかしそのような冷却方法では多数の台車および燻化ボックスを必要とするうえ、生産能率が上がらないため、最近では燻化ボックスの内面を強制冷却することが行なわれている。
Conventionally, cooling after injecting the hatching gas has been performed in a form close to natural cooling over a long period of time by pulling a cart covered with an incubation box to a cooling line as disclosed in
この冷却は、燻化ボックスの内部に冷却空気が入らないように間接冷却パイプを用いて行なわれる。使用されるパイプの材質は、熱衝撃に有効なステンレス管を使用している。ところが1〜2年を経過するとステンレス製の冷却パイプの酸化が著しく、空気漏れの危険性が生ずるため、新品との交換を行なわねばならなかった。その理由は本発明者の推測によれば、燻化ガス中の炭化水素が冷却パイプの表面にも付着し、酸素の有無に関係なく反応が進行してステンレス表面の耐腐食性皮膜を破壊し酸化反応を進行しているものと思われる。 This cooling is performed using an indirect cooling pipe so that cooling air does not enter the inside of the hatching box. The pipe material used is a stainless steel pipe effective for thermal shock. However, after a lapse of one to two years, the stainless steel cooling pipes were significantly oxidized, and there was a risk of air leakage. Therefore, replacement with a new one had to be performed. The reason for this is that, according to the inventor's guess, hydrocarbons in the hatching gas also adhere to the surface of the cooling pipe, and the reaction proceeds regardless of the presence or absence of oxygen, destroying the corrosion-resistant film on the stainless steel surface. It seems that the oxidation reaction is progressing.
この結果、燻化ボックスのメンテナンスコストが増加するうえに、冷却パイプの交換期間中は燻し瓦の生産ができなくなるという問題を引き起こしていた。またステンレス表面で発生した酸化物が燻化ボックスの内部に飛散し、瓦の表面に付着して錆不良と呼ばれる製品不良となる問題があった。
従って本発明の目的は上記した従来技術の問題点を解決し、長期間使用しても間接冷却パイプの損傷が少なく、酸化物による錆不良を発生させることがなく、しかも冷却効率よく燻化ボックスの内部を冷却することができる燻化ボックスの間接冷却装置を提供することである。 Accordingly, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, with little damage to the indirect cooling pipe even when used for a long period of time, without causing rust failure due to oxides, and also in a hatching box with good cooling efficiency It is providing the indirect cooling device of the hatching box which can cool the inside.
上記の課題を解決するためになされた本発明の燻化ボックスの間接冷却装置は、燻し瓦製造用の燻化ボックスの天井部内面に、外管がセラミックス管、内管が金属管であって、内管を通じて外管の先端部に吹き込まれた冷却空気を外管の内部を通じて返流させ、外部に排気する二重構造の冷却パイプを設置したことを特徴とするものである。 An indirect cooling device for a hatching box according to the present invention made to solve the above-mentioned problem is that an inner tube is a ceramic tube and an inner tube is a metal tube on the inner surface of the ceiling portion of the hatching box for manufacturing tile tiles. The cooling air blown into the tip of the outer pipe through the inner pipe is returned through the outer pipe, and a double-structured cooling pipe for exhausting the outside is installed.
なお請求項2のように、外管を構成するセラミックスが、Siを含浸させたSiCであり、内管を構成する金属がステンレス鋼であることが好ましく、また請求項3のように、二重構造の冷却パイプが直管状であって、燻化ボックスの天井部内面に両側から対向配置されている構造とすることができる。 As in claim 2, the ceramic constituting the outer tube is preferably SiC impregnated with Si, and the metal constituting the inner tube is preferably stainless steel. The cooling pipe of the structure may be a straight tube, and may be configured to be opposed to the inner surface of the ceiling portion of the hatching box from both sides.
本発明の燻化ボックスの間接冷却装置は、外管がセラミックス管、内管が金属管である二重構造の冷却パイプを燻化ボックスの天井部内面に配置したものである。このため燻化ガス中の炭化水素が冷却パイプの表面に付着しても劣化しにくく、特に請求項2のように外管を構成するセラミックスがSiを含浸させたSiCとしておけば、加熱によって表面に薄いSiO2被膜が形成され、この被膜は損傷しても加熱により自動的に再生されるので、冷却パイプの劣化が進行しない。このため従来のような酸化物による錆不良を発生させることがない。 The indirect cooling device for a hatching box according to the present invention is a cooling pipe having a double structure in which an outer tube is a ceramic tube and an inner tube is a metal tube arranged on the inner surface of the ceiling portion of the hatching box. For this reason, even if the hydrocarbon in the hatching gas adheres to the surface of the cooling pipe, it does not easily deteriorate. A thin SiO 2 film is formed on the surface, and even if this film is damaged, it is automatically regenerated by heating, so that the cooling pipe does not deteriorate. For this reason, the rust defect by the conventional oxide is not generated.
また内管を通じて吹き込まれた冷却空気は、内管の先端から外管を介して返流し外部に排気されるようになっているので、燻化ボックスの内部に空気が侵入することはなく、瓦表面の炭素被膜が酸化されることはない。しかも冷却パイプを天井部内面に配置したので、燻化ボックス内部の高温雰囲気を効率よく冷却することができ、燻し瓦の生産速度を高めることができる。 In addition, the cooling air blown through the inner pipe returns from the tip of the inner pipe through the outer pipe and is exhausted to the outside, so that air does not enter the hatching box, The carbon film on the tile surface is not oxidized. And since the cooling pipe was arrange | positioned in the ceiling part inner surface, the high temperature atmosphere inside a hatching box can be cooled efficiently, and the production rate of a tile tile can be raised.
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図1は本発明の実施形態を示す燻化ボックスの縦断面図、図2は燻化ボックスの天井部分の水平断面図である。燻化ボックス1自体は従来と同様に下面が開口したボックス状のもので、図1に示されるようにトンネル炉の内部を走行する台車2に被せられるものである。台車2上には、焼成用冶具4に支持された瓦Wが搭載されている。
Preferred embodiments of the present invention are shown below.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hatching box showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a horizontal sectional view of a ceiling portion of the hatching box. The
図示されていないが、燻化ボックス1の下端5と台車2との間には、公知のシール構造を設けておく。また図示されていないが、燻化ボックス1には燻化ガスを打ち込むための配管が設けられており、多数のノズルから燻化ボックス1の内部に燻化ガスを分散させて均一に供給できるようになっている。これらの構造は周知であり、かつ本発明の要部ではないため説明を省略する。
Although not shown, a known seal structure is provided between the
燻化ボックス1の天井部内面には、冷却パイプ6が吊具7によってほぼ水平に支持されている。図3に拡大して示したように、冷却パイプ6は外管8がセラミックス管、内管9が金属管からなるもので、内管9は穴開きのスペーサ10によって外管8の中心に保持されている。また外管8の基部はフランジ11によって燻化ボックス1の壁面12に固定され、内管9の基部はそれよりも外側に突出して圧縮空気の受け入れ部13となっている。外管8の基部と内管9の基部との間には環状の開口が形成され、圧縮空気を排気できるようになっている。外管8の先端は封止されており、内管9の先端は開口しているが外管8の先端内面よりもやや離れた位置にある。
On the inner surface of the ceiling portion of the
外管8を構成するセラミックスの材質は、耐熱性と強度に優れるうえに、燻化ガス中の炭化水素による侵食をうけにくいSiを含浸させたSiCであることが好ましい。この材料はSiC粒子の間隙をSiが埋めているために緻密質であって高温強度が非常に大きい。また前記したように加熱されると表面に薄いSiO2被膜が形成され、この被膜は損傷しても加熱により自動的に再生されるので、燻化ガス中の炭化水素と接触しても冷却パイプの劣化が進行しない。
The material of the ceramic constituting the
しかもこのSi−SiCは熱伝導性に優れるため、その内部に冷却空気を流すと壁面を介して燻化ボックス1の内部雰囲気との熱交換が効率的に行なわれる。具体的には、350℃における熱伝導性は0.23(cal/sec.cm.℃)であり、ステンレス管の熱伝導性は0.034(cal/sec.cm.℃)であるから、6倍以上の熱伝導性を持つ。
Moreover, since this Si—SiC is excellent in thermal conductivity, heat exchange with the internal atmosphere of the
内管9は耐熱性に優れた金属で製作することが好ましい。セラミック製とすることも可能であるが、冷却空気が吹き込まれる内管9は外管8に比較して要求される耐熱性が低いため、安価な金属製とすることが好ましい。またインコネル(登録商標)のような特殊な耐熱金属を使用することも不可能ではないが、コスト面からステンレス製とすることが好ましい。
The
上記のような二重構造の冷却パイプ6は、図示のような直管状とすることが、特に外管8を構成するセラミックパイプを成形し易いので好ましい。U字状のセラミックパイプなども屈曲部を接合すれば製作可能であるが、長期間使用すると接合部に繰り返し熱応力が作用して割れる危険性があるためあまり好ましくない。特にSi−SiC製の場合にはこの傾向が顕著である。なお最近では燻化ボックス1が大型化しており、対向する側壁間の距離がセラミックパイプの成形可能な距離を越えることもある。その場合には図示のように、燻化ボックス1の天井部内面に両側から対向配置することが好ましい。このような構造とすれば燻化ボックス1の中心部まで均一な冷却が可能となる。
The
このように構成された冷却パイプ6を備えた燻化ボックス1は、従来と同様に焼成直後の瓦を搭載した台車2に被せられる。このとき燻化ボックス1の内部温度は例えば900〜1000℃程度となる。なおこの温度自体は瓦の産地によって瓦生地が異なるため、様々である。これとほぼ同時に燻化ガスが打ち込まれる。燻化ガス中の炭化水素の熱分解による燻化反応は短時間内に急速に進行し、燻化ボックス内部の圧力が低下するため、引き続いて窒素ガスなどの不活性ガスの打ち込みが行われ、内圧はプラス圧に維持される。
The
また燻化反応の直後から、冷却パイプ6の内管9の先端の圧縮空気の受け入れ部から、図示しないが公知の冷却空気供給用ノズルによって冷却空気が供給される。冷却空気は冷却パイプ6の内管9の内部を通って外管8の先端部に吹き込まれ、図示のように外管8の内部を通じて返流し、外管8の基部と内管9の基部との間の環状の開口から外部に排気される。この間に外管8の管壁を介して燻化ボックス1の内部雰囲気を間接冷却する。冷却速度は冷却風量によって自由に制御可能である。冷却は最も高温の天井部において行われるので、効率よくかつ均等な冷却が可能となる。
Immediately after the hatching reaction, cooling air is supplied from a compressed air receiving portion at the tip of the
このようにして炭化被膜が酸化されるおそれのない400℃以下にまで冷却したのちに燻化ボックス1を取り外す。冷却パイプ6による間接冷却のため、冷却空気が燻化ボックス1の内部に入ることはなく、かつ不活性ガスの打ち込みにより内圧はプラス圧に維持されているので、外気が侵入することもない。なお外管8を熱伝導性に優れるSi−SiC製とすれば、優れた冷却効率が達成できる。
Thus, after cooling to 400 degrees C or less without a possibility that a carbonized film may be oxidized, the
上記に示したように燻化ボックス1は1000℃程度の高温と室温との間の昇温と降温とを繰り返し、冷却パイプ6には大きな熱的負荷が発生する。しかし本発明においては、冷却パイプ6として外管8がセラミックス管、内管9が金属管からなる二重構造の冷却パイプ6を使用したため、熱応力による破損や変形のおそれがない。特に実施形態のように片持ち支持構造とすれば、自由な熱膨張が可能となるので有利である。
As shown above, the
また燻化工程においては、冷却パイプ6の表面に燻化ガス中の炭化水素が付着するが、本発明では冷却パイプ6の外管8をセラミックス管としたので、従来のステンレス管を使用した場合のような劣化は生じない。特に冷却パイプ6の外管8をSi−SiC製とすれば材質が緻密であるうえ、加熱によって耐食性のシリカ皮膜が自然に形成されるので、長期間使用してもほとんど劣化は認められない。このため冷却パイプ6の交換が不要となり、メンテナンスコストを引き下げることが可能となる。また本発明によれば、従来のステンレス管のような酸化物による錆不良を発生させることがない。
Also, in the hatching process, hydrocarbons in the hatching gas adhere to the surface of the
1 燻化ボックス
2 台車
4 焼成用冶具
5 燻化ボックスの下端
6 冷却パイプ
7 吊具
8 外管
9 内管
10 スペーサ
11 フランジ
12 燻化ボックスの壁面
13 圧縮空気の受け入れ部
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