JPH06331277A - 加熱炉 - Google Patents

加熱炉

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JPH06331277A
JPH06331277A JP5141499A JP14149993A JPH06331277A JP H06331277 A JPH06331277 A JP H06331277A JP 5141499 A JP5141499 A JP 5141499A JP 14149993 A JP14149993 A JP 14149993A JP H06331277 A JPH06331277 A JP H06331277A
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JP
Japan
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heated
heating furnace
heating
furnace according
furnace
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JP5141499A
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English (en)
Inventor
Yasuo Otani
康夫 大谷
Toshio Kitagawa
敏夫 北川
Tsutomu Tanaka
努武 田中
Kazumi Kobayashi
和美 小林
Toshihiro Hamahata
利寛 浜畑
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】被加熱物が比重や粒径等の異なる複数種の粉体
または粒体を含む場合であっても、偏析を生じることな
く加熱し得る加熱炉を提供する。 【構成】粉体または粒体の少なくとも一種を含む被加熱
物Aを加熱する加熱炉である。炉室101内に階段状に
設けられた炉床2を有し、被加熱物Aが炉床2の各段2
1〜23を順次に降りるように移送される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、粉体または粒体の少な
くとも一種を含む被加熱物を加熱する加熱炉に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の加熱炉としては、例えば特開昭
61ー130775号に開示されるロータリーキルンが
最もよく知られ、実用に供されている。ロータリーキル
ンで代表される従来の加熱炉は、比重や粒径等の異なる
複数種の粉体または粒体を加熱炉内に挿入し、加熱炉を
回転させて粉体または粒体を混合し、加熱しながら軸方
向に搬送する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の加熱技
術では、偏析を回避することができなかった。偏析には
粒度偏析、組成比偏析及び焼成度偏析が知られている。
粒度偏析は、粗い粒は加熱炉を速く通過し、細かい粒は
加熱炉をゆっくり通過するために、粒度分布が時間的に
振動する現象である。組成比偏析は、粉体や粒体の組成
によって比重差や粒度差があるために、加熱炉通過の速
度差を生み、組成比が時間的に変動する現象である。焼
成度偏析は、粒度が粗く通過時間の速いものは充分に仮
焼されず、または焼き締まりが弱くなり、反対に粒度が
細く、通過時間の遅いものは完全に仮焼され、焼き締ま
りも充分になるために生じる。加熱炉に挿入した時に、
複数種の粉体及び粒体が、均一に混合されているとして
も、加熱炉を通過するうちに、上述した粒度偏析、組成
比偏析が発生し、これが焼成度偏析を招き、得られる被
加熱物の品質特性が変動し、次工程の安定性に重大な欠
陥を与える。
【0004】また、粉体や粒体の加熱の場合、物質自体
の熱伝導率が高くても、細かい粒度の堆積物になると、
バルクとして見掛け上熱伝導率が極端に低くなり、加熱
しにくくなることに注意しなければならない。このよう
な観点から、前述したロータリー.キルンのような加熱
方式が常用されていたのであるが、前述した各種偏析に
よる障害を有している。
【0005】そこで、本発明の課題は、被加熱物が比重
や粒径等の異なる複数種の粉体または粒体を含む場合で
あっても、偏析を生じることなく加熱し得る加熱炉を提
供することである。
【0006】本発明の別の課題は、粉体または粒体を含
み、見掛け上熱伝導率の低い被加熱物を効果的に加熱し
得る加熱炉を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本発明は、粉体または粒体の少なくとも一種を含む
被加熱物を加熱する加熱炉であって、炉室内の上下方向
に複数段に分けられた炉床を有し、前記被加熱物が前記
炉床の各段を順次に降りるように移送される。
【0008】
【作用】炉室内の上下方向に階段に分けられた炉床を有
し、被加熱物が炉床の各段を順次に降りるように移送さ
れるから、一回毎の動作量は各段間の段差によって定ま
る小さい量になる。このため、偏析を生じにくい。
【0009】また、一回毎の移送量は各段に蓄積されて
いる少量の被加熱物であるから、偏析を生じにくい。
【0010】しかも、被加熱物が炉床の各段を順次に降
りるように移送されるので、各段間で移送される場合
に、被加熱物が若干ではあるが混合される。この作用が
炉床の段数に応じて繰返されるので、粒度偏析や組成比
偏析を生じない均熱作用が得られる。
【0011】更に、見掛け上、熱伝導率の低い物体の静
止加熱では、被加熱体の表面温度は直に上昇するが内部
の温度上昇が遅れることが確認されている。この表面と
内部との温度差が段間移送の繰り返しによって縮小さ
れ、均熱効果向上に寄与している。
【0012】
【実施例】図1は本発明に係る加熱炉の断面図である。
この加熱炉は粉体または粒体の少なくとも一種を含む被
加熱物Aを加熱するために用いられる。1は炉体、2は
炉床、3は移送手段、4は熱源装置、5は被加熱物受
部、6は投入路、7は排出路である。
【0013】炉体1は耐熱性または耐火性材料によって
構成され、内部に炉室101を有している。炉体1を構
成する耐熱性または耐火性材料はこの種の加熱炉におい
て周知である。炉体1の外形及び炉室101の形状は任
意である。実施例では、平面形状が四角であると仮定し
て説明する。
【0014】炉床2は炉室101の内部において上下方
向に段状に設けられている。炉床2は複数の段21〜2
3を含んでいる。粉体または粒体の少なくとも一種を含
む被加熱物Aは、炉床2の各段21〜23を順次に降り
るように移送される。炉床2を構成する段21〜23の
段数は、被加熱物Aに対応して選定されるもので、図示
の段数には限定されない。
【0015】各段21〜23の間における被加熱物Aの
移送は、移送手段3によって実行される。移送手段3
は、投入路から投入されて段21の上にある被加熱物A
を段22に移し、段22の上に移された被加熱物Aを段
23に移し、段23の上の被加熱物Aを排出路7から被
加熱物受部5に排出する。各段21〜23の間の被加熱
物Aの移送は、適当な時間間隔をおいて行なわれる。ま
た、被加熱物Aの移送は、上段から下段に順次に行われ
るが、移送手段2の操作は最下段から始まり、最上段に
進む。移送手段2は機械的移送や気体による移送等によ
って実現できる。
【0016】熱源装置4は電熱源やバーナ等の燃焼熱源
等によって構成できる。燃焼熱源を用いた場合、炉室1
01内で燃焼させる直火式及びラジアントチューブ等に
よる間接加熱式を採用できるし、電熱式も採用できる。
何れのタイプの熱源装置を選択するかは、被加熱物Aの
性質や経済性等によって選定する。被加熱物Aが燃焼ガ
スの影響を受けないような場合、経済的負担の少ない直
火式が最も好ましいが、被加熱物Aが燃焼ガスの影響を
受けるような場合は、電熱源や間接加熱源を用いなけれ
ばならい。電熱源や間接加熱源は直火方式が適用できな
いような場合に有効であるが、直火式よりも経済的負担
が増大する。
【0017】上述のように、炉室101の内部の上下方
向に段状に設けられた炉床2を有し、被加熱物Aが炉床
2の各段21〜23を順次に降りるように移送されるか
ら、一回毎の被加熱物Aの動作量は各段21ー22、2
2ー23間の段差によって定まる小さい量になる。この
ため、被加熱物Aに偏析を生じにくい。
【0018】また、一回毎の移送量は各段21〜23に
蓄積されている少量の被加熱物Aであるから、偏析を生
じにくい。
【0019】しかも、被加熱物Aが炉床2の各段21〜
23を順次に降りるように移送されるので、各段21〜
23間で移送される場合に、被加熱物Aが若干ではある
が混合される。この作用が炉床2の段数に応じて繰返さ
れるので、粒度偏析や組成比偏析を生じない均熱作用が
得られる。また、段間移送の繰り返しによって、被加熱
体を効率良く加熱できる。
【0020】図示の炉床2の各段21〜23は、段面2
11〜231と、段面211〜231から立ち上る面板
212〜232とを含み、段面211〜231及び面板
212〜232が被加熱物Aを受ける領域を構成する。
【0021】面板212〜231は、望ましくは、被加
熱物Aの安息角よりも少し小さい角度αを有する斜面と
して構成する。面板212〜231の傾斜角度αが被加
熱物Aの安息角よりも少し小さいと、被加熱物Aを面板
212〜232の表面の全面にわたって広く安定に分布
させ、被加熱物Aに対する加熱作用を向上させることが
できる。更に実施例では、炉床2は複数組備えられてい
る。炉床2、2は被加熱物Aの排出路7を間に挟んでそ
の両側に配置されている。図示の移送手段3は面板を段
面211〜231に沿って往復駆動する。
【0022】次に、一例ではあるが、被加熱物の投入、
移送及び排出の各動作について、図2〜図9を参照して
説明する。
【0023】まず、図2に示すように、粉体または粒体
の少なくとも一種を含む被加熱物A1を、投入路6を通
して炉室101の内部に投入する。投入された被加熱物
A1は段21〜23に蓄積される。面板212〜232
が被加熱物A1の安息角に近い角度αを有する斜面とし
て構成されている場合は、被加熱物A1は各段21〜2
3の上に安定に蓄積される。
【0024】次に、図3に示すように、移送手段3によ
り、段23を構成する面板232を矢印b1の方向に移
動させ、段23に蓄積されていた被加熱物A1を排出路
7を通して排出し、被加熱物受部5で受ける。次に、図
4に示すように、面板232を矢印b2の方向に後退さ
せた後、図5に示すように、段22を構成する面板22
2を矢印b1の方向に駆動し、段22に蓄積されていた
被加熱物A2を、段23に移送する。
【0025】次に、図6に示すように、段22を構成す
る面板222を矢印b2の方向に後退させた後、図7に
示すように、段21を構成する面板212を矢印b1の
方向に駆動し、段21に蓄積されていた被加熱物A3を
段22に移送する。続いて、図8に示すように、段21
を構成する面板212を矢印b2の方向に後退させた
後、図9に示すように、被加熱物A4を、投入路6を通
して炉室101の内部に投入する。投入された被加熱物
A4は段21を構成する段面211及び面板212の上
に蓄積される。
【0026】この後、図2〜図9の工程を繰返すことに
より、加熱処理された被加熱物A1、A2、A
3、....が被加熱物受部5に蓄積されてゆく。
【0027】被加熱物A1、A2、A3....の加熱
処理は、これらが炉室101を通過する各ステップ毎に
行なわれる。図2〜図9の工程中、段21〜23の何れ
かに被加熱物が蓄積されていない状態でも加熱される工
程をとった場合、被加熱物の存在しない段面211〜2
31及び面板212〜232を予熱できる。各ステップ
の中で、被加熱物が存在する時間と、存在しない時間の
比は可変であり、見掛け上、熱伝導率の低い被加熱物の
場合は存在しない時間の比を増加させるようにするとよ
い。
【0028】次に、図10〜図20を参照して、本発明
に係る加熱炉の他の実施例を説明する。これらの図にお
いて、図1と同一の参照符号は同一性ある構成部分を示
している。
【0029】まず、図10の実施例の特徴は、移送手段
3が面板212〜213に設けられた気体流通路31を
含み、気体流通路31を通って流出する気体によって被
加熱物を移送できるようにしたことである。気体流通路
31は複数の孔によって構成されている。気体は一般に
は空気であり、移送手段3はコンプレッサ、ファン、或
はブロア等の加圧手段を含んで、気体流通路31に気体
流を送る。段21〜23に蓄積された被加熱物は気体流
通路31から吹き出る気流によって移送される。
【0030】図11の実施例は、気体流通路31を含む
点では、図10と同様であるが、気体流通路31が段面
211〜231の表面に沿って設けられている点で、図
10の実施例と異なる。この場合も、段21〜23に蓄
積された被加熱物は気体流通路31から吹き出る気流に
よって移送される。
【0031】図12の実施例では、各段21〜23は固
定されていて、面板212〜232のみが前後方向にス
ライドできるようになっている。
【0032】図13の実施例では、炉床2の各段21〜
24は、回転体で構成されている。回転体21〜24は
被加熱物Aを受ける凹部213〜243を有する。図示
の回転体21は筒状であり、凹部213〜243は外周
面に設けられている。凹部213〜243の個数は回転
体21〜24毎に1〜6個程度設ける。図示はされてい
ないけれども、移送手段を含み、移送手段が回転体21
〜24を矢印C1の方向に軸回転させる。これにより、
回転体21〜24の間で被加熱物Aの移送が行われる。
図13において、回転体21、22の位置が被加熱部A
を移送する動作状態を示し、回転体23及び24の位置
が回転を停止し、例えば昇温作用を受けている状態を示
している。
【0033】図13に示す実施例は、回転体21〜24
によって構成される各段の駆動が容易であること、加熱
手段を回転体21〜24の内部に組み込み、被加熱物A
を回転体21〜24によって加熱する構造をとり得るこ
と等の利点が得られる。
【0034】図14の実施例では、段21〜23は第1
の回転部材214〜234と、第2の回転部材215〜
235とを含んでいる。第1の回転部材214〜234
が矢印d1の方向へ回転するととも、第2の回転部材2
15〜235が矢印d2の方向へ回転することにより、
被加熱体Aが段間を移送される。
【0035】図15の実施例では、炉床2は排出路7の
片側だけに備えられている。図において、図1と同一の
参照符号は同一性のある構成部分を示している。
【0036】図16の実施例では、予熱炉8を有する。
予熱炉8は被加熱物投入路から炉室101に至る経路に
設けられている。従って、予熱炉8によって被加熱物を
予熱できる。予熱炉8は、その内部81に加熱気体を流
通させて被加熱物を予熱する構成をとることが望まし
い。この実施例は、通気性のあまりよくない被加熱の加
熱に適している。
【0037】加熱気体は、炉室101から排気された気
体または別途加熱された気体を利用する。炉室温度と同
等またはそれ以上の温度を持つ燃焼気または搬送気の有
する顕熱と、供給される被加熱物との間の熱交換は、炉
の処理能力を高めるだけでなく、品質の均一性を確保す
るのに有効である。82は気体送出口、83は気体受
口、84はファンである。ファン84の吸引作用により
予熱炉8内に入った加熱気体は、被加熱物Aの投入方向
F1と交叉する方向C1に流れる十字流となり、被加熱
物Aを予熱する。加熱気体としては、図示する如く炉室
101から排気された気体を利用する(顕熱回収)か、
または別途加熱された気体を利用することができる。
【0038】図17の実施例は、被加熱体が粒体等のよ
うに通気性の高い場合に有効な予熱手段を開示してい
る。84は吸引用ファン、85は気体送出口である。フ
ァン84の吸引作用により気体送出口85から予熱炉8
内に入った加熱気体は、被加熱物Aの投入方向F1とは
逆方向F2の向流となり、被加熱物Aを予熱する。加熱
気体としては、図示する如く炉室101から排気された
気体を利用する(顕熱回収)か、または別途加熱された
気体を利用することができる。
【0039】図18の実施例では、冷却炉9を含んでい
る。冷却炉9は被加熱物排出側に設けらている。従っ
て、被加熱物受部5では、冷却炉9により低温化された
被加熱物を受けることができる。冷却手段としては、冷
却炉9の内部に冷却媒体を流通させて被加熱物Aを冷却
する方法が適している。91は送出口、92は受口、9
3はファンである。冷却媒体は、その通過熱量が被加熱
物Aの通過熱量の0.95倍を越えない量で与えられる
のが望ましい。加熱の終った被加熱物と燃焼用空気また
は搬送気とを熱交換する顕熱回収は、熱源費用の節約だ
けでなく、常温に近い取扱い易い製品を得る利点を生
む。
【0040】顕熱回収の態様は、次のとおりである。 (a)加熱装置4が直火式である場合は、ファン93に
よって排出路7に送られ、排出炉7における熱交換作用
によって加熱された空気を、加熱炉内にそのまま導入す
る。 (b)加熱装置4が間接加熱式である場合は、受口92
で抜かれた加熱気体をバーナへ供給する。 (c)加熱装置4が電熱式である場合は、受口92で抜
かれた加熱気体を予熱炉(図16及び図17参照)に供
給する。
【0041】図19の実施例は向流によって顕熱回収を
行う例を示している。比較的通気性のよい被加熱物に適
し、また、冷却媒体の通過熱量と被加熱物Aの通過熱量
との比が1を越える場合に適している。93はファン、
94は気体抜取口である。ファン93によって排出路7
の内部に向流を生じさせ、顕熱回収を行う。向流による
顕熱回収の態様は、図18において説明した通りであ
る。即ち加熱装置4が直火式である場合は、ファン93
によって排出路7に生じた向流を加熱炉内にそのまま導
入し、間接加熱方式をとる場合は、気体抜き取り口94
で抜かれた加熱気体をバーナへ供給し、電熱式である場
合は、気体抜き取り口94で抜かれた加熱気体を予熱炉
に供給する。
【0042】図20の実施例は、被加熱物が通気性の低
い粉体である場合に適した冷却技術を開示し、冷却炉9
は排出路7の周りに複数の気体抜取口92を有する。9
1は気体送出口、93はファンである。
【0043】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば次の
ような効果を得ることができる。 (a)被加熱物が比重や粒径等の異なる複数種の粉体ま
たは粒体を含む場合であっても、偏析を生じることなく
加熱し得る加熱炉を提供することができる。 (b)粉体または粒体を含み、見掛け上は熱伝導率の低
い被加熱物をも効果的に加熱し得る加熱炉を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る加熱炉の正面部分断面図である。
【図2】図1に示した加熱炉における被加熱物の投入、
移送及び排出の動作例を説明する図である。
【図3】図1に示した加熱炉における被加熱物の投入、
移送及び排出の動作例を説明する図である。
【図4】図1に示した加熱炉における被加熱物の投入、
移送及び排出の動作例を説明する図である。
【図5】図1に示した加熱炉における被加熱物の投入、
移送及び排出の動作例を説明する図である。
【図6】図1に示した加熱炉における被加熱物の投入、
移送及び排出の動作例を説明する図である。
【図7】図1に示した加熱炉における被加熱物の投入、
移送及び排出の動作例を説明する図である。
【図8】図1に示した加熱炉における被加熱物の投入、
移送及び排出の動作例を説明する図である。
【図9】図1に示した加熱炉における被加熱物の投入、
移送及び排出の動作例を説明する図である。
【図10】本発明に係る加熱炉の他の実施例を示す部分
断面図である。
【図11】本発明に係る加熱炉の別の実施例を示す部分
断面図である。
【図12】本発明に係る加熱炉の別の実施例を示す部分
断面図である。
【図13】本発明に係る加熱炉の別の実施例を示す部分
断面図である。
【図14】本発明に係る加熱炉の別の実施例を示す部分
断面図である。
【図15】本発明に係る加熱炉の更に別の実施例を示す
部分断面図である。
【図16】本発明に係る加熱炉の更に別の実施例を示す
部分断面図である。
【図17】本発明に係る加熱炉の更に別の実施例を示す
部分断面図である。
【図18】本発明に係る加熱炉の更に別の実施例を示す
部分断面図である。
【図19】本発明に係る加熱炉の更に別の実施例を示す
部分断面図である。
【図20】本発明に係る加熱炉の更に別の実施例を示す
部分断面図である。
【符号の説明】
1 炉体 2 炉床 21〜24 段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北川 敏夫 埼玉県川口市西青木3丁目3番25号 (72)発明者 田中 努武 東京都中央区日本橋1丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 小林 和美 東京都中央区日本橋1丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 浜畑 利寛 東京都中央区日本橋1丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粉体または粒体の少なくとも一種を含む
    被加熱物を加熱する加熱炉であって、 炉室内の上下方向に複数段に分けられた炉床を有し、前
    記被加熱物が前記炉床の各段を順次に降りるように移送
    される加熱炉。
  2. 【請求項2】 前記炉床の各段は、段面と、段間に位置
    する面板とを含み、前記段面及び前記面板が前記被加熱
    物を受ける請求項1に記載の加熱炉。
  3. 【請求項3】 前記面板は、前記被加熱物の安息角に近
    い角度を有する斜面を構成する請求項2に記載の加熱
    炉。
  4. 【請求項4】 移送手段を有し、前記移送手段が前記面
    板を前記段面に沿って駆動する請求項2に記載の加熱
    炉。
  5. 【請求項5】 移送手段を有し、前記移送手段が前記面
    板に設けられた気体流通路を含み、前記気体流通路を通
    って流出する気体によって前記被加熱物を移送する請求
    項2に記載の加熱炉。
  6. 【請求項6】 前記炉床の各段は、回転体で構成され、
    前記回転体が前記被加熱物を受ける受部を有する請求項
    1に記載の加熱炉。
  7. 【請求項7】 前記回転体は、筒状であり、前記受部が
    外周面に設けられている請求項6に記載の加熱炉。
  8. 【請求項8】 前記炉床の各段は、少なくとも2つの腕
    部材を含み、前記腕部材のそれぞれは相互に交叉角度が
    生じるように配置される共に一端が互いに回転可能に軸
    止めされ、前記交叉角度によって被加熱物を受ける受部
    を形成し、交叉角度を可変させて被加熱物を移送する請
    求項1に記載の加熱炉。
  9. 【請求項9】 前記移送は、時間間隔をおいて間欠的に
    行なわれる請求項1に記載の加熱炉。
  10. 【請求項10】 前記炉床は、複数組備えられている請
    求項1に記載の加熱炉。
  11. 【請求項11】前記炉床は、前記被加熱物の排出路を間
    に挟んでその両側に配置されている請求項10に記載の
    加熱炉。
  12. 【請求項12】 予熱炉を有し、前記予熱炉が前記被加
    熱物投入口から前記炉室に至る経路に設けられている請
    求項1に記載の加熱炉。
  13. 【請求項13】 前記予熱炉の内部に加熱気体を流通さ
    せて前記被加熱物を予熱する請求項12に記載の加熱
    炉。
  14. 【請求項14】 前記加熱気体は、前記炉室から排気さ
    れた気体である請求項13に記載の加熱炉。
  15. 【請求項15】 前記加熱気体は、前記被加熱物の投入
    方向とは逆方向に流れる請求項13または14の何れか
    に記載の加熱炉。
  16. 【請求項16】 前記加熱気体は、前記被加熱物の投入
    方向と交叉する方向に流れる請求項13または14の何
    れかに記載の加熱炉。
  17. 【請求項17】 冷却炉を含み、前記冷却炉が前記被加
    熱物排出側に設けらている請求項1に記載の加熱炉。
  18. 【請求項18】 前記冷却炉の内部に冷却媒体を流通さ
    せて前記被加熱物を冷却する請求項17に記載の加熱
    炉。
  19. 【請求項19】 前記冷却媒体は、その通過熱量が前記
    被加熱物の通過熱量の0.95倍を越えない量で与えら
    れ、前記被加熱物と熱交換された後、燃焼用空気として
    用いられる請求項18に記載の加熱炉。
  20. 【請求項20】 予熱炉を有し、前記予熱炉が前記被加
    熱物投入口から前記炉室に至る経路に設けられ、前記予
    熱炉の内部に加熱気体を流通させて前記被加熱物を予熱
    するようにし、 前記冷却媒体は、前記冷却媒体は、その通過熱量が前記
    被加熱物の通過熱量の0.95倍を越えない量で与えら
    れ、前記被加熱物と熱交換された後、前記予熱炉に供給
    される請求項18に記載の加熱炉。
  21. 【請求項21】 前記冷却媒体は、その通過熱量と前記
    被加熱物の通過熱量との比が1を越える量で与えられ、
    前記被加熱物の通過領域内の中間部で前記通過領域から
    抜かれる請求項18に記載の加熱炉。
  22. 【請求項22】 前記冷却媒体は、空気であり、前記通
    過領域から抜かれた後、前記炉室を加熱するバーナに送
    られる請求項21に記載の加熱炉。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220098640A (ko) * 2021-01-04 2022-07-12 왕병철 치과 보철용 지르코니아 소결로

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