JPS5852980A - 還元焼成炉 - Google Patents

還元焼成炉

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JPS5852980A
JPS5852980A JP15255881A JP15255881A JPS5852980A JP S5852980 A JPS5852980 A JP S5852980A JP 15255881 A JP15255881 A JP 15255881A JP 15255881 A JP15255881 A JP 15255881A JP S5852980 A JPS5852980 A JP S5852980A
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JP
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furnace
flow rate
fuel supply
reduction
supply path
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克彦 水野
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Takasago Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、還元雰囲気の焼成帯を備えた連続炉若しくは
少なくとも一時的に炉内を還元雰囲気に保つようにした
単独炉等のように還元焼成を行なう炉に関し、特に、炉
内の温度と還元雰囲気濃度の制御を容易かつ正確に行な
うことができる還元焼成炉に関する。
還元焼成とは、炉内に供給される燃焼用の空気の量を、
炉内に供給される燃料の完全燃焼に必要な量より少なく
し、C01H2等の還元性ガスが存在する雰囲気中で被
焼成物を焼成することをいうのであって、素地若しくは
釉薬中に存在する金属酸化物が還元されて酸化雰囲気中
での焼成では得られない色調を出すことができるのであ
るが、その焼成温度と還元雰囲気濃度は成品の品質に重
大な影響を及ぼすのであり、これらの制御は極めて正確
に行なう必要がある。
一方、自動制御装置の著しい発達に伴ないて焼成炉の温
9度制御の自動化が推進されているが、燃料と空気の供
給量を正確に制御する必要のある還元焼成用の自動制御
装置は未だ存在せず、作業者が炉内の状態を目視により
観察しつつバーナーへ供給する燃料と空気の量を手動操
作により制御しているのが現状であり、例えば、炉内温
度が基準値より高くなった場合に、燃料の供給量を減ら
して基準温度に近づけようとすると、還元雰囲気濃度が
低下するため、空気の供給量もこれに合わせて適正に減
少させる必要があるのであって、高度な熟練者にとって
も常に炉内の温度と雰囲気とを一定に保つことは容易な
ことではないのである。
本発明は、このような温度と雰囲気の制御を容易にし、
さらには、自動制御をも可能にすることを目的とするも
のであって、第1の発明は、炉内に供給された空気中の
酸素と反応して発熱し、炉内を加熱することを主目的と
する燃焼用の燃料を炉内に供給する燃焼用燃料供給路と
、熱分解して還元性ガスを形成することを主目的とする
還元雰囲気形成用の燃料を炉内に供給する還元用燃料供
給路とを各別に設けるとともに、該両燃料供給路に各々
独立に作動する流量制御装置を設けたことを要旨とし、
第2の発明は、第1の発明に、燃焼用燃料の流量に対応
して、該燃料とともに炉内に供給する空気の流量を自動
的に制御する流量制御装置を付加したことを要旨とする
ものである。
以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
第1図に示すように、本実施例の還元焼成炉は、予熱体
Xと焼成帯Yと冷却帯2とを連設したトンネル炉であっ
て、トンネル状の炉体a内に形成された細長い炉室す内
にレールCが敷設され、予゛傭帯Xの端に設けられた入
口がら搬入された台車dが、予熱帯X1焼成帯Y及び冷
却帯2を順次に通過する間に、台車d上に載置された被
焼成物eが連続的に予熱、焼成、徐冷されて冷却帯2の
端に設けられた出[]から炉外に搬出されるようになっ
ており、炉室す内には、全体として台車の出口から入口
方向に向って強制的な空気流が生ずるようになっている
のは周知の通りであるが、本実施例においては、焼成帯
Yが、酸化帯Y11浄化帯Y2、還元帯Ya及び中性帯
Y41 に区分されている。
酸化帯y、は、酸化雰囲気で焼成する帯域であって、炉
体aの両側に3対のバーナーB/  、Bス、BJが並
列されており、そのほぼ中央部の炉体aの天井面゛に炉
室す内の温度を検出する温度センサT/が装置されてい
るとともに、これより浄化帯Y2寄りの天井面に炉室す
内の02ガスの濃度を□ 検出するOJLセンサC/が装置されている。浄化帯Y
ユは、炉外から空気を導入して、還元帯Y3から流れ込
む還元性のガスを燃焼させて中和する帯域である。還元
帯Y、9は、還元雰囲気で焼成する帯域であって、炉体
aの両側に4対のバーナーBダ、Bt % B6 、B
りが並列されており、台車dの走行方向後部のゾーンの
炉体aの天井面に炉室1)内の温度を検出する温度セン
サT2  とCOガスの濃度を検出するCOセンサC2
が装置され、走行方向前部のゾーンの炉体aの天井面に
同じく湿度センサT3 とCOセンサCJが装置されて
いる。中性帯YFは、中性雰囲気で焼成する帯域であっ
て、炉体aの両側に2対のバーナーBt 、 Btが並
列され、はぼ中央の天井面には温度センサTfが装置さ
れている。
次に、焼成帯Yの各帯域Yt 、 Y2 、Ya 、 
Y参について詳細に説明する。
酸化帯Y/は、第2図に示すように、各バーナB/ N
 B2 、B3が流量計5及び流量制御弁6を介設した
液体燃料供給路4とオリフィス9及び流量制御弁11を
介設した空気供給路8に接続されているとともに、基準
温度設定装置1と温度センサT、が比較装置2に接続さ
れ、さらに、流量計5及びオリフィス9の前後の圧力差
を計測する差圧計10の測定値と比較装置2の出力が演
算装置3に入力されるように接続され、その演算装置3
の出力が燃料と空気の流量制御弁6.11を駆動するサ
ーボモータ7.12に人力するように接続されていて、
基準温度設定装置1に予め入力しておいた基準温度と温
度センサTlの実測値に差が生じた場合に比較装置2か
ら演算装置3にその温度差に対応した信号が入力され、
演算装置3において、その温度差を0にするために増減
すべき燃料の修正量とこれに対応する空気の修正量が算
出され、これらの修正量に対応する信号がサーボモータ
7.12に入力されて流量制御弁6.11の開度が調整
され、バーナーB/ XBス、B3への燃料と空気の供
給料が自動的に制御されて一定濃度の酸化雰囲気で焼成
されるようになっている。
浄化帯Y2は、第3.4図に示すように、炉体aの上方
に流量制御弁25を有する空気供給管24が配設され、
この空気供給管24から分岐されたダンパ29を有する
多数の支管27が炉体aを各方向から貫ぬいてその吐出
口28が炉室す内に臨んでいるとともに、酸化帯Y/に
装置された0スセンサCIと基準O2濃度設定装置21
とが比較装置22に接続され、この比較装置22の出力
が演算装置23に人力するように接続され、さらに、演
算装置23の出力が流量制御弁25を駆動するサーボモ
ータ26に入力するように接続されていて、還元帯Y3
 がら流入する還元性のガスに吐出口28から噴出する
浄化用の空気を混合して燃焼させることにより酸化帯Y
/内に還元性のガスが流入するのを阻止し、o2センサ
C/により計測した酸化帯Ylの02濃度と設定装置2
1に予め入力した基準濃度とに差が生じた場合には、比
較装置22がら出方する濃度差に対応する信号によって
演算装置23において増減すべき空気量が算出され、そ
の修正量に応じた信号がサーボモータ26に入力されて
流量制御弁25の開度を調整し、吐出口28から炉室す
内に供給される空気量を制御することによって、酸化M
”(DO2g1度を基準値に保つようになっている。
還元帯Yaは、台車dの走行方向後部のバーナーBe 
、Btを備えたゾーンと走行方向前部のバーナーB6、
Bりを備えたゾーンの2つのゾーンに分けて温度及び雰
囲気の制御を行なうようになっており、2つのゾーンの
基準温度及び基準CO濃度は夫々異なるが、その構造及
び制御方法は同一であるので台車dの走行方向後部のゾ
ーンについて説明する。なお、このように複数のバーナ
ーをHするゾーン各に制御することによって各バーナー
毎に制御する場合に比べて制御装置が簡素化し、操作も
容易になる利点がある。第5図に示すように、流量計3
5及び流量制御弁36を介設した液体燃料の供給路34
とオリフィス39及び流量制御弁41を介設した空気の
供給路38がバーナーBy 、BFに接続されていると
ともに、基準温度設定装置31と湿度センサT2が比較
装置32に接続され、比較装置82の出力と、燃料供給
路34の流量計35及び空気供給路38のオリフィス3
9の前後の差圧を計測する差圧計40の計測値とが演算
装置33に入力するように接続され、さらに、演算装置
33の出力が、流量制御弁36.41を駆動するサーボ
モータ87.42に入力するように接続されていて、基
準温度設定装置81ニ予メ入力された基準温度と湿度セ
ンサT2によって計測された炉室す内の実測温度に差が
生じた場合には、比較装置32から演算袋rItaaに
その温度差に対応する信号が入力され、演算装置33に
おいてその温度差を0にするために必要な燃料の増減量
及びこれに対応する空気の増減量が計算されてこれに対
応する信号がサーボモータ37、42に人力されて流量
制御弁86.41の開度を調整し、バーナーBl 、B
jから炉室す内を基準温度に保つに必要な量の燃料及び
その燃料を完全燃焼するのに必要にして十分な量の空気
が吐出されるようになっている。
また、CO濃度センサC2と基準CO濃度設定装置43
が比較装置44に接続され、比較装置44は演算装置4
5に接続され、さらに、演算装置45は、還元雰囲気形
成用の気体燃料供給路46に介設された流量制御弁47
を駆動するサーボモータ48に接続されており、気体燃
料供給路46はバーナーBヂ、Brに接続されていて、
CO濃度センサC2によって計測された炉室す内のCO
濃度の実測値と基準CO濃度設定装置43に予め人力さ
れた基準CO濃度とに差が生じた場合には、比較装置4
4からその濃度差に対応する信号が演算装置45に入力
され、演算装置45において、その濃度差を0にするた
めに必要な気体燃料の増減量を計算し、その計算値に対
応する信号がサーボモータ48に入力されて流量制御弁
47の開度が調整され、炉室す内において熱分解して還
元性のガスを形成する気体燃料の供給量を制御し、炉内
すの還元雰囲気濃度を基準濃度に保つようになっている
次に、この還元帯YJに装置されるバーナーBQ (B
t % Bt 、Bj)の構造を第6図に基づいて説明
すると、このバーナーB9は、燃焼炎を高速度で細長く
噴出する高速バーナーであって、炉体aに嵌め込まれた
バーナータイル63の外面に固定された取付板62に固
着されており、液体燃料管50と、−次空気管53と、
気体燃料管56と、二次空気管59とが同心に配置され
、液体燃料管50の基端51には液体燃料供給路34が
、−次空気管53と二次空気管59の基端54.60に
は空気供給路38が、気体燃料管56の基端57には気
体燃料供給路46が夫々接続されていて、液体燃料管5
0から噴出する液体燃料が主として空気管53.59か
ら噴出する空気中の酸素と反応してバーナータイル68
の燃焼室64内で燃焼し、気体燃料管56から噴出する
気体燃料は主として上記反応熱により分解してCO等の
還元性ガスとなり、燃焼炎と還元性ガスがバーナータイ
ル68の内面に形成された小径の噴口65から高速度で
炉室す内に噴出するようになっている。
なお、本実施例では、バーナータイル68の燃焼室64
、噴口65及びバーナーBlの先端部に、還元性ガスか
ら遊離した炭素が媒となって付着し、特に、噴口65を
塞ぐおそれがあるので、第5図に一点鎖線Aで示すよ゛
うに、還元雰囲気形成用の気体燃料の供給路46の端末
を、バーナーBeと別にして、炉体aを貫ぬいて炉室す
内に臨ませることが望ましい。
また、燃焼を主目的とする燃料を気体とし、還元雰囲気
の形成を主目的とする燃料を液体としてもよいことは明
らかである。
中性帯Ypにおいては、温度センサT、により測定され
た炉室す内の温度と予め設定された基準温度との差を0
にするように各バーナーBP、Bりの燃料の吐出量が制
御されるようになっており、燃焼用の空気は冷却帯2か
ら流入する空気を用いる。
上記実施例によって具体的に説明したように、本発明の
第1の発明の還元焼成炉は、炉内に供給された空気中の
酸素と反応して発熱し、炉内を加熱することを主目的と
する燃焼用の燃料を炉内に供給する燃焼用燃料供給路と
、熱分解して還元性ガスを形成することを主目的とする
還元雰囲気形成用の燃料を炉内に供給する還元用燃料供
給路とを各別に設けるとともに、該両燃料供給路に各々
独立に作動する流量制御装置を設けたことを要旨とする
ものであって、単一の燃料供給路から供給される燃料の
量とこれに対する空気の量を制御することにより炉内湿
度と還元雰囲気濃度の両方を同時に制御しようとする従
来の還元焼成炉においては、炉内温度と還元雰囲気の一
定化に要する遅れ時間の相違及び、燃焼用の燃料と還元
雰囲気形成用の燃料の制御量の相違などにより、適正か
つ迅速な制御が困難であったものが、燃焼用の燃料と還
元雰囲気形成用の燃料を各別の経過で供給し、かつ、夫
々独立に制御することにより、炉内温度と還元雰囲気濃
度とを極めて容易に制御することができ、手動操作によ
る場合は未熟練者でも取扱うことができ、また、上記実
施例のように自動制御を行なう場合には、その制御装置
を単純化し、設備費を低減し得る効果を奏する。また、
本発明の第2の発明の還元焼成炉は、炉内に供給された
空気中の酸素と反応して発熱し、炉内を加熱することを
主目的とする燃焼用の燃料を炉内に供給する燃焼用燃料
供給路と、熱分解して還元性ガスを形成することを主目
的とする還元雰囲気形成用の燃料を炉内に供給する還元
用燃料供給路とを各別に設けるとともに、該両燃料供給
路に各々独立に作動する流量制御装置を設け、かつ、燃
焼用燃料の流量に対応して、該燃料とともに炉内に供給
する空気の流量を自動的に制御する流量制御装置を設け
たことを要旨とするものであって、燃焼に必要な空気の
量は自動的に制御されるから、燃焼用と還元雰囲気形成
用の燃料の供給量だけを制御するだけでよく、その操作
が一層容易かつ正確となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明の一実施例を示し、第1図は炉体aの
概要を示す平面図、第2図は酸化帯の制御系統を示す回
路図、第3図は浄化帯の断面図、第4図は浄化帯の制御
系統を示す回路図、第5図は還元帯の制御系統を示す回
路図と断面図、第6図は還元帯に装置したバーナーの拡
大断面である。 C2、C3:還元雰囲気濃度センサ T2、T3:温度
センサ 31:基準温度設定装置32:比較装置 33
 演算装置 34:燃焼用燃料供給路 35:流量計 
36二流量制御弁 38:空気供給路 41:流量制御
弁 Bヂ、BJ−1B6、Bり :バーナー 43:基
準CO濃度設定装M 44:比較装置 45:演算装置
 46:還元雰囲気形成用燃料供給路47:流量制御弁 出願人 高砂工業株式会社 代理人  弁理士 野 口  宏

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 炉内に供給された空気中の酸素と反応して発熱し、
    炉内を加熱することを主目的とする燃焼用の燃料を炉内
    に供給する燃焼用燃料供給路と、熱分解して還元性ガス
    を形成することを主目的とする還元雰囲気形成用の燃料
    を炉内に供給する還元用燃料供給路とを各別に設けると
    ともに、該両燃料供給路に各々独立に作動する流量制御
    装置を設けたことを特徴とする還元焼成炉 2 燃焼用燃料供給路の流量制御装置が、予め設定され
    た基準温度と炉内温度の実測値との差に対応して流量を
    自動的に制御する構成としたことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の還元焼成炉 3 還元用燃料供給路の流量制御装置が、予め設定され
    た還元雰囲気の基準濃度と炉内濃度の実測値の差に対応
    して流量を自動的に制御する構成としたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項若しくは第2項記載の還元焼成
    炉 4 還元用燃料供給路を、燃焼用燃料供給路に接続され
    たバーナーに接続したことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の還元焼成炉5 還元用燃料供給路を、燃焼
    用燃料供給路に接続されたバーナーと別にして炉内に臨
    ませたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の還
    元焼成炉 6 炉内に供給された空気中の酸素と反応して発熱し、
    炉内を加熱することを主目的とする燃焼用の燃料を炉内
    に供給する燃焼用燃料供給路と、熱分解して還元性ガス
    を形成することを主目的とする還元雰囲気形成用の燃料
    を炉内Gこ供給する還元用燃料供給路とを各別に設ける
    とともに、該両燃料供給路に各々独立に作動する流量制
    御装置を設け、かつ、燃焼用燃料の流量に対応して、該
    燃料とともに炉内に供給する空気の流量を自動的に制御
    する流量制御装置を設けたことを特徴とする還元焼成炉 7 燃焼用燃料供給路の流量制御装置が、予め設定され
    た基準温度と炉内温度の実測値との差に対応して流量を
    自動的に制御する構成としたことを特徴とする特許請求
    の範囲第6項記載の還元焼成炉 8 還元用燃料供給路の流量制御装置が、予め設定され
    た還元雰囲気の基準濃度と炉内濃度の実測値の差に対応
    して流量を自動的に制御する構成としたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第6項若しくは第7項記載の還元焼成
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