KR19980063379A - 글래스 라이닝용 소성로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주로 글래스 라이닝을 행한 제품을 소성하는 소성로에 관한 것으로서, 열효율이 좋은 버너방식을 채용하고, 더욱이 청정한 분위기에서 가열할 수 있는 동시에 가열온도를 균일하게 할 수 있고, 또한 급가열, 급냉각의 사용조건 하에서도 아무 문제없이 사용할 수 있도록 하는 것을 과제로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 노본체 (1) 와 노바닥 (2) 으로 구성되는 배치식 (batch type) 글래스 라이닝용 소성로로서, 노본체 (1) 및 노바닥 (2) 전체에 방열관이 거의 균일하게 배치되고, 또한 각각 배치된 방열관은 개별적으로 온도를 제어할 수 있으며, 더욱이 상기 방열관은 급가열냉각에 견딜 수 있는 내열성 금속으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

글래스 라이닝용 소성로

본 발명은 소성로 (燒成爐) 에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 주로 글래스 라이닝을 행한 제품을 소성하는 소성로에 관한 것이다.

종래부터, 이러한 종류의 소성로로서는 여러 가지가 사용되고 있는데, 그 가열방식 면에서는 버너식과 전기식으로 대별되고, 또한 운전방식 면에서는 배치식 (batch type) 과 연속식으로 대별된다.

그리고, 이러한 방식은, 피소성물의 종류에 따라, 적절히 선택하여 채용하는 것이 일반적이다.

그런데, 글래스 라이닝을 행한 제품은, 금속 표면에 하측 유액 또는 상측 유액을 도포하고, 건조시킨 후에 소성하여 제조되는 것으로, 급가열로 소성시킨 후, 노 밖으로 끄집어내어 급냉각시키는 것이 일반적이다.

이러한 도포, 건조, 소성이 반복되는 과정에서, 불순물이 들어가면 제조 후의 글래스 라이닝 제품의 내식성에 손상이 가게 된다.

따라서, 이러한 글래스 라이닝 제품의 소성을 행할 경우에는, 소성 분위기의 청정성 (淸淨性) 이 그 조건이 되는데, 버너식 소성로에서는 버너의 연소가스가 글래스 라이닝에 악영향을 미치고, 더욱이 버너의 연소가스로 확산된 분진이 피소성물에 부착될 우려가 있다.

글래스 라이닝 제품의 소성에는, 상기 분진의 확산에 의한 품질저하를 방지하기 위해, 노의 내부에서 교반하지 않을 것, 가열온도가 균일할 것 등의 조건이 필요해진다.

이러한 관점에서, 글래스 라이닝 제품의 소성은 전기로에서 이루어지는 것이 일반적이었다.

또한, 글래스 라이닝 제품은 대량생산보다는, 소량다품종인 경우가 많기 때문에, 대량의 피소성물을 연속적으로 소성하는 작업에는 합치되지 못하고, 따라서 버너식 소성로로 소성하는 것이 일반적이다.

그러나, 전기로의 경우, 높은 에너지 비용이 소요되어 경제성이 떨어진다는 문제점이 있다.

또한, 버너식 소성로에서, 청정한 분위기를 유지하기 위해, 종래에는 방열관을 사용하는 경우도 있으며, 이러한 방열관의 재질로는 일반적으로 원심주조관이 사용되고 있다.

그러나, 글래스 라이닝의 소성은, 소성온도까지 급속가열하는 등의 방법으로 고정밀도의 온도제어를 행하기 때문에, 두께가 두꺼운 종래의 원심주조관으로는, 열전달에 시간이 걸리는 동시에, 관의 중량이 무거워지고, 온도제어의 응답시간이 지연되어, 고정밀도의 온도제어가 불가능하다.

또한, 배치 (batch) 로이므로, 피소성물의 출입 시에, 노의 내부가 급격히 냉각된다.

이러한 급가열냉각이 요구되는 글래스 라이닝 소성에서는, 배치 (batch) 마다 큰 온도차이가 발생되고, 이것이 빈번히 반복되기 때문에, 종래의 원심주조관에서는, 열응력에 의해 단시간에 방열관이 파열될 우려가 있었다.

본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 열효율이 좋은 버너방식을 채용하고, 또한 청정한 분위기하에서 가열할 수 있는 동시에, 가열온도를 균일하게 할 수가 있으며, 더욱이 급가열, 급냉각의 사용조건 하에서도 어려움 없이 사용할 수 있도록 하는 것을 과제로 한다.

도 1 은 일실시예로서의 소성로의 종단면도.

도 2 는 도 1 의 Ⅰ-Ⅰ 선 단면도

도 3 은 도 1 의 Ⅱ-Ⅱ 선 단면도

도 4 는 천정부에 있어서의 방열관의 지지상태를 나타내는 주요부 확대단면도

도 5 는 노바닥에 있어서의 방열관의 지지상태를 나타내는 주요부 확대단면도

도 6 은 노바닥을 하강시킨 상태의 종단면도.

도 7 은 피소성물을 노바닥에 설치한 상태의 종단면도.

도 8 은 피소성물을 노의 내부에 수용한 상태의 종단면도.

도 9 는 소성시간과 노내의 분위기 온도의 상관관계를 나타내는 그래프.

도 10 은 소성시간과 피소성물 온도의 상관관계를 나타내는 그래프.

＊ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＊

1 … 노본체 2 … 노바닥

3a, 3b, 3c … 방열관 4 … 천정부

5 … 측벽부

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 과제의 해결을 위한 수단은, 노본체 (1) 와 노바닥 (2) 으로 구성된 배치 (batch) 식 글래스 라이닝용 소성로로서, 노본체 (1) 및 노바닥 (2) 의 전체에 방열관이 거의 균일하게 배치되고 또한, 각각 배치된 방열관은 개별적으로 온도 제어가 가능하고, 더욱이 상기 방열관은 급가열냉각에 견딜 수 있는 내열성 금속으로 구성되어 있는데 있다.

즉, 방열관 (radiant tube) 이 구비되어 있으므로, 가열하기 위한 버너의 연소가스는 방열관의 내부를 통과할 뿐이고, 노의 내부에는 들어가지 않기 때문에, 노의 내부에 불순물이 들어갈 우려도 없어, 노의 내부의 청정성에 손상을 주는 일도 없다.

또한, 방열관은 노본체 (1) 및 노바닥 (2) 의 전체에 거의 균일하게 배치되어 있기 때문에, 가열온도도 균일한 상태로 유지된다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

도 1 및 도 2 에서, (1) 은 노본체로, 노바닥부가 개방되어 있어, 마치 종모양으로 형성되어 있다.

도 3 에서, (2) 는 노바닥으로, 상기 노본체 (1) 에 대하여 승강이 가능하도록 장착되어 있다.

그리고, 이들 노본체 (1) 와 노바닥 (2) 에는, 단열재로서의 세라믹파이버가 내장되어 있다.

또한, 노본체 (1) 와 노바닥 (2) 에는, 거의 균일하게 방열관이 설치되어 있다.

이것을 보다 구체적으로 설명하면, 노본체 (1) 의 천정부 (4) 에는, 대략 W 자형의 방열관 (3a) 이 1 개 설치되어 있다.

이 방열관 (3a) 은, 도 1 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 금속부품 (8) 에 의해 지지되어 있다.

보다 상세히 설명하면, 이 금속부품 (8) 은, 천정부 (4) 에서 늘여뜨려진 현수부 (9) 와, 이 현수부 (9) 에 교차하여 배치된 설치부 (10) 로 구성되어 있으며, 그 설치부 (10) 위에 방열관 (3a) 이 배치되어 금속부품 (8) 으로 매어 늘어뜨려진 상태로 지지되어 있다.

이 방열관 (3a) 의 일단부는 측벽부 (5) 에 고정되어 상기와 같은 금속부품 (8) 으로 지지되므로, 방열관 (3a) 의 타단부는 상기 금속부품 (8) 에 자유로운 상태로 지지되어 있다.

또한, 노본체 (1) 의 측벽부 (5) 에는, 대략 U 자형의 방열관 (3b, ……) 이 8 개 등간격으로 설치되어 있다.

이 측벽부 (5) 의 방열관 (3b) 도, 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 금속부품 (11) 에 의해 지지되어 있다.

보다 상세히 설명하면, 이 금속부품 (11) 은, 단면이 대략 ㄷ 자형인 것으로, 양단이 측벽부 (5) 에 부착되어 있고, 이 금속부품 (11) 과 측벽부 (5) 사이에 방열관 (3b) 이 장착되어 있다.

이 방열관 (3b) 의 일단부는 천정부 (4) 에 고정되고, 상기와 같은 금속부품 (11) 으로 지지되므로, 방열관 (3b) 의 타단부는 자유로운 상태에서 금속부품 (11) 에 지지되어 있다.

또한, 노바닥 (2) 에는, 도 3 에 도시된 바와 같이, 대략 W 자형의 방열관 (3c) 이 2 개 설치되어 있다. 보다 상세히 설명하면, 노바닥 (2) 은 노바닥 본체 (2a) 와, 피소성물을 배치하기 위한 설치판 (13) 으로 구성되어 있으며, 그 노바닥 본체 (2a) 와 설치판 (13) 사이에 방열관 (3c) 이 설치되어 있다.

설치판 (13) 은 지지구 (14) 에 지지된 상태로 설치되어 있다.

또한, 방열관 (3c) 은 도 5 에 도시된 바와 같이, 금속부품 (12) 에 의해 지지되어 있다.

보다 상세히 설명하면, 이 금속부품 (12) 은 노바닥 (2) 에서 위로 돌출하는 형태로 설치되어 있다. 그리고, 그 금속부품 (12) 위에 방열관 (3c) 이 배치되어 있다.

이 방열관 (3c) 의 일단부는 노바닥 (2)의 측면부에 고정되고, 상기와 같은 금속부품 (12) 에 배치되어 있으므로, 방열관 (3c) 의 타단부는 자유로운 상태에서 금속부품 (12) 에 지지되어 있다.

이 결과, 방열관 (3a, 3b, 3c) 은 노본체 (1) 및 노바닥 (2) 의 전체에 거의 균일하게 배치되어 있게 된다.

단, 「전체에 균일하게」 란, 노본체 (1) 및 노바닥 (2) 의 전체에 배치되어 있는 것을 의미하고, 거의 동일한 량으로 배치되어 있는 것을 의미하는 것은 아니다.

실제로, 본 실시예에서는, 노 전체의 방열관의 연소 총에너지량에 대하여 10 % 의 에너지량에 상당하는 방열관이 노본체 (1) 의 천정부 (4) 에 배치되고, 60 % 의 에너지량에 상당하는 방열관이 노본체 (1) 의 측벽부 (5) 에 배치되고, 30 % 의 에너지량에 상당하는 방열관이 노바닥 (2) 에 배치되어 있다.

이와같이 배치되어 있기 때문에, 노본체 (1) 의 천정부 (4) 와 측벽부 (5), 및 노바닥 (2) 의 각부에서 방열관이 개별적으로 온도를 제어할 수 있게 되며, 그 결과 여러 형상, 수치의 피소성물을 균일하게 가열할 수 있게 되는 것이다.

또한, 노의 외부로 꺼내어, 일단 냉각시킨 피소성물을 다시 노의 내부에서 가열하기 시작할 때에도, 위와 같이 방열관 (3a) 이 배치되어 있는 것은, 가장 냉각되어 있는 노바닥 (2) 만을 미리 예열시켜 둘 수 있다는 이유 등에서 효과적이다.

게다가, 이 방열관들은, 급가열냉각에 견딜 수 있는 내열성 금속, 예를 들어 니켈, 크롬, 텅스텐합금으로 구성되어 있다.

또한, 방열관에는, 일단부만이 아니라, 양단부에 각각 버너 (도시하지 않음) 가 장착되어 있고, 각각의 단부측에서 교대로 연소할 수 있도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 방열관의 양단에 설치된 버너가 연소측과 배기측으로 상호 대체되고, 버너에서 연소된 연소가스가 방열관 내부를 교대로 반전하여 흐르는 구조로 되어 있다.

더욱이, 방열관의 버너에는 각각 축열체 (도시하지 않음) 가 장착되어 있어, 배출열을 회수하고 이것을 연소용 공기의 가열에 이용하여 고온의 연소용 공기를 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 이 축열체는 배기측의 버너에서는 배기가스로부터 배출열을 회수하고 연소측의 버너에서는 연소용 공기를 가열하는 역할을 한다.

다음에, 이러한 구성으로 이루어진 연소로를 사용하는 경우에는, 먼저, 도 6 에 도시된 바와 같이, 노본체 (1) 에 대하여 노바닥 (2) 을 하강시킨다.

이어서, 도 7 에 도시된 바와 같이, 노바닥 (2) 의 설치판 (13) 위에 대략 링 (ring) 형상의 지그 (7) 를 두고, 그 위에 피소성물로서의 반응조 (反應槽) 를 배치한다.

이 반응조 (6) 에는, 미리 하측 유액 또는 상측 유액이 도포되어 건조되어 있다.

다음에, 도 8 에 도시된 바와 같이, 노본체 (1) 에 대하여 노바닥 (2) 을 상승시켜서, 노의 내부를 노본체 (1) 와 노바닥 (2) 으로 다시 포위한다.

이 상태에서, 버너 (도시하지 않음) 에 연료가스와 연소용 공기를 보내어 버너를 작동시키고, 방열관 (3a, 3b, 3c) 내에서 연소가스를 연소시켜 피소성물인 반응조 (6) 를 가열한다.

이 경우에, 버너에 의한 가열은, 방열관 (3a, 3b, 3c) 내에서 연소가스를 연소시키기 때문에, 노의 내부에 연소된 가스나 분진이 들어가는 일이 없으며, 따라서, 청정한 분위기가 유지되게 된다.

또한, 노 전체의 방열관의 총연소에너지량에 대하여 10 % 의 에너지량에 상당하는 방열관이 노본체 (1) 의 천정부 (4) 에 배치되고, 60 % 의 에너지량에 상당하는 방열관이 노본체 (1) 의 측벽부 (5) 에 배치되며, 30 % 의 에너지량에 상당하는 방열관이 노바닥 (2) 에 배치되어 있고, 각부가 개별적으로 온도제어 가능하기 때문에, 피소성물인 반응조 (6) 는, 노의 상부, 측부, 하부의 각부로 부터의 복사열에 의해 거의 균일한 상태에서 가열되고 소성되게 된다.

더욱이, 방열관 (3a, 3b, 3c) 은, 내열성 금속인 니켈, 크롬, 텅스텐 합금으로 구성되어 있으므로, 급가열냉각에도 견딜 수 있으며, 이런 종류의 반응조 등의 글래스 라이닝 제품의 소성에 적합하다.

또한, 일반적인 방열관에 사용되는 원심주조관에 비하여, 약 1/3 의 두께로 두께가 얇으므로, 온도제어의 응답시간이 짧아지고, 고정밀도의 온도제어가 가능해진다.

또한, 노본체 (1) 및 노바닥 (2) 의 방열관의 가열에 의한 온도의 균일화를 도모하기 위하여, 노바닥 (2) 의 방열관만을 먼저 가열시켜, 소정의 온도에 달했을 때, 노본체 (1) 의 방열관을 가열시킨다.

본 실시예에서는, 노바닥 (2) 의 온도가 노본체의 온도보다 50℃ 높아진 후에, 천정부 (4) 의 방열관 (3a) 의 버너나 측벽부 (5) 의 방열관 (3b) 의 버너를 착화한다.

이와같이, 노바닥 (2) 의 방열관의 버너만을 먼저 연소시켜 온도조정을 하는 것은 이하의 이유에 의한다.

피소성물을 노에서 출입시킬 때는, 방열에 의해 노바닥 (2) 은 노본체 (1) 에 비하여 온도가 낮아진다.

또한, 피소성물의 지지를 위해, 노바닥 (2) 에는 열 용량이 큰 내화물이 사용되고, 피소성물이 노에서 출입할 때에 냉각되면, 소성로 내부의 온도상승이 지연된다.

더욱이, 비교적 작은 피소성물을 처리하는 경우, 노바닥 (2) 측의 열 손실이 커지고, 균일한 온도분포를 얻을 수 없다.

이러한 이유에서, 배치 (batch) 식으로 소성로 내부의 가열을 반복하면, 노바닥 (2) 의 온도는 노본체 (1) 의 온도보다도 필연적으로 낮아지고, 또한 그 온도 차이를 해소할 수 없다.

이런 상태에서, 노바닥 (2) 의 방열관의 버너와 노본체 (1) 의 방열관의 버너를 동시에 착화하면, 그 온도차이가 발생한 그 상태에서 노바닥 (2) 과 노본체 (1) 가 승온될뿐만 아니라, 그 온도차이는 오히려 커진다.

특히, 글래스 라이닝을 행한 제품의 소성은, 급가열하기 때문에, 노의 능력이 허용하는 한에서 단시간에 행하는 것이 좋은 품질을 얻을 수 있으므로, 최대한으로 승온한다.

따라서, 노본체 (1) 의 천정부 (4), 측벽부 (5), 노바닥 (2) 의 버너가 모두 최대로 연소되기 때문에, 상술한 바와 같이 노바닥 (2) 과 노의 본체 (1) 에 온도차이가 있으면, 그 온도차이를 승온 도중에 시정할 수 없다.

이 온도차이를 시정하기 위해, 노본체 (1) 의 천정부 (4) 및 측벽부 (5) 의 파워를 절감하면, 승온시간이 길어진다.

그래서, 노바닥 (2) 의 방열관의 버너를, 노본체 (1) 의 방열관의 버너보다도 먼저 착화하는 것이지만, 먼저 착화하면, 도 9 에 도시된 바와 같이, 노바닥 (2) 의 온도가 먼저 상승된다.

단, 가열 공기는 상승하므로, 노의 내부 분위기의 상승온도는, 노바닥 (2) 에 비해, 노본체 (1) 의 천정부 (4) 나 측벽부 (5) 가 더욱 현저하다.

따라서, 노바닥 (2) 측이 먼저 승온되어도, 노바닥 (2) 측과 노본체 (1) 측의 온도차이는 서서히 좁혀지고, 마침내는 노바닥 (2) 측과 노본체 (1) 측의 온도가 동일해 진다.

이것을 도 9 에 의거하여 설명하면, 노바닥 (2) 의 착화시간 (T₁)은 노본체 (1) 의 착화시간 (T₂) 보다 앞서고, 따라서, 시간 (T₁) 후에 노바닥 (2) 의 온도 (t₆) 는 신속하게 승온되고, 노본체 (1) 의 온도 (t₅) 보다 50℃ 높아진 시간 (T₂) 에서 노본체 (1) 의 버너가 착화된다. 노바닥 (2) 의 온도 (t₆) 는, 노본체 (1) 의 온도 (t₅) 에 앞서 승온되나, 온도차이가 서서히 좁혀지고, 시간 (T₃) 후에는, 노바닥 (2) 측의 온도 (t₆) 와 노본체 (1) 의 온도 (t₅) 가 같아지며, 그 후 양쪽의 온도는 거의 동일하게 상승한다.

그 결과, 노내의 분위기 온도의 온도분포가, 노본체 (1) 와 노바닥 (2) 에서 거의 균일하게 된다.

노바닥 (2) 의 방열관의 버너를 노본체 (1) 의 방열관의 버너에 선행하여 연소시키는 시간은, 노바닥 (2) 의 온도, 피소성물의 열용량이나 형상 등으로 크게 변화하기 때문에, 노바닥 (2) 의 온도가 노본체 (1) 의 온도보다 일정한 온도로 높아진 시점에서, 노본체 (1) 의 방열관의 버너에 착화시키면, 노 전체의 온도를 용이하게 제어할 수 있다. 본 실시예에서는, 이 온도를 50℃ 로 설정하고 있다. 즉, 노본체 (1) 의 버너가 착화되는 시간 (T₃) 에 있어서의 노바닥 (2) 의 온도 (t₆) 와 노본체 (1) 의 온도 (t₅) 와의 온도차이 (t₆- t₅) 는 50℃ 가 된다.

설정온도는 노의 특성에 따라 다르나, 노본체 (1) 의 방열관의 버너와 노바닥 (2) 의 방열관의 버너를 동시에 착화하여 승온시켰을 경우의 노의 내부의 온도차이 (노본체 (1) 와 노바닥 (2) 의 온도차이) 의 1/2 ∼ 1 배의 범위에서 설정하는 것이 바람직하다.

이런 범위로 설정하는 것은, 1 배를 초과하면 노바닥 (2) 에서 가열된 공기가 상승하여 노본체 (1) 의 온도도 올라가게 되고, 1 배 이상의 온도차이를 얻을 수 없을 우려가 있어 바람직하지 않으며, 또한 1/2 배 미만일 경우, 노바닥 (2) 의 방열관의 버너만을 미리 연소시키는 효과가 없어지기 때문이다.

온도의 제어는, 퍼스널 컴퓨터와 조절계를 조합하여, 프로그램제어함으로써 행해진다.

또한, 노에 있어서는, 노의 상하방향의 온도차이를 해소하기 위해 노의 내부를 교반하는 것이 일반적이나, 노를 교반하지 않는 소성로에서는, 노바닥 (2), 측벽부 (5), 천정부 (4) 의 온도설정에 있어서 일정한 옵셋량을 주어 제어한다. 즉, 노바닥 (2), 측벽부 (5), 천정부 (4) 의 각 부의 온도설정에 미리 온도차이를 설정하고 제어하면, 상하방향의 온도차이를 해소할 수 있다.

옵셋량은, 옵셋 없이 승온시킬 경우의 노의 내부의 온도차이의 1/2 ∼ 1 배의 범위에서 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 범위로 설정하는 것은, 옵셋량이 노의 내부온도 차이의 1/2 배 미만이 되면 상하방향의 온도차이가 발생하기 때문에 바람직하지 않으며, 또한 1 배를 초과하면, 노바닥 (2) 에서 가열된 공기가 상승하여 노본체 (1) 와 노바닥 (2) 의 온도차이를 얻지 못할 우려가 있으므로 바람직하지 않기 때문이다.

이 옵셋량의 설정을 도 10 에 의거하여 설명하면, 처음에는 노바닥 (2) 측은 노본체 (1) 측에 비하여 늦게 승온되나, 설정온도에 근접하여 연소제어가 시작되면, 미리 노바닥 (2) 의 설정온도 (t₃) 가 노본체 (1) 의 설정온도 (t₄) 보다도 높게 되어 있으므로 (이 온도차이 t₃- t₄가 옵셋량임), 시간 (T₅) 이 경과했을 때에 노바닥 (2) 과 노본체 (1) 의 온도가 동일하게 되고, 그 후에는 노바닥 (2) 의 온도가 노본체 (1) 의 온도보다도 높아진다.

그러나, 가열된 공기는 상승하므로, 최종적으로는 노바닥 (2) 측과 노본체 (1) 측의 온도가 거의 동일해지고, 노의 내부 분위기의 온도분포가 균일해진다. 이것은 피소성물의 상부의 온도 (t₁) 와 하부의 온도 (t₂) 가 거의 동일해지는 것으로부터 알 수 있다.

이 온도제어도, 퍼스널컴퓨터와 조절계를 조합하여 프로그램을제어함으로써 행해진다.

본 실시예에서는, 노바닥 (2) 의 설정온도를 천정부 (4) 의 설정온도보다 20 % 높아지도록 설정한다.

이 제어는, 노내의 교반을 할 수 없는 노의 경우에 유효하다

또한 노본체 (1) 가 대략 종모양으로 형성되어 있으므로, 피소성물의 출입을 소성시마다 빈번하게 행하는 배치 (batch) 식 노임에도 불구하고, 노본체 (1) 와 노바닥 (2) 이 분리된 상태에서도 노본체 (1) 의 내부의 열은 노본체 (1) 의 내부에 그대로 머물고, 또한 하방의 노바닥 (2) 의 열도 상승하여 노본체 (1) 의 내부에 머물어 빠져나갈 가능성도 적으며, 다음 공정의 가열을 개시할 때에, 이 열을 사용할 수 있으므로 열손실이 적다는 이점이 있다.

그리고, 방열관에는, 일단부뿐만 아니라, 양단부에 각각 버너가 장착되어 있고, 각각의 단부측에서 교대로 연소할 수 있도록 구성되어있으므로, 일단부만을 연소시키는 경우에 비하면, 배기측인 타단부측의 온도강하를 효과적으로 방지할 수 있다. 이것은 노의 내부온도를 균일하게 하는데 적합하다.

또한, 방열관의 버너에는, 축열체가 장착되어 있으므로, 배출열을 회수하고, 이것을 연소용 공기의 가열에 이용하여 고온의 연소용 공기를 공급할 수 있으며, 연소용 공기가 고온이 되면 연소에 필요한 산소량이 낮아지므로, 연소용 공기량을 낮게 억제하여 다량의 배기가스를 받아들여 연소시켜도 안정된 연소가 얻어진다.

적은 공기량으로 배기가스를 다량으로 받아들여 산소량이 낮은 상태에서 연소시키면, 화염이 길어지고 화염의 피크온도가 낮아지기 때문에, 방열관에서 연소되고 있는 버너 부근과 떨어진 부위의 온도차이가 적어짐과 동시에, NO_X의 발생이 적어져, 대기오염을 방지할 수 있게 된다.

또한, 화염의 피크 온도가 저하됨에 따라, 내열금속제인 관의 수명이 연장된다.

그리고, 배출열의 회수와 배기가스의 재순환을 조합함으로써, 에너지 효율의 향상, 온도분포의 균일화, NO_X의 발생량의 저하, 관의 수명의 연장의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기의 실시예에서는, 방열관 (3a, 3b, 3c) 의 재질로서 내열성 금속인 니켈, 크롬, 텅스텐 합금을 이용했으나, 방열관 (3a, 3b, 3c) 의 재질은 여기에 한정되는 것이 아니라, 가령 니켈과 여타 금속의 합금을 사용할 수도 있다.

또한, 철크롬계 내열합금을 사용할 수도 있다.

그러나, 고온에서의 기계적 강도와 가열냉각시의 내변형성, 내산성 면에서는, 니켈, 크롬, 텅스텐 합금이 가장 우수하다.

더욱이, 상기 실시예에서는, 노 전체의 방열관의 연소 총에너지량에 대해 10 % 의 에너지량에 상당하는 방열관이 노본체 (1) 의 천정부 (4) 에 배치되고, 60 % 의 에너지량에 상당하는 방열관이 노본체 (1) 의 측벽부 (5) 에 배치되고, 30 % 의 에너지량에 상당하는 방열관이, 노바닥 (2) 에 배치되어 있었지만, 이것은 본 실시예에서의 피소성물이 반응조 (6) 라는 점에 대응시킨 것이다.

또한, 노바닥 (2) 에 30 % 의 에너지량에 상당하는 방열관 (3c) 을 배치한 것은, 노바닥 (2) 위에 지그 (7) 와 반응조 (6) 가 배치되어 있는 점을 고려한 것이다.

즉, 천정부 (4), 측벽부 (5), 노바닥 (2) 에 배치되는 비율은 여기에만 한정되는 것이 아니고, 그 비율은 피소성물의 종류에 따라 임의로 변경 가능하다.

또한, 상기 실시예에서는, 노본체 (1) 의 천정부 (4), 측벽부 (5), 및 노바닥 (2) 에 각각 방열관이 배치되어 있었지만, 이들 셋 모두에 방열관을 배치하는 것은 본 발명에 있어 필수조건은 아니다.

예를 들어, 천정부 (4) 에 설치하지 않고, 노본체 (1) 의 측벽부 (5), 및 노바닥 (2) 에만 설치할 수도 있다.

중요한 것은 노본체 (1) 와 노바닥 (2) 전체에 거의 균일하게 배치되어 있기만 하면 되는 것이다.

그리고, 상기의 실시예에서, 노본체 (1) 를 대략 종모양으로 형성했기 때문에, 상기와 같은 바람직한 효과를 얻을 수 있었으나. 노본체 (1) 의 형상도 상기 실시예인 대략 종모양에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기의 실시예에서는, 노본체 (1) 등에 내장되는 단열제로서는 세라믹파이버를 사용했기 때문에, 노본체 (1) 의 경량화를 도모할 수 있다는 이점을 가질 수 있었으나, 단열재의 종류도 여기에 한정되는 것은 아니며, 또한 본 발명에 있어서는 이 단열제가 필수조건이 되지는 않는다.

더욱이, 상기 실시예에서는, 천정부 (4) 의 금속부품 (8), 측벽부 (5) 의 금속부품 (11), 및 노바닥 (2) 의 금속부품 (12) 으로 각각 방열관 (3a, 3b, 3c) 을 지지하도록 했으므로, 방열관에 금속부품을 용접한 경우 처럼, 가열냉각시에 열응력이 발생하여, 장시간 사용하면, 용접선 및 주변에 피로에 의한 균열이 생기는 일도 없고, 금속부품의 부착부의 균열로 폐기교환이 되거나 하는 일도 없다.

또한, 방열관의 버너로서는, 천연가스, 코크스가스 (coke gas) 등의 가스를 연료로 하는 것 이외에, 예를 들어, 중유, 경유, 등유 등의 액체연료를 사용할 수도 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 노바닥 (2) 을 노본체 (1) 에 대하여 승강이 가능하게 한, 소위 노바닥승강식 소성로를 사용했으나, 여기에 한정되지 않고, 노본체 (1) 를 노바닥 (2) 에 대해 승강이 가능하게 한, 소위 노본체승강식 소성로를 이용할 수도 있다.

위에 서술한 바와 같이, 본 발명에서는 방열관이 노본체 및 노바닥에 거의 균일하게 배치되어 있으므로, 버너식 노임에도 불구하고, 피소성물을 거의 균일하게 가열할 수 있으므로, 노의 내부를 교반할 필요가 없다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 방열관이 급가열냉각에 견딜 수 있는 내열성금속으로 구성되어 있으므로, 글래스 라이닝 제품의 소성에 적합하고, 소성 후의 글래스 라이닝 제품의 품질을 유지할 수 있다는 효과가 있다.

더욱이, 방열관을 이용하므로, 연소가스나 분진이 노의 내부에 발생할 우려도 없다. 또한, 방열관은 전열효과가 좋은 복사열로 열전달되므로, 종래의 버너에 의한 가열방식보다 가열시간이 단축되게 된다. 그리고, 전기로보다 복사열이 크고, 가열시간도 짧다는 효과가 있다.

따라서, 소성온도 (글래스의 용융점 부근) 에서의 가열시간도 짧아지므로, 소성결함이 나타나지 않는다는 효과가 있다.

또한, 노의 내부를 교반하지 않기 때문에, 노의 내부의 분진이 부유하여 피소성물의 표면에 부착되는 일도 없다.

따라서, 유액의 도포, 건조, 소성을 거쳐 제조되는 글래스 라이닝 제품의 내식성을 손상시킬 우려가 없다는 이점이 있다.

상술한 바와 같은 효과를 갖는 결과, 버너방식의 소성로의 결점도 제거되게 되고, 따라서, 종래에 글래스 라이닝 제품의 소성에 주로 사용되었던 전기로의 경우에 비하여, 가동 비용을 대폭 절감할 수 있다는 실익이 주어진다.

더욱이, 노본체를 대략 종모양으로 형성한 경우에는, 피소성물의 출입을 소성시 빈번하게 행하는 배치 (batch) 식 노임에도 불구하고, 노본체와 노바닥이 분리된 상태에서도, 노본체 내의 열은 노본체 내에 머물고, 또한 하방의 노바닥의 열도 상승하여 노본체 내에 머물러 빠져나갈 가능성도 적고, 다음 공정에서의 가열개시시에, 이 열을 이용할 수 있으므로, 열 손실이 적다는 이점이 있다.

또한, 노바닥에 배치된 방열관이, 노본체에 배치된 방열관보다도 먼저 가열될 수 있도록 설정되어 있는 경우에는, 피소성물을 노에서 출입시키는 등에 의해 노바닥에서만 온도저하가 발생해도, 노의 내부에서의 온도분포를 균일하게 할 수 있다는 효과가 있다.

그리고, 노바닥에서의 온도설정을, 노본체에서의 온도설정보다도 높게 설정한 경우에는, 노의 내부를 교반하지 않아도, 노의 내부에서의 상하방향의 온도차이를 해소할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 축열체의 장치에 의한 배출열 회수 및 배기가스의 재순환을 행함으로써, 배기가스의 열 손실은 15 % 가 된다. 이에 비하여 배출열 회수 및 배기가스의 재순환을 실시하지 않는 경우의 배기가스의 열 손실은 40 ∼ 50 % 이다. 이와 같이, 배기가스의 열 손실을 저하시킬 수 있다. 또한, 관의 온도의 균일화, 방열관의 연소온도의 저하 등의 효과를 얻을 수 있으며, 노 내부의 온도의 균일화, NO_X의 저하, 방열관의 수명의 연장 등의 효과가 있다.

Claims (5)

1. 노본체 (1) 와 노바닥 (2) 으로 이루어지는 배치 (batch) 식 글래스 라이닝용 소성로로서, 노본체 (1) 및 노바닥 (2) 전체에 방열관이 거의 균일하게 배치되고 또한 각각 배치된 방열관은 개별적으로 온도를 제어할 수 있으며, 또한 상기 방열관은 급가열냉각에 견딜 수 있는 내열성 금속으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 소성로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 급가열냉각에 견딜 수 있는 내열성 금속이 니켈, 크롬, 텅스텐 합금인 소성로.
3. 제 1 항에 있어서, 노본체 (1) 가 대략 종모양으로 형성되어 있는 소성로.
4. 제 1 항에 있어서, 노바닥 (2) 에 배치된 방열관이, 노본체 (1) 에 배치된 방열관보다도 먼저 가열될 수 있도록 설정되어 있는 소성로.
5. 제 1 항에 있어서, 노바닥 (2) 에서의 설정온도가, 노본체 (1) 에서의 설정온도보다 높게 설정되어 있는 소성로.