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JP2543565B2 - セラミックスの焼成に用いるトンネル炉 - Google Patents

セラミックスの焼成に用いるトンネル炉

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JP2543565B2
JP2543565B2 JP63076445A JP7644588A JP2543565B2 JP 2543565 B2 JP2543565 B2 JP 2543565B2 JP 63076445 A JP63076445 A JP 63076445A JP 7644588 A JP7644588 A JP 7644588A JP 2543565 B2 JP2543565 B2 JP 2543565B2
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JP
Japan
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zone
firing
temperature
tunnel furnace
furnace
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JP63076445A
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JPH01249665A (ja
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啓二 安田
弘治 小椋
一浩 宮原
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Publication date
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0006—Honeycomb structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00—Clay-wares
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B9/3005—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types arrangements for circulating gases

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、セラミックス、特にセラミックハニカム構
造体の焼成に用いるトンネル炉に関する。
（従来の技術） 従来、セラミックハニカム成形体を焼成する場合、量
産性から第４図に示すトンネル炉が用いられていた。ト
ンネル炉は予熱帯11、焼成帯12および余熱帯13から構成
され、焼成帯12に設けられた燃焼バーナー14により発生
する燃焼ガスは予熱帯11の入口側の低温部に設けた排気
ファン15の吸引力により予熱帯11を通り炉外に排気され
る。このような構造のトンネル炉では、第５図に示すよ
うに、昇温部と一定の温度が維持される焼結部と降温部
を有する焼成条件になっていた。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような焼成条件でセラミック成形
体を焼成すると、得られた焼成品に焼成割れや変形する
ものがあり、特に多数の貫通孔を有するセラミックハニ
カム構造体の場合その発生が多かった。
本発明の目的は上述した課題を解決して、焼成品に欠
陥がない焼成方法およびそれに用いるトンネル炉を提供
することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明のセラミックスの焼成に用いるトンネル炉は、
予熱帯、焼成帯および余熱帯から構成され焼成帯に設け
られた燃焼バーナからの燃焼ガスを予熱帯入口に設けら
れた排気手段により炉外に排気するトンネル炉におい
て、前記予熱帯の出口側の高温部に燃焼ガスを炉外に排
気する排気手段を設けたことを特徴とするものである。
（作 用） 上述した構成において、成形助剤の分解温度までの昇
温速度が緩やかであるため成形助剤の熱分解が均一とな
るため、焼成割れあるいは焼成変形が発生しない。
また、上記のセラミックスの焼成条件を単に排気手段
を予熱帯の出口側の高温部に設けるだけで実現可能とし
ている。
（実施例） 本発明のセラミックスの焼成法および焼成装置は、従
来の焼成炉およびその焼成条件について調査した知見に
基づく。
即ち、従来の焼成条件では、セラミック成形体の外表
面と内部との温度分布は、形成体に含まれる成形助剤が
150〜300℃で熱分解し、その発熱は、最初にセラミック
成形体の外周部に次いで内部に発生し、外周部の発熱は
放熱しやすいが、内部の発熱は放熱せず蓄熱されるた
め、第６図に示すようにセラミック成形体の外表面と内
部との間に温度差が生じ、焼成割れが発生しやすいこと
が判明した。特に、セラミックハニカム成形体はその構
造上押出成形法が採用されるため成形助剤がかなり含有
しており、貫通孔を構成する隔壁が薄いため僅かな温度
分布変化に対して焼成割れがあるいは熱変形が生じやす
いことも判明した。
従って、本発明のセラミックスの焼成方法は、第１図
に焼成温度と時間との関係を示すように、焼成開始のＡ
点からセラミック成形体に含有する成形助剤の熱分解温
度のＢ点までの昇温率を、該Ｂ点から焼結温度のＣ点の
昇温率より小さくする焼成法である。
成形助剤とは、メチルセルロース、カルボキシメチル
セルロース、ポリビニールアルコール、澱粉糊等の結合
剤及び表面活性剤、ワックス等の滑剤等である。従っ
て、熱分解温度はこれらの成形助剤の種類により特定さ
れ、昇温速度は成形体の寸法形状、成形助剤の含有量に
より定めることができる。
例えば、タルク、カオリン及びアルミナ原料にメチル
セルロースを主とする成形助剤を加えた杯土をハニカム
構造体に押出成形した場合、メチルセルロースの分解温
度の200℃迄を昇温速度80〜90℃／時で成形体を加熱
し、200℃から焼結保持温度1400℃までを100〜120℃／
時に加熱して、コージェライトセラミックハニカム構造
体が得られる。
また、熱分解温度のＢ点から焼結温度のＣ点までの昇
温率は、Ａ点からＢ点までの昇温遅れをもどすように設
定することにより、焼成温度を償うことができる。
次に本発明の焼成炉について図面を参照して詳細に説
明する。
第２図は本発明の焼成方法を実施するトンネル炉の一
例の構成を示す概念図である。本実施例において、トン
ネル炉は予熱帯１、焼成帯２および余熱帯３とから構成
され、予熱帯１の入口側低温部に燃焼ガス排気用の排気
ファン４を設けるとともに、予熱帯１の出口側高温部に
高温のガスを排気するための排気ファン５を設けて構成
している。
このように予熱帯１を構成することにより、焼成帯２
のバーナー６より発生する燃焼ガスが予熱帯１の入口側
の排気ファン４により吸引されて燃焼ガスの流れを生じ
させるとともに、この流れの途中でさらに高温ガスを排
気ファン５により吸引することにより、第１図に示すよ
うなトンネル炉の焼成条件が得られている。排気ファン
５による高温ガスの排気量を変化させることにより、昇
温率を自由に変化させることができる。その結果、焼成
すべき例えばセラミックハニカム成形体における成形助
剤の分解温度付近の昇温速度を遅くすることができ、成
形助剤の分解に起因する成形体の内部と外部との温度差
をなくすことができる。
第３図は本発明の焼成方法を実施するトンネル炉の他
の例を示す概念図である。第３図に示す実施例におい
て、第２図に示す実施例と同一部材には同一の符号を付
し、その説明を省略する。第３図に示す実施例において
第１図に示す実施例と異なる点は、排気ファン５により
排気された予熱体１の高温部の高温ガスを、温度調節器
７を介して予熱帯１の低温部へ供給するよう構成した点
である。
このように構成することにより、上述した実施例にお
いて、排気ファン５により多量の燃焼ガスを炉外に排出
する場合、即ち成形助剤の分解温度までの昇温率をより
小さくする場合、入口側の排気ファン４側への循環ガス
量が少なくなり、該循環ガスは高温であるため、炉上側
が高温となり炉底側は温度差が生ずることになる。本実
施例では、排気ファン５により排気された燃焼ガスを予
熱帯に導入することにより予熱帯が温度均一となる一
方、上述した実施例と比べて、高温の排気ガスを有効に
再利用できるとともに、温度調節器７により供給するガ
スの温度を変えさらには供給量を変えることにより、ト
ンネル炉全体の熱量を考えたとき全体の熱量をへらすこ
となく所定のヒートカーブを達成することができる。
本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
く、幾多の変形、変更が可能である。例えば、上述した
実施例では排気ファンをそれぞれ１個ずつ設けたが、そ
の数は１個に限定されるものでないことはいうまでもな
い。
（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明のトンネル炉
は、予熱帯の出口側の高温部に排気ファンを設け、この
排気ファンから所定量の高温ガスを排気することによ
り、焼成時の所望の焼成条件を達成することができる。
その結果、焼成中の成形体の内部と外部との温度差をな
くし、焼成後クラックの発生のない製品を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のセラミックスの焼成法の一実施例を示
す焼成条件図、 第２図は本発明の一実施例であるトンネル炉の側面図、 第３図は本発明の焼成方法を実施するトンネル炉の他の
例の構成を示す概念図、 第４図は従来の焼成法を実施するトンネル炉の一例の構
成を示す概念図、 第５図は第４図に示すトンネル炉のヒートカーブの一例
を示すグラフ、 第６図は従来法における焼成体の内部と外部の温度差を
示すグラフである。 １……予熱帯、２……焼成帯 ３……余熱帯、4,5……排気ファン ６……バーナー、７……温度調節器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】予熱帯、焼成帯および余熱帯から構成され
    焼成帯に設けられた燃焼バーナからの燃焼ガスを予熱帯
    入口に設けられた排気手段により炉外に排気するトンネ
    ル炉において、前記予熱帯の出口側の高温部に燃焼ガス
    を炉外に排気する排気手段を設けたことを特徴とするセ
    ラミックスの焼成に用いるトンネル炉。
  2. 【請求項２】前記出口側の排気手段により排気された予
    熱帯の高温部の高温ガスを、温度調節器を介して予熱帯
    の低温部へ供給するよう構成した請求項１記載のセラミ
    ックスの焼成に用いるトンネル炉。
JP63076445A 1988-03-31 1988-03-31 セラミックスの焼成に用いるトンネル炉 Expired - Lifetime JP2543565B2 (ja)

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