JP2007230796A - Method of manufacturing ceramic and ceramic firing furnace - Google Patents

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Setsuichi Kasai
節一 笠井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a ceramic by which a ceramic base formed body or fired body is dried or cooled without causing crack, production time is shortened and a production cost is reduced, and a ceramic firing furnace. <P>SOLUTION: The method of manufacturing a ceramic includes a forming step for forming using a ceramic raw material, a drying step for drying the formed body, a firing step for firing a dried formed body and a cooling step for cooling the fired body, and the ceramic is produced through the above steps. In the drying step or/and the cooling step, the formed body is dried or cooled using normal pressure superheated steam. The ceramic firing furnace 1 is provided with a normal pressure superheated steam producing means 2 for drying the formed body formed using the ceramic raw material or/and a normal pressure superheated steam producing means 2 for cooling the fired body. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、常圧過熱水蒸気を利用したセラミックスの製造方法およびセラミックス焼成炉に関するものである。   The present invention relates to a ceramic manufacturing method and a ceramic firing furnace using atmospheric superheated steam.

一般に、各種セラミックス製品は、セラミックス原料を用いて成形する成形工程と、成形体を乾燥する乾燥工程と、乾燥した成形体を焼成する焼成工程と、焼成体を冷却する冷却工程とを経て製造される。これらの工程のうち、乾燥工程または冷却工程は、自然乾燥や自然冷却によることもあるが、時間短縮を図る目的で加熱手段や冷却手段を用いることがある。   In general, various ceramic products are manufactured through a molding process using ceramic raw materials, a drying process for drying the molded body, a firing process for firing the dried molded body, and a cooling process for cooling the fired body. The Among these steps, the drying step or the cooling step may be due to natural drying or natural cooling, but a heating means or a cooling means may be used for the purpose of shortening the time.

しかし、乾燥工程におけるセラミックス素地成形体や冷却工程における焼成体は、内外に急激な温度差が生じると、表面にクラックが発生するという問題があり、従来の加熱手段や冷却手段による方法のみでは、十分な製造時間の短縮を達成することができなかった。   However, the ceramic body molded body in the drying step and the fired body in the cooling step have a problem that cracks occur on the surface when a sudden temperature difference occurs inside and outside, and only by the method by conventional heating means and cooling means, A sufficient reduction in production time could not be achieved.

他方、常圧過熱水蒸気を用いた技術が種々提案されているが、この常圧過熱水蒸気は、処理対象物の表面に凝縮水を付着させるため表面硬化が生じにくいという利点がある。また、遠赤外線放射能を有するため内部まで伝熱が浸透し表面にクラックが発生しずらいという利点もある。さらに、処理時間を短縮でき、発生装置も簡素な構造であるため低廉で消費エネルギーも低減できるという利点もある。   On the other hand, various techniques using atmospheric superheated steam have been proposed. However, this atmospheric superheated steam has an advantage that surface hardening is unlikely to occur because condensed water adheres to the surface of the object to be treated. In addition, since it has far-infrared radiation, there is an advantage that heat transfer penetrates into the inside and cracks hardly occur on the surface. In addition, the processing time can be shortened, and the generating device has a simple structure, so that there are advantages that it is inexpensive and energy consumption can be reduced.

そして、このような常圧過熱水蒸気をセラミックスの製造に利用したものとしては、特開2005−221135号の焼成炉があるが、これは常圧過熱水蒸気をセラミックスの焼成に用いるものであり、乾燥や冷却に用いるものではない。
特開2005−221135号公報
And as what utilized such normal-pressure superheated steam for manufacture of ceramics, there is a firing furnace of JP-A-2005-221135, which uses normal-pressure superheated steam for firing ceramics, and is dried. It is not used for cooling.
JP-A-2005-221135

そこで、本願発明者は、常圧過熱水蒸気をセラミックスの乾燥工程または冷却工程に利用することを想起したものであり、すなわち、本発明の課題は、セラミックス素地成形体または焼成体にクラックを発生させることなく乾燥または冷却でき、かつ製造時間を短縮することができると共に、製造コストを低減できるセラミックスの製造方法およびセラミックス焼成炉を提供することにある。   Accordingly, the present inventor has conceived that atmospheric pressure superheated steam is used in a ceramic drying process or cooling process. That is, an object of the present invention is to generate cracks in a ceramic body molded body or fired body. An object of the present invention is to provide a ceramic manufacturing method and a ceramic firing furnace that can be dried or cooled without reducing the manufacturing time and can reduce the manufacturing cost.

上記課題を解決するものは、セラミックス原料を用いて成形する成形工程と、成形体を乾燥する乾燥工程と、乾燥した成形体を焼成する焼成工程と、焼成体を冷却する冷却工程とを経て製造されるセラミックスの製造方法であって、前記乾燥工程または/および冷却工程では、常圧過熱水蒸気を用いて、成形体を乾燥または焼成体を冷却させることを特徴とするセラミックスの製造方法である。   What solves the said subject is manufactured through the shaping | molding process shape | molded using a ceramic raw material, the drying process which drys a molded object, the baking process which bakes the dried molded object, and the cooling process which cools a sintered body. A method for producing a ceramic according to claim 1, wherein in the drying step and / or the cooling step, the molded body is dried or the fired body is cooled using atmospheric superheated steam.

前記乾燥工程では、常圧過熱水蒸気に加え、マイクロ波加熱を用いて成形体を乾燥するものであることが好ましい。前記焼成工程では、マイクロ波加熱および外部加熱を用いて成形体を焼成するものであることが好ましい。   In the drying step, the molded body is preferably dried using microwave heating in addition to atmospheric superheated steam. In the firing step, the molded body is preferably fired using microwave heating and external heating.

また、上記課題を解決するものは、セラミックス原料を用いて成形された成形体を乾燥するための常圧過熱水蒸気発生手段、または/および焼成体を冷却するための常圧過熱水蒸気発生手段を備えていることを特徴とするセラミックス焼成炉である。   Moreover, what solves the said subject is provided with the normal-pressure superheated steam generation means for drying the molded object shape | molded using the ceramic raw material, and / or the normal-pressure superheated steam generation means for cooling a sintered body. It is a ceramic firing furnace characterized by having.

前記成形体の乾燥は、常圧過熱水蒸気手段に加え、マイクロ波加熱手段を用いるものであることが好ましい。前記成形体の焼成は、マイクロ波加熱手段および外部加熱手段を用いるものであることが好ましい。   The molded body is preferably dried by using a microwave heating means in addition to a normal pressure superheated steam means. The molded body is preferably fired using microwave heating means and external heating means.

さらに、上記課題を解決するものは、セラミックス原料を用いて成形された成形体を乾燥するための乾燥帯域と、前記成形体を焼成するための焼成帯域と、焼成された焼成体を冷却するための冷却帯域とが連続的に構成されたたセラミックス焼成炉であって、前記乾燥帯域または/および前記冷却帯域には、常圧過熱水蒸気手段より常圧過熱水蒸気が吹き込まれるように構成されていることを特徴とするセラミックス焼成炉である。   Furthermore, what solves the said subject is for cooling the drying zone for drying the molded object shape | molded using the ceramic raw material, the baking zone for baking the said molded object, and the baked sintered body. And a cooling zone in which the atmospheric pressure superheated steam is blown from the normal pressure superheated steam means into the drying zone and / or the cooling zone. This is a ceramic firing furnace characterized by that.

前記乾燥帯域は、常圧過熱水蒸気の吹き込みに加え、マイクロ波加熱手段により乾燥されるように構成されていることが好ましい。前記焼成帯域には、マイクロ波加熱手段および外部加熱手段が設けられていることが好ましい。   The drying zone is preferably configured to be dried by microwave heating means in addition to blowing atmospheric superheated steam. The firing zone is preferably provided with microwave heating means and external heating means.

請求項1に記載の発明によれば、セラミックス素地成形体または焼成体にクラックを発生させることなく乾燥または冷却でき、かつ製造時間を短縮することができると共に、製造コストを低減できる。
請求項2に記載の発明によれば、セラミックス素地成形体を外部から常圧過熱水蒸気によって乾燥させることに加え、内部からマイクロ波加熱によって乾燥できるため、セラミックス素地成形体にクラックを発生させることなく、より理想的な乾燥を短時間で行うことができる。
請求項3に記載の発明によれば、上記請求項1または2の効果に加え、焼成工程においても、セラミックス素地成形体を外部から外部過熱により焼成できると共に、内部からマイクロ波加熱できるため、セラミックス素地成形体にクラックを発生させることなく、より理想的な焼成を短時間で行うことができる。
請求項4に記載の発明によれば、セラミックス素地成形体または焼成体にクラックを発生させることなく乾燥または冷却でき、かつ製造時間を短縮することができると共に、製造コストを低減することができる。
請求項5に記載の発明によれば、セラミックス素地成形体を外部から常圧過熱水蒸気によって乾燥させることに加え、内部からマイクロ波加熱によって乾燥できるため、セラミックス素地成形体にクラックを発生させることなく、より理想的な乾燥を短時間で行うことができる。
請求項6に記載の発明によれば、上記請求項5または6の効果に加え、焼成工程においても、セラミックス素地成形体を外部から外部過熱により焼成できると共に、内部からマイクロ波加熱できるため、セラミックス素地成形体にクラックを発生させることなく、より理想的な焼成を短時間で行うことができる。
請求項7に記載の発明によれば、セラミックス素地成形体または焼成体にクラックを発生させることなく乾燥または冷却でき、かつ製造時間を短縮することができると共に、製造コストを低減することができる。
請求項8に記載の発明によれば、セラミックス素地成形体を外部から常圧過熱水蒸気によって乾燥させることに加え、内部からマイクロ波加熱によって乾燥できるため、セラミックス素地成形体にクラックを発生させることなく、より理想的な乾燥を短時間で行うことができる。
請求項9に記載の発明によれば、上記請求項7または8の効果に加え、焼成工程においても、セラミックス素地成形体を外部から外部過熱により焼成できると共に、内部からマイクロ波加熱できるため、セラミックス素地成形体にクラックを発生させることなく、より理想的な焼成を短時間で行うことができる。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to dry or cool the ceramic body molded body or the fired body without generating cracks, to shorten the manufacturing time, and to reduce the manufacturing cost.
According to the second aspect of the present invention, since the ceramic base molded body can be dried by microwave heating from the inside in addition to drying from the outside by atmospheric superheated steam, cracks are not generated in the ceramic base molded body. More ideal drying can be performed in a short time.
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the first or second aspect, in the firing step, the ceramic green body can be fired from the outside by external overheating and microwave heating from the inside. More ideal firing can be performed in a short time without generating cracks in the green body.
According to the invention described in claim 4, it is possible to dry or cool the ceramic green body or fired body without generating cracks, to shorten the manufacturing time, and to reduce the manufacturing cost.
According to the fifth aspect of the present invention, the ceramic green body can be dried by microwave heating from the inside in addition to drying from the outside by atmospheric superheated steam, so that no cracks are generated in the ceramic green body. More ideal drying can be performed in a short time.
According to the invention described in claim 6, in addition to the effect of claim 5 or 6, in the firing step, the ceramic green body can be fired from the outside by external overheating and microwave heating from the inside. More ideal firing can be performed in a short time without generating cracks in the green body.
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to dry or cool the ceramic green body or fired body without generating cracks, to shorten the manufacturing time, and to reduce the manufacturing cost.
According to the eighth aspect of the present invention, since the ceramic base molded body can be dried by microwave heating from the inside in addition to drying from the outside by atmospheric superheated steam, cracks are not generated in the ceramic base molded body. More ideal drying can be performed in a short time.
According to the ninth aspect of the present invention, in addition to the effects of the seventh or eighth aspect, the ceramic green body can be fired from the outside by external overheating in the firing step, and microwave heating can be performed from the inside. More ideal firing can be performed in a short time without generating cracks in the green body.

本発明のセラミックスの製造方法は、セラミックス原料を用いて成形する成形工程と、成形体を乾燥する乾燥工程と、乾燥した成形体を焼成する焼成工程と、焼成体を冷却する冷却工程とを経て製造されるセラミックスの製造方法であって、前記乾燥工程または/および冷却工程では、常圧過熱水蒸気を用いて、成形体を乾燥または焼成体を冷却させることを特徴とするセラミックスの製造方法である。そして、図1に示したセラミックス焼成炉は、本発明のセラミックス焼成炉の一実施例の全体構成図であり、本発明の製造方法を実現するセラミックス焼成炉である。   The method for producing a ceramic of the present invention includes a forming step of forming using a ceramic raw material, a drying step of drying the formed body, a firing step of firing the dried formed body, and a cooling step of cooling the fired body. A method for producing ceramics, comprising: drying a molded body or cooling a fired body using atmospheric superheated steam in the drying step and / or cooling step. . The ceramic firing furnace shown in FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of the ceramic firing furnace of the present invention, and is a ceramic firing furnace that realizes the manufacturing method of the present invention.

この実施例のセラミックス焼成炉1は、マイクロ波焼成炉であって、セラミックス原料を用いて成形された成形体を乾燥すると共に、焼成体を冷却するための常圧過熱水蒸気発生手段2と、導波管3を介して炉6内にマイクロ波を照射するためのマイクロ波発振器4と、炉6内を加熱するための外部加熱手段である電気加熱手段5とを備えている。以下、各構成について具体的に説明する。   The ceramic firing furnace 1 of this embodiment is a microwave firing furnace, which dries a molded body formed using a ceramic raw material and cools the fired body with atmospheric pressure superheated steam generation means 2 and a conductive body. A microwave oscillator 4 for irradiating the inside of the furnace 6 with microwaves through the wave tube 3 and an electric heating means 5 which is an external heating means for heating the inside of the furnace 6 are provided. Each configuration will be specifically described below.

このセラミックス焼成炉1は、セラミックス原料を用いて成形された成形体を焼成するものであるが、特に、石炭灰や熔融ガラスなどの廃棄物を主原料としたセラミックスの焼成に好適なものである。これら廃棄物を有効活用するセラミックスは、雑多な成分が混在することが多く、通常の焼成方法ではクラックが発生しやすく、焼成が極めて困難であった。このセラミックス焼成炉1は、成形体の内外に温度差を生じさせず、短時間で安定して緻密なセラミックスを焼成できるよう構成されたものである。   The ceramic firing furnace 1 is for firing a molded body formed using a ceramic raw material, and is particularly suitable for firing ceramics using waste such as coal ash or molten glass as a main raw material. . Ceramics that make effective use of these wastes often contain miscellaneous components, and cracks are likely to occur in the ordinary firing method, making firing extremely difficult. This ceramic firing furnace 1 is configured so that a dense ceramic can be fired stably in a short time without causing a temperature difference between the inside and outside of the compact.

セラミックス焼成炉1は、導波管3を介して炉6内にマイクロ波を照射するためのマイクロ波発振器4を有しており、セラミックス原料を用いて成形された成形体10の乾燥時と焼成時にマイクロ波加熱を利用可能に構成されている。   The ceramic firing furnace 1 has a microwave oscillator 4 for irradiating microwaves into the furnace 6 through the waveguide 3, and when the molded body 10 formed using the ceramic raw material is dried and fired. Sometimes configured to utilize microwave heating.

また、セラミックス焼成炉1には、外部加熱手段である電気加熱手段5が設けられており、断熱材7で囲まれて形成された炉6内に複数設けられた電気発熱体8が配されて、炉6内に配置される成形体10を焼成時に外部より加熱可能に構成されている。   The ceramic firing furnace 1 is provided with an electric heating means 5 as an external heating means, and a plurality of electric heating elements 8 provided in a furnace 6 surrounded by a heat insulating material 7 are arranged. The molded body 10 disposed in the furnace 6 is configured to be heatable from the outside during firing.

さらに、セラミックス焼成炉1は、ノズル9を介して炉6内に常圧過熱水蒸気を供給するための常圧過熱水蒸気発生手段2を有しており、セラミックス原料を用いて成形された成形体10の乾燥時と冷却時に常圧過熱水蒸気を利用可能に構成されている。   Furthermore, the ceramic firing furnace 1 has a normal pressure superheated steam generating means 2 for supplying normal pressure superheated steam to the furnace 6 through a nozzle 9, and a molded body 10 formed using a ceramic raw material. Normal pressure superheated steam can be used during drying and cooling.

そして、上記のように構成されたセラミックス焼成炉1において、セラミックスを製造するには、まず、セラミックス原料を用いて成形された成形体10を炉6内に配置し、成形体10を乾燥する乾燥工程を行う。この乾燥工程は、常圧過熱水蒸気発生手段2よりノズル9を介して炉6内に常圧過熱水蒸気を供給して行う。この常圧過熱水蒸気の供給により、成形体10の外部より乾燥が促されるが、この常圧過熱水蒸気は、成形体の表面に凝縮水を付着させるため表面硬化が生じ難く、また、遠赤外線放射能を有するため内部まで伝熱が浸透し表面にクラックが発生しづらいという利点がある。さらに、乾燥時間を短縮できると共に消費エネルギーが少ないという利点がある。   In order to produce ceramics in the ceramic firing furnace 1 configured as described above, first, a molded body 10 formed using a ceramic raw material is placed in the furnace 6 and dried to dry the molded body 10. Perform the process. This drying step is performed by supplying normal pressure superheated steam from the normal pressure superheated steam generating means 2 through the nozzle 9 into the furnace 6. The supply of the normal pressure superheated steam promotes drying from the outside of the molded body 10, but this normal pressure superheated steam is hard to cause surface hardening because condensed water adheres to the surface of the molded body. Therefore, there is an advantage that heat transfer penetrates to the inside and cracks are hardly generated on the surface. Furthermore, there is an advantage that drying time can be shortened and energy consumption is small.

すなわち、セラミックスの成形体の乾燥は常温雰囲気下による自然乾燥が多く、この乾燥時間が生産効率を低下させる要因の一つとなっていた。本発明のセラミックスの製造方法およびセラミックス焼成炉では、乾燥工程において常圧過熱水蒸気を用いるため、成形体の表面にクラックを生じさせることなく、乾燥時間を著しく短縮できる。なお、常圧過熱水蒸気の温度としては、200〜6000℃程度が好適である。   That is, drying of a ceramic molded body is often natural drying under a normal temperature atmosphere, and this drying time has been one of the factors that reduce production efficiency. In the method for producing ceramics and the ceramic firing furnace of the present invention, since atmospheric superheated steam is used in the drying step, the drying time can be remarkably shortened without causing cracks on the surface of the molded body. In addition, as a temperature of normal-pressure superheated steam, about 200-6000 degreeC is suitable.

セラミックス焼成炉1による乾燥工程では、常圧過熱水蒸気に加え、マイクロ波加熱(マイクロ波発振器4より導波管3を介して炉6内にマイクロ波を照射して加熱)を併用することが好ましい。これにより、成形体10の内部からの乾燥を促すことができ、成形体10の内外の温度差がより生じず、クラックの発生をより防止できると共に、乾燥時間をさらに短縮できる。   In the drying process by the ceramic firing furnace 1, it is preferable to use in combination with microwave heating (heating by irradiating microwaves into the furnace 6 from the microwave oscillator 4 through the waveguide 3) in addition to atmospheric superheated steam. . Thereby, drying from the inside of the molded body 10 can be promoted, a temperature difference between the inside and outside of the molded body 10 does not occur, cracks can be further prevented, and the drying time can be further shortened.

焼成工程では、マイクロ波加熱(マイクロ波発振器4より導波管3を介して炉6内にマイクロ波を照射して加熱)と外部加熱(電気加熱手段5による加熱)とが併用されて成形体10が焼成される。具体的には、まず、マイクロ波加熱により、成形体10にマイクロ波を照射すると、成形体10自体が発熱して熱が成形体10の内部側から外部側へと伝達し、外部加熱による場合に比して急速に昇温できる。その後、外部加熱手段(電気加熱手段5)により加熱すると、熱が成形体10の外部側から内部へと伝達し、ゆっくりと昇温して焼成体10として焼結される。焼成工程では、このような加熱手段の併用により、焼成時間を短縮できると共に消費エネルギーを低減できる。   In the firing step, microwave heating (heating by irradiating microwaves into the furnace 6 from the microwave oscillator 4 via the waveguide 3) and external heating (heating by the electric heating means 5) are used in combination. 10 is fired. Specifically, first, when the molded body 10 is irradiated with microwaves by microwave heating, the molded body 10 itself generates heat and heat is transferred from the inside to the outside of the molded body 10, and by external heating. The temperature can be increased rapidly compared to Thereafter, when heated by an external heating means (electric heating means 5), the heat is transferred from the outside to the inside of the molded body 10, and the temperature is slowly raised to be sintered as the fired body 10. In the firing step, the combined use of such heating means can shorten the firing time and reduce energy consumption.

さらに、焼成工程で、常圧過熱水蒸気発生手段2よりノズル9を介して炉6内に常圧過熱水蒸気を供給すると、水蒸気雰囲気下で無酸素状態となり、還元焼成が可能となる。   Furthermore, if normal pressure superheated steam is supplied into the furnace 6 from the normal pressure superheated steam generation means 2 through the nozzle 9 in the firing step, the oxygen free state is obtained in a steam atmosphere, and reduction firing is possible.

焼成体を冷却する冷却工程では、常圧過熱水蒸気を用いて冷却させる。この冷却工程では、常圧過熱水蒸気発生手段2よりノズル9を介して炉6内に常圧過熱水蒸気を供給する。この常圧過熱水蒸気の供給により、焼成体10の外部より冷却が促されるが、この常圧過熱水蒸気は、焼成体の表面に凝縮水を付着させると共に、遠赤外線放射能を有するため内部まで伝熱が浸透するため、急速に冷却しても表面にクラックが発生し難く、冷却時間を著しく短縮できるという利点がある。   In the cooling step for cooling the fired body, cooling is performed using atmospheric superheated steam. In this cooling step, normal pressure superheated steam is supplied from the normal pressure superheated steam generation means 2 into the furnace 6 through the nozzle 9. Cooling is promoted from the outside of the fired body 10 by the supply of the normal pressure superheated steam, but this normal pressure superheated steam attaches condensed water to the surface of the fired body and has far-infrared radiation, so it is transmitted to the inside. Since heat penetrates, there is an advantage that cracks are hardly generated on the surface even when rapidly cooled, and the cooling time can be remarkably shortened.

すなわち、セラミックスの焼成体の冷却は通常自然冷却であるが、この冷却時間が長く、この時間は焼成体を焼成炉内に放置することも多く、生産効率を低下させる要因の一つとなっていた。本発明のセラミックスの製造方法およびセラミックス焼成炉では、冷却工程において常圧過熱水蒸気を用いて、供給する常圧過熱水蒸気の温度まで急速に冷却することが可能であり冷却時間を著しく短縮できる。なお、常圧過熱水蒸気の温度としては、100〜450℃程度が好適である。   That is, cooling of the ceramic fired body is usually natural cooling, but this cooling time is long, and this time is often left in the firing furnace, which has been one of the factors reducing the production efficiency. . In the ceramic manufacturing method and ceramic firing furnace of the present invention, it is possible to rapidly cool to the temperature of the normal pressure superheated steam to be supplied using normal pressure superheated steam in the cooling step, and the cooling time can be remarkably shortened. In addition, as temperature of normal-pressure superheated steam, about 100-450 degreeC is suitable.

つぎに、図2に示した本発明のセラミックス焼成炉の他の実施例について説明する。図2は本発明のセラミックス焼成炉の他の実施例の全体構成図である。   Next, another embodiment of the ceramic firing furnace of the present invention shown in FIG. 2 will be described. FIG. 2 is an overall configuration diagram of another embodiment of the ceramic firing furnace of the present invention.

この実施例のセラミックス焼成炉20と、前述したセラミックス焼成炉1との基本的な相違は、セラミックス焼成炉20が、いわゆる連続炉である点である。   The basic difference between the ceramic firing furnace 20 of this embodiment and the ceramic firing furnace 1 described above is that the ceramic firing furnace 20 is a so-called continuous furnace.

具体的には、この実施例のセラミックス焼成炉20は、セラミックス原料を用いて成形された成形体を乾燥するための乾燥帯域21と、成形体を焼成するための第1焼成帯域22と、第1焼成帯域22に連続して構成された第2焼成帯域23と、焼成体を冷却するための冷却帯域24とが連続的に構成されたセラミックス焼成炉であって、乾燥帯域21および冷却帯域24では、常圧過熱水蒸気手段25a,25bより常圧過熱水蒸気が吹き込まれるように構成されている。以下、各構成について詳述する。   Specifically, the ceramic firing furnace 20 of this embodiment includes a drying zone 21 for drying a shaped body formed using a ceramic raw material, a first firing zone 22 for firing the shaped body, A ceramic firing furnace in which a second firing zone 23 configured continuously with one firing zone 22 and a cooling zone 24 for cooling the fired body are continuously configured, and includes a drying zone 21 and a cooling zone 24. Then, the normal pressure superheated steam means 25a, 25b is configured to blow normal pressure superheated steam. Hereinafter, each configuration will be described in detail.

セラミックス焼成炉20の炉内には、炉入口26から炉出口27に向けて成形体を搬送するための搬送手段28が設けられている。この搬送手段28は、搬送方向に対して直交する方向に複数配されたローラー29と、ローラー29を回転させるための駆動機構(図示しない)とを有し、ローラー29を回転させることにより、その上部に載置された成形体が炉入口26から炉出口27へ搬送されるように構成されている。   In the furnace of the ceramic firing furnace 20, a conveying means 28 for conveying the formed body from the furnace inlet 26 toward the furnace outlet 27 is provided. The transport means 28 includes a plurality of rollers 29 arranged in a direction orthogonal to the transport direction, and a drive mechanism (not shown) for rotating the rollers 29. The molded body placed on the upper part is configured to be conveyed from the furnace inlet 26 to the furnace outlet 27.

このセラミックス焼成炉20も、石炭灰や熔融ガラスなどの廃棄物を主原料としたセラミックスの焼成に好適なものとして構成されたものであり、従来、焼成困難であったそのようなセラミックスでも、短時間で安定して緻密に焼成できるように構築されている。   This ceramic baking furnace 20 is also configured to be suitable for baking ceramics using waste such as coal ash and molten glass as a main raw material. It is constructed so that it can be fired stably and densely over time.

炉入口26から投入された成形体は、搬送手段28により搬送されて、まず、乾燥帯域21を通過する。この乾燥帯域21には、常圧過熱水蒸気発生手段25aが設けられており、ノズルを介して炉内に常圧過熱水蒸気が供給される。この常圧過熱水蒸気の供給により、成形体の外部より乾燥が促進されるが、この常圧過熱水蒸気は、成形体の表面に凝縮水を付着させるため表面硬化が生じ難く、また、遠赤外線放射能を有するため内部まで伝熱が浸透し表面にクラックが発生しづらいという利点があり、乾燥時間を短縮できる。なお、常圧過熱水蒸気の温度としては、400〜450℃程度が好適である。   The formed body charged from the furnace inlet 26 is transported by the transport means 28 and first passes through the drying zone 21. The drying zone 21 is provided with a normal pressure superheated steam generation means 25a, and normal pressure superheated steam is supplied into the furnace through a nozzle. This normal pressure superheated water vapor accelerates drying from the outside of the molded body. However, this normal pressure superheated water vapor does not cause surface hardening because condensed water adheres to the surface of the molded body. Therefore, there is an advantage that heat transfer penetrates to the inside and cracks are hardly generated on the surface, and the drying time can be shortened. In addition, as a temperature of normal-pressure superheated steam, about 400-450 degreeC is suitable.

なお、セラミックス焼成炉20の乾燥帯域21では、常圧過熱水蒸気に加え、マイクロ波加熱(マイクロ波発振器30aより導波管を介して炉内にマイクロ波を照射して加熱)を併用することが好ましい。これにより、成形体の内部からの乾燥を促進することができ、成形体の内外の温度差がより生じず、クラックの発生をより防止できると共に、乾燥時間をさらに短縮できる。   In addition, in the drying zone 21 of the ceramic firing furnace 20, in addition to atmospheric superheated steam, microwave heating (heating by irradiating microwaves into the furnace through a waveguide from the microwave oscillator 30a) may be used in combination. preferable. Thereby, drying from the inside of a molded object can be accelerated | stimulated, the temperature difference inside and outside of a molded object does not arise more, generation | occurrence | production of a crack can be prevented more, and drying time can further be shortened.

つぎに、成形体は第1焼成帯域22に至り、ここでは、まず、マイクロ波加熱(マイクロ波発振器30bより導波管を介して炉内にマイクロ波を照射して加熱)を行う。マイクロ波加熱により、成形体にマイクロ波を照射すると、成形体自体が発熱して熱が成形体の内部側から外部側へと伝達し、外部加熱による場合に比して急速に昇温する。この予備焼成により、焼成時間を短縮できると共に消費エネルギーを低減できる。   Next, the molded body reaches the first firing zone 22, where first, microwave heating (heating by irradiating microwaves into the furnace from the microwave oscillator 30b through the waveguide) is performed. When the molded body is irradiated with microwaves by microwave heating, the molded body itself generates heat, and heat is transmitted from the inside to the outside of the molded body, and the temperature is rapidly increased as compared with the case of external heating. By this preliminary firing, the firing time can be shortened and the energy consumption can be reduced.

その後、成形体は第2焼成帯域23に移行し、ここでは、外部加熱手段(ガス加熱手段31)により本焼成が行われる。この外部加熱により、熱が成形体の外部側から内部へと伝達し、ゆっくりと昇温して焼成体として焼結される。焼成帯域(第1焼成帯域22および第2焼成帯域23)では、このような加熱手段の併用により、焼成時間を短縮できると共に消費エネルギーを低減できる。さらに、第2焼成帯域23では、常圧過熱水蒸気発生手段25bよりノズルを介して炉内に常圧過熱水蒸気が供給されると、蒸気雰囲気下で無酸素状態となり還元焼成が可能となる。   Thereafter, the molded body moves to the second firing zone 23, where main firing is performed by an external heating means (gas heating means 31). By this external heating, heat is transferred from the outside to the inside of the molded body, and the temperature is slowly raised and sintered as a fired body. In the firing zone (first firing zone 22 and second firing zone 23), the combined use of such heating means can shorten the firing time and reduce the energy consumption. Further, in the second firing zone 23, when the normal pressure superheated steam is supplied from the normal pressure superheated steam generation means 25b into the furnace through the nozzle, it becomes an oxygen-free state in a steam atmosphere and can be reduced and fired.

そして、焼成を終えた焼成体は、冷却帯域24に移行する。この冷却帯域24には、搬送方向に沿って連続的に設けられた急冷帯域24aと、徐冷帯域24bが設けられており、急冷帯域24aには、常圧過熱水蒸気発生手段25bよりノズルを介して炉内に常圧過熱水蒸気が供給されるように構成されている。この常圧過熱水蒸気の供給により、焼成体の外部より冷却が促されるが、この常圧過熱水蒸気は、焼成体の表面に凝縮水を付着させると共に、遠赤外線放射能を有するため内部まで伝熱が浸透するため、急速な冷却でも表面にクラックが発生しづらく、冷却時間を短縮できる。なお、常圧過熱水蒸気の温度としては、100〜450℃程度が好適であり、供給する常圧過熱水蒸気の温度まで急速に冷却することが可能となって冷却時間を著しく短縮できる。   Then, the fired body after firing is transferred to the cooling zone 24. The cooling zone 24 is provided with a quenching zone 24a and a slow cooling zone 24b that are continuously provided along the conveying direction. In the quenching zone 24a, a normal pressure superheated steam generating means 25b is connected via a nozzle. The atmospheric superheated steam is supplied into the furnace. Cooling is urged from the outside of the fired body by the supply of the normal pressure superheated steam, but this normal pressure superheated steam attaches condensed water to the surface of the fired body and has far-infrared radiation to transfer heat to the inside. Therefore, it is difficult for cracks to be generated on the surface even with rapid cooling, and the cooling time can be shortened. In addition, as a temperature of normal-pressure superheated steam, about 100-450 degreeC is suitable, and it can cool rapidly to the temperature of the normal-pressure superheated steam to supply, and can shorten a cooling time remarkably.

急冷された焼成体は、徐冷帯域24bに至り、ここでは、常温雰囲気下で自然冷却される。
そして、以上の各帯域を通過して製造された焼成体は、炉出口27により炉外へ排出されるが、焼成困難な廃棄物を多量に含んだセラミックスであっても、本発明のセラミックスの製造方法およびセラミックス焼成炉によれば、成形体または焼成体にクラックを発生させることなく、短時間で緻密なセラミックスを低廉に製造することができる。
The rapidly cooled fired body reaches the slow cooling zone 24b, where it is naturally cooled in a room temperature atmosphere.
The fired bodies produced through the above zones are discharged to the outside of the furnace through the furnace outlet 27. Even if the ceramic contains a large amount of waste that is difficult to fire, According to the production method and the ceramic firing furnace, a dense ceramic can be produced at a low cost in a short time without generating cracks in the formed body or the fired body.

なお、本発明のセラミックス焼成炉の外部加熱手段としては、電気加熱手段またはガス加熱手段を例示したが、成形体の外部より加熱するものであればどのような加熱手段を用いたものも本発明の範疇に包含される。また、本発明のセラミックス焼成炉は、乾燥と冷却に常圧加熱水蒸気を利用するものであるが、乾燥と冷却のいずれかに常圧過熱水蒸気を利用するものも本発明の範疇に包含される。   The external heating means of the ceramic firing furnace of the present invention is exemplified by an electric heating means or a gas heating means, but any heating means may be used as long as it is heated from the outside of the compact. It is included in the category. The ceramic firing furnace of the present invention uses atmospheric pressure steam for drying and cooling, but those using atmospheric superheated steam for either drying or cooling are also included in the scope of the present invention. .

本発明のセラミックス焼成炉の一実施例の全体構成図である。It is a whole block diagram of one Example of the ceramic baking furnace of this invention. 本発明のセラミックス焼成炉の他の実施例の全体構成図である。It is a whole block diagram of the other Example of the ceramic baking furnace of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 セラミックス焼成炉
2 常圧過熱水蒸気発生手段
3 導波管
4 マイクロ波発振器
5 電気加熱手段
6 炉
7 断熱材
8 電気発熱体
9 ノズル
10 成形体
20 セラミックス焼成炉
21 乾燥帯域
22 第1焼成帯域
23 第2焼成帯域
24 冷却帯域
25 常圧過熱水蒸気手段
26 炉入口
27 炉出口
28 搬送手段
29 ローラー
30 マイクロ波発振器
31 ガス加熱手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic firing furnace 2 Normal pressure superheated steam generation means 3 Waveguide 4 Microwave oscillator 5 Electric heating means 6 Furnace 7 Heat insulating material 8 Electric heating element 9 Nozzle 10 Molding body 20 Ceramic firing furnace 21 Drying zone 22 First firing zone 23 Second firing zone 24 Cooling zone 25 Atmospheric pressure superheated steam means 26 Furnace inlet 27 Furnace outlet 28 Conveying means 29 Roller 30 Microwave oscillator 31 Gas heating means

Claims (9)

セラミックス原料を用いて成形する成形工程と、成形体を乾燥する乾燥工程と、乾燥した成形体を焼成する焼成工程と、焼成体を冷却する冷却工程とを経て製造されるセラミックスの製造方法であって、前記乾燥工程、または/および冷却工程では、常圧過熱水蒸気を用いて、成形体を乾燥、または/および焼成体を冷却させることを特徴とするセラミックスの製造方法。 A method for producing ceramics, which is produced through a forming step of forming using a ceramic raw material, a drying step of drying the formed body, a firing step of firing the dried formed body, and a cooling step of cooling the fired body. In the drying step and / or the cooling step, a method for producing ceramics is characterized in that the formed body is dried and / or the fired body is cooled using atmospheric superheated steam. 前記乾燥工程では、常圧過熱水蒸気に加え、マイクロ波加熱を用いて成形体を乾燥するものである請求項1に記載のセラミックスの製造方法。 The method for producing a ceramic according to claim 1, wherein, in the drying step, the formed body is dried using microwave heating in addition to atmospheric superheated steam. 前記焼成工程では、マイクロ波加熱および外部加熱を用いて成形体を焼成するものである請求項1または2に記載のセラミックスの製造方法。 The method for producing a ceramic according to claim 1 or 2, wherein, in the firing step, the formed body is fired using microwave heating and external heating. セラミックス原料を用いて成形された成形体を乾燥するための常圧過熱水蒸気発生手段、または/および焼成体を冷却するための常圧過熱水蒸気発生手段を備えていることを特徴とするセラミックス焼成炉。 A ceramic firing furnace comprising atmospheric pressure superheated steam generating means for drying a molded body formed using a ceramic raw material and / or atmospheric pressure superheated steam generating means for cooling the fired body . 前記成形体の乾燥は、常圧過熱水蒸気手段に加え、マイクロ波加熱手段を用いるものである請求項4に記載のセラミックス焼成炉。 5. The ceramic firing furnace according to claim 4, wherein the molded body is dried by using a microwave heating means in addition to a normal pressure superheated steam means. 前記成形体の焼成は、マイクロ波加熱手段および外部加熱手段を用いるものである請求項4または5に記載のセラミックス焼成炉。 The ceramic firing furnace according to claim 4 or 5, wherein the compact is fired using a microwave heating means and an external heating means. セラミックス原料を用いて成形された成形体を乾燥するための乾燥帯域と、前記成形体を焼成するための焼成帯域と、焼成された焼成体を冷却するための冷却帯域とが連続的に構成されたたセラミックス焼成炉であって、前記乾燥帯域または/および前記冷却帯域には、常圧過熱水蒸気手段より常圧過熱水蒸気が吹き込まれるように構成されていることを特徴とするセラミックス焼成炉。 A drying zone for drying a molded body formed using a ceramic raw material, a firing zone for firing the molded body, and a cooling zone for cooling the fired fired body are continuously configured. A ceramic firing furnace characterized in that normal pressure superheated steam is blown into the drying zone and / or the cooling zone from a normal pressure superheated steam means. 前記乾燥帯域は、常圧過熱水蒸気の吹き込みに加え、マイクロ波加熱手段により乾燥されるように構成されている請求項7に記載のセラミックス焼成炉。 The ceramic baking furnace according to claim 7, wherein the drying zone is configured to be dried by microwave heating means in addition to blowing atmospheric superheated steam. 前記焼成帯域には、マイクロ波加熱手段および外部加熱手段が設けられている請求項7または8に記載のセラミックス焼成炉。 The ceramic firing furnace according to claim 7 or 8, wherein microwave firing means and external heating means are provided in the firing zone.
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