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ハイレベル!もっと知りたいサーモテック

「サーモテック」とは?

中外炉のCorporate Statementは「サーモテックで未来をひらく」です。
サーモテック=thermal technology=熱技術
当社の製品はすべて、なんらかの形の熱エネルギーを取り扱っています。
一口で言えば、「サーモテック」とは、熱エネルギーを使って、ものを温め、冷やす技術のことです。

炉とは?

炉(=熱設備)とは、熱を囲いこんでおくための設備です。

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炉に必要な役割
熱を囲いこむための入れ物
囲いこみにものを出し入れする 搬送装置
囲いこみの中へ熱を供給する バーナ、ヒータ
囲いこんだ中の条件を整える 制御装置
【豆知識】「炉」の意味でよく使われる言葉
furnace 普通に使われる言葉
kiln 窯業関係でよく使う用語
焼成を目的とする場合によく使う
セメントキルン、ロータリーキルン、トンネルキルンなど
他に「炉」に対応する英語では…
lehr ガラス関係でよく使う言葉
oven 乾燥炉など低温の炉でよく使う言葉
reactor 化学、石油化学関係でよく使う言葉

炉の材料

入れ物(炉)の材料

鉄板、断熱材(レンガ、セラミックファイバーなど)

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鉄板の役目 断熱材の形状を保つ
炉内の材料を支える
断熱材の役目 囲いこんだ中の熱が外へ逃げるのを防ぐ

入れ物の内側の状態

(1) 温度:普通は室温よりも高い

【温度を変える手段】
温度を上げる
バーナ(燃やす)
・ガス、油など
電気
・抵抗発熱体(電気こんろ)
・誘導加熱(電磁調理器)
・マイクロ波(電子レンジ)
温度を下げる
 風を送る(対流) 水をかける(気化熱) 水、油に浸ける(対流、伝導)

(2)ガス(雰囲気という):空気と違う場合が多い

燃焼排ガス、N2、H2・・・など
中の材料と反応させるかさせないかで、ガスの種類が変わってきます。
【なぜ雰囲気か?】
●温度を上げると錆びやすくなる(酸化しやすくなる)
錆びないように酸素のないガスで満たす
●材料の性質を変える
浸炭、還元、窒化など

(3)圧力:空気の侵入を防ぐため大気圧よりも若干高くする。

大気圧よりも低い炉もある→真空炉
真空も還元雰囲気の一つ

【豆知識】酸化と還元

一口でいうと、酸化とは酸素と結びつくことであり、還元とは酸素を吐き出すことです。(厳密にいうと、酸化、還元は単に酸素原子のやりとりだけでなく、電子のやりとりで説明されます。)したがって、酸化するためには、酸素の存在が不可欠であり、逆に、酸素があるから還元できないかというと必ずしもそうではありません。酸化するか、還元するかは、存在する酸素の量(濃度=酸素ポテンシャル)で決まります。真空中で還元できるのは、酸素濃度が低いためです。酸化されるか、還元されるかの境目の酸素濃度を平衡酸素濃度といいます。

材料の出し入れ

入れ物(炉)へものを出し入れするには材料搬送装置が必要になります。
やり方はいろいろ。→バッチ(batch)式と連続(continuous)式

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出し入れともに同じ所から。
バッチ炉に多いタイプ

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入口と出口が違う。
連続炉に多いタイプ

  • 必要なことは・・・
    材料にキズを付けない
    うまく(均一に)加熱、冷却されるように運ぶ
    人手をできるだけ減らす
    小さいものはできるだけまとめる
搬送のための動力は
油 圧 正確だが、高価
直線運動は、シリンダー
回転運動は、油圧モータ
空気圧 正確さには欠けるが、安価で手軽
直線運動は、シリンダー
回転運動は、エアモータ
重いものは運べない
電 気 起動、停止に工夫が必要
回転運動が原則。直線運動へは変換機構が必要。
人 力 一番正確(?)だが、一番高価
出せる力が弱い

入れる材料

スラブ c06 ベアリング用ボール
ビレット、レンガ c06 棒鋼、鋼管、歯車
ストリップコイル~20t c06
200mm c06 ~10μm
ストリップコイル~2000m
油井管~30m
c06  
新幹線車軸~300mm
油井管~500mm
c06 炭素繊維
数十μm~数μm
アスファルト c06 ガラス
型鋼のいろいろ

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スラブ(鋼片)
=板チョコのような形状

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ストリップコイル
=鉄板を
巻取ったもの

c09

フープ
=コイルを
ほどいたもの

c10

ブルーム =鉄棒

c11

山形鋼
(アングル)

c12

鋼矢板

c13

H形鋼

c14

レール

熱を与える、奪う

熱を与える
【加熱】
バーナ
(燃やす)
燃料を送る(配管)
空気を送る(配管)
比率を調節する
電気 ヒータを取り付ける
電気を送る(配線)
電流(電圧)を調節する
熱を奪う
【冷却】
(冷媒がいる)
ファン ガス(空気)を送る(配管)
ポンプ 水を送る(配管)
タンク(槽) 水(油)に浸ける
熱交換器 熱交換する

【豆知識】

熱交換器(Heat Exchanger)とレキュペレータ(Recuperater)
二つの流体の間でお互いが持っている熱エネルギーをやりとりするための装置のことを熱交換器といいますが、この内、排ガスと燃焼空気を熱交換し、空気を予熱するための熱交換器のことを特にレキュペレータといいます。

中のコントロール

入れ物(炉)の中の条件を整えることを「制御する(control)」という
【何を】 【いくらに】  
温度を 希望する温度に (温度制御)
圧力を 希望する圧力に (圧力制御)
雰囲気組成を 希望する組成に (雰囲気制御)
速さを 希望する値に (速度制御)

制御のながれ

1. 現在の状態を検出する→センサー(温度、圧力、速度、流量 etc.)
2. 希望する値を設定する→計器
3. 違い(偏れ)を計算する
4. 指令を出す

囲いこみの中を見たい!

サイトホール(のぞき窓)
ITV(工業用TV)

【豆知識】センサー

センサーとは、人間でいえば五感に相当するもので、温度、圧力、流量、速度、力などを検出するはたらきをするもので、最近では、半導体の特性を使った小型で正確なものがたくさん使われています。

【豆知識】温度と炎の色

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