CN117029468A - 烧制炉 - Google Patents

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CN117029468A CN202310512398.6A CN202310512398A CN117029468A CN 117029468 A CN117029468 A CN 117029468A CN 202310512398 A CN202310512398 A CN 202310512398A CN 117029468 A CN117029468 A CN 117029468A
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姜丞温
郑完晧
朴性赞
权俊星
金明鑂
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Abstract

本公开提供一种烧制炉。所述烧制炉包括：烧制炉主体，具有从入口到出口的内部通道；第一加热部，设置在所述内部通道的上部；第二加热部，设置在所述内部通道的中央部；第三加热部，设置在所述内部通道的下部；第一输送辊，设置在所述第一加热部与所述第二加热部之间；以及第二输送辊，设置在所述第二加热部与所述第三加热部之间。所述第一加热部与所述第二加热部之间的距离大于所述第二加热部与所述第三加热部之间的距离。

Description

烧制炉
本申请要求于2022年5月10日在韩国知识产权局提交的第10-2022-0057304号韩国专利申请和于2022年9月27日在韩国知识产权局提交的第10-2022-0122722号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的公开内容通过引用被全部包含于此。
技术领域
本公开涉及一种烧制炉。
背景技术
尽管存在用于多层陶瓷电容器(MLCC)的烧结工艺的各种类型的烧制炉，但主要使用有利于产量的辊底窑(RHK)型烧制炉。
目前，主要用于MLCC的烧结工艺的RHK烧制炉具有约17.5m长的形状。随着MLCC的制造工艺改变，不必要的区间增加，导致用于操作烧制炉的电能和气体的非常大的损失。
因此，需要开发能够使能量效率和产量最大化的烧制炉。
发明内容
本公开的一方面可提供具有优异的能量效率的烧制炉。
本公开的另一方面可提供一种能够使产量最大化的烧制炉。
然而，本公开的目的不限于上述内容，并且在描述本公开的具体实施例的过程中将更容易理解。
根据本公开的一方面，一种烧制炉包括：烧制炉主体，具有从入口到出口的内部通道；第一加热部，设置在所述内部通道的上部；第二加热部，设置在所述内部通道的中央部；第三加热部，设置在所述内部通道的下部；第一输送辊，设置在所述第一加热部与所述第二加热部之间；以及第二输送辊，设置在所述第二加热部与所述第三加热部之间。所述第一加热部与所述第二加热部之间的距离可大于所述第二加热部与所述第三加热部之间的距离。
根据本公开的一方面，一种烧制炉包括：烧制炉主体，具有从入口到出口的内部通道；第一加热部，设置在所述内部通道的上部；第二加热部，设置在所述内部通道的中央部；第三加热部，设置在所述内部通道的下部；第一输送辊，设置在所述第一加热部与所述第二加热部之间；以及第二输送辊，设置在所述第二加热部与所述第三加热部之间。在所述烧制炉主体中，从所述入口到所述出口依次布置有升温区、温度保持区和冷却区。所述冷却区的长度比所述升温区的长度长，并且比所述温度保持区的长度短。
附图说明
通过以下结合附图的具体实施方式，将更清楚地理解本公开的上述和其他方面、特征和优点，在附图中：
图1是示出根据本公开的实施例的烧制炉的结构的示意性截面图；
图2示意性地示出沿图1的线A-A'截取的截面图；
图3是图1的第一区域的放大图；
图4是图1的第二区域的放大图；
图5是示出现有技术的烧制炉的结构的示意性截面图；
图6示意性地示出沿图5的线B-B'截取的截面图；以及
图7是图5的第三区域的放大图。
具体实施方式
在下文中，将参照具体实施例和附图描述示例性实施例。然而，可以以许多不同的形式修改本公开的实施例，并且本公开的范围不限于下面描述的实施例。另外，提供本公开的实施例以向本领域技术人员更完整地解释本公开。因此，为了更清楚地说明，可夸大附图中的要素的形状和尺寸，并且在附图中由相同附图标记指示的要素是相同的要素。
另外，在附图中，为了清楚地解释本公开，省略了与描述无关的部分，并且为了便于解释，任意地示出了附图中所示的每个组件的尺寸和厚度，但是本公开不必限于所示的内容。此外，使用相同的附图标记来描述在相同构思的范围内具有相同功能的组件。此外，在整个说明书中，当部分“包括”组件时，除非另有说明，否则意味着该部分不排除其他组件，而是还可包括其他组件。
烧制炉
图1是示出根据本公开的实施例的烧制炉的结构的示意性截面图。
图2示意性地示出沿图1的线A-A'截取的截面图。
图3是图1的第一区域的放大图。
图4是图1的第二区域的放大图。
在下文中，将参照图1至图4详细描述根据本公开的实施例的烧制炉1000。
根据本公开的实施例的烧制炉1000包括：烧制炉主体500，具有从入口到出口的内部通道510；第一加热部110，设置在内部通道510的上部；第二加热部120，设置在内部通道510的中央部；第三加热部130，设置在内部通道510的下部；第一输送辊210，设置在第一加热部110和第二加热部120之间；以及第二输送辊220，设置在第二加热部120和第三加热部130之间。第一加热部110和第二加热部120之间的距离G1可大于第二加热部120和第三加热部130之间的距离G2。
输送辊200(包括第一输送辊210和第二输送辊220)可用于输送烧结物体，并且烧结物体可被放置在托盘400上并被输送。
烧结物体没有特别限制，但例如，烧结物体是通过层叠陶瓷生片形成的层叠体，并且可在烧结之后变成多层陶瓷电容器(MLCC)的主体。
加热部100(例如，第一加热部110、第二加热部120和第三加热部130中的每个)可用于向由第一输送辊210和第二输送辊220中的每个输送的烧结物体供应热源。
另外，通过调节第一加热部110、第二加热部120和第三加热部130中的每个的热源的量，第一加热部110、第二加热部120和第三加热部130中的每个可用于使烧结物体的温度增加、保持或冷却烧结物体。
当托盘400通过第一输送辊210和第二输送辊220朝向出口侧移动时，放置在托盘400上的烧结物体可通过烧制炉内具有不同温度或气氛条件的区域，使得烧结物体可经历温度升高步骤、温度保持步骤和冷却步骤。
此外，烧制炉主体500可包括气体供应部，并且可通过由气体供应部供应的气体和由第一加热部110、第二加热部120和第三加热部130中的每个供应的热源来进行烧结物体的烧结。
此外，烧制炉主体500可包括气体排放部，并且通过气体供应部供应的气体可通过气体排放部排放到烧制炉主体500的外部。
烧制炉1000可呈双层的形式，包括设置在内部通道510的上部的第一加热部110、设置在内部通道510的中央部的第二加热部120、设置在内部通道510的下部的第三加热部130、设置在第一加热部110与第二加热部120之间的第一输送辊210和设置在第二加热部120与第三加热部130之间的第二输送辊220。
因此，与单层烧制炉相比，根据本公开的烧制炉可将产量提高两倍以上。
通过热源加热的气体向内部通道510的上部移动，并且内部通道510的下部通过烧制炉1000的底部传导热量，从而可向外散热，因此，需要向内部通道510的相对冷的下部施加更高的热量。
根据本公开的实施例，第一加热部110和第二加热部120之间的距离G1大于第二加热部120和第三加热部130之间的距离G2，使得通过第一输送辊210移动的烧结物体和通过第二输送辊220移动的烧结物体之间的温度偏差减小，从而可均匀地进行烧结。
在实施例中，第一加热部110和第二加热部120之间的距离G1可大于或等于第二加热部120和第三加热部130之间的距离G2的1.2倍且小于或等于距离G2的1.3倍。
当第一加热部110与第二加热部120之间的距离G1小于第二加热部120与第三加热部130之间的距离G2的1.2倍或大于距离G2的1.3倍时，存在通过第一输送辊210移动的烧结物体与通过第二输送辊220移动的烧结物体之间的温度偏差增加的可能性。
例如，第一加热部110和第二加热部120之间的距离G1可以是220mm至260mm，并且第二加热部120和第三加热部130之间的距离G2可以是170mm至210mm，但是本公开不限于此。
在实施例中，在第一输送辊210和第二输送辊220之间不设置隔热壁。
当隔热壁设置在第一输送辊210和第二输送辊220之间时，由于向内部通道510的上部和下部的热传递受到限制，因此存在通过第一输送辊210移动的烧结物体和通过第二输送辊220移动的烧结物体之间的温度偏差增加的可能性。
目前，主要用于MLCC的烧结工艺的辊底窑(RHK)烧制炉具有约17.5m长的形状。随着MLCC的制造工艺的变化，不必要的区间增加，导致用于操作烧制炉的电能和气体的非常大的损失。
因此，在本公开中，可通过减少不必要的区间并缩短烧制炉主体500的长度L0来减少电能和气体的损失。
例如，烧制炉主体500的长度L0可以是7.0m至10.0m，但不限于此。
当烧制炉主体500的长度L0小于7.0m或大于10.0m时，可能难以执行烧结物体的烧结工艺。
在实施例中，在烧制炉主体500中，升温区P1、温度保持区P2和冷却区P3可从入口到出口顺序地布置，并且冷却区P3的长度L3可比升温区P1的长度L1长，并且温度保持区P2的长度L2可比冷却区P3的长度L3长。
也就是说，可满足L2>L3>L1，并且可以以最小长度执行烧结工艺。
在实施例中，升温区P1的长度L1可以是1.0m至1.5m，温度保持区P2的长度L2可以是4.5m至6.5m，冷却区P3的长度L3可以是1.5m至2.0m。
烧结温度可根据产品而变化，但是通常可在1200℃或更高的温度下进行MLCC的烧结。
当L1小于1.0m时，可能难以将烧结物体的温度从室温升高到烧结温度，并且当L1超过1.5m时，烧制炉主体500的长度L0可能长于所需的长度。
当L2小于4.5m时，用于烧结MLCC的时间可能不足，并且当L2大于6.5m时，烧制炉主体500的长度L0可能长于所需的长度。
当L3小于1.5m时，可能难以将烧结物体的温度从烧结温度冷却至室温，并且当L3大于2.0m时，烧制炉主体500的长度L0可能长于所需的长度。
在实施例中，温度保持区P2的长度L2可大于或等于升温区P1的长度L1的3倍且小于或等于升温区P1的长度L1的6.5倍，并且冷却区P3的长度L3可大于或等于升温区P1的长度L1的1倍且小于或等于升温区P1的长度L1的2倍。
也就是说，L1:L2可以是1：(3至6.5)，并且L1:L3可以是1：(1至2)。
因此，烧结工艺可平稳地进行，同时使烧制炉主体500的长度L0最小化。
对于更具体的示例，L1:L2:L3可以是1:4.5:1.5。
在实施例中，烧制炉主体500包括由分隔壁300分开的多个区域Z1和Z2，并且包括在温度保持区P2中的区域的平均长度可比包括在升温区P1中的区域和包括在冷却区P3中的区域的平均长度长。
因此，可缩短升温区P1的长度L1和冷却区P3的长度L3，因此，可使烧制炉主体500的长度L0最小化。
另外，因为升温区P1和冷却区P3中的每个的内部温度的变化量大于温度保持区P2的内部温度的变化量，所以包括在升温区P1和冷却区P3中的每个中的区域的平均长度可减小，因此，可快速升温和快速冷却，同时可容易地控制升温速度和冷却速度。
分隔壁300可用于通过控制每个区域中的气体的热交换或流动来不同地控制内部通道510的每个区域的内部温度和气氛条件。
分隔壁300可用作分隔件，以当烧结物体被转移到不同的内部温度或气氛条件的步骤时，防止前一步骤的内部通道的气体转移到烧结产品被转移之后的步骤的内部通道。
分隔壁300没有特别限制，只要它可控制每个区域中的气体的热交换或流动即可，例如，可利用铜制成。
分隔壁300可包括设置在内部通道510的上部的上分隔壁310、设置在内部通道510的中央部的中央分隔壁320和设置在内部通道510的下部的下分隔壁330。
上分隔壁310、中央分隔壁320和下分隔壁330可布置成彼此间隔开一定距离。
随着托盘400通过第一输送辊210在上分隔壁310与中央分隔壁320之间的空间中移动，放置在托盘400上的烧结物体可被转移，并且随着托盘400通过第二输送辊220在中央分隔壁320与下分隔壁330之间的空间中移动，放置在托盘400上的烧结物体可被转移。
在实施例中，多个区域Z1和Z2可包括第一区域Z1和比第一区域Z1长的第二区域Z2，升温区P1和冷却区P3中的每个可包括多个第一区域Z1，并且温度保持区P2可包括第一区域Z1和第二区域Z2，而温度保持区P2中的第一区域Z1可设置为与升温区P1和冷却区P3相邻。可选地，升温区P1和冷却区P3中的每个可不包括第二区域Z2。
温度保持区P2中的第一区域Z1设置为与升温区P1和冷却区P3相邻，从而抑制温度保持区P2的初始部分和最后部分中的温度的快速变化。
在实施例中，第二区域Z2的长度LZ2可大于或等于第一区域Z1的长度LZ1的1.8倍且小于或等于第一区域Z1的长度LZ1的2.2倍。
因此，第一区域Z1可容易地执行温度控制功能，并且减少在第二区域Z2中消耗的电能，从而使烧制炉主体500的长度L0最小化。
例如，第一区域Z1的长度LZ1可以是200mm至250mm，并且第二区域Z2的长度LZ2可以是420mm至480mm，但是本公开不限于此。
在实施例中，温度保持区P2可包括各自具有200mm至250mm的与升温区P1相邻的长度的两个或更多个第一区域Z1以及与冷却区P3相邻的两个或更多个第一区域Z1。
因此，可更容易地抑制温度保持区P2的初始部分和最后部分中的温度的快速变化。
在实施例中，包括在温度保持区P2中的第一区域Z1的数量可小于或等于第二区域Z2的数量的0.5倍。
因此，可在温度保持区P2中充分地执行烧结物体的烧结的同时抑制温度保持区P2的初始部分和最后部分中的温度的快速变化。
在实施例中，升温区P1的升温速度可大于或等于9℃/min，温度保持区P2的温度偏差可小于或等于2℃，并且冷却区P3的冷却速度可大于或等于4℃/min。
因此，可充分地进行烧结物体的烧结，同时可使烧制炉主体500的长度L0最小化。
在实施例中，温度保持区P2的温度可高于或等于1200℃。
这是因为烧结温度可根据产品而变化，并且MLCC的烧结通常可在高于或等于1200℃的温度下进行。
(实施例)
图5是示出现有技术的烧制炉的结构的示意性截面图。
图6示意性地示出沿图5的线B-B'截取的截面图。
图7是图5的第三区域的放大图。
比较示例是现有技术的RHK烧制炉2000，并且烧制炉主体具有17.5m的非常长的长度L0'。
这是因为升温区P1'具有5.5m的非常长的长度L1'，用于去除烧结物体中包含的粘结剂，并且冷却区域P3'也具有7.5m的非常长的长度L3'以用于在烧结物体烧结之后再氧化。
温度保持区P2'的长度L2'为4.5m。
此外，升温区P1'和冷却区域P3'中的每个包括非常长的第三区域Z3，用于去除粘合剂和再氧化。
第三区域Z3的长度LZ3非常长，约为第一区域Z1的长度LZ1的4倍。
此外，在内部通道中仅设置一个输送辊210'，区域的高度TZ'和TZ3中的每个为500mm，并且烧制炉主体的高度T0'为940mm。相应地，加热部100'可包括两个加热部110'和120'，并且分隔壁300'可包括两个分隔壁310'和320'。
本发明实施例是具有图1至图4所示结构的烧制炉，烧制炉主体的长度L0为8.45m，升温区P1的长度L1为1.5m，温度保持区P2的长度L2为4.95m，冷却区P3的长度L3为2.0m，区域的高度TZ、TZ1和TZ2中的每个为620mm，并且烧制炉主体的高度T0为1.08m。
此外，第一加热部和第二加热部之间的距离G1为240mm，第二加热部和第三加热部之间的距离G2为190mm，第一区域的长度LZ1为225mm，第二区域的长度LZ2为450mm。
使用比较示例和本发明实施例的烧制炉进行MLCC的烧结工艺，然后比较它们的能量消耗并在下表1中示出。
[表1]
比较示例 发明实施例
功率消耗 185kW 130kW
能量消耗率 100％ 70％
产量 1.0 2.0
每单位产量的能量消耗率 100％ 35％
当比较示例的产量为1.0时，本发明实施例具有双层结构并实现两倍产量，当比较示例的能量消耗率为100％时，本发明实施例的能量消耗率为70％。
可确认的是，每单位产量的能量消耗率是通过将能量消耗率除以产量获得的值，并且本发明实施例的每单位产量的能量消耗率是比较示例的每单位产量的能量消耗率的35％，使得能量效率显著不同。
此外，可确认的是，在本发明实施例中，当升温区中的升温速度为9.2℃/min，并且温度保持区中的温度为1220℃，并且冷却区中的冷却速度为4.2℃/min时，温度保持区中的温度偏差保持在2℃内。
因此，根据本公开，可使能量效率和产量最大化，并且烧结工艺也可平稳地进行。
如上所述，根据本公开的实施例，可通过缩短现有技术的烧制炉的长度并将单层输送辊改变为双层输送辊来使能量效率和产量最大化。
然而，本公开的各种优点和效果不限于以上描述，并且在描述本公开的具体实施例的过程中将更容易理解。
尽管上面已经详细描述了本公开的实施例，但是本公开不受上述实施例和附图的限制，并且旨在由所附权利要求限制。
因此，在权利要求中描述的本公开的技术精神的范围内，本领域技术人员可进行各种形式的替换、修改和改变，这些替换、修改和改变也落入本公开的范围内。

Claims (22)

1.一种烧制炉，包括：
烧制炉主体，具有从入口到出口的内部通道；
第一加热部，设置在所述内部通道的上部；
第二加热部，设置在所述内部通道的中央部；
第三加热部，设置在所述内部通道的下部；
第一输送辊，设置在所述第一加热部与所述第二加热部之间；以及
第二输送辊，设置在所述第二加热部与所述第三加热部之间，
其中，所述第一加热部与所述第二加热部之间的距离大于所述第二加热部与所述第三加热部之间的距离。
2.根据权利要求1所述的烧制炉，其中，
所述第一加热部与所述第二加热部之间的所述距离大于或等于所述第二加热部与所述第三加热部之间的所述距离的1.2倍且小于或等于所述第二加热部与所述第三加热部之间的所述距离的1.3倍。
3.根据权利要求1所述的烧制炉，其中，
所述第一加热部和所述第二加热部之间的所述距离为220mm至260mm，并且
所述第二加热部与所述第三加热部之间的所述距离为170mm至210mm。
4.根据权利要求1所述的烧制炉，其中，在所述第一输送辊和所述第二输送辊之间不设置隔热壁。
5.根据权利要求1所述的烧制炉，其中，所述烧制炉主体的长度为7.0m至10.0m。
6.根据权利要求1所述的烧制炉，其中，
在所述烧制炉主体中，从所述入口到所述出口依次布置有升温区、温度保持区和冷却区，所述冷却区的长度比所述升温区的长度长，并且所述温度保持区的长度比所述冷却区的所述长度长。
7.根据权利要求6所述的烧制炉，其中，
所述升温区的所述长度为1.0m至1.5m，所述温度保持区的所述长度为4.5m至6.5m，所述冷却区的所述长度为1.5m至2.0m。
8.根据权利要求1所述的烧制炉，其中，
在所述烧制炉主体中，从所述入口到所述出口依次布置有升温区、温度保持区和冷却区，并且
所述温度保持区的长度大于或等于所述升温区的长度的3倍且小于或等于所述升温区的所述长度的6.5倍，并且所述冷却区的长度大于或等于所述升温区的所述长度的1倍且小于或等于所述升温区的所述长度的2倍。
9.根据权利要求6所述的烧制炉，其中，
所述烧制炉主体包括由分隔壁分开的多个区域，并且
包括在所述温度保持区中的区域的平均长度比包括在所述升温区和所述冷却区中的每个中的区域的平均长度长。
10.根据权利要求9所述的烧制炉，其中，
所述多个区域包括第一区域和比所述第一区域长的第二区域，
所述升温区和所述冷却区中的每个包括多个所述第一区域，并且
所述温度保持区包括所述第一区域和所述第二区域，其中，所述温度保持区的所述第一区域设置为与所述升温区和所述冷却区相邻。
11.根据权利要求10所述的烧制炉，其中，
所述第二区域的长度大于或等于所述第一区域的长度的1.8倍且小于或等于所述第一区域的所述长度的2.2倍。
12.根据权利要求10所述的烧制炉，其中，
所述第一区域的长度为200mm至250mm，并且所述第二区域的长度为420mm至480mm。
13.根据权利要求10所述的烧制炉，其中，
所述第一区域具有200mm至250mm的长度，并且所述温度保持区包括与所述升温区相邻的两个或更多个第一区域以及与所述冷却区相邻的两个或更多个第一区域。
14.根据权利要求10所述的烧制炉，其中，
包括在所述温度保持区中的第一区域的数量小于或等于包括在所述温度保持区中的第二区域的数量的0.5倍。
15.根据权利要求6所述的烧制炉，其中，
所述升温区的升温速度大于或等于9℃/min，所述温度保持区的温度偏差小于或等于2℃，并且所述冷却区的冷却速度大于或等于4℃/min。
16.根据权利要求15所述的烧制炉，其中，所述温度保持区的温度高于或等于1200℃。
17.一种烧制炉，包括：
烧制炉主体，具有从入口到出口的内部通道；
第一加热部，设置在所述内部通道的上部；
第二加热部，设置在所述内部通道的中央部；
第三加热部，设置在所述内部通道的下部；
第一输送辊，设置在所述第一加热部与所述第二加热部之间；以及
第二输送辊，设置在所述第二加热部与所述第三加热部之间，
其中，在所述烧制炉主体中，从所述入口到所述出口依次布置有升温区、温度保持区和冷却区，并且
所述冷却区的长度比所述升温区的长度长，并且比所述温度保持区的长度短。
18.根据权利要求17所述的烧制炉，其中，所述烧制炉主体的长度为7.0m至10.0m。
19.根据权利要求17所述的烧制炉，其中，所述升温区的所述长度为1.0m至1.5m，所述温度保持区的所述长度为4.5m至6.5m，并且所述冷却区的所述长度为1.5m至2.0m。
20.根据权利要求17所述的烧制炉，其中，所述温度保持区的所述长度大于或等于所述升温区的所述长度的3倍且小于或等于所述升温区的所述长度的6.5倍，并且
所述冷却区的所述长度大于所述升温区的所述长度的1倍且小于或等于所述升温区的所述长度的2倍。
21.根据权利要求17所述的烧制炉，其中，所述烧制炉主体包括由分隔壁分开的多个区域，并且
包括在所述温度保持区中的区域的平均长度比包括在所述升温区和所述冷却区中的每个中的区域的平均长度长。
22.根据权利要求21所述的烧制炉，其中，所述多个区域包括第一区域和比所述第一区域长的第二区域，
所述升温区和所述冷却区中的每个包括多个所述第一区域，并且
所述温度保持区包括所述第一区域和所述第二区域，其中，所述温度保持区的所述第一区域设置为与所述升温区和所述冷却区相邻。
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