Claims (3)
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Erfindungsanspruch:Invention claim:
1. Verfahren zur Hochtemperaturbehandlung von Kohlenstoff- oder Graphiterzeugnissen in einem Induktionsofen, gekennzeichnet dadurch, daß in dem Induktionsofen zusätzlich zu den Einsatztiegeln ein weiterer Graphittiegel mit perforiertem Boden und einer Füllung aus induktiv gut ankoppelndem Material unterhalb der Einsatztiegel im Ofen angeordnet wird.A process for the high temperature treatment of carbon or graphite products in an induction furnace, characterized in that in the induction furnace in addition to the insert crucibles, another graphite crucible with perforated bottom and a filling of inductively good coupling material is placed below the insert pan in the oven.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das induktiv gut ankoppelnde Material stückiger oder körniger Graphit ist.2. The method according to item 1, characterized in that the inductively good coupling material is lumpy or granular graphite.
3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das induktiv gut ankoppelende Material stückiger oder körniger, leicht graphitierbarer Kohlenstoff ist.3. The method according to item 1, characterized in that the inductively good coupling material is lumpy or granular, easily graphitizable carbon.
Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hochtemperaturbehandlung von Kohlenstoff- oder Graphiterzeugnissen in einem Induktionsofen. Die Behandlung wird mit dem Ziel durchgeführt, Kohlenstoffwerkstoffe zu graphitieren, zu reinigen oder bereits graphitiertes Material weiter zu reinigen. Erzeugnisse, die eingesetzt werden, sind beispielsweise Elektroden oder Graphitpulver für die Spektralanalyse, Graphitformteile für die Atomabsorptionsspektrometrie und Graphite für die Mikroelektronik.The invention relates to a method for the high temperature treatment of carbon or graphite products in an induction furnace. The treatment is carried out with the aim of graphitizing, cleaning or further cleaning graphitized carbon materials. Products which are used are, for example, electrodes or graphite powder for spectral analysis, graphite moldings for atomic absorption spectrometry and graphites for microelectronics.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Kohlenstoffwerkstoffe, an die besonders hohe Forderungen bezüglich der Qualität und Gleichmäßigkeit ihrer Eigenschaften, wie elektrische Leitfähigkeit und Reinheit, gestellt werden, werden in Induktionsöfen graphitiert bzw. einer Hochreinigung unterzogen. Die angewendeten Temperaturen liegen üblicherweise bei 2 800 bis 3300 K, im Vakuum auch darunter. Zur Erzielung hoch- bzw. höchstreiner Graphitwerkstoffe werden bei diesen Temperaturen reaktive Gase, wie Chlor und Freone, durch das Einsatzgut geleitet. Die zu reinigenden oder zu graphitierenden Formkörper werden in Graphiteinsatztiegel eingelegt und diese Tiegel übereinander in einem Graphitinnentiegel, der sich im Induktionsofen befindet, eingesetzt. Zurthermischen Isolierung der Graphiteinsatztiegel nach unten werden vorwiegend Ruß bzw. Kohlenstoffilze oder -fasern verwendet, die sich im unteren Teil des Graphitinn-sntiegels befinden. Trotz der thermischen Isolierung tritt ein Temperaturgefälle nach unten, hauptsächlich verursacht durch Wärmeleitung und Konvektion, in vertikaler Richtung im Einsatzgut auf. Dieses Temperaturgefälle wird durch die Strömung des relativ zur Umgebungkalten Reinigungsgases noch verstärkt und kann trotz günstigster Auslegung der Induktionsspule wesentlich mehr als 60 K erreichen. Das führt dazu, daß die Formkörper in Abhängigkeit von ihrer Lage im Ofen unterschiedliche Endtemperaturen erreichen und damit unterschiedliche Eigenschaften erhalten. Diese Inhomogenität der Eigenschaften, schon in einer Charge, verursacht einen erhöhten Prüf- und Nachbehandlungsaufwand und verringert das effektive Ofennutzvolumen bzw. die erzielbare Ausbeute drastisch.Carbon materials to which particularly high demands are placed on the quality and uniformity of their properties, such as electrical conductivity and purity, are graphitized in induction furnaces or subjected to high purification. The temperatures used are usually 2,800 to 3,300 K, in vacuum also below. To achieve high-purity or ultrahigh-purity graphite materials, reactive gases, such as chlorine and freons, are passed through the feedstock at these temperatures. The moldings to be cleaned or graphitized are placed in graphite crucible and these crucibles one above the other in a graphite crucible, which is located in the induction furnace used. Zournemischen insulation of the graphite insert crucible down mainly carbon black or carbon fibers or fibers are used, which are located in the lower part of the graphite tin crucible. Despite the thermal insulation, a temperature gradient occurs downwards, mainly due to heat conduction and convection, in the feedstock in the vertical direction. This temperature gradient is further enhanced by the flow of cleaning gas which is relatively cold to the environment and, despite the most favorable design of the induction coil, can reach substantially more than 60 K. This results in that the shaped bodies, depending on their position in the oven, reach different final temperatures and thus obtain different properties. This inhomogeneity of the properties, even in one batch, causes an increased testing and aftertreatment effort and drastically reduces the effective furnace useful volume or the achievable yield.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, die Hochtemperaturbehandlung von Kohlenstofformkörpern im Induktionsofen so zu verändern, daß eine weitgehende Homogenität der Eigenschaften der Formkörper erreicht wird.The aim of the invention is to change the high-temperature treatment of carbon moldings in the induction furnace so that a substantial homogeneity of the properties of the moldings is achieved.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren zur Hochtemperaturbehandlung von Graphitformkörpern im Induktionsofen durch die Beschickung des Ofens so zu verändern, daß das Temperaturgefälle in vertikaler Richtung weitgehend abgebaut wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die thermische Isolationsschicht aus Ruß in dem Graphitinnentiegel durch einen weiteren Graphiteinsatztiegel, der mit induktiv ankoppelndem Material gefüllt und einem perforiertem Boden versehen ist, ersetzt wird.The object of the invention is to change the process for the high temperature treatment of graphite moldings in the induction furnace by the feed of the furnace so that the temperature gradient is largely degraded in the vertical direction. According to the invention, this object is achieved in that the thermal insulation layer of soot in the graphite inner crucible by a further graphite crucible, which is filled with inductively coupling material and a perforated bottom is replaced.
Als induktiv ankoppelndes Material wird stückiger oder körniger gereinigter Graphit verwendet. Das induktiv ankoppelnde Material kann auch graphitierbares Kohlenstoffmaterial beliebiger Geometrie, mit jedoch möglichst großer Oberfläche sein. Vorteilhaft wirkt sich bei der erfindungsgemäßen Lösung aus, daß die passive Wärmeisolation in Form von schlecht leitendem Ruß durch eine aktive, sich selbst erwärmende Schicht ersetzt wird.The inductively coupling material used is lumped or granular cleaned graphite. The inductively coupling material can also be graphitizable carbon material of any geometry, but with the largest possible surface. Advantageous effect of the inventive solution that the passive heat insulation in the form of poorly conductive carbon black is replaced by an active, self-heating layer.
Damit wird die Ableitung von Wärme von den Graphiteinsatztiegeln nach unten wesentlich vermindert. Bei zusätzlicher Anwendung von Reinigungsgasen durchströmen diese das Einsatzmaterial des Zusatztiegels zwangsläufig und werden beim Kontakt mit dessen Oberfläche erhitzt. Damit kann das vertikale Temperaturgefälle im Induktionsofen auf vernachlässigbare Werte reduziert werden. Das hat zur Folge, daß das Einsatzgut eine einheitliche Temperaturbeauflagung erfährt und somit in seinen temperaturabhängigen Eigenschaften wesentlich homogener erhalten wird.Thus, the dissipation of heat from the graphite insert crucibles down significantly reduced. With the additional use of cleaning gases, these inevitably flow through the additional crucible feedstock and are heated on contact with its surface. This allows the vertical temperature gradient in the induction furnace to be reduced to negligible levels. This has the consequence that the feed experiences a uniform temperature control and thus is obtained much more homogeneous in its temperature-dependent properties.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: einen Induktionsofen im Schnitt, nach bisheriger AusführungThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings: FIG. 1: an induction furnace in section, according to the previous embodiment