DE1178346B

DE1178346B - Oven for firing and sintering ceramic objects

Info

Publication number: DE1178346B
Application number: DEN23022A
Authority: DE
Inventors: Johannis Adrianus Van Vliet; Gerardina Wilhelmus V Johannes
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1962-04-17
Filing date: 1963-04-11
Publication date: 1964-09-17

Description

Öfen zum Brennen und Sintern keramischer Gegenstände Die Erfindung betrifft einen Ofen zum Brennen und Sintern keramischer Gegenstände, insbesondere Ferrite, in einer Schutzgasatmosphäre, im wesentlichen bestehend aus einer von außen beheizbaren, allseits geschlossenen Brennkammer, die mit Anschlüssen zur Zu- und Abfuhr von Schutzgas versehen ist.Furnaces for Firing and Sintering Ceramic Articles The invention particularly relates to a furnace for firing and sintering ceramic articles Ferrites, in a protective gas atmosphere, essentially consisting of one from the outside heatable, all-round closed combustion chamber with connections for supply and Discharge of protective gas is provided.

Bei der Herstellung keramischer Materialien, wie Ferriten, an die hohe Anforderungen gestellt werden, ist es notwendig, daß während der Sinterung die Temperatur und die Gaszusammensetzung einen genau vorgeschriebenen, einander angepaßten Verlauf aufweisen. Es bereitet insbesondere Schwierigkeiten, die gewünschte Gasatmosphäre zu erzielen. Man war bisher betstrebt, die Ofenwand so gut abdichtend zu machen, daß keine Umgebungsluft in die Brennkammer gelangen kann. Dazu können zum Beispiel Brennkammerwände aus gasdichtem keramischem Material verwendet werden. Solche gasdichten Wände sind aber gegen Temperaturänderungen mit hohen Maximaltemperaturen nicht beständig. Bei den zu verwendenden hohen Temperaturen, die bis auf 1400° C ansteigen können, kann in diesen Wänden Bruch auftreten. Nur ein Ofen sehr geringer Abmessungen vermag die sich ändernden Temperaturen auszuhalten, jedoch hat ein solcher Ofen eine sehr geringe Kapazität und die Brennkammer wird auf die Dauer doch gasdurchlässig. Eine gasdichte Ausführung der Brennkammer ist außerdem kostspielig. Man kann auch auf eine sehr hohe Durchströmungsgeschwindigkeit des Gases im Ofen zurückgreifen. Dies ergibt aber Nachteile, denn die Gasdurchströmungsgeschwindigkeit muß den zu sinternden Gegenständen angepaßt sein, auch im Zusammenhang mit der Temperatur des Gases. Auch ist dieses Verfahren kostspielig.In the manufacture of ceramic materials, such as ferrites, to the high demands are made, it is necessary that during sintering the temperature and the gas composition are precisely prescribed to each other have adapted course. It is particularly difficult to find the desired To achieve gas atmosphere. Up to now, efforts have been made to seal the furnace wall so well to make sure that no ambient air can get into the combustion chamber. You can do this For example, combustion chamber walls made of gas-tight ceramic material can be used. Such gas-tight walls are against temperature changes with high maximum temperatures not constant. At the high temperatures to be used, up to 1400 ° C can increase, breakage can occur in these walls. Only one furnace very low Dimensions can withstand the changing temperatures, but has such Furnace has a very low capacity and the combustion chamber becomes gas-permeable in the long run. A gas-tight design of the combustion chamber is also expensive. One can also fall back on a very high flow rate of the gas in the furnace. However, this results in disadvantages, because the gas flow rate must be too be adapted to sintering objects, also in connection with the temperature of the Gas. This process is also costly.

Die Erfindung bezweckt, einen Ofen beliebiger Abmessungen zu schaffen, in dem jede gewünschte Gaszusammensetzung gut regelbar ist und die Gasdurchströmungsgeschwindigkeit nicht übermäßig groß wird. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Brennkammer aus porösem, keramischem Material besteht, das sie von einer zweiten, ebenfalls aus porösem keramischem Material bestehenden Kammer mit Abstand umschlossen und der Zwischenraum zwischen den Kammern mit Schutzgas füllbar ist.The aim of the invention is to create a furnace of any size, in which any desired gas composition can be easily regulated and the gas flow rate does not become excessively large. This is achieved according to the invention in that the Combustion chamber consists of porous, ceramic material, which it is supported by a second, also made of porous ceramic material chamber enclosed at a distance and the space between the chambers can be filled with protective gas.

Hierbei kann etwas Luft aus der Umgebung durch die zweite Kammerwand hindurch in den ringförmigen Zwischenraum eindiffundieren, wodurch die Gasatmosphäre darin etwas geändert wird. Dieses Gas kann dann durch die innere Kammerwand hindurch in die Brennkammer eindiffundieren. Die Gaszusammensetzung in der Brennkammer wird hierdurch aber nur in sehr geringem Maße beeinflußt, wenigstens in wesentlich geringerem Maße als bei den üblichen Öfen. Jede gewünschte Gaszusammensetzung kann mit einer Abweichung von weniger als 0,1% bei einer Temperatur von 1400° C aufrechterhalten werden. Bei niedrigeren Temperaturen ist die Abweichung noch geringer. Man kann im Zwischenraum auch Gas mit einer solchen Zusammensetzung zuführen, daß infolge des Diffundierens der Umgebungsluft die Gaszusammensetzung gleich der in der Brennkammer wird. In der Brennkammer tritt dann genau die gewünschte Gaszusammensetzung auf. Eine Wand aus gasdurchlässigem keramischem Material ist gegen Temperaturschwankungen beständig, wodurch kein Bruch auftreten wird und ein beliebig großer Ofen verwendbar ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine solche Brennkammerwand billig ist.Here, some air from the environment can pass through the second chamber wall diffuse through into the annular space, creating the gas atmosphere something is changed in it. This gas can then pass through the inner chamber wall diffuse into the combustion chamber. The gas composition in the combustion chamber is but only influenced by this to a very small extent, at least to a much lesser extent Dimensions than with the usual ovens. Any desired gas composition can be used with a Maintain a deviation of less than 0.1% at a temperature of 1400 ° C will. The deviation is even smaller at lower temperatures. One can in the space also supply gas with such a composition that as a result When the ambient air diffuses, the gas composition is the same as that in the combustion chamber will. Exactly the required gas composition then occurs in the combustion chamber. A wall made of gas-permeable ceramic material is against temperature fluctuations resistant, so that no breakage will occur and any size oven can be used is. Another advantage is that such a combustion chamber wall is inexpensive is.

Die Verwendung nur einer Umhüllung um die Brennkammer herum ist zur Erzielung von Gegenständen hoher Qualität meistens ausreichend. Werden aber an die Gaszusammensetzung außerordentlich hohe Anforderungen gestellt, so kann nach einer Weiterbildung der Erfindung die Brennkammer von mehreren konzentrisch angeordneten Kammern umschlossen und jede Kammer von der nächsten durch einen mit Schutzgas füllbaren Zwischenraum getrennt sein.The use of only one covering around the combustion chamber is for Obtaining objects of high quality is usually sufficient. But will be to the Gas composition made extremely high requirements, so can after a Further development of the invention, the combustion chamber of several concentrically arranged Chambers enclosed and each chamber from the next through a be separated with an inert gas fillable space.

Eine konstruktiv einfache Ausbildung des Ofens entsteht, wenn nach der Erfindung die Brennkammer und die sie umschließenden Kammern rohrförmig ausgebildet sind.A structurally simple design of the furnace arises when after According to the invention, the combustion chamber and the chambers surrounding it are tubular are.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing, for example.

Die Brennkammer besteht aus einem Rohr 1, das aus einem Ganzen bestehen oder aus Platten mit einer Stärke von einigen Millimetern aufgebaut sein kann, die aus einem gasdurchlässigen keramischen Material hergestellt sind. Der Querschnitt des Rohres 1 kann beliebige Gestalt haben, z. B. kreisförmig oder rechtwinklig sein. Die Brennkammer kann die zu sinternden Erzeugnisse 2 enthalten und ist an ihren Enden mit Abdichtungen 3 und 4 versehen. In diesen Enden sind eine Gaszuführungsleitung 5 und eine Gasabführungsleitung 6 angebracht.The combustion chamber consists of a tube 1, which consist of a whole or can be constructed from plates with a thickness of a few millimeters, the are made of a gas-permeable ceramic material. The cross section the tube 1 can have any shape, for. B. be circular or rectangular. The combustion chamber can contain the products to be sintered 2 and is at their Provide ends with seals 3 and 4. In these ends are a gas supply line 5 and a gas discharge line 6 attached.

Vorzugsweise koaxial zum Rohr 1 ist ein Rohr 7 angebracht, welches z. B. aus demselben Material wie das Rohr 1 besteht. Der von den Rohren gebildete ringförmige Kanal ist durch Abdichtungen 8 und 9 mit einer Gaszuführungsleitung 10 bzw. einer Gasabführungsleitung 11 abgeschlossen. Die Temperatur im Ofen wird mit Hilfe von Heizelementen 12 geregelt. Das Ganze ist von einer Umhüllung 13 aus feuerfestem Stein umgeben. Die Vorrichtung zur Regelung der Gasatmosphäre ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Die Gaszusammensetzung muß sich z. B. beim Sintern von Ferriten zwischen 100% Sauerstoff bis 100%, Stickstoff ändern lassen.Preferably coaxially to the pipe 1, a pipe 7 is attached, which z. B. consists of the same material as the tube 1. The annular channel formed by the tubes is closed by seals 8 and 9 with a gas supply line 10 and a gas discharge line 11, respectively. The temperature in the furnace is regulated with the aid of heating elements 12. The whole is surrounded by an envelope 13 made of refractory stone. The device for regulating the gas atmosphere is not shown in the drawing. The gas composition must be such. B. when sintering ferrites between 100% oxygen to 100%, nitrogen can change.

Durch die Gaseinlaßleitungen 5 und 10 wird Gas mit einer gewünschten Zusammensetzung in die Brennkammer und in den ringförmigen Raum zwischen den Rohren 1 und 7 eingeführt. Da die Brennkammer von einer Gashülle mit etwa gleicher Zusammensetzung umgeben ist, kann praktisch keine Umgebungsluft in die Brennkammer eindiffundieren. Da weiterhin die Abdichtungen 3, 4, 8 und 9 in der kalten Zone des Ofens liegen, tritt an diesen Stellen kein Leck auf. Die gewünschte Gasatmosphäre in der Brennkammer kann daher sehr gut aufrechterhalten werden. Da die Rohre aus einem etwas porösen Material hergestellt sind, ist die Temperaturwechselbeständigkeit gut. Obwohl zwei Rohre vorhanden sind, ist die Temperatur in der Brennkammer dennoch gut regelbar, da gasdurchlässige Rohre eine bessere Wärmedurchlässigkeit haben als gasdichte Rohre.Gas with a desired composition is introduced into the combustion chamber and into the annular space between the tubes 1 and 7 through the gas inlet pipes 5 and 10. Since the combustion chamber is surrounded by a gas envelope with approximately the same composition, practically no ambient air can diffuse into the combustion chamber. Furthermore, since the seals 3, 4, 8 and 9 are in the cold zone of the furnace, no leak occurs at these points. The desired gas atmosphere in the combustion chamber can therefore be maintained very well. Since the tubes are made of a somewhat porous material, the resistance to temperature changes is good. Although there are two tubes, the temperature in the combustion chamber can still be easily regulated, since gas-permeable tubes have better heat permeability than gas-tight tubes.

Bei Prüfungen in einem Ofen mit einer Länge von 1,5 m einem Ofenrohr mit inneren Abmessungen von 400 X 150 mm und einem Außenrohr von 500 X 220 mm wurde bei einer Gasdurchführung von 41 pro Minute durch die Brennkammer und von 6 1 pro Minute in der Außenkammer gemessen, daß die Abweichung der Gaszusammensetzung in der Brennkammer bei einer Temperatur von 1400° C weniger als 0,1% der gewünschten Gaszusammensetzung betrug. Wenn der Brennkammer 100% Stickstoff und der ringförmigen Außenkammer 100'1/o Sauerstoff zugeführt wurde, ergab sich, daß die Gasatmosphäre des Ofens bei 1400° C bis auf 4% Sauerstoff ansteigen konnte.For tests in a furnace with a length of 1.5 m, a furnace pipe with inner dimensions of 400 X 150 mm and an outer tube of 500 X 220 mm with a gas passage of 41 per minute through the combustion chamber and 6 1 per Minute measured in the outer chamber that the deviation in gas composition in the combustion chamber at a temperature of 1400 ° C is less than 0.1% of the desired Gas composition was. When the combustion chamber is 100% nitrogen and the annular Outer chamber 100'1 / o oxygen was supplied, it was found that the gas atmosphere of the furnace at 1400 ° C could rise to 4% oxygen.

Beim Altern des Außenrohres können bei einer größeren Gasdurchströmungsgeschwindigkeit in der Außenkammer die gleichen Ergebnisse erzielt werden. Die Gasgeschwindigkeit in der Brennkammer muß stets den durch das Erzeugnis gestellten Anforderungen angepaßt bleiben.When the outer pipe ages, the gas flow rate increases the same results can be achieved in the outer chamber. The gas velocity in the combustion chamber must always be adapted to the requirements of the product stay.

Claims

Claims: 1. Furnace for firing and sintering ceramic objects, in particular ferrites, in a protective gas atmosphere, essentially consisting of an externally heatable, all-round closed combustion chamber, which is provided with connections for supply and discharge of protective gas, characterized in that the Combustion chamber (1) consists of porous, ceramic material that is enclosed at a distance by a second chamber (7) also made of porous ceramic material and the space between the chambers can be filled with protective gas.

2. Furnace according to claim 1, characterized in that the combustion chamber (1) is enclosed by a plurality of concentrically arranged chambers and each chamber is separated from the next by an intermediate space which can be filled with protective gas.

3. Oven according to claim 1 and 2, characterized in that the combustion chamber and those surrounding it Chambers are tubular.