JP2000186891A - 超高温加熱炉 - Google Patents
超高温加熱炉Info
- Publication number
- JP2000186891A JP2000186891A JP10352531A JP35253198A JP2000186891A JP 2000186891 A JP2000186891 A JP 2000186891A JP 10352531 A JP10352531 A JP 10352531A JP 35253198 A JP35253198 A JP 35253198A JP 2000186891 A JP2000186891 A JP 2000186891A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat insulating
- insulating material
- heating furnace
- innermost layer
- graphite plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 超高温でも耐久性の高い加熱炉を提供する。
【解決手段】 不活性雰囲気中で系内の炭素蒸気圧が１
０-8ａｔｍ以上で運転する加熱炉であって、該炉の最内
層が嵩比重１．０〜２．２ｇ／ｃｍ3 の黒鉛板で囲まれ
ていることを特徴とする超高温加熱炉。
０-8ａｔｍ以上で運転する加熱炉であって、該炉の最内
層が嵩比重１．０〜２．２ｇ／ｃｍ3 の黒鉛板で囲まれ
ていることを特徴とする超高温加熱炉。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超高温加熱炉に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、産業の技術的高度化により特にセ
ラミックス、半導体、炭素材料などの分野で超高温度で
熱処理をするような高温炉が多く使用されるようになっ
た。これらは黒鉛などのヒーターによる抵抗加熱法、あ
るいは、高周波誘導加熱法により被加熱物を加熱する方
法が一般的である。熱処理の際の炉内の雰囲気は被加熱
物にもよるが通常は窒素ガス、アルゴンガスなどを用い
て不活性ガス雰囲気とする。一般に断熱材としては、高
温下でも耐えうるような炭素繊維を主成分とするカーボ
ンファイバー断熱材等の炭素質断熱材とアルミナ／シリ
カ系断熱材などが使用される。また、例えば、被加熱物
に面する高温度側には最も耐熱性の高い炭素質断熱材
と、その外側にはアルミナ／シリカ系断熱材を組み合わ
せることにより、効率よく断熱性能を高める方法が提案
されている（特開平２−１１５６８９号公報他参照）。
ラミックス、半導体、炭素材料などの分野で超高温度で
熱処理をするような高温炉が多く使用されるようになっ
た。これらは黒鉛などのヒーターによる抵抗加熱法、あ
るいは、高周波誘導加熱法により被加熱物を加熱する方
法が一般的である。熱処理の際の炉内の雰囲気は被加熱
物にもよるが通常は窒素ガス、アルゴンガスなどを用い
て不活性ガス雰囲気とする。一般に断熱材としては、高
温下でも耐えうるような炭素繊維を主成分とするカーボ
ンファイバー断熱材等の炭素質断熱材とアルミナ／シリ
カ系断熱材などが使用される。また、例えば、被加熱物
に面する高温度側には最も耐熱性の高い炭素質断熱材
と、その外側にはアルミナ／シリカ系断熱材を組み合わ
せることにより、効率よく断熱性能を高める方法が提案
されている（特開平２−１１５６８９号公報他参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、超高温加熱炉
の断熱材の最内層には成形炭素質断熱材が用いられる
が、系内の炭素蒸気圧が１０-8ａｔｍ以上となるような
通常２０００℃以上、特に２８００℃をこえるような温
度での運転を連続、あるいは繰り返し行う場合、超高温
により断熱材最内面が傷み、重量減少が生じ、断熱性能
が低下してくるという問題が生じる。そして、加熱炉内
の温度分布にばらつきがあれば、特に高温部分が傷みや
すいし、炉内にガスの流れ分布がある場合にはガス流速
が大きい部分が特に痛みやすい。
の断熱材の最内層には成形炭素質断熱材が用いられる
が、系内の炭素蒸気圧が１０-8ａｔｍ以上となるような
通常２０００℃以上、特に２８００℃をこえるような温
度での運転を連続、あるいは繰り返し行う場合、超高温
により断熱材最内面が傷み、重量減少が生じ、断熱性能
が低下してくるという問題が生じる。そして、加熱炉内
の温度分布にばらつきがあれば、特に高温部分が傷みや
すいし、炉内にガスの流れ分布がある場合にはガス流速
が大きい部分が特に痛みやすい。
【０００４】そこで、断熱性能が大きく低下するような
場合には、頻繁に断熱材を交換する必要が生ずる。更
に、断熱材が傷み重量減少した部分は、不純物として炉
内に残るか、断熱材が昇華した場合は再結晶温度になっ
たところで再結晶化するので、これらの不純物は被加熱
物、または炉体に悪影響を与える恐れがある。
場合には、頻繁に断熱材を交換する必要が生ずる。更
に、断熱材が傷み重量減少した部分は、不純物として炉
内に残るか、断熱材が昇華した場合は再結晶温度になっ
たところで再結晶化するので、これらの不純物は被加熱
物、または炉体に悪影響を与える恐れがある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題に
鑑み、系内の炭素蒸気圧が無視できなくなるような超高
温下でも安定運転できる超高温加熱炉を開発検討した結
果、本発明に到達した。即ち、本発明は、不活性雰囲気
中で系内の炭素蒸気圧が１０-8ａｔｍ以上で運転する加
熱炉であって、該炉の最内層が嵩比重１．０〜２．２ｇ
／ｃｍ3 の黒鉛板で囲まれていることを特徴とする超高
温加熱炉に存する。
鑑み、系内の炭素蒸気圧が無視できなくなるような超高
温下でも安定運転できる超高温加熱炉を開発検討した結
果、本発明に到達した。即ち、本発明は、不活性雰囲気
中で系内の炭素蒸気圧が１０-8ａｔｍ以上で運転する加
熱炉であって、該炉の最内層が嵩比重１．０〜２．２ｇ
／ｃｍ3 の黒鉛板で囲まれていることを特徴とする超高
温加熱炉に存する。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下本発明について更に詳細に説
明する。本発明における加熱炉は、炉内を不活性雰囲気
として加熱運転されるものを対象とする。この際の系内
の炭素蒸気圧は１０-8ａｔｍ以上、特に１０-4ａｔｍ以
上、更には１０-3ａｔｍ以上においても運転可能であ
る。また、該炉の最内層が加熱温度が、通常２０００℃
以上、好ましくは２５００℃以上、特に好ましくは２８
００〜３２５０℃の範囲での運転に適している。なお、
系内の炭素蒸気圧は加熱炉の最内層温度を測定すること
により算出することができる。
明する。本発明における加熱炉は、炉内を不活性雰囲気
として加熱運転されるものを対象とする。この際の系内
の炭素蒸気圧は１０-8ａｔｍ以上、特に１０-4ａｔｍ以
上、更には１０-3ａｔｍ以上においても運転可能であ
る。また、該炉の最内層が加熱温度が、通常２０００℃
以上、好ましくは２５００℃以上、特に好ましくは２８
００〜３２５０℃の範囲での運転に適している。なお、
系内の炭素蒸気圧は加熱炉の最内層温度を測定すること
により算出することができる。
【０００７】そして、被加熱物に面する高温度側に相当
する最内層として、嵩比重１．０〜２．２ｇ／ｃｍ3 、
好ましくは１．５〜２．０ｃｍ3の黒鉛板を用いて囲む
ようにすることが重要である。嵩比重が１．０未満にな
ると最内層自身の断熱性は向上するが、高温による劣化
が顕著になるので好ましくない。上記の嵩密度の範囲に
入るような黒鉛板、例えば炭素粒を十分に固めた硬質の
ものである。また、黒鉛板の厚さは、炉の規模や要求さ
れる炉の耐久性等により適宜決定されるが、通常０．５
〜５０ｍｍ、好ましくは１〜４０ｍｍである。
する最内層として、嵩比重１．０〜２．２ｇ／ｃｍ3 、
好ましくは１．５〜２．０ｃｍ3の黒鉛板を用いて囲む
ようにすることが重要である。嵩比重が１．０未満にな
ると最内層自身の断熱性は向上するが、高温による劣化
が顕著になるので好ましくない。上記の嵩密度の範囲に
入るような黒鉛板、例えば炭素粒を十分に固めた硬質の
ものである。また、黒鉛板の厚さは、炉の規模や要求さ
れる炉の耐久性等により適宜決定されるが、通常０．５
〜５０ｍｍ、好ましくは１〜４０ｍｍである。
【０００８】黒鉛板の外側は通常炭素質断熱材及びアル
ミナ／シリカ系断熱材で囲まれた構造となる。従って、
被加熱物を入れる空間と断熱材の間の最内層として黒鉛
板が存在する構造となる。黒鉛板で囲うことより最内層
部分の温度のばらつきをなくすことができ、結果とし
て、最内層ないし断熱材の傷みを低減することができ
る。また、被加熱物を入れる空間と断熱材を黒鉛板で遮
断することになるので、ガスの対流による断熱材の傷み
をなくすことがき、断熱材から出る不純物の被加熱物お
よび炉体への影響を防止することができる。
ミナ／シリカ系断熱材で囲まれた構造となる。従って、
被加熱物を入れる空間と断熱材の間の最内層として黒鉛
板が存在する構造となる。黒鉛板で囲うことより最内層
部分の温度のばらつきをなくすことができ、結果とし
て、最内層ないし断熱材の傷みを低減することができ
る。また、被加熱物を入れる空間と断熱材を黒鉛板で遮
断することになるので、ガスの対流による断熱材の傷み
をなくすことがき、断熱材から出る不純物の被加熱物お
よび炉体への影響を防止することができる。
【０００９】また、電気抵抗式加熱炉でヒーター形状が
コの字型の加熱炉においては、２０００℃以上の温度で
運転するとヒーターの見かけの抵抗が低下してくる。こ
れはヒーターの放電が原因であるが、ヒーターが放電し
た場所は局部的に高温になり、ヒーターおよび放電近く
の断熱材が激しく減耗する。その結果、炉の断熱性能が
低下し、放電しない場合よりも多くの電力が必要とな
る。この場合も黒鉛板で断熱材の最内層を囲い、不活性
雰囲気に窒素を供給することにより、放電を低減するこ
とができ、ヒーターの減耗、断熱材の傷みを防ぐことが
できる。この時、窒素の供給量は通常０．１〜１５％の
範囲とするのが好ましい。
コの字型の加熱炉においては、２０００℃以上の温度で
運転するとヒーターの見かけの抵抗が低下してくる。こ
れはヒーターの放電が原因であるが、ヒーターが放電し
た場所は局部的に高温になり、ヒーターおよび放電近く
の断熱材が激しく減耗する。その結果、炉の断熱性能が
低下し、放電しない場合よりも多くの電力が必要とな
る。この場合も黒鉛板で断熱材の最内層を囲い、不活性
雰囲気に窒素を供給することにより、放電を低減するこ
とができ、ヒーターの減耗、断熱材の傷みを防ぐことが
できる。この時、窒素の供給量は通常０．１〜１５％の
範囲とするのが好ましい。
【００１０】
【実施例】以下に本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。図１のような電気抵抗
式加熱炉の実施例１と比較例２を以下に示す。なお、こ
の加熱炉は炉内上限温度が３２５０℃、炉内圧力は減圧
又は圧力０〜１０kg/cm2Ｇで運転する。 実施例１ 図１に示す形式の電気抵抗式加熱炉を用いた。最内層と
して嵩比重１．７９ｇ／ｃｍ3で：厚さが側面が１５ｍ
ｍ、上下面が２５〜４０ｍｍである黒鉛板で囲った。炉
内雰囲気をアルゴンガスとし、系内の炭素蒸気圧は１０
-3ａｔｍ以上で１時間の運転を行ったが、最内層の傷み
は全くなく、断熱性能の低下も全くなかった。更に、傷
んだ断熱材の被加熱物または炉体への影響も全くなかっ
た 実施例２ また、実施例１と同様な電気抵抗式加熱炉であるが、こ
の加熱炉のヒーターとしてコの字型のものを使用して昇
温していき、系内の炭素蒸気圧が１０-3ａｔｍを超えた
あたりからヒーターの見かけの抵抗が低下してきた。こ
れはヒーター間の放電が原因であると推定されたので、
系内のアルゴンガスに窒素ガスを０．５５Ｌ／分加えて
窒素ガス濃度を４％とすることにより、放電を低減する
ことができ、ヒーターの減耗、断熱性能の低下も認めら
れなかった。 比較例１ 図１に示す形式の電気抵抗式加熱炉を用いた。最内層と
して嵩比重０．３ｇ／ｃｍ3の炭素繊維のリジッド断熱
材で囲った。炉内雰囲気をアルゴンガスとし、系内の炭
素蒸気圧は１０-3ａｔｍ以上で１時間の運転を行ったと
ころ、最内層のリジッド断熱材が傷み、昇華した炭素が
排気口を閉塞するなどのトラブルが発生した。また、断
熱性能も低下し、断熱材の取り替えを行わなければ再運
転は困難であると判断された。断熱材が傷み、重量減少
した部分が被加熱物の上に落ちているが確認された。
明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。図１のような電気抵抗
式加熱炉の実施例１と比較例２を以下に示す。なお、こ
の加熱炉は炉内上限温度が３２５０℃、炉内圧力は減圧
又は圧力０〜１０kg/cm2Ｇで運転する。 実施例１ 図１に示す形式の電気抵抗式加熱炉を用いた。最内層と
して嵩比重１．７９ｇ／ｃｍ3で：厚さが側面が１５ｍ
ｍ、上下面が２５〜４０ｍｍである黒鉛板で囲った。炉
内雰囲気をアルゴンガスとし、系内の炭素蒸気圧は１０
-3ａｔｍ以上で１時間の運転を行ったが、最内層の傷み
は全くなく、断熱性能の低下も全くなかった。更に、傷
んだ断熱材の被加熱物または炉体への影響も全くなかっ
た 実施例２ また、実施例１と同様な電気抵抗式加熱炉であるが、こ
の加熱炉のヒーターとしてコの字型のものを使用して昇
温していき、系内の炭素蒸気圧が１０-3ａｔｍを超えた
あたりからヒーターの見かけの抵抗が低下してきた。こ
れはヒーター間の放電が原因であると推定されたので、
系内のアルゴンガスに窒素ガスを０．５５Ｌ／分加えて
窒素ガス濃度を４％とすることにより、放電を低減する
ことができ、ヒーターの減耗、断熱性能の低下も認めら
れなかった。 比較例１ 図１に示す形式の電気抵抗式加熱炉を用いた。最内層と
して嵩比重０．３ｇ／ｃｍ3の炭素繊維のリジッド断熱
材で囲った。炉内雰囲気をアルゴンガスとし、系内の炭
素蒸気圧は１０-3ａｔｍ以上で１時間の運転を行ったと
ころ、最内層のリジッド断熱材が傷み、昇華した炭素が
排気口を閉塞するなどのトラブルが発生した。また、断
熱性能も低下し、断熱材の取り替えを行わなければ再運
転は困難であると判断された。断熱材が傷み、重量減少
した部分が被加熱物の上に落ちているが確認された。
【００１１】
【発明の効果】本発明の超高温加熱炉は、運転時の系内
の傷みの発生が少なく、長時間あるいは繰り返し使用も
好適に使用することができる。
の傷みの発生が少なく、長時間あるいは繰り返し使用も
好適に使用することができる。
【図１】 図１は電気抵抗式加熱炉の概略の縦断面図で
ある。
ある。
１：最内層（黒鉛板） ２：冷却水ジャケット ３：ヒーター ４：断熱材（カーボンフェルト及びアルミナ／シリカ系
断熱材）
断熱材）
フロントページの続き (72)発明者 葭谷 明彦 香川県坂出市番の州町１番地 三菱化学株 式会社坂出事業所内 (72)発明者 高田 昌幸 香川県坂出市番の州町１番地 三菱化学株 式会社坂出事業所内 Ｆターム(参考） 4K051 AA03 AA04 BB01 BB02 BB06
Claims (4)
- 【請求項１】 不活性雰囲気中で系内の炭素蒸気圧が１
０-8ａｔｍ以上で運転する加熱炉であって、該炉の最内
層が嵩比重１．０〜２．２ｇ／ｃｍ3 の黒鉛板で囲まれ
ていることを特徴とする超高温加熱炉。 - 【請求項２】 黒鉛板の外側が炭素質断熱材及びアルミ
ナ／シリカ系断熱材で囲まれている請求項１の超高温加
熱炉。 - 【請求項３】 黒鉛板の嵩比重１．５〜２．０ｇ／ｃｍ
3 である請求項１又は２の超高温加熱炉。 - 【請求項４】 黒鉛板の厚さが０．５〜５０ｍｍである
請求項１〜３のいずれかの超高温加熱炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10352531A JP2000186891A (ja) | 1998-10-16 | 1998-12-11 | 超高温加熱炉 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29479398 | 1998-10-16 | ||
| JP10-294793 | 1998-10-16 | ||
| JP10352531A JP2000186891A (ja) | 1998-10-16 | 1998-12-11 | 超高温加熱炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000186891A true JP2000186891A (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=26559995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10352531A Pending JP2000186891A (ja) | 1998-10-16 | 1998-12-11 | 超高温加熱炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000186891A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102261849A (zh) * | 2011-07-07 | 2011-11-30 | 上海联川自动化科技有限公司 | 工业用炉气氛加压装置 |
-
1998
- 1998-12-11 JP JP10352531A patent/JP2000186891A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102261849A (zh) * | 2011-07-07 | 2011-11-30 | 上海联川自动化科技有限公司 | 工业用炉气氛加压装置 |
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