JP2001106572A - Manufacturing process of graphite crucible - Google Patents

Manufacturing process of graphite crucible

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JP2001106572A
JP2001106572A JP28756899A JP28756899A JP2001106572A JP 2001106572 A JP2001106572 A JP 2001106572A JP 28756899 A JP28756899 A JP 28756899A JP 28756899 A JP28756899 A JP 28756899A JP 2001106572 A JP2001106572 A JP 2001106572A
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Japan
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firing
molded body
temperature
antioxidant
graphite crucible
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JP28756899A
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Japanese (ja)
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Yasunori Kodama
保則 児玉
Yasushi Tanaka
泰 田中
Hiroshi Hamamoto
博 浜本
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NISSHIN RIFURATETSUKU KK
Original Assignee
NISSHIN RIFURATETSUKU KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a firing process of a graphite crucible in the atmosphere, which enables shortening of firing time, reduction in energy consumption and improvement in working environment by using an oxidation inhibitor employed in a conventional technique. SOLUTION: This manufacturing process comprises: mixing a phenolic resin used as a binder with a powdery raw material consisting of graphite, a refractory material such as silicon carbide or alumina, powdery metallic silicon and frit to obtain a raw material mixture; forming the raw material mixture into a green body; and heating the green body in two firing stages; wherein, in a first firing stage, the green body is subjected to heat treatment at about 220-300 deg.C in the atmosphere and, thereafter, the whole surface of the heat-treated body is coated with an oxidation inhibitor, and then, in a second firing stage, such rapid temperature elevation of the coated body as to raise its temperature to about 850-1,000 deg.C within about one hour in the atmosphere, is performed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、大気雰囲気下での焼成
工程を含む黒鉛坩堝の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a graphite crucible including a firing step in an air atmosphere.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は従来の黒鉛坩堝の製造方法の一例
を示すフローチャートである。図2に示す例では、ま
ず、主原料である黒鉛含有粉末と副原料(バインダー)
であるタールピッチ又はフェノール樹脂とを所定の割合
で混合し(図2のステップS1)、これを加熱混練した
後粉砕し(同ステップS2)、その後、型込めして加圧
成形する(同ステップS3)。その後、脱型して必要な
外面加工や切断を行い(同ステップS4)、成形体を入
れた耐火物容器と成形体との間の隙間にコークスブリー
ズを充填する「コークス詰め」の作業を行う(同ステッ
プS5)。このコークス詰めは、成形体が次の一次焼
成(約1000〜1300℃での加熱)の段階で酸化し
ないように成形体の周囲を還元雰囲気下におくために、
及び、成形体が次の一次焼成(約1000〜1300
℃での加熱)の段階で変形しないようにするために、一
次焼成工程の前工程として行われるものである。次の一
次焼成工程は、前記成形体を約1000〜1300℃で
還元焼成するもので、約9日間連続して行われる(同ス
テップS6)。この一次焼成により、前記バインダーと
してのタールピッチ又はフェノール樹脂は炭化する。こ
の一次焼成が終わると、次に、成形体の表面全体に、酸
化防止剤(釉薬)をスプレー掛けなどにより塗布する
(同ステップS7)。次に、この酸化防止剤(釉薬)を
溶融させガラス化させるための二次焼成工程を行う(同
ステップS8)。この二次焼成は、大気雰囲気下で、約
850〜1000℃で加熱するもので、約1〜3時間継
続して行われる。その後、個々の焼成体(成形体)を検
査し(同ステップS9)、出荷される(同ステップS1
0)。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a flowchart showing an example of a conventional method for manufacturing a graphite crucible. In the example shown in FIG. 2, first, the graphite-containing powder as the main raw material and the auxiliary raw material (binder)
Is mixed at a predetermined ratio (step S1 in FIG. 2), and the mixture is heated and kneaded, and then pulverized (step S2), and then molded and pressure-formed (step S1). S3). Thereafter, the mold is removed and the necessary outer surface processing and cutting are performed (Step S4), and the work of "coke filling" for filling the gap between the refractory container containing the molded body and the molded body with coke breeze is performed. (Step S5). This coke filling is performed in order to keep the periphery of the molded body under a reducing atmosphere so that the molded body is not oxidized in the next primary firing (heating at about 1000 to 1300 ° C.).
And the molded body is subjected to the following primary firing (about 1000 to 1300
This is performed as a pre-step of the primary firing step in order to prevent deformation at the stage of (heating at ° C.). The next primary firing step is for reducing and firing the compact at about 1000 to 1300 ° C., and is performed continuously for about 9 days (step S6). By this primary firing, the tar pitch or phenol resin as the binder is carbonized. After the primary firing, an antioxidant (glaze) is applied to the entire surface of the molded body by spraying or the like (step S7). Next, a secondary firing step for melting and vitrifying the antioxidant (glaze) is performed (Step S8). This secondary firing is performed at about 850 to 1000 ° C. in an air atmosphere, and is performed continuously for about 1 to 3 hours. Thereafter, each fired body (molded body) is inspected (step S9) and shipped (step S1).
0).

【0003】以上のように、従来の黒鉛坩堝の製造方法
においては、成形体の焼成は、一次焼成と二次焼成との
二つの加熱処理により実施されている。一次焼成工程
は、フェノール樹脂やタール・ピッチ等の有機バインダ
ー及び黒鉛の酸化を防ぐため、被焼成物を耐火物容器中
に入れて、その隙間にコークスブリ−ズを充填し、密閉
された還元雰囲気下の焼成炉内で最高1000〜130
0℃の温度で加熱処理される。次に、二次焼成工程で
は、一次焼成工程で加熱処理された被焼成物の表面に酸
化防止剤を塗布した後、大気雰囲気下の焼成炉内で約8
50〜1000℃の温度で酸化防止材を溶融するように
している。
As described above, in the conventional method for manufacturing a graphite crucible, firing of the formed body is performed by two heat treatments of primary firing and secondary firing. In the primary firing step, the object to be fired is placed in a refractory container, and the gap is filled with coke blaze to prevent oxidation of the organic binder such as phenolic resin and tar pitch, and graphite, and a closed reducing atmosphere is filled. 1000-130 in the lower firing furnace
Heat treatment is performed at a temperature of 0 ° C. Next, in the secondary firing step, an antioxidant is applied to the surface of the object to be fired which has been subjected to the heat treatment in the primary firing step, and then about 8 mm in a firing furnace in an air atmosphere.
The antioxidant is melted at a temperature of 50 to 1000C.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】以上に説明した従来の
黒鉛坩堝の製造方法においては、特に、一次焼成工程に
おいて、被焼成物(成形体)の加熱期間(約9日間)や
その冷却に要する時間が長く掛かってしまい作業効率を
低下させている、などの問題があった。また、従来方法
では、前記一次焼成の前に、成形体とそれを入れた耐火
物容器との隙間にコークスブリーズを充填する必要があ
るが、この「コークス詰め」作業は悪環境下での煩雑な
作業であるため、製造過程全体の作業効率を大きく損な
ってしまうと共に作業環境を悪化させてしまう、また、
前記コークスブリーズの存在により熱効率の面で大きな
損失が生じてしまう、などの問題があった。
In the conventional method for manufacturing a graphite crucible described above, in particular, in the primary firing step, the heating period (about 9 days) of the object to be fired (molded body) and the cooling time are required. There is a problem that it takes a long time to reduce work efficiency. Further, in the conventional method, it is necessary to fill the gap between the compact and the refractory container containing the compact with the coke breeze before the primary firing, but this "coke filling" operation is complicated in a bad environment. Work, which greatly impairs the work efficiency of the whole manufacturing process and worsens the working environment.
There is a problem that a large loss occurs in terms of thermal efficiency due to the presence of the coke breathe.

【0005】これらの問題を解決するため、従来より、
一次焼成工程で炉内雰囲気を不活性ガス等により非酸化
雰囲気とし、被焼成物を加熱処理する方法が提案されて
いる(特開昭60−77170号公報,特開平07−1
18072号公報)が、この方法では、非酸化雰囲気と
するために大量の不活性ガスを必要とするため、製造コ
ストの上昇など経済的な問題が残ってしまう。また、特
定組成の特殊な酸化防止被膜を形成した後に酸化雰囲気
下で二次焼成を行う方法が提案されている(特開平07
−237734号公報)が、この方法では、特定組成の
特殊な酸化防止材を用いる必要があるため、その機能上
の問題から使用用途が制約を受けるなどの問題が残って
しまう。
In order to solve these problems, conventionally,
There has been proposed a method in which the atmosphere in the furnace is changed to a non-oxidizing atmosphere with an inert gas or the like in the primary firing step, and the object to be fired is heated (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 60-77170 and 07-1).
However, in this method, a large amount of inert gas is required in order to form a non-oxidizing atmosphere, so that an economic problem such as an increase in manufacturing cost remains. Also, a method has been proposed in which a special antioxidant film having a specific composition is formed and then subjected to secondary baking in an oxidizing atmosphere (Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-07107)
However, in this method, it is necessary to use a special antioxidant having a specific composition, so that there remains a problem that its use is restricted due to its functional problem.

【0006】本発明は上記の従来技術の状況に鑑みなさ
れたもので、大気雰囲気下(酸化雰囲気下)で一次焼成
を行う方法を採用しながら、且つ、従来技術で使用され
ている通常の酸化防止材をそのまま使用しながら、前記
の従来技術の諸問題の解決、即ち、黒鉛坩堝の製造過程
における成形体の焼成時間の短縮、省エネルギー、作業
効率の改善、及び作業環境の改善などを実現することが
できる、黒鉛坩堝の製造方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the state of the prior art described above, and employs a method of performing primary firing under an air atmosphere (under an oxidizing atmosphere), and a conventional oxidizing method used in the prior art. While using the preventive material as it is, the above-mentioned problems of the prior art are solved, that is, shortening of the firing time of the compact in the manufacturing process of the graphite crucible, energy saving, improvement of work efficiency, and improvement of work environment are realized. It is an object of the present invention to provide a method for producing a graphite crucible that can be used.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、大気雰囲気
(酸化雰囲気)下での一次焼成工程における被焼成物の
加熱処理条件を研究し、本発明の成功に到った。本発明
は、バインダーにフェノール樹脂を使用した黒鉛材料の
成形体を、第1段階で、大気雰囲気下で約220〜30
0℃の低温度域での加熱処理を行った後、第2段階で、
酸化防止材の焼付けと同時に大気雰囲気下でのバインダ
ーの炭化焼成を行うこと、を特徴とする製造方法であ
る。
Means for Solving the Problems The present inventor has conducted intensive studies in order to solve the above-mentioned problems, and as a result, has set heating conditions for a material to be fired in a primary firing step in an air atmosphere (oxidizing atmosphere). Research has led to the success of the present invention. In the present invention, a molded product of a graphite material using a phenol resin as a binder is prepared in the first stage under an air atmosphere at about 220 to 30%.
After performing the heat treatment in the low temperature range of 0 ° C., in the second stage,
This is a production method characterized by performing carbonization firing of a binder in an air atmosphere simultaneously with baking of an antioxidant.

【0008】すなわち、本発明においては、フェノール
樹脂をバインダーとして使用した成形物を、第1段階の
焼成工程として、大気雰囲気下(酸化雰囲気下)で約2
20〜300℃迄昇温し、約3Hr以上加熱処理する。
この第1段階の焼成工程では、前記成形物内のフェノー
ル樹脂が硬化すると共に、前記フェノール樹脂に含まれ
る揮発成分(エチレングリコール、アセトン、フェノー
ル、ホルムアルデヒド、アンモニアガス、及び、アミン
系ガスなど)がガス化する。この第1段階の焼成工程に
おける前記フェノール樹脂に含まれる揮発成分のガス化
により、前記フェノール樹脂の硬化と相俟って、前記成
形体の形状が極めて安定化するようになる。すなわち、
前記フェノール樹脂に含まれる揮発成分のガス化によ
り、その後の第2段階の焼成工程での急速昇温処理(後
述)の中で成形体からガスが出て酸化防止剤の塗布状態
が壊れてしまったり成形体の形状が変形してしまったり
することが無くなる。
That is, in the present invention, a molded product using a phenolic resin as a binder is subjected to a first baking step in an air atmosphere (under an oxidizing atmosphere) for about 2 hours.
The temperature is raised to 20 to 300 ° C. and heat treatment is performed for about 3 hours or more.
In the first stage baking step, the phenol resin in the molded product is hardened and volatile components (ethylene glycol, acetone, phenol, formaldehyde, ammonia gas, amine gas, etc.) contained in the phenol resin are removed. Gasify. The gasification of the volatile components contained in the phenol resin in the first stage baking step, together with the curing of the phenol resin, makes the shape of the molded body extremely stable. That is,
Due to gasification of volatile components contained in the phenolic resin, gas is emitted from the molded body during a rapid temperature increase treatment (described later) in the second baking step, and the application state of the antioxidant is broken. Rolling and deformation of the shape of the molded body will not occur.

【0009】なお、本発明の第1段階の焼成工程におい
て、大気雰囲気下(酸化雰囲気下)での加熱を前述のよ
うに約220℃以上としたのは、加熱温度が約220℃
より低ければ、後の第2段階の焼成工程で被焼成体に亀
裂や膨れが生じることが有るからである。又、本発明の
第1段階の焼成工程において、大気雰囲気下(酸化雰囲
気下)での加熱を前述のように約300℃以下としたの
は、酸化防止剤を表面に塗布していない状態での成形体
の加熱温度が約300℃を越えるとフェノール樹脂バイ
ンダーが酸化・劣化してしまうからである。以上より、
前記第1段階の加熱処理温度は、約220〜300℃の
温度範囲が望ましい。
In the first firing step of the present invention, the heating in the atmosphere (oxidizing atmosphere) is set to about 220 ° C. or more as described above because the heating temperature is about 220 ° C.
If the temperature is lower, cracks and blisters may be generated in the fired body in the subsequent second firing step. Further, in the first stage baking step of the present invention, the heating in the air atmosphere (under the oxidizing atmosphere) was set to about 300 ° C. or less as described above in the state where the antioxidant was not applied to the surface. If the heating temperature of the molded body exceeds about 300 ° C., the phenol resin binder is oxidized and deteriorated. From the above,
The heat treatment temperature in the first stage is preferably in a temperature range of about 220 to 300C.

【0010】次に、前記第1段階の焼成工程後、前記成
形物の表面に従来から使用されている酸化防止材を塗
布、乾燥後、第2段階の焼成工程として、大気雰囲気下
で、第2段階の焼成工程の開始から約1Hr以内(又は
約30分以内)に成形体の最高温度が約850℃以上1
000℃以下の温度になるように、成形体を急速昇温
し、その後約1〜2Hr(あるいは、1〜2.5Hr、
又は、1〜3Hr)加熱を続ける。この第2段階の焼成
工程では、前記成形体に塗布された酸化防止剤が溶融・
ガラス化すると共に、前記バインダーとしてのフェノー
ル樹脂が炭化する。
Next, after the first-stage firing step, a conventionally used antioxidant is applied to the surface of the molded article, and after drying, the second-stage firing step is performed in an air atmosphere under an air atmosphere. Within about 1 hour (or within about 30 minutes) from the start of the two-stage firing step, the maximum temperature of the molded body is about 850 ° C. or more and 1 hour or more.
The molded body is rapidly heated to a temperature of 000 ° C. or lower, and then about 1-2 hours (or 1-2.5 hours,
Or 1 to 3 hr) heating is continued. In the second-stage firing step, the antioxidant applied to the molded body is melted and melted.
Along with vitrification, the phenol resin as the binder is carbonized.

【0011】なお、本発明の第2段階の焼成工程におい
て、前記急速昇温の最高温度を約850℃以上1000
℃以下の範囲内の温度としたのは、前記の約850℃以
上1000℃以下の温度域が前記酸化防止材を溶融して
前記成形物の表面にガラス被膜を形成するために必要な
焼成温度であるから(すなわち、このときの焼成温度が
1000℃を超えてしまうと従来から一般に使用されて
いる酸化防止剤では適正にガラス被膜を形成できないこ
とがある。ただ、使用する酸化防止材の組成により、そ
の溶融温度は多少変化する)、及び、前記の約850℃
以上の温度域が前記フェノール樹脂バインダーを炭化さ
せることができる温度であるから、という2つの理由に
よるものである。また、前述のように、本発明の第2段
階の焼成工程において、約850℃以上1000℃以下
の温度に急速昇温する時間を約1Hr以内と限定したの
は、約850℃以上1000℃以下の温度へ昇温するま
での時間が約1Hrを過ぎてしまうと、酸化防止材が溶
融してガラス被膜を形成する迄の時間が長くなるため、
酸化防止材が溶融する前に被焼成物(成形体)表層に酸
化層が生じてしまう、からである。以上により、約85
0℃以上1000℃以下の温度へ昇温するまでの時間は
約1Hr以内が好ましい。また、特に、成形体が酸化し
ない間に確実に酸化防止材(釉薬)を溶融させるために
は、第2段階の焼成工程の開始から約30分以内に成形
体を約850℃以上1000℃以下の温度まで急速に昇
温させることが望ましい(前記の約30分を超えると、
場合により、成形体の表面とその近傍部分が酸化し始め
てしまうことがあるため)。
In the second firing step of the present invention, the maximum temperature of the rapid temperature rise is set to about 850 ° C.
The temperature within the range of not more than ℃ is defined as the firing temperature required for melting the antioxidant and forming a glass coating on the surface of the molded product in the above temperature range of not less than about 850 ° C and not more than 1000 ° C. (That is, if the firing temperature at this time exceeds 1000 ° C., a glass coating may not be properly formed with an antioxidant generally used conventionally. However, the composition of the antioxidant used 850 ° C. depending on the melting temperature).
This is because the above temperature range is a temperature at which the phenol resin binder can be carbonized. Further, as described above, in the second-stage baking step of the present invention, the time for rapidly raising the temperature to about 850 ° C. or more and 1000 ° C. or less is limited to about 1 Hr or less. If the time required to elevate the temperature to about 1 hour has passed, the time required for the antioxidant to melt and form a glass coating will be prolonged.
This is because before the antioxidant is melted, an oxide layer is formed on the surface layer of the fired object (formed body). From the above, about 85
The time required to elevate the temperature to 0 ° C. or more and 1000 ° C. or less is preferably within about 1 hour. In addition, in order to reliably melt the antioxidant (glaze) while the molded body is not oxidized, the molded body is heated to about 850 ° C. or more and 1000 ° C. or less within about 30 minutes after the start of the second-stage firing step. It is desirable to raise the temperature rapidly to the temperature of
In some cases, the surface of the molded body and its vicinity may begin to oxidize).

【0012】以上のように、本発明による黒鉛坩堝の製
造方法によれば、従来の一次焼成である耐火物容器と成
形体との隙間にコ−クスブリ−ズを詰めて、最高温度約
1000〜1300℃で長期間加熱を続けるという加熱
処理を行う代わりに、大気雰囲気下(酸化雰囲気下)で
約220〜300℃の低温域での加熱処理で代用できる
ので、その経済的な効果、作業環境の改善などに大きく
寄与することは明白である。
As described above, according to the method for manufacturing a graphite crucible according to the present invention, coke blaze is filled in the gap between the refractory container and the molded body, which is the primary firing, and the maximum temperature is about 1000 to 1000. Instead of performing heat treatment at 1300 ° C. for a long period of time, heat treatment in a low temperature range of about 220 to 300 ° C. in an air atmosphere (under an oxidizing atmosphere) can be substituted. It is evident that it greatly contributes to the improvement of the quality.

【0013】次に、以上の本発明による黒鉛坩堝の製造
方法の概略を、図1のフローチャートに基づいて説明し
ておく。本発明の黒鉛坩堝の製造方法においては、ま
ず、主原料である黒鉛含有粉末と副原料(バインダー)
であるフェノール樹脂とを所定の割合で混合し(図1の
ステップS11)、これを加熱混練した後粉砕し(同ス
テップS12)、その後、型込めして加圧成形する(同
ステップS13)。その後、脱型して必要な外面加工や
切断を行う(同ステップS14)。次に、第1段階の焼
成工程として、前記成形体を、大気雰囲気下で約220
〜300℃で約3時間、焼成する(同ステップS1
5)。この第1段階の焼成では、前記成形体に含まれる
バインダーとしてのフェノール樹脂が硬化すると共に、
前記フェノール樹脂に含まれる揮発成分(エチレングリ
コール、アセトン、フェノール、ホルムアルデヒド、ア
ンモニアガス、及び、アミン系ガスなど)がガス化す
る。この第1段階の焼成工程における前記フェノール樹
脂に含まれる揮発成分のガス化により、前記フェノール
樹脂の硬化と相俟って、前記成形体の形状が極めて安定
化するようになる。すなわち、前記フェノール樹脂に含
まれる揮発成分のガス化により、その後の第2段階の焼
成工程で急速昇温を行うときに成形体からガスが出て酸
化防止剤の塗布状態が壊れてしまったり成形体の形状が
変形してしまったりすること、が無くなる。この第1段
階の焼成が終わると、次に、成形体の表面全体に、酸化
防止剤(釉薬)をスプレー掛けなどにより塗布する(同
ステップS16)。次に、第2段階の焼成工程を行う
(同ステップS17)。この第2段階の焼成は、大気雰
囲気下で、約60分以内(より望ましくは、約30分以
内)に850〜1000℃の温度まで急速昇温し、その
後も約1〜2時間(又は、約1〜2.5時間)加熱を行
うものである。この第2段階の焼成工程では、前記酸化
防止材(釉薬)が溶融してガラス化し、また、前記バイ
ンダーとしてのフェノール樹脂が炭化する。その後、個
々の焼成体(成形体)を検査し(同ステップS18)、
出荷される(同ステップS19)。
Next, an outline of the method for manufacturing a graphite crucible according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. In the method for producing a graphite crucible of the present invention, first, a graphite-containing powder as a main raw material and a sub-raw material (binder) are used.
Is mixed at a predetermined ratio (step S11 in FIG. 1), and the mixture is heated and kneaded, then pulverized (step S12), and then molded and pressure-formed (step S13). Thereafter, the mold is removed and necessary external surface processing and cutting are performed (step S14). Next, as a first-stage sintering step, the molded body was subjected to about 220
Baking at about 300 ° C. for about 3 hours (Step S1)
5). In the firing in the first stage, the phenol resin as a binder contained in the molded body is hardened,
Volatile components (ethylene glycol, acetone, phenol, formaldehyde, ammonia gas, amine gas, etc.) contained in the phenol resin are gasified. The gasification of the volatile components contained in the phenol resin in the first stage baking step, together with the curing of the phenol resin, makes the shape of the molded body extremely stable. That is, due to gasification of the volatile components contained in the phenolic resin, when the temperature is rapidly increased in the subsequent baking step of the second step, gas is emitted from the molded body, and the application state of the antioxidant is broken or the molding is performed. The shape of the body is not deformed. When the first stage firing is completed, an antioxidant (glaze) is applied to the entire surface of the molded body by spraying or the like (step S16). Next, a second stage baking process is performed (step S17). This second-stage calcination is performed by rapidly raising the temperature to 850 to 1000 ° C. within about 60 minutes (more preferably, within about 30 minutes) in the atmosphere, and thereafter, for about 1 to 2 hours (or (Approximately 1 to 2.5 hours). In the second baking step, the antioxidant (glaze) is melted and vitrified, and the phenol resin as the binder is carbonized. Thereafter, each fired body (molded body) is inspected (the same step S18),
It is shipped (step S19).

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】実施形態1.天然黒鉛、炭化珪
素、アルミナ、金属珪素紛、フリットから構成される黒
鉛坩堝粉末原料に、バインダーとして12%のレゾール
型フェノール樹脂を添加、加熱混練し、冷却後粉砕した
材料を、芯金とゴム枠から構成される黒鉛坩堝成形用モ
ールド内に充填、静水圧プレスにて加圧成形し外径85
5mm、高さ690mmの黒鉛坩堝成形体を得た。得ら
れた成形体を、第1段階の焼成工程としてプロパンガス
炉にて昇温速度50℃/Hrで300℃迄昇温し、3H
r加熱処理した。第1段階の加熱処理をした黒鉛坩堝に
SiOを12.2%,Alを19.8%、B
を58.7%,NaOを3.4%,CaOを5%,の
組成からなるアルミニウム溶解保持黒鉛坩堝用酸化防止
材を塗布し、100〜200℃で乾燥した。その後、第
2段階の焼成工程として850℃に加熱保持したプロパ
ンガス炉へ挿入、2時間の加熱処理後、炉外へ取り出
し、酸化防止材の焼付けと同時にフェノール樹脂バイン
ダーの炭化処理を実施完了した。得られた黒鉛坩堝は、
従来の焼成方法で焼成した同材質同形状の黒鉛坩堝と比
較した結果、下表1に示すように、ほぼ同等の物理的特
性を示した。又、本発明品を実使用に供した所、従来製
品とほぼ同等の6ヶ月の耐用期間であった。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. To a graphite crucible powder raw material composed of natural graphite, silicon carbide, alumina, metal silicon powder, and frit, add 12% resol type phenol resin as a binder, heat knead, cool, and pulverize the material. Filled into a graphite crucible molding mold composed of a frame, press-molded with a hydrostatic press to form an outer diameter of 85
A graphite crucible compact having a size of 5 mm and a height of 690 mm was obtained. The obtained molded body was heated to 300 ° C. at a heating rate of 50 ° C./Hr in a propane gas furnace as a first stage firing step,
r heat treatment. The SiO 2 12.2% graphite crucible was heat treated in the first step, the Al 2 O 3 19.8%, B 2 O
3 was coated with an antioxidant for an aluminum melting and holding graphite crucible having a composition of 58.7%, Na 2 O at 3.4%, and CaO at 5%, and dried at 100 to 200 ° C. After that, as a second stage baking step, it was inserted into a propane gas furnace heated and maintained at 850 ° C., heated for 2 hours, taken out of the furnace, and baked with an antioxidant, and simultaneously completed carbonization of a phenol resin binder. . The obtained graphite crucible is
As a result of comparison with a graphite crucible of the same material and the same shape fired by a conventional firing method, as shown in Table 1 below, almost the same physical characteristics were exhibited. When the product of the present invention was put to practical use, the service life was 6 months, which was almost the same as that of the conventional product.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】実施形態2.実施形態1と同様の黒鉛坩堝
配合原料にバインダーとして12%のノボラック型フェ
ノール樹脂及び1.5%のヘキサメチレンテトラミンを添
加、加熱混練し、冷却後粉砕した材料を、芯金とゴム枠
から構成される黒鉛坩堝成形用モールド内に充填、静水
圧プレスにて加圧成形し、外径600mm、高さ700
mmの黒鉛坩堝成形体を得た。得られた成形体を、第1
段階の焼成工程としてプロパンガス炉にて昇温速度10
0℃/Hrで250℃迄昇温し、5Hr加熱処理した。
第1段階の加熱処理をした黒鉛坩堝に、SiOを4
2.0%,Alを16.9%,Bを22.1
%,Siを7.8%, NaOを4.7%,KOを4.
5%,CaOを1,6%,の組成からなる銅合金溶解黒
鉛坩堝用酸化防止材を塗布乾燥した。その後、第2段階
の焼成工程として、950℃に加熱保持したプロパンガ
ス炉へ挿入、1.5時間の加熱処理後、炉外へ取り出し、
酸化防止材の焼付けと同時にフェノール樹脂バインダー
の炭化処理を実施完了した。得られた黒鉛坩堝は、従来
の焼成方法で焼成した同材質同形状の黒鉛坩堝と比較し
た結果、下表2に示すようにほぼ同等の物理的特性を示
した。又、本発明品を実使用に供した所、従来製品とほ
ぼ同等の80回の耐用回数が得られた。
Embodiment 2 A material obtained by adding 12% of a novolak-type phenol resin and 1.5% of hexamethylenetetramine as a binder to the same graphite crucible blending material as in the first embodiment, kneading under heating, cooling and pulverizing, is composed of a metal core and a rubber frame. Filled in a graphite crucible mold, press-molded with hydrostatic press, outer diameter 600mm, height 700
mm was obtained. The obtained molded body is
As a sintering step, the temperature was raised at a rate of 10
The temperature was raised to 250 ° C. at 0 ° C./Hr, followed by a heat treatment for 5 hours.
4 g of SiO 2 was placed in the graphite crucible subjected to the first stage heat treatment.
2.0%, the Al 2 O 3 16.9%, B 2 O 3 22.1
%, 7.8% of Si, 4.7% of Na 2 O, and 4.7% of K 2 O.
An antioxidant for a copper alloy melting graphite crucible having a composition of 5% and CaO of 1.6% was applied and dried. After that, as a second firing step, it was inserted into a propane gas furnace heated and maintained at 950 ° C., and after a heat treatment of 1.5 hours, taken out of the furnace.
Simultaneously with the baking of the antioxidant, the carbonization of the phenolic resin binder was completed. The obtained graphite crucible showed almost the same physical characteristics as shown in Table 2 below as a result of comparison with a graphite crucible of the same material and shape fired by a conventional firing method. When the product of the present invention was put to practical use, a service life of 80 times, almost the same as that of the conventional product, was obtained.

【0017】[0017]

【表2】 [Table 2]

【0018】[0018]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の黒鉛坩
堝の焼成方法は、従来方法に比較し、第1段階の焼成工
程の大幅な時間短縮が可能になると共に、コークスブリ
ーズ及び耐火性容器の使用が不要になるため、省エネル
ギー、作業環境の向上に莫大な効果をもたらすものであ
る。すなわち、本発明においては、大気雰囲気下(酸化
雰囲気下)で一次焼成を行う方法を採用しながら(特開
昭60−77170号公報や特開平07−118072
号公報のように、一次焼成工程で炉内雰囲気を不活性ガ
ス等により非酸化雰囲気とし被焼成物を加熱処理する方
法を採用することなく)、且つ、従来技術で使用されて
いる通常の酸化防止材をそのまま使用しながら(特開平
07−237734号公報のように、特定組成の特殊な
酸化防止被膜を形成した後に大気雰囲気下で二次焼成を
行う方法を採用することなく)、黒鉛坩堝の製造過程に
おける成形体の焼成時間の短縮、省エネルギー、作業効
率の改善、及び作業環境の改善(作業環境や作業効率を
悪化させるコークスブリーズ詰め作業の省略化など)を
実現することができる。
As described above, the firing method of the graphite crucible according to the present invention makes it possible to greatly reduce the time required for the first firing step, as well as the coke breathing and fire resistance. Since the use of the container is not required, it has enormous effects on energy saving and improvement of the working environment. That is, in the present invention, a method of performing primary firing under an air atmosphere (under an oxidizing atmosphere) is employed (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 60-77170 and 07-118072).
As described in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-260, the method in which the atmosphere in the furnace is set to a non-oxidizing atmosphere by an inert gas or the like in the primary firing step to heat the object to be fired is not adopted) and the normal oxidation used in the prior art is used. The graphite crucible is used while using the anti-oxidizing material as it is (without adopting a method of forming a special anti-oxidation film having a specific composition and then performing secondary firing in an air atmosphere as in JP-A-07-237734). In the manufacturing process, it is possible to shorten the firing time of the molded body, save energy, improve the work efficiency, and improve the work environment (eg, omit the work of filling the coke breathing which deteriorates the work environment and work efficiency).

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による黒鉛坩堝の製造方法を示すフロー
チャートである。
FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing a graphite crucible according to the present invention.

【図2】従来の黒鉛坩堝の製造方法を示すフローチャー
トである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a conventional method for manufacturing a graphite crucible.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜本 博 山口県下関市彦島田の首町二丁目19番10号 日新リフラテック株式会社内 Fターム(参考) 4G032 AA04  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Hamamoto 2-19-10, Nukumachi, Hikoshimada, Shimonoseki-shi, Yamaguchi F-term in Nissin Reflatec Co., Ltd. (reference) 4G032 AA04

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 黒鉛を主原料とする耐火性原料に結合材
としてのフェノール樹脂を混合し、加熱・混練、粉砕し
た後に成形する成形工程と、 この成形体を大気雰囲気下で約220〜300℃で約3
時間以上加熱する第1段階の焼成工程と、 この焼成された成形体の表面に酸化防止剤を塗布する塗
布工程と、 この酸化防止剤が塗布された成形体を、大気雰囲気下
で、最初の約60分以内に約850℃以上1000℃以
下の温度まで急速昇温し、その温度でその後も約1〜2
時間加熱する第2段階の焼成工程と、から成ることを特
徴とする黒鉛坩堝の製造方法。
1. A molding step in which a phenol resin as a binder is mixed with a refractory raw material containing graphite as a main raw material, heated, kneaded, and pulverized, and then molded. About 3 at ℃
A first-stage baking step of heating for at least one hour, an application step of applying an antioxidant to the surface of the fired molded body, and Within about 60 minutes, the temperature is rapidly raised to a temperature of about 850 ° C. or more and 1000 ° C. or less, and at that temperature,
A second firing step of heating for a period of time.
【請求項2】 黒鉛を含有し、炭化珪素、アルミナ等の
耐火性原料、金属珪素紛、又はフリットなどを含む粉末
原料に、結合材としてのフェノール樹脂を加えて、混
合、加熱・混練、成形する成形工程と、 この成形体を、大気雰囲気下で、約220〜300℃で
3時間以上加熱処理する第1段階の焼成工程と、 この焼成された成形体の表面全体に酸化防止剤を塗布す
る塗布工程と、 この酸化防止剤が塗布された成形体を、大気雰囲気下
で、最初の約30分以内に約850℃以上1000℃以
下の温度まで急速昇温し、その温度でその後も約1〜
2.5時間加熱する第2段階の焼成工程と、から成るこ
とを特徴とする黒鉛坩堝の製造方法。
2. A phenol resin as a binder is added to a refractory material such as silicon carbide and alumina, a powdered material containing metal silicon powder or frit containing graphite, and mixed, heated, kneaded, and formed. A first-stage baking step of heating the molded body at about 220 to 300 ° C. for 3 hours or more in an air atmosphere; and applying an antioxidant to the entire surface of the calcined molded body. And applying the antioxidant to the molded body, and rapidly raising the temperature of the molded body to about 850 ° C. or more and 1000 ° C. or less within the first about 30 minutes in the air atmosphere, 1 to
2. A method for producing a graphite crucible, comprising: a second-stage firing step of heating for 2.5 hours.
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