JPS6029858B2 - High temperature heat treatment equipment - Google Patents

High temperature heat treatment equipment

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JPS6029858B2
JPS6029858B2 JP55096492A JP9649280A JPS6029858B2 JP S6029858 B2 JPS6029858 B2 JP S6029858B2 JP 55096492 A JP55096492 A JP 55096492A JP 9649280 A JP9649280 A JP 9649280A JP S6029858 B2 JPS6029858 B2 JP S6029858B2
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JP
Japan
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heat treatment
chamber
exothermic
temperature
exothermic reactant
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JP55096492A
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Japanese (ja)
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JPS5721744A (en
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雄彦 増田
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Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高温熱処理装置、特に1800〜20000
0の高温を短時間(数分間)だけ必要とする熱処理を可
能にする装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a high temperature heat treatment apparatus, particularly a high temperature
The present invention relates to a device that enables heat treatment that requires a high temperature of 0 for only a short period of time (several minutes).

この種の熱処理装置は、一般に、多量の電力又は燃料を
消費し、大がかりな保温部分を必要とするのが通例であ
り、したがってできる限り少い電力又は燃料ですみ且つ
簡便な装置が望まれる所以である。
This type of heat treatment equipment generally consumes a large amount of electricity or fuel and requires a large-scale heat-insulating part.Therefore, it is desirable to have a simple equipment that requires as little electricity or fuel as possible. It is.

従来、このような高温(1800〜200000)での
熱処理装置としては、電気炉、燃焼加熱炉その他の炉が
用いられている。‘1} 電気炉 1800〜20000○を必要とする熱処理装置として
は電気炉が中心である。
Conventionally, electric furnaces, combustion heating furnaces, and other furnaces have been used as heat treatment apparatuses at such high temperatures (1,800 to 200,000 ℃). '1} Electric furnaces are mainly used as heat treatment apparatuses that require electric furnaces of 1,800 to 20,000 degrees.

電気炉は、加熱方法が比較的簡単で且つ温度調節が容易
な点から広く使用されている。しかしながら、1800
〜2000午C用の高温電気炉には、次のような欠点が
ある。【a} 保温部分をかなり厳密に作らなければな
らない。‘b} 1800qoまで昇温するためにはか
なりの時間を要する。
Electric furnaces are widely used because their heating method is relatively simple and their temperature can be easily controlled. However, 1800
High-temperature electric furnaces for use at ~2000 pm have the following drawbacks. [a} The insulation part must be made very precisely. 'b} It takes a considerable amount of time to raise the temperature to 1800 qo.

【c} 多くの電力を消費する。[c} Consumes a lot of power.

{d} ヒータ−及び炉壁のいたみが早く、特に空気中
で加熱する場合には酸化によるいたみが激しい。
{d} The heater and furnace wall are damaged quickly, and the damage due to oxidation is particularly severe when heating in air.

(2}燃焼加熱炉 これは、可熱性ガス又は可熱I性液体を空気又は酸素と
共に噴射して燃焼させ、高温を得るものである。
(2) Combustion heating furnace This is a furnace that injects and burns a heatable gas or heatable liquid together with air or oxygen to obtain a high temperature.

この方法は、短時間に高温を得ることができるが、次の
ような欠点がある。【a} 高温廃ガスの処理が必要で
ある。
Although this method can obtain high temperatures in a short time, it has the following drawbacks. [a} It is necessary to treat high-temperature waste gas.

【b} 均一な加熱が困難である。[b} Uniform heating is difficult.

{cー 温度調節が困難である。{c- Temperature control is difficult.

‘dー 炉壁のいたみが早い。'd- The furnace wall is getting damaged quickly.

【e} 熱焼噴射装置、着火装置などが必要であり、装
置全体が複雑となる。
[e} A thermal combustion injection device, an ignition device, etc. are required, making the entire device complicated.

糊 その他の装置、方法 1800q0以上の温度を得る方法としては、アークに
よる方法、レーザーによる方法などが考えれるが、これ
らは微小部分の加熱には使用可能であるかもしれないが
、一定の大きさのものを加熱する方法として不適当であ
る。
Glue Other devices and methods Possible methods for obtaining temperatures above 1800q0 include methods using arcs and lasers.These methods may be usable for heating minute parts, but they may be used for heating minute parts, but It is inappropriate as a method for heating things.

その他太陽炉も考えられるが、装置が大型化し、一般の
熱処理作業としては実用的でない。比較的簡便な方法と
してテルミット法がある。
Another option is a solar furnace, but the equipment would be too large and would be impractical for general heat treatment work. The thermite method is a relatively simple method.

これはアルミニウム粉末と金属酸化物を混合し、これに
点火するものであるが、発熱は瞬間的であって、特殊な
作業には使用できるが広い意味の熱処理作業としては限
界がある。したがって、本発明は、上述のような従来法
の欠点を克服し、比較的少量の電力で、しかも簡便に1
800〜2000COの温度を発生させ、これを利用す
ることができる熱処理装置を提供することを目的とする
This method involves mixing aluminum powder and metal oxide and igniting the mixture, but the heat generated is instantaneous, and although it can be used for special tasks, it has limitations in terms of heat treatment in a broader sense. Therefore, the present invention overcomes the drawbacks of the conventional methods as described above, and provides a convenient method using a relatively small amount of electric power.
It is an object of the present invention to provide a heat treatment apparatus that can generate and utilize a temperature of 800 to 2000 CO.

先に、本発明者らは、アルミニウム箔とカーボン又は炭
化紙を重ね合せるか又は巻き廻してなる反応混合物を非
酸化雰囲気又は非反応雰囲気で600〜1200qo、
好ましくは800〜100000に加熱した後、これに
酸素と窒素との混合ガス又は空気を接触させると急激に
1800〜2000qCの高温に達し、窒化アルミニウ
ムが生成することを見出し、この方法による窒化アルミ
ニウムの製造方法を特許出願した。
Previously, the present inventors prepared a reaction mixture formed by laminating or rolling aluminum foil and carbon or carbonized paper, and heated the reaction mixture to 600 to 1200 qo in a non-oxidizing or non-reactive atmosphere.
It has been found that when heated preferably to 800 to 100,000 ℃ and then brought into contact with a mixed gas of oxygen and nitrogen or air, the temperature rapidly reaches 1,800 to 2,000 qC and aluminum nitride is produced. A patent application has been filed for the manufacturing method.

本発明の主題は、この窒化アルミニウムの生成の際の発
熱反応を利用した熱処理装置にある。
The subject matter of the present invention is a heat treatment apparatus that utilizes this exothermic reaction during the production of aluminum nitride.

しかして、本発明の高温熱処理装置は、熱処理室と、該
熱処理室を取りかこむように配置され且つアルミニウム
箔とカーボン又は炭化紙を交互に重ね合せ又は巻き廻し
たりしてなる発熱反応体を収納した室と、該発熱反応体
を収納した室を非酸化又は非反応状態に保持する手段と
、該室に酸素と窒素の混合ガス又は空気を供給する手段
と、該発熱反応体を予備加熱する手段とからなり、該発
熱反応体を非酸化又は非反応状態で600〜12000
0の温度に予備加熱した後、空気又は酸素及び窒素の混
合ガスと接触させ、その際生じる発熱を利用するように
構成した装置である。本発明の装置における熱処理室は
、任意の形状のものであってよく、例えば滋製、石英製
、金属製などのルッボ、中空管状体などが用いられる。
Therefore, the high-temperature heat treatment apparatus of the present invention accommodates a heat treatment chamber and an exothermic reactant arranged to surround the heat treatment chamber and made of aluminum foil and carbon or carbonized paper alternately stacked or wound. a chamber, means for maintaining the chamber containing the exothermic reactant in a non-oxidizing or non-reacting state, means for supplying a mixed gas of oxygen and nitrogen or air to the chamber, and means for preheating the exothermic reactant. and the exothermic reactant in a non-oxidized or non-reacted state.
This device is configured to preheat to a temperature of 0, then contact with air or a mixed gas of oxygen and nitrogen, and utilize the heat generated at that time. The heat treatment chamber in the apparatus of the present invention may be of any shape, and for example, a rubbo made of Shigeru, quartz, metal, etc., a hollow tubular body, etc. are used.

この熱処理室を取りかこむようにして発熱反応体を収納
した室が設けられる。発熱反応体は、アルミニウムとカ
ーボン又は炭化紙を交互に重ね合せたり又は巻き廻した
りした混合物である。これは、コンデンサー素子を燃焼
又は乾溜したものであってもよい。本発明の装置を使用
するにあたっては、まず発熱反応体を非酸化又は非反応
状態で600〜1200℃、好ましくは800〜100
000の温度で予備加熱して発熱反応を誘発させなけれ
ばならない。
A chamber containing an exothermic reactant is provided surrounding the heat treatment chamber. The exothermic reactant is a mixture of alternating layers or wraps of aluminum and carbon or carbonized paper. This may be obtained by burning or dry distilling a capacitor element. When using the apparatus of the present invention, first the exothermic reactant is heated to 600 to 1200°C, preferably 800 to 100°C, in a non-oxidized or non-reacted state.
The exothermic reaction must be induced by preheating at a temperature of 0.000°C.

これは、例えば電気誘導加熱することにより行なわれる
。次いで、発熱反応体が酸素と窒素との混合ガス又は空
気と接触せしめられる。これは、発熱反応体を収納した
室に空気又は混合ガスを供給することにつて行なわれ、
これにより急激な発熱反応が生じ、1800〜2000
こ0の高温が得られる。発熱時間は、熱処理室の大きさ
、発熱反応体の充填量、アルミニウム箔とカーボンの割
合などによって変るが、通常1〜2分から10分間程度
である。発熱反応体は、発熱反応の終了後、冷却してか
ら新たなものと容易に交換することができる。本発明の
熱処理装置は、被熱処理物品の種類、処理時間などに応
じて、例えば溶解、蒸発、鱗結、結合、焼入れ、結晶成
長などに用いることができる。
This is done, for example, by electric induction heating. The exothermic reactant is then contacted with a gas mixture of oxygen and nitrogen or air. This is done by supplying air or a gas mixture to a chamber containing the exothermic reactants;
This caused a rapid exothermic reaction, resulting in a
A high temperature of 0 is obtained. The exothermic time varies depending on the size of the heat treatment chamber, the filling amount of the exothermic reactant, the ratio of aluminum foil to carbon, etc., but is usually about 1 to 2 minutes to 10 minutes. The exothermic reactant can be cooled and easily replaced with a new one after the exothermic reaction is complete. The heat treatment apparatus of the present invention can be used for, for example, melting, evaporation, scaling, bonding, hardening, crystal growth, etc., depending on the type of article to be heat treated, treatment time, etc.

以下、本発明をその具体例によりさらに詳細に説明する
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail using specific examples.

第1図は、本発明に従う高温熱処理装置の−具体例を例
示する。
FIG. 1 illustrates a specific example of a high temperature heat treatment apparatus according to the present invention.

ここで、1は電気炉、2はそのヒーターを示す。この熱
処理装置の特徴は、3の加熱ルッボと4の試料ルッボの
間に充填した5のアルミニウム箔とカーボン(又は炭化
紙)の混合物である。第1図において、まず5の発熱反
応性混合物を酸素に触れさせないようにして600〜1
200qoに予備加熱した後、酸素と窒素の混合ガス又
は空気に触れさせると、5の発熱反応性混合物は急激に
発熱し、約1800〜2000qoに達する。この際に
、一切の鰹又は刺激性有毒性のガスは発生せず、非常に
静かで安全な発熱である。この発熱により試料ルッボ4
中の試料6の熱処理が行なわれる。発熱時間は、ルッボ
の大きさ、5の発熱反応体の重量及び充填割合を調節し
、目的に応じて変えることができる。第2図は、本発明
に従う熱処理装置の他の具体例であって、棒状又はパイ
プ状の物品を熱処理するための二つ割りの熱処理装置を
示す。
Here, 1 indicates an electric furnace and 2 indicates its heater. This heat treatment apparatus is characterized by a mixture of aluminum foil and carbon (or carbonized paper) filled between the heating rubbo (3) and the sample rubbo (4). In FIG.
After preheating to 200 qo, when exposed to a mixed gas of oxygen and nitrogen or air, the exothermic reactive mixture of 5 rapidly generates heat, reaching about 1800-2000 qo. At this time, no bonito or irritating toxic gases are generated, and the heat generation is very quiet and safe. Due to this heat generation, sample Rubbo 4
The sample 6 inside is subjected to heat treatment. The exothermic time can be changed depending on the purpose by adjusting the size of Rubbo, the weight of the exothermic reactant (5), and the filling ratio. FIG. 2 shows another specific example of the heat treatment apparatus according to the present invention, which is a two-piece heat treatment apparatus for heat treating rod-shaped or pipe-shaped articles.

もちろん、様又はパイプ状に限らず、石英管をはさんで
その中で小さな試料を熱処理することも可能である。第
2図において、1は電気炉、2はヒーターを示し、3は
二つ割り用に作った特殊な磁性ルッボであり、側面の片
側は開放のままであるが、片側は底になっており、ガス
を流入することのできる管7が備えられている。そして
、5は前記の熱処理装置の場合と同様にアルミニウム箔
とカーボン(又は炭化紙)の発熱反応性混合物である。
高温を得るには、まず電気炉1のヒーター2で発熱反応
体5を600〜1200o○の間の温度に予備加熱する
。この間に5の発熱反応体には流入管7、流出管8を介
してアルゴンなどのガスを流してアルミニウム箔が酸化
されないようにする。所定の温度に加熱した後、アルゴ
ンに代えて酸素と窒素の混合ガス又は空気を5の発熱反
応体に通じる。これにより発熱反応体5は、急激な発熱
反応を起して1800〜200000に達する。第2図
では、電気炉1は横置きにしあるが、もちろん縦型にす
ることもできる。本発明の熱処理装置は、従来のものと
比較して、次のような効果を持つ。
Of course, it is not limited to the shape of a pipe or a pipe, and it is also possible to heat-treat a small sample within a quartz tube. In Figure 2, 1 is an electric furnace, 2 is a heater, and 3 is a special magnetic rubbo made for splitting into two parts.One side of the side remains open, but the other side is the bottom, and the gas A tube 7 is provided through which water can flow. Further, 5 is an exothermic reactive mixture of aluminum foil and carbon (or carbonized paper) as in the case of the heat treatment apparatus described above.
To obtain a high temperature, first, the exothermic reactant 5 is preheated to a temperature between 600 and 1200 degrees Celsius using the heater 2 of the electric furnace 1. During this time, a gas such as argon is passed through the exothermic reactant 5 through the inlet pipe 7 and the outlet pipe 8 to prevent the aluminum foil from being oxidized. After heating to a predetermined temperature, a mixed gas of oxygen and nitrogen or air instead of argon is passed through the exothermic reactant 5. As a result, the exothermic reactant 5 undergoes a rapid exothermic reaction and reaches 1,800 to 200,000. In FIG. 2, the electric furnace 1 is placed horizontally, but of course it can also be placed vertically. The heat treatment apparatus of the present invention has the following effects compared to conventional ones.

‘a} 予備加熱温度が最低で60000、最高で12
00℃でよく、消費電力が少なくてすむ。
'a} The minimum preheating temperature is 60,000, and the maximum is 12.
00°C and consumes less power.

‘b} 保温部分が簡略化できる。'b} The heat insulation part can be simplified.

{cー 1800〜2000ooに保たれている時間は
長くても約1粉ご間程度であり、熱処理室の内壁のいた
みが少ないo‘d} 熱処理室となるルッボ類、中空管
状体などは繰り返して使用することが可能であると共に
、し、たんだ場合の交換が容易である。
{The time it is maintained at c-1800~2000oo is about 1 powder at the longest, so there is little damage to the inner wall of the heat treatment chamber} Rubbos, hollow tubular bodies, etc. that form the heat treatment chamber are repeatedly It is easy to use and replace when folded.

【eー 熱処理室の形状を変えることにより、各種の形
状の物品を熱処理することができる。
[e- By changing the shape of the heat treatment chamber, articles of various shapes can be heat treated.

‘f’全体として、従来の装置に比較して小型、低価格
で製作することができる。
'f' as a whole can be manufactured in a smaller size and at a lower cost than conventional devices.

また、熱処理室の形状、アルミニウム箔とカーボン(又
は炭化紙)の発熱性反応体の充填方法などを工夫するこ
とによりゾーンメルティング装置として適用することも
できる。
Furthermore, by devising the shape of the heat treatment chamber, the method of filling the exothermic reactants of aluminum foil and carbon (or carbonized paper), etc., it can also be applied as a zone melting apparatus.

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

第1図及び第2図は、本発明に従う熱処理装置の具体例
の概略断面図である。 ここで、1は電気炉、2はヒーター、3は発熱反応体を
収納したルッボ、5は発熱反応体、7はガス流入管、8
はガス流出管である。 多Z函 多2図
1 and 2 are schematic cross-sectional views of a specific example of a heat treatment apparatus according to the present invention. Here, 1 is an electric furnace, 2 is a heater, 3 is a rubbo containing an exothermic reactant, 5 is an exothermic reactor, 7 is a gas inflow pipe, 8
is the gas outflow pipe. Multi-Z box 2 diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 熱処理室と、該熱処理室を取りかこむように配置さ
れ且つアルミニウム箔とカーボン又は炭化紙を交互に重
ね合せ又は巻き廻したりしてなる発熱反応体を収納した
室と、該発熱反応体を収納した室を非酸化又は非反応状
態に保持する手段と、該室に酸素と窒素の混合ガス又は
空気を供給する手段と、該発熱反応体を予備加熱する手
段とからなり、該発熱反応体を非酸化又は非反応状態で
600〜1200℃の温度に予備加熱した後、酸素及び
窒素の混合ガス又は空気と接触させ、その際生じる発熱
を利用するように構成した高温熱処理装置。
1. A heat treatment chamber, a chamber arranged to surround the heat treatment chamber and containing an exothermic reactant made of aluminum foil and carbon or carbonized paper alternately layered or rolled, and a chamber containing the exothermic reactant. means for maintaining the chamber in a non-oxidizing or non-reactive state; means for supplying a mixture of oxygen and nitrogen gas or air to the chamber; and means for preheating the exothermic reactant. A high-temperature heat treatment apparatus configured to preheat to a temperature of 600 to 1200° C. in an oxidizing or non-reactive state, then contact with a mixed gas of oxygen and nitrogen or air, and utilize the heat generated at that time.
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