KR100533637B1 - A vertical type sintering furnace - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수직형 소성로에 관한 것으로, 다수의 세라믹제품을 소성하는 소성로에 있어서, 일정크기의 내부공간을 갖는 중공형 노본체; 상기 노본체내로 열원을 제공하는 복수개의 상,하부 발열체; 상기 노본체내로 분위기가스를 공급하는 복수개의 상,하부급기구; 상기 노본체내의 분위기가스를 외부로 배출하는 복수개의 상,하부배기구; 상기 노본체의 내부공간에 상하이동가능하게 구비되고, 복수개의 세라믹제품이 적치되는 적치대를 기준높이로부터 승강시키거나 하강시키는 구동원을 제공하는 승하강수단; 상기 상,하부배기구를 통해 외부로 배기되는 분위기가스를 채취하여 가스농도를 측정하는 가스분석부;및 상기 가스분석부에서 측정된 가스농도값을 수신하여 이를 근거로 하여 상기 적치대의 승강, 하강을 조절하고, 이송속도를 조절하도록 상기 승하강수단의 구동을 제어하는 제어기;를 포함하여 구성된다. The present invention relates to a vertical type firing furnace, comprising: a hollow furnace body having a predetermined size of internal space for firing a plurality of ceramic products; A plurality of upper and lower heating elements for providing a heat source into the furnace body; A plurality of upper and lower supply mechanisms for supplying an atmosphere gas into the furnace body; A plurality of upper and lower exhaust mechanisms for discharging the atmosphere gas in the furnace body to the outside; An elevating means provided in the inner space of the furnace main body and providing a driving source for elevating or lowering the loading stand in which a plurality of ceramic products are placed from a reference height; A gas analyzer for measuring a gas concentration by collecting atmospheric gases exhausted to the outside through the upper and lower exhaust vents; and receiving the gas concentration value measured by the gas analyzer and based on this, the lifting and lowering of the loading stand And a controller that controls the driving of the elevating means to adjust the feed rate.
Description
본 발명은 소성로에 관한 것으로, 보다 상세히는 세라믹제품의 탈바인더공정이 종료되는 시점을 CO/CO2 가스의 농도로서 명확하게 판단하고, 탈바인더공정이 종료된 세라믹제품을 탈바인더지역에서 고온 분위기의 소성지역으로 신속히 상승이동시켜 급격한 소성승온을 수행할 수 있으며, 소성이 완료된 제품을 소성지역에서 저온분위기로 전환된 탈바인더지역으로 하강이동하여 급격한 냉각을 수행할 수 있는 수직형 소성로에 관한 것이다.The present invention relates to a calcination furnace, and more particularly, to clearly determine the time point at which the debinding process of the ceramic product is finished as a concentration of CO / CO 2 gas, and to determine the ceramic product having completed the debinding process in a high temperature atmosphere in the debinding region. It is related to a vertical type of kiln that can rapidly move up to the firing zone to perform a rapid firing temperature rise, and to perform a rapid cooling by descending the finished product from the firing zone to a debinder zone converted to a low temperature atmosphere. .
일반적으로 적층세라믹 캐퍼시터(capacitor), 배리스터(varistor), 페라이트(ferrite), 압전체(piezo-electric body)등과 같이 세라믹을 이용한 세라믹전자부품및 그 외의 세라믹제품은 세라믹원료를 소정형상으로 성형하여 성형체를 제조하고, 상기 성형체를 소성함으로써 제조되는 것이다. In general, ceramic electronic components and other ceramic products using ceramics such as laminated ceramic capacitors, varistors, ferrites, piezo-electric bodies, etc., and other ceramic products are formed by molding ceramic raw materials into a predetermined shape. It is manufactured by manufacturing and baking the said molded object.
세라믹제품을 소성하는 공정중 성형시 사용된 바인더의 효과적 제거가 품질 특성을 제어하는 중요한 공정변수로 대두되고 있으며, 이러한 바인더의 제거는 가소라는 독립적인 탈바인더공정 또는 소성 승온 프로파일내에서 이루어지며, 이러한 열처리 공정은 도 1에 도시한 바와같은 수직형 소성로에서 이루어진다.The effective removal of binders used during molding during the firing process of ceramic products has emerged as an important process variable to control the quality characteristics, and the removal of these binders is carried out in an independent debinder process called calcining or in a plastic elevated temperature profile. This heat treatment process is performed in a vertical kiln as shown in FIG.
도 1은 일반적인 수직형 소성로의 내부구조를 도시한 단면도로서, 도시한 바와같이, 내화물로 축조되는 중공원통형의 노본체(10)를 갖추고, 상기 노본체(10)의 내부에는 다수개의 세라믹제품이 올려진 세터(setter)(12)가 수직방향으로 복수개 적재되는 적치대(20)가 배치되며, 상기 세라믹제품에 열원을 제공하여 탈바인더및 소성공정을 수행할 수 있도록 다수개의 발열체(30)가 배치된다. 1 is a cross-sectional view showing the internal structure of a general vertical kiln, as shown in the figure, having a hollow body 10 of the hollow-cylindrical cylindrical structure made of refractory, the interior of the furnace body 10 is a plurality of ceramic products A plurality of setters 12 having a setter 12 mounted thereon are disposed in a vertical direction, and a plurality of heating elements 30 are provided to provide a heat source to the ceramic product so as to perform a binder removal and firing process. Is placed.
그리고, 상기 노본체(10)내부에는 탈바인더및 소성공정시 분위기가스를 공급하고, 외부로 배출할 수 있도록 몸체에 복수개의 급기공(41a)과 배기공(42a)이 형성된 급기구(41)와 배기구(42)를 복수개 구비한다. In addition, the furnace main body 10 has a plurality of air supply holes 41a and exhaust holes 42a formed in the body to supply the atmosphere gas during the debinder and firing process, and discharge to the outside. And a plurality of exhaust ports 42.
이에 따라, 종래 수직형 소성로(1)에서 세라믹제품을 소성하는 작업은 상기 세라믹제품이 적재된 세터(12)를 노본체(10)의 적치대(20)에 적치한 상태에서 사전에 설정된 온도로 상기 발열체(30)를 통하여 열원을 제공함과 동시에 급기구(41)를 통해 분위기가스를 공급하면서 세라믹제품에 포함된 유기성분인 바인더를 제거하는 탈바인더공정및 상승된 온도를 일정시간동안 유지되면서 세라믹제품의 소성이 이루어지는 소성공정및 소성된 세라믹제품을 냉각하는 냉각공정을 상기 노본체(10)내에서 수행하였다. Accordingly, the operation of firing the ceramic product in the conventional vertical firing furnace 1 is performed at a predetermined temperature in a state in which the setter 12 on which the ceramic product is loaded is placed on the mounting base 20 of the furnace body 10. The binder while removing the binder, which is an organic component included in the ceramic product, while maintaining the elevated temperature for a predetermined time while providing a heat source through the heating element 30 and supplying an atmosphere gas through the air supply port 41. A firing process in which the product was fired and a cooling process of cooling the fired ceramic product were performed in the furnace body 10.
그러나, 상기 소성로(1)에서 탈바인더, 소성및 냉각공정이 수행되는 동안 노본체(10)를 구성하는 내화물과 적치대(20)를 구성하는 내화물도 세라믹제품과 더불어 승온된 다음 냉각되기 때문에, 급격히 내부온도를 승온시키거나 냉각시키게 되면 상기 내화물이 급격한 열팽창에 의해 파괴되거나 노본체(10)의 내화물과 적치대(20)의 내화물간의 열용량에 의해 급격한 승온및 냉각이 곤란하고, 세라믹제품을 승온하고, 냉각하는 속도에 한계가 있었다. However, since the refractory constituting the furnace body 10 and the refractory constituting the loading rack 20 are also heated together with the ceramic product during the debinder, firing, and cooling processes in the firing furnace 1, When the internal temperature is rapidly raised or cooled, the refractory is destroyed by rapid thermal expansion or the heat capacity between the refractory of the furnace body 10 and the refractory of the loading rack 20 makes it difficult to raise and cool the ceramic product rapidly. There was a limit to the cooling rate.
또한, 노본체(10)내에서 세라믹제품을 소성하는 과정중에 세라믹제품에 포함된 유기물의 농도를 확인할 수 없고, 유기물이 다량 잔존하는 상태로 탈바인더공정및 소성공정이 이루어지는 경우 소성완료후 완제품의 전기적 특성 또는 기계적 특성을 저하시키게 된다. In addition, in the process of firing the ceramic product in the furnace body 10, the concentration of organic matter contained in the ceramic product cannot be confirmed, and when the debinding process and the firing process are performed in a state in which a large amount of organic matter remains, Deteriorates electrical or mechanical properties.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 그 목적은 세라믹제품에 대한 탈바인더공정이 종료되는 시점을 CO/CO2 가스의 농도를 통하여 명확하게 판단하고, 탈바인더공정이 종료된 제품을 신속히 고온 분위기의 소성지역으로 이동하여 급격한 소성승온을 수행하며, 소성이 완료된 제품을 신속히 저온분위기로 전환된 탈바인더 지역으로 이송하여 급격한 냉각을 수행할 수 있는 수직형 소성로를 제공하고자 한다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, the object of which is to clearly determine the point of time when the debinding process for the ceramic product through the concentration of the CO / CO 2 gas, the debinding process is finished It is intended to provide a vertical firing furnace that can rapidly move the finished product to the firing zone of high temperature atmosphere and perform rapid firing temperature rise, and transfer the finished product to the binder removal area that has been converted to the low temperature atmosphere. .
상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서, 본 발명은 As a technical means for achieving the above object, the present invention
다수의 세라믹제품을 소성하는 소성로에 있어서, In the kiln for firing a large number of ceramic products,
일정크기의 내부공간을 갖는 중공형 노본체;Hollow furnace body having a predetermined size of internal space;
상기 노본체내로 열원을 제공하는 복수개의 상,하부 발열체;A plurality of upper and lower heating elements for providing a heat source into the furnace body;
상기 노본체내로 분위기가스를 공급하는 복수개의 상,하부급기구;A plurality of upper and lower supply mechanisms for supplying an atmosphere gas into the furnace body;
상기 노본체내의 분위기가스를 외부로 배출하는 복수개의 상,하부배기구;A plurality of upper and lower exhaust mechanisms for discharging the atmosphere gas in the furnace body to the outside;
상기 노본체의 내부공간에 상하이동가능하게 구비되고, 복수개의 세라믹제품이 적치되는 적치대를 기준높이로부터 승강시키거나 하강시키는 구동원을 제공하는 승하강수단;An elevating means provided in the inner space of the furnace main body and providing a driving source for elevating or lowering the loading stand in which a plurality of ceramic products are placed from a reference height;
상기 상,하부배기구를 통해 외부로 배기되는 분위기가스를 채취하여 가스농도를 측정하는 가스분석부;및 Gas analysis unit for measuring the gas concentration by collecting the atmosphere gas exhausted to the outside through the upper and lower exhaust mechanism; And
상기 가스분석부에서 측정된 가스농도값을 수신하여 이를 근거로 하여 상기 적치대의 승강, 하강을 조절하고, 이송속도를 조절하도록 상기 승하강수단의 구동을 제어하는 제어기를 포함함을 특징으로 하는 수직형 소성로를 마련함에 의한다. And a controller for controlling the driving of the elevating means to adjust the raising and lowering of the loading stand and adjusting the feeding speed based on the received gas concentration value measured by the gas analyzing unit. By providing a type kiln.
바람직하게는 상기 노본체는 상기 세라믹제품의 바인더성분을 열원에 의해 제거하는 탈바인더공정과, 상기 바인더성분이 제거된 세라믹제품을 열원에 의해 소성하는 소성공정및 소성이 완료된 세라믹제품을 냉각하는 냉각공정이 순차적으로 이루어지는 상부몸체와, 냉각이 완료된 세라믹제품을 외부로 배출하기 위한 도어가 구비되는 하부몸체로 구성된다. Preferably, the furnace body includes a debinder process of removing the binder component of the ceramic product by a heat source, a firing process of firing the ceramic product from which the binder component is removed by a heat source, and cooling to cool the ceramic product after the firing is completed. The lower body is provided with an upper body in which the process is sequentially performed, and a door for discharging the cooled ceramic product to the outside.
보다 바람직하게는 상기 상부몸체는 상기 세라믹제품의 바인더성분을 상기 하부발열체의 열원에 의해 제거하는 탈바인더공정과 소성이 완료된 세라믹제품을 냉각하는 냉각공정이 번갈아 이루어지는 제 1영역과, 상기 바인더성분이 제거된 세라믹제품을 상기 상부발열체의 열원에 의해 고온으로 소성하는 제 2영역으로 구성된다. More preferably, the upper body includes a first region in which a debinder process of removing the binder component of the ceramic product by the heat source of the lower heating element and a cooling process of cooling the finished ceramic product are alternated with each other, And a second region for firing the removed ceramic article at a high temperature by the heat source of the upper heating element.
바람직하게는 상기 승하강수단은 상기 적치대를 상기 노본체내에서 상하위치이동시킬 수있도록 상기 적치대의 하부면에 상단이 연결되고, 하부단이 가이더에 왕복이동가능하게 조립된 래크기어에 기어물림되는 피니언기어를 갖추어 정,역방향 회전구동이 가능한 구동모터로 구성된다. Preferably, the elevating means is geared to a rack gear having an upper end connected to a lower surface of the upper rest so that the upper rest can be moved up and down in the furnace body and having a lower end reciprocated to a guider. It consists of a drive motor with a pinion gear that can be snapped to enable forward and reverse rotational drive.
바람직하게는 상기 가스분석부는 분위기가스내에 포함된 산소의 농도를 측정하는 산소분석기와, 분위기가스내의 CO/CO2의 농도를 측정하는 CO/CO2탄소분석기를 각각 갖추어 구성한다.Preferably, the gas analyzer comprises an oxygen analyzer for measuring the concentration of oxygen contained in the atmosphere gas and a CO / CO 2 carbon analyzer for measuring the concentration of CO / CO 2 in the atmosphere gas.
바람직하게는 상기 가스분석부는 상기 상,하부배기구에 일단이 연결되는 상,하부가스배출라인의 타단에 연결됨을 특징으로 하는 수직형 소성로.Preferably, the gas analysis unit is a vertical type kiln, characterized in that connected to the other end of the upper and lower gas discharge line, one end is connected to the upper and lower exhaust.
보다 바람직하게는 상기 상,하부가스배출라인에는 분위기가스의 배출흐름을 제어하는 개폐밸브를 각각 구비한다. More preferably, the upper and lower gas discharge lines are provided with on / off valves for controlling the discharge flow of atmospheric gas, respectively.
바람직하게는 상기 제어기는 상기 노본체내에서 세라믹제품을 승온하고, 냉각하는 냉각속도를 1 내지 100℃/min 로 각각 제어한다. Preferably, the controller controls the cooling rate for heating up the ceramic product in the furnace body and cooling it at 1 to 100 ° C / min, respectively.
이하, 본 발명에 대해서 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
도 2은 본 발명에 따른 수직형 소성로의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 수직형 소성로의 횡단면도이다. 2 is a configuration diagram of a vertical kiln according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of a vertical kiln according to the present invention.
본 발명의 수직형 소성로(100)는 도 2와 3에 도시한 바와같이, 탈바인더공정, 소성공정및 냉각공정이 순차적으로 이루어지는 세라믹제품을 외부로 배출되는 분위기가스내에 포함되는 가스성분의 측정값에 따라 급격히 소성영역으로 상승이동시키고, 급격히 냉각영역으로 하강이동시킬 수 있는 것으로서, 이러한 소성로(100)는 노본체(110), 발열체(120), 상,하급기구(131)(132),상,하부배기구(141)(142), 승하강수단(150), 가스분석부(160)및 제어기(170)로 구성된다. 2 and 3, the vertical type kiln 100 of the present invention is a measurement value of the gas component contained in the atmosphere gas discharged to the outside of the ceramic product in which the binder removal process, the firing process and the cooling process are sequentially performed As it can be rapidly moved up and down to the firing zone, and rapidly down to the cooling zone, the firing furnace 100 is the furnace body 110, the heating element 120, the upper and lower mechanisms (131, 132), the upper The lower exhaust pipe 141, 142, the lifting means 150, the gas analysis unit 160 and the controller 170 is configured.
즉, 상기 노본체(110)는 복수개의 세라믹제품이 올려진 세터(119)가 수직방향으로 복수개 적재된 적치대(114)를 상하이동시킬 수 있는 일정크기의 내부공간을 갖도록 내화물로서 축조되는 구조물이다. That is, the furnace body 110 is constructed as a refractory structure so that the setter 119 on which a plurality of ceramic products are placed has an internal space of a predetermined size that can move a plurality of loading racks 114 stacked vertically. to be.
이러한 노본체(110)는 바닥면에 하부단이 지지되는 지지프레임(115)에 의해서 수직하게 설치되며, 상기 발열체(120), 상,하부 급,배기구(131)(132)(141)(142)가 배치되는 상부몸체(111)와 상기 승하강수단(150)이 구비되고, 소성완료된 세라믹제품을 외부로 배출하고, 소성하기 위한 세라믹제품을 장입하기 위한 도어(117)가 구비되는 하부몸체(112)로 분할구성된다. The furnace body 110 is installed vertically by the support frame 115, the lower end is supported on the bottom surface, the heating element 120, upper, lower supply, exhaust duct 131, 132, 141, 142 The lower body is provided with an upper body 111 is disposed and the lifting means 150, the door 117 for discharging the finished plastic product to the outside, and the charging the ceramic product for firing (117) 112).
그리고, 상기 노본체(111)를 구성하는 상부몸체(111)에는 세라믹제품에 포함된 바인더성분을 열원으로서 제거하는 탈바인더공정및 바인더성분이 제거된 세라믹제품을 열원으로 제거하는 소성공정시 고온의 열원을 제공하는 상,하부발열체(121)(122)를 각각 구비하며, 이들은 세라믹제품을 탈바인더하고, 소성하며, 냉각하는 공정에 맞추어 각각 독립적으로 온/오프작동되면서 고온의 열원을 상기 상부몸체(111)의 내부공간으로 제공하는 것이다. In addition, the upper body 111 constituting the furnace body 111 has a high temperature during the debinder process of removing the binder component contained in the ceramic product as a heat source and a baking process of removing the ceramic product from which the binder component is removed as a heat source. Each of the upper and lower heating elements 121 and 122 provides a heat source, and each of them is independently turned on / off in accordance with a process of debindering, firing, and cooling a ceramic product to provide a high temperature heat source to the upper body. It is provided to the interior space of the (111).
또한, 상기 상부몸체(111)의 내부공간에는 상기 노본체(110)의 내부벽을 따라 원주방향으로 일정간격을 두고 상,하부 급기구(131)(132)를 각각 수직하게 배치하고, 상기 상,하부 급기구(131)(132)와 인접하는 또다른 급기구(131)(132)마다 상기 상,하부발열체(121)(122)가 각각 배치된다. In addition, in the inner space of the upper body 111, the upper and lower air supply 131, 132 are arranged vertically at a predetermined interval in the circumferential direction along the inner wall of the furnace body 110, and the upper, The upper and lower heating elements 121 and 122 are disposed at each of the other air supply holes 131 and 132 adjacent to the lower air supply holes 131 and 132, respectively.
이러한 상,하부급기구(131)(132)는 상기 노본체(110)의 내부로 질소가스와 같은 불활성가스를 탈바인더공정및 소성공정에 맞추어 독립적으로 각각 공급할 수 있도록 미도시된 가스공급라인에 각각 연결구성된다. The upper and lower supply mechanisms (131, 132) are supplied to an inert gas such as nitrogen gas to the inside of the furnace body 110 to be independently supplied to the debinder process and the firing process, respectively. Each connection is configured.
그리고, 상기 노본체(110)내로 공급된 분위기가스와 더불어 탈바인더및 소성공정시 세라믹제품의 내부로부터 빠져나오는 가스성분을 외부로 배출할 수 있도록 상기 상부몸체(111)에는 상기 노본체(110)의 중심에 상,하부배기구(141)(142)를 각각 수직하게 구비하며, 상기 상부배기구(141)와 하부배기구(142)도 상기 상,하부급기구(131)(132)와 마찬가지로 탈바인더공정및 소성공정에 맞추어 가스를 독립적으로 각각 외부로 배출할 수 있도록 상,하부가스배출라인(143)(144)에 각각 연결구성된다. In addition, the furnace main body 110 may be disposed on the upper body 111 to discharge the gas components escaped from the inside of the ceramic product during the debinder and firing process together with the atmosphere gas supplied into the furnace body 110. The upper and lower exhaust pipes 141 and 142 are vertically provided at the centers of the upper and lower exhaust pipes 141 and 142, and the upper and lower air exhaust pipes 131 and 132 are similarly removed. And the upper and lower gas discharge lines 143 and 144 so as to discharge the gas independently from each other according to the firing process.
여기서, 상기 상,하부급기구(131)(132)와 상,하부배기구(141)(142)에는 분위기가스의 공급및 배출이 용이하도록 급기공(131a)(132a)과 배기공(141a)(142a)이 각각 복수개 관통형성되어 있다. Here, the upper and lower supply mechanisms 131 and 132 and the upper and lower exhaust mechanisms 141 and 142 are provided with air supply holes 131a and 132a and exhaust holes 141a so as to easily supply and discharge atmospheric gases. A plurality of through holes 142a are formed, respectively.
또한, 상기 상부몸체(111)는 상기 세라믹제품의 바인더성분을 상기 하부발열체(122)의 열원에 의해 제거하는 탈바인더공정과 소성이 완료된 세라믹제품을 냉각하는 냉각공정이 번갈아 이루어지는 제 1영역(111a)과, 상기 바인더성분이 제거된 세라믹제품을 상기 상부발열체(121)의 열원에 의해 고온으로 소성하는 제 2영역(111b)으로 분할구성된다. In addition, the upper body 111 is the first region (111a) is alternated between the debinding process of removing the binder component of the ceramic product by the heat source of the lower heating element 122 and the cooling process of cooling the finished ceramic product. ) And a second region 111b for baking the ceramic product from which the binder component is removed at a high temperature by the heat source of the upper heating element 121.
한편, 상기 승하강수단(150)은 상기 노본체(110)의 내부공간에 상하이동가능하게 구비된 적치대(114)를 상부면에 세라믹제품이 올려진 세터(119)가 적재된 상태에서 상기 상부몸체(111)와 하부몸체(112)사이의 경계위치인 기준높이로부터 상기 상부몸체(111)의 제 1영역(111a)이나 제 2영역(111b)까지 상승이동시키거나 상기 하부몸체(112)측으로 하강시킬 수 있는 구동원을 제공하는 것이다. On the other hand, the elevating means 150 is placed in the internal space of the furnace body 110, the loading stand 114 is provided in the movable state in the state where the setter 119 loaded with ceramic products on the upper surface The lower body 112 is moved upwardly from the reference height, which is the boundary position between the upper body 111 and the lower body 112, to the first region 111a or the second region 111b of the upper body 111. It is to provide a drive source that can be lowered to the side.
이러한 승하강수단(150)은 상기 적치대(114)를 상기 노본체(110)의 상,하부몸체(111)(112)내에서 상하위치이동시킬 수 있도록 상기 적치대(114)의 하부면에 상단이 연결되고, 하부단이 상기 하부몸체(112)에 구비되는 가이더(118)의 안내공(118a)에 상하왕복이동가능하게 조립된 래크기어(151)와, 이에 기어물림되는 피니언기어(152)를 정,역방향으로 회전구동하고, 회전수를 가변시킬 수 있는 구동모터로 구성된다. The lifting means 150 is placed on the lower surface of the loading stand 114 to move the loading stand 114 in the upper and lower body 111, 112 of the furnace body 110, the upper and lower positions. The upper end is connected, the lower end of the rack gear 151 assembled to move up and down in the guide hole 118a of the guider 118 is provided in the lower body 112, and the pinion gear is geared to this ( And a drive motor capable of rotating the 152 in the forward and reverse directions and varying the rotation speed.
그리고, 상기 피니언기어(152)가 장착되는 구동축에는 상기 적치대(114)의 승하강속도및 정지높이를 알 수 있도록 구동모터의 회전수및 회전속도를 검출하는 엔코더(미도시)를 구비하며, 상기 엔코더에서 검출된 회전수및 회전속도는 상기 제어기(170)측으로 전송된다. In addition, the drive shaft on which the pinion gear 152 is mounted is provided with an encoder (not shown) that detects the rotational speed and rotational speed of the drive motor so that the lifting speed and the stopping height of the loading stand 114 can be known. The rotation speed and rotation speed detected by the encoder are transmitted to the controller 170.
이에 따라, 상기 구동모터에 외부전원이 인가되어 피니언기어(151)가 정방향으로 회전구동되면, 상기 적치대(114)는 상승되는 래크기어(151)와 더불어 직상방으로 상승되는 반면에, 상기 피니언기어(152)가 역방향으로 회전구동되면, 상기 적치대(114)는 상기와 반대로 하강되는 래크기어(151)와 더불어 직하방으로 하강되면서 상기 적치대(114)의 정지위치를 상기 상,하부몸체(111)(112)내에서 가변시킬 수 있는 것이다. Accordingly, when an external power source is applied to the drive motor and the pinion gear 151 is rotated in the forward direction, the loading stand 114 is raised upward with the rack gear 151 being raised. When the pinion gear 152 is rotated in the reverse direction, the gear rest 114 is lowered directly downward along with the rack gear 151 that is lowered in the opposite direction to the upper and lower rest positions of the gear rest 114. It is possible to vary in the lower body (111, 112).
또한, 상기 가스분석부(160)는 상,하부배기구(141)(142)를 통해 외부로 배기되는 분위기가스를 채취할 수 있도록 상기 상,하부배기구(141)(142)에 각 일단이 연결되는 상,하부가스배출라인(143)(144)의 각 타단에 구비되어 배출되는 배기가스에 포함된 가스성분을 분석하여 그 농도를 측정하는 것이다. In addition, the gas analyzer 160 is connected to each of the upper and lower exhaust pipes (141, 142) so that the atmosphere gas exhausted to the outside through the upper and lower exhaust pipes (141, 142). The upper and lower gas discharge lines 143 and 144 are provided at the other ends of the gas components included in the exhaust gas discharged to measure the concentration thereof.
이러한 가스분석부(160)는 분위기가스내에 포함된 다양한 성분중 산소의 농도를 측정하는 산소분석기(161)와, 분위기가스내에 포함된 다양한 성분중 CO/CO2의 농도를 측정하는 CO/CO2분석기(162)로 구성된다.The gas analyzer 160 may be an atmosphere with different oxygen analyzer 161, which measures the oxygen concentration of the components contained in the gas, the atmospheric gas various components of the CO / CO CO / CO 2 for 2, measuring the concentration of contained in the It consists of an analyzer 162.
여기서, 상기 노본체(110)로부터 배출되는 분위기가스를 가스분석부(160)측으로 공급하는 상,하부가스배출라인(143)(144)에는 상기 노본체(110)의 탈바인더공정, 소성공정및 냉각공정에 따라 온/오프작동되어 배기가스의 흐름을 제어하는 개폐밸브(143a)(144a)를 각각 장착하며, 상기 노본체(110)로부터 상기 상,하부가스배출라인(143)(144)을 통한 가스배출흐름이 이루어지도록 흡입팬(미도시)을 구비한다. Here, the upper and lower gas discharge lines 143 and 144 for supplying the atmospheric gas discharged from the furnace main body 110 to the gas analyzer 160 side may include a binder removal process, a firing process, and the furnace main body 110. On / off operation according to the cooling process is equipped with on-off valves (143a, 144a) for controlling the flow of the exhaust gas, respectively, the upper and lower gas discharge lines (143, 144) from the furnace body (110) It is provided with a suction fan (not shown) to achieve a gas discharge flow through.
그리고, 상기 제어기(170)는 상기 가스분석부의 산소분석기에서 측정된 산소농도값과 상기 CO/CO2분석기에서 측정된 탄소농도값을 수신할 수 있도록 상기 산소, CO/CO2분석기(151)(152)와 각각 전기적으로 연결되고, 이를 근거로 하여 상기 적치대(114)의 승강및 하강을 판단하고, 상기 적치대(114)의 승하강시 이송속도를 조절할 수 있도록 상기 승하강수단(150)의 구동을 제어하는 것이다.In addition, the controller 170 includes the oxygen, CO / CO 2 analyzer 151 to receive the carbon levels measured at the oxygen concentration value and the CO / CO 2 analyzer measuring at oxygen analyzer of said gas analysis ( 152) are electrically connected to each other, and based on this, the lifting and lowering of the loading stand 114 is determined, and the raising and lowering means 150 can be adjusted so as to adjust the feed rate during the lifting and lowering of the loading stand 114. It is to control the driving.
여기서, 상기 제어기(170)는 상기 노본체(110)내의 세라믹제품을 승온하는 승온속도와 냉각하는 냉각속도를 1 내지 100℃/min 로 각각 조절할 수 있도록 상기 발열체를 통한 열원을 발열량을 제어하고, 상기 적치대의 이송속도를 제어하는 것이 바람직하다. Here, the controller 170 controls the amount of heat generated by the heat source through the heating element to adjust the temperature increase rate and the cooling rate for cooling the ceramic product in the furnace body 110 to 1 to 100 ℃ / min, respectively, It is preferable to control the feed rate of the loading stand.
상기한 구성을 갖는 소성로(100)를 이용하여 세라믹제품을 소성하는 공정은 세라믹제품의 장입, 탈바인더, 소성, 냉각및 배출순으로 이루어지는바, 먼저, 소성하고자 하는 세라믹제품을 장입하는 작업은 상기 승하강수단(160)의 하강구동에 의해서 상기 노본체(110)내에 구비된 적치대(114)를 하부몸체(112)내로 하강시키고, 상기 하부몸체(112)에 구비된 도어(117)를 개방하여 복수개의 세라믹제품이 올려진 세터(119)를 상기 적치대(114)상에 수직하게 적재한다. The process of firing the ceramic product using the firing furnace 100 having the above-described configuration consists of charging, debinding, firing, cooling and discharging the ceramic product. First, the operation of charging the ceramic product to be fired is By lowering and lowering the elevating means 160, the loading stand 114 provided in the furnace body 110 is lowered into the lower body 112, and the door 117 provided in the lower body 112 is opened. Thus, a setter 119 loaded with a plurality of ceramic products is vertically loaded on the loading stand 114.
그리고, 상기 도어(117)를 닫아 상기 노본체(110)를 밀폐한 상태에서 상기 승하강수단(160)의 승강구동에 의해 상기 적치대(114)를 상부몸체(111)와 하부몸체(112)사이의 경계부위인 기준높이까지 상승시킨 후 전원공급을 차단하여 정지시킴으로서 상기 적치대(114)상의 세라믹제품을 상부몸체(111)의 제 1영역(111a)에 정확히 위치시킨다. Then, by closing the door 117 and the furnace body 110 is sealed by the elevating drive of the elevating means 160, the upper rest 111 and the lower body 112 After raising to the reference height, which is the boundary between them, the power supply is cut off and stopped, thereby accurately placing the ceramic product on the loading stand 114 in the first region 111a of the upper body 111.
이러한 상태에서 세라믹제품에 함유된 바인더성분을 제거하는 탈바인더공정은 상기 제 1영역(111a)에 구비된 하부발열체(122)의 작동에 의해서 상기 제 1영역(111a)에 열원을 제공하여 상온에서 500 내지 900℃ 범위내의 일정온도까지 승온하면서 내부분위기온도를 사전에 설정된 온도까지 상승시킨다. The binder removal process of removing the binder component contained in the ceramic product in such a state provides a heat source to the first region 111a by operating the lower heating element 122 provided in the first region 111a at room temperature. The internal ambient temperature is raised to a predetermined temperature while the temperature is raised to a predetermined temperature within the range of 500 to 900 ° C.
연속하여, 상기 하부급기구(132)를 통해 분위기가스를 상기 제 1영역(111a)내로 공급함과 동시에 상기 하부배기구(142)를 통해 분위기가스를 하부가스배출라인(144)으로 배출하고, 배출되는 분위기가스는 상기 가스분석부(160)의 산소분석기(161)와 CO/CO2 분석기(162)에 채취되어 각각 분석되어 가스내에 포함된 산소농도및 탈바인더의 종료시점을 결정하게 되는 유기물성분인 CO/CO2 의 농도를 측정하고, 측정된 값들은 상기 제어기(170)로 전송되어 탈바인더공정의 종료시점을 결정하게 된다. 이 때의 산소농도는 1.0 ~ 10-6ppm, CO/CO2 농도는10-3~10-9 ppm의 범위이다.Continuously, the atmosphere gas is supplied into the first region 111a through the lower air supply 132 and the atmosphere gas is discharged to the lower gas discharge line 144 through the lower exhaust port 142 and discharged. Atmospheric gas is collected by the oxygen analyzer 161 and the CO / CO 2 analyzer 162 of the gas analyzer 160 and analyzed to determine the oxygen concentration contained in the gas and the end point of the debinding binder, respectively. The concentration of CO / CO 2 is measured, and the measured values are sent to the controller 170 to determine the end point of the debinding process. At this time, the oxygen concentration is in the range of 1.0 to 10 -6 ppm, and the CO / CO2 concentration is in the range of 10 -3 to 10 -9 ppm.
또한, 상기와 같이 탈바인더공정이 종료되면, 상기 승하강수단(150)의 승강작동에 의해 상기 적치대(114)를 상승이동시켜 상부몸체(111)의 제 1영역(111a)에서 제 2영역(111b)으로 위치이동시킨 후 전원공급을 차단함으로서, 상기 적치대(114)의 세라믹제품을 제 2영역(111b)에 정확히 위치시킨다. In addition, when the debinding process is completed as described above, by moving up and down the loading stand 114 by the elevating operation of the elevating means 150, the second region in the first region 111a of the upper body 111. By moving the position to 111b and cutting off the power supply, the ceramic product of the loading stand 114 is accurately positioned in the second region 111b.
이때, 상기 제 1영역(111a)의 하부발열체(122)를 통한 열원의 공급, 상기 하부급기구(132)를 통한 가스의 급기및 상기 하부배기구(142)를 통한 분위기가스의 배기도 동시에 중단되어 상기 제 1영역(111a)은 냉각분위기로 서서히 전환되는 것이다. At this time, the supply of the heat source through the lower heating element 122 of the first region 111a, the supply of gas through the lower air supply 132 and the exhaust of the atmosphere gas through the lower exhaust port 142 are also stopped at the same time. The first region 111a is gradually converted into a cooling atmosphere.
이러한 상태에서, 바인더성분이 제거된 세라믹제품을 승온된 상태에서 일정시간 유지하면서 소성하는 소성공정은 상기 제 2영역(111a)에 구비된 상부발열체(121)의 작동에 의해서 상기 제 2영역(111b)에 열원을 제공하여 일정온도까지 승온하면서 내부분위기온도를 사전에 설정된 온도까지 상승시키고, 일정시간 동안 유지하게 된다. 이때 소성최고온도는 1000 ~ 1500℃ 범위 내이며, 유지시간은 10분~200분의 범위내이다.In this state, the firing process of firing the ceramic product from which the binder component is removed while maintaining a predetermined time in an elevated temperature state is performed by the operation of the upper heating element 121 provided in the second region 111a. ) By providing a heat source to raise the temperature to a certain temperature while raising the internal atmosphere temperature to a predetermined temperature, and maintains for a predetermined time. At this time, the maximum firing temperature is in the range of 1000 ~ 1500 ℃, the holding time is in the range of 10 minutes to 200 minutes.
연속하여, 상기와 마찬가지로 상부급기구(131)를 통해 분위기가스를 상기 제 2영역(111b)내로 공급함과 동시에 상기 상부배기구(141)를 통해 분위기가스를 하부가스배출라인(143)으로 배출하고, 배출되는 분위기가스는 상기 가스분석부(160)의 산소분석기(161)와 CO/CO2 분석기(162)에 채취된 다음, 각각 분석되어 측정되고, 그 측정값은 제어기(170)측으로 전송됨으로서, 최고소성온도에서 일정시간 유지함으로써 소성공정의 종료시점을 결정하게 되는 것이다.Continuously, the atmosphere gas is supplied into the second region 111b through the upper air supply 131 as described above, and the atmosphere gas is discharged to the lower gas discharge line 143 through the upper exhaust port 141. The discharged atmosphere gas is collected by the oxygen analyzer 161 and the CO / CO 2 analyzer 162 of the gas analyzer 160, and then analyzed and measured, respectively, and the measured value is transmitted to the controller 170, By maintaining a constant time at the highest firing temperature, the end point of the firing process is determined.
또한, 상기와 같이 소성공정이 종료되면, 상기 승하강수단(150)의 하강작동에 의해 상기 적치대(114)를 하강이동시켜 상부몸체(111)의 제 2영역(111b)에서 제 1영역(111a)으로 위치이동시킨 후 전원공급을 차단함으로서, 상기 적치대(114)의 세라믹제품을 소성공정동안 냉각분위기로 전환된 제 1영역(111a)에 위치시킨다. In addition, when the firing process is completed as described above, by moving the lowering means 114 by the lowering operation of the elevating means 150 to move down to the first region (in the second region 111b of the upper body 111) By moving the position to 111a) and cutting off the power supply, the ceramic product of the place holder 114 is placed in the first region 111a which is converted into the cooling atmosphere during the firing process.
이때, 상기 제 2영역(111b)의 상부발열체(121)를 통한 열원의 공급, 상기 상부급,배기구(131)(141)를 통한 가스의 급기,배기도 모두 중단된다. At this time, the supply of the heat source through the upper heating element 121 of the second region (111b), the air supply, exhaust of the gas through the upper air supply, the exhaust duct 131, 141 are all stopped.
이러한 상태에서 소성이 완료된 세라믹제품은 상부몸체(111)의 제 1영역(111a)에서 상온으로 서서히 냉각되고, 냉각이 완료된 세라믹제품은 승하강수단(160)의 하강작동에 의해 하부몸체(112)의 도어(117)부근까지 하강된 다음, 상기 도어(117)를 개방하여 작업자가 이들을 외부로 배출함으로서 세라믹제품에 대한 탈바인더, 소성및 냉각공정을 모두 종료하게 되는 것이다. In this state, the fired ceramic product is gradually cooled to room temperature in the first region 111a of the upper body 111, and the cooled ceramic product is lowered by the lowering operation of the lifting means 160. The door 117 is lowered to the vicinity, and then the door 117 is opened so that the worker discharges them to the outside, thereby completing all the binder removal, firing and cooling processes for the ceramic product.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 제 1영역에서의 탈바인더공정시 배출되는 분위기가스의 산소농도와 CO/CO2농도를 측정하고, 그 측정값이 사전에 설정된 기준값이하가 될때 소성공정이 이루어지는 제 2영역으로 신속히 상승이동시킴으로서, 세라믹제품의 소결수축이 개시되는 온도이상의 온도에서 세라믹제품내에 존재하는 카본성분이 제거된 상태에서 소성공정이 이루어지기 때문에, 소성후 유기물인 카본성분의 잔류에 의하여 세라믹제품에 기공이 발생되는 것을 방지하여 기계적특성이 우수한 제품을 제조할 수있는 것이다.According to the present invention as described above, the oxygen concentration and CO / CO 2 concentration of the atmosphere gas discharged during the debinder process in the first region is measured, and the firing process is performed when the measured value is less than a predetermined reference value By rapidly moving to the second area, the firing process is performed in a state in which the carbon component present in the ceramic product is removed at a temperature above the temperature at which the sintering contraction of the ceramic product is started. It is possible to manufacture products with excellent mechanical properties by preventing pores from occurring in ceramic products.
또한, 탈바인더가 종료된 세라믹제품을 소성지역을 신속하게 빠른 시간내에 이동시킴으로서, 소성지역에서 급속한 승온이 이루어지기 때문에 세라믹제품에 존재하는 휘발성이 강한 유리성분의 휘발에 의한 소성후 세라믹제품의 구조적결함을 미연에 방지할 수 있는 것이다. In addition, by moving the finished binder to the firing zone quickly and rapidly, the temperature rises rapidly in the firing zone, so the volatilization of the volatile glass component present in the ceramic product causes the structural change of the ceramic product after firing. Defects can be prevented beforehand.
특히, 금속성분의 내부전극과 세라믹성분의 유전체로 구성되어 소성시 수축거동이 서로 다르게 발생되는 이질재료로 이루어지는 MLCC와 같은 적층형 세라믹제품의 경우 소결이 상대적으로 빨리 이루어지는 금속성분의 내부전극에서의 소성수축곡선을 고온지역으로 이동시킴으로써 소결이 상대적으로 늦게 이루어지는 세라믹성분의 유전체와의 소결시 비정합성를 개선할 수 있기 때문에, 소성수축의 거동차이에 의하여 발생하는 결함의 발생을 억제하여 우수한 기계적, 전기적특성이 우수한 제품을 제조할 수 있는 것이다. In particular, in the case of a multilayer ceramic product such as MLCC composed of a heterogeneous material composed of a metal internal electrode and a ceramic dielectric and having different shrinkage behavior upon firing, the sintering is performed at an internal electrode of a metal component relatively fast. By shifting the shrinkage curve to a high temperature region, it is possible to improve the inconsistency in sintering with the dielectric of the ceramic component, which is relatively slow in sintering, thereby suppressing the occurrence of defects caused by the difference in plastic shrinkage and thus excellent mechanical and electrical characteristics. This excellent product can be manufactured.
또한, 제 2영역에서 소성이 종료된 세라믹제품을 탈바인더공정후 신속히 저온으로 전환된 제 1영역으로 하강이송함으로써, 소성이 완료된 세라믹제품을 급속히 냉각할 수 있기 때문에, 소성완료된 소성체인 세라믹제품의 내부구조상 고온지역에서 외부로 석출되는 성분의 양을 억제할 수있는 것이다. In addition, since the ceramic product, which has been fired in the second region, can be rapidly cooled by descending and transferring the ceramic product that has been fired in the second region to the first region that has been rapidly converted to a low temperature after the debinding process. Due to the internal structure, it is possible to suppress the amount of components that precipitate outward in the high temperature region.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다. While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the claims below. I would like to clarify that knowledge is easy to know.
도 1은 일반적인 수직형 소성로를 도시한 구성도이다. 1 is a configuration diagram showing a general vertical kiln.
도 2은 본 발명에 따른 수직형 소성로의 구성도이다.2 is a block diagram of a vertical type kiln according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 수직형 소성로의 횡단면도이다. 3 is a cross-sectional view of a vertical kiln according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing
100 : 소성로 110 : 노본체100 firing furnace 110 furnace body
111 : 상부몸체 111a,111b : 제 1,2영역111: upper body 111a, 111b: the first and second areas
112 : 하부몸체 114 : 적치대112: lower body 114: loading deck
117 : 도어 121,122 : 상,하부발열체117: door 121,122: upper and lower heating elements
131,132 : 상,하부 급기구 141,142 : 상,하부 배기구131,132: upper and lower air supply port 141,142: upper and lower exhaust port
143,144 : 상,하부가스배출라인 143a,144a : 개폐밸브 143,144: Upper and lower gas discharge line 143a, 144a: On-off valve
150 : 승하강수단 151 : 래크기어150: lifting means 151: rack gear
160 : 가스분석부 161 : 산소분석기160: gas analyzer 161: oxygen analyzer
162 : CO/CO2분석기 170 : 제어기162: CO / CO 2 analyzer 170: controller
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