KR101991720B1 - 세라믹 전기로 머플 도가니 및 이의 제조방법 - Google Patents

세라믹 전기로 머플 도가니 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세라믹 전기로 머플 도가니 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 점토, 샤모트, 소성알루미나 및 활석 등이 배합된 원료로 제조된 세라믹 벽체에 중공이 형성되어 있는 코일 형상의 열선을 내장하였으며, 그 일면에 복수의 홀을 관통하여 온도센서의 설치가 가능하고, 가스배출이 용이한 세라믹 전기로 머플 도가니 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

세라믹 전기로 머플 도가니 및 이의 제조방법{Ceramic electric furnace muffle crucible and its manufacturing method}
본 발명은 세라믹 전기로 머플 도가니 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 점토, 샤모트, 소성알루미나 및 활석 등이 배합된 원료로 제조된 세라믹 벽체에 중공이 형성되어 있는 코일 형상의 열선을 내장하였으며, 그 일면에 복수의 홀을 관통하여 온도센서의 설치가 가능하고, 가스배출이 용이한 세라믹 전기로 머플 도가니 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
도가니란 보통 금속을 녹일 때 사용하는 그릇으로써, 해당 금속이 녹을 정도로 뜨거운 상태에서도 원래의 형태를 유지하도록 만들어 진다.
이러한 도가니는 금속만이 아니라, 유리, 안료 생산 등 현대의 연구소 공정에도 자주 이용되며, 내용물을 충분히 녹일 수 있을 만큼의 온도에서도 견딜 수 있어 내용물만 변화시킬 수 있는 그릇이다.
한편, 도가니는 철이나 비철금속 제련, 야금, 주조 등에서 중요한 위치를 차지하는 물건으로, 금속 등을 가열하여 용해시킬 때에 사용된 숯불, 중유 등의 열원으로부터 격리시켜 열원이 연소되면서 발생되는 불순물의 침입을 막아 내용물만 온전히 담아주는 것으로써, 만약, 도가니에 균열이나 변형이 쉽게 발생 된다면 용해 중의 내용물에 불순물이 첨가되어 순도 높은 내용물을 만드는 것은 불가능할 수 있다.
이처럼, 내용물이 용해되기도 전에 도가니가 먼저 녹거나 파손되어 바닥에 구멍이 뚫리는 등의 문제가 발생한다면 정상적인 내용물을 제조하는데 있어 커다란 문제가 발생할 수 있다.
최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해 종래의 열원으로 사용되었던 연소되면서 불순물이 발생되는 숯불이나 중유와는 달리 전기를 이용하여 열을 발생시키는 열선을 열원으로 하여 도가니를 가열하는 전기로가 개발되고 있다.
이처럼 열선을 열원으로 이용하게 되면, 불순물의 발생을 현저하게 줄일 수 있어, 순도 높은 내용물을 제조할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있으며 장점을 극대화시키고자, 열선으로부터 발생한 열을 고르게 전달할 수 있으며, 1200℃의 소성에도 크랙이나 구멍과 같은 변형이 발생하지 않도록 내구성을 향상시킨 도가니와 빠른 시간에 도가니를 제조할 수 있는 세라믹 전기로 머플 도가니 및 이의 제조방법을 제안하고자 한다.
한국공개특허공보(A) 제10-2014-0027147호(공개일: 2014.03.06.) 한국등록특허공보(B1) 제10-0522044호(등록일: 2005.10.10.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
종래의 도가니 보다 향상된 내구성 및 고른 열전도를 가질 수 있도록, 점토, 샤모트, 소성알루미나 및 활석 중 적어도 하나가 포함된 원료를 배합하여 제조된 세라믹 벽체를 구성으로 하는 세라믹 전기로 머플 도가니를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 중공이 형성된 코일 형상의 열선을 내장함으로써 열원의 열 발생 효율을 높인 세라믹 전기로 머플 도가니를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 일면에 온도센서 홀 및 가스배출구 중 적어도 하나를 관통 형성하여 온도 관리를 용이하게 하고, 내용물로부터 발생된 가스를 용이하게 배출시켜 순도 높은 내용물을 제조할 수 있는 세라믹 전기로 머플 도가니를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기한 세라믹 전기로 머플 도가니를 제조할 수 있는 세라믹 전기로 머플 도가니의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 세라믹 전기로 머플 도가니는,
본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 세라믹 벽체; 상기 벽체에 내장되는 열선; 및 상기 벽체의 일면에 형성되는 복수의 홀;을 포함한다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 세라믹 벽체는, 점토, 샤모트, 소성알루미나 및 활석 중 적어도 하나가 포함된 원료를 배합하여 제조된다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 세라믹 벽체는, 점토 100 중량부에 대하여, 샤모트 50 내지 70 중량부; 소성알루미나 80 내지 100 중량부; 및 활석 60 내지 80 중량부; 중 적어도 하나가 포함된 원료를 배합하여 제조된다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 열선은, 중공이 형성되어 있는 코일 형상이다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 복수의 홀은, 온도센서 홀 및 가스배출구 중 적어도 하나를 포함한다.
한편, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 세라믹 전기로 머플 도가니의 제조방법은,
본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 원료를 배합하여 숙성시킨 후 재배합하는 원료 배합 단계; 상기 배합된 원료를 도가니 금형에 주입하여 소정의 두께로 고형화시키는 원료 고형화 단계; 상기 고형화된 원료를 건조한 후 상기 도가니 금형에서 분리하고, 외면에 열선 리드 홈을 형성하여 세라믹 벽체를 형성하는 세라믹 벽체 형성 단계; 상기 세라믹 벽체를 적어도 1000℃ 이상으로 가열한 후 냉각하는 제 1 소성 단계; 상기 열선 리드 홈에 열선을 배치하고, 소성 알루미나 및 경화제를 배합하여 상기 열선 리드 홈을 메운 후 건조하는 열선 배치 단계; 및 상기 열선이 배치된 세라믹 벽체를 적어도 100℃ 이상으로 재가열한 후 재냉각하는 제 2 소성 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 제 2 소성 단계 이후에, 상기 열선 리드 홈이 메워진 부분을 페인트로 도포하는 페인트 도포 단계;를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 세라믹 벽체 형성 단계에서, 상기 열선 리드 홈을 형성할 때, 상기 세라믹 벽체의 일면에 온도센서 홀 및 가스배출구 중 적어도 하나를 더 형성한다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 원료는, 점토, 샤모트, 소성알루미나 및 활석 중 적어도 하나를 더 포함하여 배합한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 세라믹 전기로 머플 도가니 및 이의 제조방법은,
점토, 샤모트, 소성알루미나 및 활석 중 적어도 하나가 포함된 원료를 배합하여 제조된 세라믹 벽체를 구성으로 하여 1200℃의 소성에도 크랙이나 구멍과 같은 변형이 발생하지 않는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 점토, 샤모트, 소성알루미나 및 활석 중 적어도 하나가 포함된 원료를 배합하여 제조된 세라믹 벽체를 구성으로 하여 종래의 도가니 보다 향상된 내구성 및 고른 열전도를 가질 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 중공이 형성된 코일 형상의 열선을 내장한 세라믹 전기로 머플 도가니를 제공함으로써 내용물을 용해할 때 이용되는 열원의 열 발생 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 세라믹 벽체의 외면을 따라 열선이 내장된 세라믹 전기로 머플 도가니를 제공함으로써 도가니 내부에 열이 고르게 전달되어, 내용물의 소성 효율이 향상되며, 열선과 물체가 직접 접촉되지 않아 열선의 합선을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 일면에 가스배출구 및 온도센서 홀 중 적어도 하나를 관통 형성하여 온도 관리를 용이하게 하고, 내용물로부터 발생된 가스를 용이하게 배출시키는 세라믹 전기로 머플 도가니를 제공함으로써 순도 높은 내용물을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 세라믹 전기로 머플 도가니의 제조방법을 제공함으로써, 상기 효과가 있는 세라믹 전기로 머플 도가니를 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 전기로 머플 도가니를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 벽체를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 열선을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 벽체에 열선이 배치된 형태를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 전기로 머플 도가니의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 전기로 머플 도가니의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전 하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
또한, 위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
그리고, 시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
또한, 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
그리고, 'X축 방향', 'Y축 방향' 및 'Z축 방향'은 서로 간의 관계가 수직으로 이루어진 기하학적인 관계만으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 구성이 기능적으로 작용할 수 있는 범위 내에서 보다 넓은 방향성을 가지는 것을 의미할 수 있다.
또한, '적어도 하나'의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, '제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나'의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
본 발명의 여러 실시 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 전기로 머플 도가니(100)를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 벽체(110)를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 열선(120)을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2a를 참조하면, 세라믹 전기로 머플 도가니(100)는, 세라믹 벽체(110); 세라믹 벽체(110)에 내장되는 열선(120); 및 세라믹 벽체(110)의 일면에 형성되는 복수의 홀(130);을 포함하여 구성된다.
세라믹 벽체(110)는 점토, 샤모트, 소성알루미나 및 활석 중 적어도 하나가 포함된 원료를 배합하여 제조된다.
또한, 상기 점토, 샤모트, 소성알루미나 및 활석 중 적어도 하나가 포함된 원료를 배합하기 위해, 물에 상기 원료들을 용해시키게 되는데, 이때, 상기 원료들이 잘 섞일 수 있도록 해고재를 더 첨가할 수 있다.
상기 점토는 원광 점토를 정제 작업을 거쳐 200 내지 300 mesh Powder로 생산된 점토를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 점토를 사용하여 제작된 도가니는 가소성이 향상될 수 있으며, 고점력 물성을 가질 수 있다.
상기 샤모트는 내화점토를 1300 내지 1400에서 소성한 후 잘개 부수어서 3mm 이하의 알갱이로 만들어 다시 점토에 배합하여 사용하는 원료이며, 원광 고령토를 하소시켜 300 내지 400 mesh Powder 혹은 10 내지 60 mesh Powder 입자로 생산된 샤모트를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 샤모트를 배합하여 제작된 세라믹 벽체(110)는 내열성을 증가시킬 수 있으며, 수축률을 줄일 수 있다.
상기 소성알루미나는 육방정계 결정구조를 가지며 단위결정 크기는 3 내지 5 μm인 소성알루미나를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 소성알루미나를 배합하여 제작된 세라믹 벽체(110)는 전기저항력을 가질 수 있으며, 산과 알칼리에 안정할 수 있다.
또한, 세라믹 벽체(110)의 원료에 상기 활석을 배합하게 되면 전기에 대해 안정성을 가지게 될 수 있으며, 내화성을 증가시킬 수 있다.
한편, 이러한 세라믹 벽체(110)는 점토 100 중량부에 대하여, 샤모트 50 내지 70 중량부; 소성알루미나 80 내지 100 중량부; 및 활석 60 내지 80 중량부; 중 적어도 하나가 포함된 원료를 배합하여 제조된다.
세라믹 벽체(110)에 상기 점토 100 중량부에 대하여, 상기 샤모트 50 내지 70 중량부로 배합된 원료를 사용하게 되면, 가소성과 고점력 물성을 가진 상태에서, 내열성을 증가시킬 수 있으며, 수축률을 줄일 수 있다.
세라믹 벽체(110)에 상기 점토 100 중량부에 대하여, 상기 소성알루미나 80 내지 100 중량부로 배합된 원료를 사용하게 되면, 가소성과 고점력 물성을 가진 상태에서, 전기저항력을 가질 수 있으며, 산과 알칼리에 안정할 수 있다.
세라믹 벽체(110)에 상기 점토 100 중량부에 대하여, 상기 활석 60 내지 80 중량부로 배합된 원료를 사용하게 되면, 가소성과 고점력 물성을 가진 상태에서, 전기에 대해 안정성을 가지게 될 수 있으며, 내화성을 증가시킬 수 있다.
세라믹 전기로 머플 도가니(100)의 세라믹 벽체(110)는 상기 원료들을 모두 배합하여 사용하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 세라믹 전기로 머플 도가니(100)의 사용 시 유용한 원료라면 추가로 배합되어 제조될 수 있다.
열선(120)은 저항을 가지고 있어 전기로부터 열을 발생시키는 구성으로 세라믹 벽체(110)에 내장되게 된다. 이러한 열선(120)은 중공이 형성되어 있는 코일 형상인 것이 특징이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 세라믹 벽체(110)에는 복수의 홀(130)이 형성되어 있는데, 복수의 홀(130) 중 어느 하나는 온도센서 홀(131)이며, 다른 어느 하나는 가스배출구(132)이나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 세라믹 전기로 머플 도가니(100) 사용에 필요한 경우, 추가의 홀을 형성할 수 있다.
한편, 세라믹 벽체(110)의 형상은, 개방된 전면부로부터 복수의 홀(130)이 있는 후면부까지의 길이는 200 내지 300mm, 내측의 가로 및 높이는 150 내지 180mm, 외측의 가로 및 높이는 180 내지 200mm, 복수의 홀(130)이 있는 후면부의 두께는 5 내지 10mm로 형성될 수 있다. 이러한 형상은 상기 설명한 중량부들간의 배합된 원료로 제작된 세라믹 벽체(110)의 적합한 크기일 수 있다. 상기 형상에 따라 제조된 세라믹 전기로 머플 도가니(100)는 1200℃의 소성에도 크랙이나 구멍과 같은 변형이 발생하지 않는 이점이 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 세라믹 벽체(110)에는 열선 리드 홈(121)이 형성되어 있다. 열선 리드 홈(121)은 열선(120)이 배치되는 부분이며, 열선(120)이 물체와 직접 접촉되지 않으면서도, 세라믹 벽체(110)의 외면을 따라 감싸도록 형성되어 있다. 따라서, 열선 리드 홈(121)에 내장된 열선(120)에서 발생되는 열은 세라믹 벽체(110)의 내부로 고르게 전달될 수 있다. 한편, 세라믹 벽체(110)의 외면을 따라 열선(120)이 내장되기 때문에 열선(120)과 물체와의 접촉에 따른 합선을 방지할 수 있다.
또한, 이러한 열선 리드 홈(121)은 하나의 열선(120)으로 전체를 감쌀 수 있도록 사선으로 형성되어 있다. 열선 리드 홈(121)의 일단에는 열선(120)이 전원의 양극과 연결될 수 있도록 전원연결구(미도시)가 형성되어 있을 수 있으며, 열선 리드 홈(1210)의 타단에도 전원의 음극과 연결될 수 있도록 상기 전원연결구가 형성되어 있을 수 있다. 여기서 상기 양극과 음극의 표현은 전기가 흐를 수 있도록 표현하기 위한 것으로 상기 양극과 음극이 반대로 표현될 수 있음은 자명하다.
열선(120)은 중공이 형성되어 있는 코일 형상인 것이 특징인데, 이러한 코일 형상의 열선(120)을 이용하게 되면, 같은 위치에서 발생되는 발열량이 증가하게 되어 직선 형상의 열선보다 열전달 효율을 높일 수 있다. 이러한 열선(120)은 철크롬선으로 제조된 열선일 수 있으며, 지름은 1 내지 5mm인 열선일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 열선(120)은 중공이 형성되어 코일 형상으로 되어 있어, 외경이 형성되게 되는데, 이러한 상기 외경은 5 내지 15mm일 수 있으며, 바람직하게는 9 내지 10mm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 벽체(110)에 열선(120)이 배치된 형태를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3을 참조하면, 열선(120)을 열선 리드 홈(121)에 배치한 형태가 도시되어 있다. 세라믹 전기로 머플 도가니(100)는, 도 3과 같이, 열선(120)을 열선 리드 홈(121)에 밀착하여 배치한 상태에서, 접착제로 열선(120)의 중공 부분과 코일 형상의 사이를 채운 후 열선(120)이 노출되지 않도록 덮는 방식으로 제작된다.
상기 접착제는 상기 소성알루미나 및 경화제를 배합한 접착제일 수 있며, 상기 소성알루미나 및 상기 경화제를 1:1의 비율로 배합하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 소성알루미나 및 상기 경화제를 1:1의 비율로 배합한 상기 접착제를 사용하게 되면, 세라믹 본드를 사용하여 접착한 것 보다 접착이 용이할 수 있다. 다만, 이는 일 실시예일뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 전기로 머플 도가니(100)의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 세라믹 전기로 머플 도가니(100)의 제조방법은, 원료를 배합하여 숙성시킨 후 재배합하는 원료 배합 단계(S10); 상기 배합된 원료를 도가니 금형에 주입하여 소정의 두께로 고형화시키는 원료 고형화 단계(S20); 상기 고형화된 원료를 건조한 후 상기 도가니 금형에서 분리하고, 외면에 열선 리드 홈(121)을 형성하여 세라믹 벽체(110)를 형성하는 세라믹 벽체 형성 단계(S30); 세라믹 벽체(110)를 적어도 1000℃ 이상으로 가열한 후 냉각하는 제 1 소성 단계(S40); 열선 리드 홈(121)에 열선(120)을 배치하고, 소성 알루미나 및 경화제를 배합하여 열선 리드 홈(121)을 메운 후 건조하는 열선 배치 단계(S50); 및 열선(120)이 배치된 세라믹 벽체(110)를 적어도 100℃ 이상으로 재가열한 후 재냉각하는 제 2 소성 단계(S60);를 포함한다.
원료 배합 단계(S10)는 원료를 배합하여 숙성시킨 후 재배합하는 단계로서, 바람직하게는, 원료를 배합하여 1 내지 3일간 숙성시킨 후 교반기로 10 내지 20분간 재배합하는 단계이다.
원료 배합 단계(S10)에서 사용되는 상기 원료는 물에 해고재를 첨가하여, 점토, 샤모트, 소성알루미나 및 활석 중 적어도 하나를 배합한 원료일 수 있다. 점토, 샤모트, 소성알루미나 및 활석 중 적어도 하나는 해고재와 물에 의해 용해되어 서로 배합되게 되고, 이를 1 내지 3일간 숙성 시킨 원료를 사용하게 된다. 이후, 숙성시킨 원료를 교반기로 10 내지 20분간 재배합하게 된다.
한편, 상기 원료는 점토 100 중량부에 대하여, 샤모트 50 내지 70 중량부; 소성알루미나 80 내지 100 중량부; 및 활석 60 내지 80 중량부; 중 적어도 하나를 포함하여 배합된 원료를 사용할 수 있다. 이에 대한 설명은, 도 1에서 상술한 바와 같다.
원료 고형화 단계(S20)는 상기 배합된 원료를 도가니 금형에 주입하여 소정의 두께로 고형화시키는 단계로써, 바람직하게는, 상기 배합된 원료를 도가니 금형에 주입하여 5 내지 15mm의 두께로 고형화시키는 단계이다.
원료 고형화 단계(S20)에서는 원료 배합 단계(S10)에서 배합된 원료를 진공 펌프를 이용하여 진공 통으로 이동시킨 후 콤프레샤를 이용하여 호스를 통해 상기 도가니 금형에 상기 배합된 원료를 주입하게 된다. 이때, 15 내지 25kg의 양을 주입하는 것이 바람직할 수 있다. 이후, 5 내지 15mm의 두께로 고형화되었을 때, 남아 있는 상기 배합된 원료를 상기 진공 펌프를 이용하여 상기 호스를 통해 흡입하게 된다.
세라믹 벽체 형성 단계(S30)는 상기 고형화된 원료를 건조한 후 상기 도가니 금형에서 분리하고, 외면에 열선 리드 홈(121)을 형성하여 세라믹 벽체(110)를 형성하는 단계로써, 바람직하게는, 상기 고형화된 원료를 40 내지 50℃로 5 내지 7시간 건조한 후 상기 도가니 금형에서 분리하고, 9 내지 11일간 재건조한 후 외면에 열선 리드 홈(121)을 형성하여 세라믹 벽체(110)를 형성하는 단계이다.
세라믹 벽체 형성 단계(S30)에서 상기 고형화된 원료를 40 내지 50℃로 5 내지 7시간 건조할 때에는, 깨지지 않고 건조시간을 단축하기 위해, 상기 도가니 금형의 밑판에 장착한 히터를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 이후, 상기 고형화된 원료를 상기 도가니 금형에서 분리하여 9 내지 11일간 재건조하게 되는데, 상기 재건조는 석고판에서 재건조하는 것이 바람직할 수 있다. 이렇게 분리되어 건조된 상기 고형화된 원료의 외면에 열선 리드 홈(121)을 형성하여 세라믹 벽체(110)를 제작하게 된다.
열선 리드 홈(121)은 열선(120)이 세라믹 벽체(110)를 전체적으로 감싸는 형태로 감을 수 있도록 사선으로 홈을 형성할 수 있으며, 이때, 세라믹 벽체(110)의 일면에 온도센서 홀(131) 및 가스배출구(132) 중 적어도 하나를 관통하게 된다.
제 1 소성 단계(S40)는 세라믹 벽체(110)를 적어도 1000℃ 이상으로 가열한 후 냉각하는 단계로서, 바람직하게는, 세라믹 벽체(110)를 1200 내지 1300℃가 되도록 7 내지 9시간 상승 가열하고, 20 내지 30분간 유지한 후 20 내지 40℃로 냉각하는 단계이다. 이러한 온도 컨트롤로 인해 세라믹 벽체(110)는 견고함을 갖출 수 있게 되어, 입자가 떨어지지 않을 수 있게 된다.
열선 배치 단계(S50)는 열선 리드 홈(121)에 열선을 배치하고, 소성 알루미나 및 경화제를 배합하여 열선 리드 홈(121)을 메운 후 건조하는 단계로서, 바람직하게는, 열선 리드 홈(121)에 열선(120)을 배치하고, 소성 알루미나 및 경화제를 배합하여 열선 리드 홈(121)을 메운 후 2일 이하로 건조하는 단계이다.
열선 배치 단계(S50)에서 열선 리드 홈(121)에 열선(120)을 배치할 때에는 열이 효율적으로 전달될 수 있도록 밀착시켜 배치한다. 이후, 상기 소성 알루미나 및 경화제를 배합한 접착제를 열선(120)의 중공 부분과 코일 형상의 사이를 채운 후 열선(120)이 노출되지 않도록 덮어 열선(120)을 내장하고, 2일 이하로 건조하게 된다. 이때에는, 자연 건조시키는 것이 바람직할 수 있다.
제 2 소성 단계(S60)는 열선(120)이 배치된 세라믹 벽체(110)를 적어도 100℃ 이상으로 재가열한 후 재냉각하는 단계로서, 바람직하게는, 열선(120)이 배치된 세라믹 벽체(110)를 150 내지 250℃에서 1 내지 3시간 유지 가열한 후 20 내지 40℃로 냉각하는 단계이다.
제 2 소성 단계(S60)에서는 전기로를 이용하여 열선(120)이 배치된 세라믹 벽체(110)를 150 내지 250℃에서 1 내지 3시간 유지 가열하게 되며, 이후, 20 내지 40℃로 냉각시키게 된다. 이러한 과정을 거치게 되면 열선(120)이 배치된 세라믹 벽체(110)는 더욱 견고해질 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 전기로 머플 도가니(100)의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 제 2 소성 단계(S60) 이후에, 열선 리드 홈(121)이 메워진 부분을 페인트로 도포하는 페인트 도포 단계(S70);를 더 포함한다.
페인트 도포 단계(S70) 이전의 단계는 도 4에서 상술한 바와 같다. 페인트 도포 단계(S70)는 제 2 소성 단계(S60) 이후에, 열선 리드 홈(121)이 메워진 부분을 페인트로 도포하는 단계로, 백색페인트를 사용하는 것이 바람직할 수 있으며, 이러한 과정을 거치게 되면, 열선 리드 홈(121)에 습기가 침투되어 열선(120)에 습기가 차는 것을 방지할 수 있게 된다.
이상 본 발명의 실시 예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 세라믹 전기로 머플 도가니 110: 세라믹 벽체
120: 열선 121: 열선 리드 홈
130: 복수의 홀 131: 온도센서 홀
132: 가스배출구

Claims (9)

  1. 200 내지 300 메쉬 파우더로 생산된 점토 100 중량부에 대하여, 샤모트 50 내지 70 중량부; 3 내지 5μm의 단위결정으로 구성된 소성알루미나 80 내지 100 중량부; 및 활석 60 내지 80 중량부; 가 포함된 원료를 배합하여 제조되는 세라믹 벽체;
    상기 벽체의 외면을 따라 전체적으로 감싸도록 사선으로 형성되어 있는 열선 리드 홈에 노출되지 않도록 내장되고 1 내지 5mm의 지름을 갖는 철크롬선으로 이루어지는 열선; 및
    상기 벽체의 상기 열선이 내장되지 않은 일면에 형성되는 복수의 홀; 을 포함하고,
    상기 열선은 9 내지 10mm의 외경을 갖는 중공이 형성된 코일 형상으로 이루어지고,
    코일 형상으로 중공이 형성된 상기 열선 및 열선 리드홈은 소성알루미나 및 경화제가 일대일의 비율로 배합된 접착제로 메워지고,
    상기 복수의 홀은,
    온도센서 홀 및 가스배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 전기로 머플 도가니
  2. 삭제
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  5. 삭제
  6. 200 내지 300 메쉬 파우더로 생산된 점토 100 중량부에 대하여, 샤모트 50 내지 70 중량부; 3 내지 5μm의 단위결정으로 구성된 소성알루미나 80 내지 100 중량부; 및 활석 60 내지 80 중량부; 가 포함된 원료를 배합하여 숙성시킨 후 재배합하는 원료 배합 단계;
    상기 배합된 원료를 도가니 금형에 주입하여 소정의 두께로 고형화시키는 원료 고형화 단계;
    상기 고형화된 원료를 건조한 후 상기 도가니 금형에서 분리하고, 외면을 따라 전체적으로 감싸도록 사선으로 열선 리드 홈을 형성하여 세라믹 벽체를 형성하는 세라믹 벽체 형성 단계;
    상기 세라믹 벽체를 적어도 1000℃ 이상으로 가열한 후 냉각하는 제 1 소성 단계;
    상기 열선 리드 홈에 1 내지 5mm의 지름을 갖는 철크롬선으로 이루어지고 9 내지 10mm의 외경을 갖는 중공이 형성된 코일 형상으로 이루어진 열선을 배치하고, 소성알루미나 및 경화제를 일대일로 배합하여 상기 열선이 노출되지 않도록 상기 열선 리드 홈을 메운 후 건조하는 열선 배치 단계;
    상기 열선이 배치된 세라믹 벽체를 적어도 100℃ 이상으로 재가열한 후 재냉각하는 제 2 소성 단계; 및
    상기 제 2 소성단계 이후 상기 열선 리드 홈이 메워진 부분을 페인트로 도포하는 페인트 도포단계; 를 포함하고,
    상기 세라믹 벽체 형성 단계에서, 상기 열선 리드 홈을 형성할 때, 상기 세라믹 벽체의 상기 열선 리드 홈이 형성되지 않은 일면에 온도센서 홀 및 가스배출구를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 전기로 머플 도가니의 제조방법
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