KR102577347B1 - 다단식 수직 흑연화로 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속 공정으로 인조흑연을 제조하되 흑연화 과정 전에 불순물을 제거하는 공정이 추가되어 인조흑연의 품질 향상과 제조 과정에서의 안전성이 담보되는 다단식 수직 흑연화로 시스템에 관한 것으로서, 원료가 저장되는 사일로, 상기 사일로에서 배출되는 원료를 고압송풍기를 이용해 송급하는 압송수단, 상기 압송수단에 의해 유입되는 원료가 저장되는 제1호퍼를 포함하는 투입부; 상기 투입부로부터 원료가 투입되며 이를 가열하여 불순물을 제거하는 저온열처리로를 포함하는 저온처리부; 상기 저온처리부에 직접 연결되되 상기 저온열처리로에서 배출되는 원료를 가열하여 인조흑연을 제조하는 고온열처리로를 포함하는 고온처리부; 상기 고온열처리로의 배출구와 연결되는 냉각조와 상기 냉각조의 외관을 감싸고 내부에는 냉각수가 흐르는 수냉튜브를 포함하는 냉각부; 및 상기 냉각부(40)에서 배출되는 인조흑연의 외부 반출작업을 수행하는 배출부;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 다단식 수직 흑연화로 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는연속 공정으로 인조흑연을 제조하되 흑연화 과정 직전에 수분 및 휘발성분을 제거하는 공정이 추가되어 인조흑연의 품질 향상과 제조 과정에서의 안전성이 담보되는 다단식 수직 흑연화로 시스템에 관한 것이다.
인조흑연은 이차전지용 음극재, 제철·제강용 전극봉, 방전가공전극, 핵융합로, 반도체 및 태양전지 등의 분야에서 널리 사용되고 있다.
이러한 인조흑연은 천연흑연에 비해 흑연화도가 낮고 제조 비용 포함으로 가격이 높은 단점이 있으나 수명이 상대적으로 우수하여 그 수요가 날로 증가하고 있는 추세이다.
현재, 인조흑연의 주된 제조 방식은, 원료인 코크스 등이 담겨진 도가니를 흑연화로(애치슨로)에 장입한 후 저항재, 보온재 등의 부자재로 도가니를 덮고 3000℃ 정도의 고온으로 소정 시간 가열한 후 자연 냉각하는 과정으로 이루어진다.
이에, 본 출원인은 인조흑연을 대량으로 양산할 수 있는 흑연화로 자동화 시스템(특허문헌 1)을 개시한 바 있다.
상기 자동화 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 복수개가 병렬 배치되는 흑연화로(100), 상기 흑연화로(100) 상부에 배치되는 레일(200), 상기 레일(200)을 주행하며 도가니 장입과 수거 작업을 수행하는 로봇(370)과 부자재 주입 작업을 수행하는 호퍼(470), 흑연화로(100) 일측에 배치되어 도가니 반입과 반출 작업을 수행하는 컨베이어(500)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
다만, 상기 자동화 시스템은 배치식 공정(batch process)을 취하는 바 생산효율을 높이는데 한계가 있다.
이에, 본 출원인은 연속공정으로 인조흑연을 제조하는 수직형 흑연화로 시스템(특허문헌 2)을 개시한 바 있다.
상기 수직형 흑연화로 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 원료를 이송 공급하는 이송부(100), 가열장치로 원료에 포함된 수분을 제거하는 건조부(200), 흑연화가 이루어지는 도가니관(310), 상기 도가니관(310)을 가열하는 전극봉이 포함된 바디부(320), 제조된 인조흑연을 냉각시키는 회전냉각부(400), 인조흑연을 반출하는 처리부(500)로 이루어지며, 상기 이송부(100), 건조부(200), 도가니관(310), 회전냉각부(400), 처리부(500)가 공정 순서에 따라 상하로 배치됨으로써 생산효율이 높은 것을 특징으로 한다.
또한, 앞의 흑연화로 자동화 시스템의 경우 흑연화로(100)의 장변측 길이가 50m에 달하는 바 복수의 흑연화로(100)를 구축하기 위하여 대규모 부지가 요구되며, 함께 레일(200)과 컨베이어(500) 그리고 레일(200)을 지지하기 위한 구조물을 대규모로 구축하여야 함으로써 초기 설비 비용 부담이 크다.
반면, 수직형 흑연화로 시스템의 경우 이러한 부담 요소를 축소 간소화할 수 있으며, 특히 소모성 자재인 도가니가 요구되지 않는 바 이를 통해 생산 단가를 낮추어 인조흑연의 가격 경쟁력을 높일 수 있다.
다만, 원료에는 수분 외에도 휘발성 물질이 포함되어 있어 비록 상기 건조부(200)를 통해 수분을 제거하더라도 잔존 휘발성 물질이 원료와 뭉치게 되어 원료의 이송을 방해하고 인조흑연의 품질을 저하시키는 문제가 발생하였다.
또한, 원료 내의 휘발성분에 의해 폭발이 발생할 수 있으며, 흑연화 과정에서 발생되는 가스의 배출이 원활하지 못하거나 병목 부위가 과열되면 흑연화로가 손상되거나 폭발하는 등의 안전사고가 발생할 수 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 제조과정이 연속 공정으로 이루어지되 흑연화 과정 직전에 수분 및 휘발성분을 완전히 제거하여 인조흑연의 품질을 높이고 안전성이 담보되는 다단식 수직 흑연화로 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다단식 수직 흑연화로 시스템은, 원료가 저장되는 사일로, 상기 사일로에서 배출되는 원료를 고압송풍기를 이용해 송급하는 압송수단, 상기 압송수단에 의해 유입되는 원료가 저장되는 제1호퍼를 포함하는 투입부; 상기 투입부로부터 원료가 투입되며 이를 가열하여 수분 및 휘발성분을 제거하는 저온열처리로를 포함하는 저온처리부; 상기 저온처리부에 직접 연결되되, 상기 저온열처리로에서 배출되는 원료를 가열하여 인조흑연을 제조하는 고온열처리로를 포함하는 고온처리부; 상기 고온열처리로의 배출구와 연결되는 냉각조와 상기 냉각조의 외관을 감싸고 내부에는 냉각수가 흐르는 수냉튜브를 포함하는 냉각부; 및 상기 냉각부(40)에서 배출되는 인조흑연의 외부 반출작업을 수행하는 배출부;로 이루어진다.
또한, 본 발명의 다단식 수직 흑연화로 시스템은, 상기 투입부에 원료를 임시 저장하는 보조호퍼와 배출량을 정교하게 조절할 수 있는 보조로터리밸브가 사일로와 압송수단 사이에 추가로 구비된다.
또한, 본 발명의 다단식 수직 흑연화로 시스템은, 상기 제1호퍼의 직하에 원료의 정량 배출과 연속 배출을 안정적으로 수행하는 테이블 주입기가 더 구비된다.
또한, 본 발명의 다단식 수직 흑연화로 시스템은, 상기 저온열처리로가 상단과 하단에 각각 원료 투입구와 배출구가 형성되고, 그 가열원은 고주파 유도 코일이며, 상기 고온열처리로는 상하면에 투입구와 배출구가 형성되고, 그 가열원은 고주파 유도 코일이다.
또한, 본 발명의 다단식 수직 흑연화로 시스템은, 노에 흑연 재질의 복수의 통기구가 구비되고, 불활성가스를 분사하는 복수의 불활성가스 분사수단이 더 구비된다.
또한, 본 발명의 다단식 수직 흑연화로 시스템은, 고온열처리로의 본체가 보온재로 밀봉하고, 보온재 표면은 내화벽돌로 마감하며, 내화벽돌은 다시 내열강 소재의 케이스로 보호되는 구조로 구비되고, 저온열처리로의 단면 구조는 고온열처리로와 동일하게 구성된다.
또한, 본 발명의 다단식 수직 흑연화로 시스템은, 상기 저온열처리로와 고온열처리로에 노 내부의 실시간 모니터링을 위하여 압력계와 파이로미터가 추가로 설치되고, 이상 감지시 통기구가 자동 개방되도록 한다.
또한, 본 발명의 다단식 수직 흑연화로 시스템은, 상기 고온열처리로와 냉각조 사이에 버퍼부를 배치하여, 인조흑연이 버퍼부를 통과하는 과정에서 1차적으로 냉각되도록 한다.
또한, 본 발명의 다단식 수직 흑연화로 시스템은, 상기 배출부가 냉각조의 배출구와 연결되는 게이트와, 상기 게이트의 직하에 순차적으로 배치되고 상호 연결되는 제2로터리밸브와 스크류 컨베이어로 이루어진다.
또한, 본 발명의 다단식 수직 흑연화로 시스템은, 상기 게이트가 개방되면 제2로터리밸브는 밸브체의 회전수를 카운트하는 방식으로 시간당 단위량의 인조흑연이 배출되도록 하며, 상기 단위량이 배출되면 후속으로 제1로터리밸브가 기동하여 저온열처리로에 시간당 일정량의 원료가 투입되고, 제1로터리밸브는 고온열처리로의 최대 용적과 유지 시간에 기초하여 원료를 분할하여 투입한다.
또한, 본 발명의 다단식 수직 흑연화로 시스템은, 상기 냉각조에 불활성가스 분사수단이 냉각조의 상부에서 배출구를 향해 불활성가스를 고압으로 분사하도록 구비된다.
본 발명의 다단식 수직 흑연화로 시스템에 의하면, 저온열처리로, 고온열처리로, 냉각조가 종으로 일렬 배열되는 구성을 통해 생산효율과 관리 편의성이 향상된다.
또한, 본 발명의 다단식 수직 흑연화로 시스템에 의하면, 고온처리부의 흑연화 과정에 앞서 저온처리부를 통해 수분 및 휘발성분이 제거되므로 인조흑연의 품질을 높일 수 있고 공정의 안전성과 상품 경쟁력이 향상된다.
도 1은 종래기술에 따른 흑연화로 자동화장치를 도시한 평면도(a)와 정면도(b)이다.
도 2는 종래기술에 따른 수직형 흑연화로 시스템을 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다단식 수직 흑연화로 시스템을 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다단식 수직 흑연화로 시스템의 저온처리부, 고온처리부 및 냉각부를 개략적으로 확대 도시한 단면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 수직형 흑연화로 시스템을 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다단식 수직 흑연화로 시스템을 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다단식 수직 흑연화로 시스템의 저온처리부, 고온처리부 및 냉각부를 개략적으로 확대 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명은 원료가 저장되는 사일로(11)를 포함하는 투입부(10), 상기 사일로(11)로부터 원료를 제공받아 이를 1500±300℃로 가열하여 수분 및 휘발성분을 제거하는 저온처리부(20), 상기 저온처리부(20)에 직접 연결되어 저온처리부(20)에서 수분 및 휘발성분이 제거된 원료를 대략 3000℃로 가열하여 인조흑연을 만드는 고온처리부(30), 상기 고온처리부(30)에서 만들어진 인조흑연을 수냉 처리하는 냉각부(40), 및 상기 냉각부(40)에서 배출되는 인조흑연의 외부 반출작업을 수행하는 배출부(50)로 이루어진다.
이하, 상기 구성 요소들을 중심으로 본 발명의 구체적인 내용을 설명하면, 먼저 투입부(10)는 원료가 저장되는 사일로(11), 상기 사일로(11)의 직하에 배치되는 압송수단(12)과, 저온처리부(20)의 상부에 순차적으로 구비되는 제1호퍼(13), 테이블 주입기(14), 제2호퍼(15), 제1로터리밸브(16)로 이루어진다.
그리고 후술할 분할 투입 방식이 안정적으로 이루어지기 위하여서는 적기에 정량 투입이 요구되는 바, 원료를 임시 저장하는 보조호퍼(111)와 배출량을 정교하게 조절할 수 있는 보조로터리밸브(112)가 사일로(11)와 압송수단(12) 사이에 추가로 구비될 수 있다.
상기 압송수단(12)은 사일로(11) 또는 보조호퍼(111)에서 배출된 원료를 높은 곳에 위치한 제1호퍼(13)로 송급하는 구성으로서, 여기에는 고압송풍기가 사용된다.
상기 테이블 주입기(14)는 제1호퍼(13)의 직하에 배치되고, 원료의 정량 배출과 연속 배출을 안정적으로 수행하기 위한 구성이다.
상기 제1호퍼(13)에 저장된 원료는 테이블 주입기(14)와 제2호퍼(15)를 거쳐 저온처리부(20)의 저온열처리로(21)에 투입되는데, 상기 제1로터리밸브(16)는 후술할 제2로터리밸브(52)와 연동하여 분할 투입 방식에 의한 시간당 단위량의 원료가 저온열처리로(21)로 투입되도록 한다. 상기 단위량에 대한 자세한 설명은 배출부(50)의 설명에서 함께 기술한다.
저온처리부(20)는 상기 제2호퍼(15)에 저장된 원료가 투입되는 저온열처리로(21)를 포함한다.
상기 저온열처리로(21)는 상단과 하단에 각각 원료 투입구와 배출구가 형성된다. 또한, 저온열처리로(21)의 가열원은 고주파 유도 코일이며 안전성 강화를 위하여 비수냉식 흑연화연 코일(c)을 사용하는 것이 바람직하다.
소정의 유지 시간 동안 저온열처리로(21) 내부를 1500±300℃로 유지하면 장입된 원료의 휘발성분이 수분과 함께 기화되며, 기화된 수분 및 휘발성분은 저온열처리로(21) 상면에 형성된 복수의 통기구(v)를 통해 외부로 배출되어 처리된다.
그리고 저온열처리로(21)의 승온 과정에서 수증기나 가스가 급증하는 경우 압력 증가로 노 오손 또는 폭발 사고가 발생할 수 있는바, 노 내부의 실시간 모니터링을 위하여 압력계와 파이로미터(pyrometer)가 추가로 설치되어 이상 감지시 통기구(v)가 자동 개방되도록 한다.
상기 통기구(v)는 고온의 열처리로에 구비되는 특성상 내구성 강화를 위하여 흑연 재질로 제작된다.
그리고 원료 배출 과정에서 종종 발생하는 병목 현상을 해소하기 위하여 저온열처리로(21)의 배출구 주변에는 불활성가스를 고압으로 분사하여 병목 부위를 해체하는 복수의 불활성가스 분사수단(n)이 구비된다.
또한, 상기 불활성가스 분사수단(n)은 저온열처리로(21)의 원료 투입구 주변에도 구비될 수 있고, 이 경우 저온열처리로(21)의 내부 상부로부터 압력을 가함으로써 병목 현상을 해소하는데 더욱 도움이 된다.
저온열처리로(21)의 단면 구조는 고온열처리로(31)와 동일한바, 이에 대해서는 후술한다.
고온처리부(30)는 원료의 흑연화 작업을 수행하는 즉, 저온열처리로(21)에서 1차 열처리된 원료를 3000℃의 온도로 일정 시간(예로, 10시간) 가열하여 인조흑연을 만드는 고온열처리로(31)를 포함한다.
상기 고온열처리로(31)는 가열원으로서 저온열처리로(21)의 가열원과 같은 비수냉식 흑연 코일(c)이 사용되며, 상하면에 투입구와 배출구가 형성된다.
원료의 흑연화를 위하여서는 3000℃의 온도로 일정 시간(예로, 10시간)의 유지 시간을 가져야 하는바, 내열성 강화를 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 고온열처리로(31)의 본체(311)는 열손실과 산화 방지를 위하여 보온재(312)로 밀봉하고 보온재(312) 표면은 내화벽돌(313)로 마감하며 내화벽돌(313)은 다시 내열강 소재의 케이스(314)로 보호되는 구조로 구비된다.
그리고 저온열처리로(21)와 마찬가지로 원료 배출 과정에서 종종 발생하는 병목 현상을 해소하기 위하여 고온열처리로(31)의 투입구 및 배출구 주변에 복수의 불활성가스 분사수단(n)이 구비된다.
또한, 저온열처리로(21)와 마찬가지로 노 내부의 실시간 모니터링을 위하여 압력계와 파이로미터가 추가로 설치된다.
한편, 상기 고온열처리로(31)는 복수의 단위열처리로(31a)가 복층 구조로 상호 연결되는 구조로 개시될 수 있으며, 이는 복수의 단위열처리로(31a)와 용적이 같은 일체형 열처리로에 비해 온도제어가 용이하고 이를 통해 양질의 인조흑연을 얻을 수 있으며, 생산량 증대에 따른 생산 효율도 향상된다.
또한, 고온열처리로(31)는 내화벽돌(312) 등의 열화로 정기적인 개보수가 요구되며, 불측의 원인으로 어느 하나의 단위열처리로(31a)가 가동 정지되는 응급 상황이 발생할 수 있다. 단위열처리로(31a)의 경우 일체형 열처리로에 비해 별도의 교체용 단위열처리로(31a)를 구비하기 용이하며, 이러한 교체용 단위열처리로(31a)가 구비된 상태에서는 위와 같은 개보수나 응급 상황을 보다 효과적으로 대처할 수 있다.
냉각부(40)는 생산효율을 높이기 위하여 고온열처리로(31)에서 배출되는 3000℃의 인조흑연을 강제적으로 수냉시키는 구성으로서, 고온열처리로(31)의 배출구와 연결되는 냉각조(41), 상기 냉각조(41) 내부에 설치되는 교반기(42) 및 냉각조(41)의 외관을 감싸고 내부에는 냉각수가 흐르는 수냉튜브(43)를 포함한다.
상기 교반기(42)는 수냉튜브(43)가 밀착된 냉각조(41) 내벽에 인조흑연이 반복적으로 접촉되도록 함으로써 냉각효율을 높이는 한편, 흑연화 과정에서 일부 뭉쳐진 덩어리를 파쇄하여 인조흑연의 유동성을 좋게 함으로써 후속 공정이 원활히 이루어지도록 하는 구성으로서, 필요에 따라 생략 가능하다.
이밖에, 상기 냉각조(41)에는 저온열처리로(21)와 고온열처리로(31)와 같은 용도의 통기구(v), 불활성가스 분사수단(n) 및 압력계와 파이로미터가 구비될 수 있는데, 특히 냉각조(41) 배출구에 병목 현상이 발생하면 원료의 분할 투입이 곤란해져 공정 지연은 물론 인조흑연의 품질을 저하시킬 수 있다.
따라서, 보다 적극적인 병목 해소 수단으로서 상기 불활성가스 분사수단(n)은 냉각조(41)의 상부에서 배출구를 향해 불활성 가스를 고압으로 분사하도록 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 고온열처리로(31)에서 배출되는 인조흑연이 냉각조(41)에 바로 투입되면 수냉튜브(43)의 냉각 효율이 저하되는 바, 고온열처리로(31)와 냉각조(41) 사이에 버퍼부(44)를 배치하여, 인조흑연이 버퍼부(44)를 통과하는 과정에서 1차적으로 냉각되도록 한다.
또한, 버퍼부(44)의 외주면에는 냉각효율을 높이기 위하여 공냉용 팬 또는 수냉튜브(43)와 같은 냉각수단이 추가적으로 구비될 수 있다.
배출부(50)는 냉각조(41)의 배출구와 연결되는 게이트(51), 상기 게이트(51)의 직하에 순차적으로 배치되고 상호 연결되는 제2로터리밸브(52)와 스크류 컨베이어(53)로 이루어지며, 상기 스크류 컨베이어(53)의 토출측에는 반출용 톤백(t)이 배치된다.
상기 게이트(51)가 개방되면 제2로터리밸브(52)는 밸브체의 회전수를 카운트하는 방식으로 시간당 단위량의 인조흑연이 배출되도록 하며, 상기 단위량이 배출되면 후속으로 제1로터리밸브(16)가 기동하여 저온열처리로(21)에 시간당 일정량의 원료가 보충 투입된다.
그리고 제1로터리밸브(16)의 원료 투입은 고온열처리로(31)의 최대 용적과 유지 시간(10시간)을 고려하여 분할 투입 방식으로 운용된다. 즉, 고온열처리로(31)의 최대 용적이 2톤인 경우 시간당 단위량은 200㎏으로 저온열처리로(21)에 투입된다.
한편, 저온열처리로(21)에 새로 투입된 원료는 노내 상부에 위치하게 되어 가스나 수분 및 휘발성분이 집중적으로 제거되며, 이후 저온열처리로(21) 내부에서 단차적으로 하강하는 과정에서도 잔존 불순물이 완전히 제거된 다음, 고온열처리로(31)에 투입됨으로써 양질의 인조흑연을 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
10: 투입부
11: 사일로 111: 보조호퍼
112: 보조로터리밸브 12: 압송수단
13: 제1호퍼 14: 테이블 주입기
15: 제2호퍼 16: 제1로터리밸브
20: 저온처리부
21: 저온열처리로
30: 고온처리부
31: 고온열처리로 312: 보온재
313: 내화벽돌 314: 외부 케이스
40: 냉각부
41: 냉각조 42: 교반기
43: 수냉튜브 44: 버퍼부
50: 배출부
51: 게이트 52: 제2로터리밸브
53: 스크류 컨베이어
11: 사일로 111: 보조호퍼
112: 보조로터리밸브 12: 압송수단
13: 제1호퍼 14: 테이블 주입기
15: 제2호퍼 16: 제1로터리밸브
20: 저온처리부
21: 저온열처리로
30: 고온처리부
31: 고온열처리로 312: 보온재
313: 내화벽돌 314: 외부 케이스
40: 냉각부
41: 냉각조 42: 교반기
43: 수냉튜브 44: 버퍼부
50: 배출부
51: 게이트 52: 제2로터리밸브
53: 스크류 컨베이어
Claims (11)
- 원료가 저장되는 사일로(11), 상기 사일로(11)에서 배출되는 원료를 고압송풍기를 이용해 송급하는 압송수단(12), 상기 압송수단(44)에 의해 유입되는 원료가 저장되는 제1호퍼(13)를 포함하는 투입부(10);
상기 투입부(10)로부터 원료가 투입되며 이를 가열하여 불순물을 제거하는 저온열처리로(21)를 포함하는 저온처리부(20);
상기 저온처리부(20)에 직접 연결되되, 상기 저온열처리로(21)에서 배출되는 원료를 가열하여 인조흑연을 제조하는 고온열처리로(31)를 포함하는 고온처리부(30);
상기 고온열처리로(31)의 배출구와 연결되는 냉각조(41)와 상기 냉각조(41)의 외관을 감싸고 내부에는 냉각수가 흐르는 수냉튜브(43)를 포함하는 냉각부(40); 및
상기 냉각부(40)에서 배출되는 인조흑연의 외부 반출작업을 수행하는 배출부(50);
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단식 수직 흑연화로 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 투입부(10)에는 원료를 임시 저장하는 보조호퍼(111)와 배출량을 정교하게 조절할 수 있는 보조로터리밸브(112)가 사일로(11)와 압송수단(12) 사이에 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 다단식 수직 흑연화로 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제1호퍼(13)의 직하에 원료의 정량 배출과 연속 배출을 안정적으로 수행하는 테이블 주입기(14)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 다단식 수직 흑연화로 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 저온열처리로(21)는 상단과 하단에 각각 원료 투입구와 배출구가 형성되고, 그 가열원은 고주파 유도 코일이며,
상기 고온열처리로(31)는 상하면에 투입구와 배출구가 형성되고, 그 가열원은 고주파 유도 코일인 것을 특징으로 하는 다단식 수직 흑연화로 시스템.
- 제4항에 있어서,
노에는 흑연 재질의 복수의 통기구(v)가 구비되고, 불활성가스를 분사하는 복수의 불활성가스 분사수단(n)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 다단식 수직 흑연화로 시스템.
- 제4항에 있어서,
고온열처리로(31)의 본체(311)는 보온재(312)로 밀봉하고, 보온재(312) 표면은 내화벽돌(313)로 마감하며, 내화벽돌(313)은 다시 내열강 소재의 케이스(314)로 보호되는 구조로 구비되고,
저온열처리로(21)의 단면 구조는 고온열처리로(31)와 동일하게 구성되는 것을 특징으로 하는 다단식 수직 흑연화로 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 저온열처리로(21)와 고온열처리로(31)에는 노 내부의 실시간 모니터링을 위하여 압력계와 파이로미터가 추가로 설치되고, 이상 감지시 통기구(v)가 자동 개방되도록 하는 것을 특징으로 하는 다단식 수직 흑연화로 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 고온열처리로(31)와 냉각조(41) 사이에 버퍼부(54)를 배치하여, 인조흑연이 버퍼부(54)를 통과하는 과정에서 1차적으로 냉각되도록 하는 것을 특징으로 하는 다단식 수직 흑연화로 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 배출부(50)는 냉각조(41)의 배출구와 연결되는 게이트(51)와, 상기 게이트(51)의 직하에 순차적으로 배치되고 상호 연결되는 제2로터리밸브(52)와 스크류 컨베이어(53)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단식 수직 흑연화로 시스템.
- 제9항에 있어서,
상기 게이트(51)가 개방되면 제2로터리밸브(52)는 밸브체의 회전수를 카운트하는 방식으로 시간당 단위량의 인조흑연이 배출되도록 하며, 상기 단위량이 배출되면 후속으로 제1로터리밸브(16)가 기동하여 저온열처리로(21)에 시간당 일정량의 원료가 투입되고, 제1로터리밸브(16)는 고온열처리로(31)의 최대 용적과 유지 시간에 기초하여 원료를 분할하여 투입하는 것을 특징으로 하는 다단식 수직 흑연화로 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 냉각조(41)에는 불활성가스 분사수단(n)이 냉각조(41)의 상부에서 배출구를 향해 불활성가스를 고압으로 분사하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 다단식 수직 흑연화로 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020230072508A KR102577347B1 (ko) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 다단식 수직 흑연화로 시스템 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230072508A KR102577347B1 (ko) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 다단식 수직 흑연화로 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102577347B1 true KR102577347B1 (ko) | 2023-09-12 |
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ID=88019579
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230072508A KR102577347B1 (ko) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 다단식 수직 흑연화로 시스템 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102577347B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102698339B1 (ko) | 2023-10-31 | 2024-08-23 | (주)이에프씨 | 수냉각 고온 열처리로 |
| CN118532941A (zh) * | 2024-07-26 | 2024-08-23 | 山西恒科新材料科技有限公司 | 一种竖式石墨化炉 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000097584A (ja) * | 1998-09-18 | 2000-04-04 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 粉粒体冷却装置 |
| JP4096402B2 (ja) * | 1998-05-01 | 2008-06-04 | 株式会社Ｉｈｉ | 黒鉛化炉 |
| JP6215112B2 (ja) * | 2014-03-28 | 2017-10-18 | Ｊｘｔｇエネルギー株式会社 | 高周波を使用した二段加熱方式縦型黒鉛化炉および黒鉛の製造方法 |
| KR102187024B1 (ko) * | 2020-07-29 | 2020-12-04 | 에스아이에스 주식회사 | 인조흑연 수득 및 도가니 처리 자동화장치 |
| KR102315610B1 (ko) | 2021-06-10 | 2021-10-21 | 에스아이에스 주식회사 | 수직형 흑연화로 시스템 |
| KR20220061407A (ko) | 2020-11-06 | 2022-05-13 | 신인승 | 흑연화로 자동화장치 |
-
2023
- 2023-06-06 KR KR1020230072508A patent/KR102577347B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4096402B2 (ja) * | 1998-05-01 | 2008-06-04 | 株式会社Ｉｈｉ | 黒鉛化炉 |
| JP2000097584A (ja) * | 1998-09-18 | 2000-04-04 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 粉粒体冷却装置 |
| JP6215112B2 (ja) * | 2014-03-28 | 2017-10-18 | Ｊｘｔｇエネルギー株式会社 | 高周波を使用した二段加熱方式縦型黒鉛化炉および黒鉛の製造方法 |
| KR102187024B1 (ko) * | 2020-07-29 | 2020-12-04 | 에스아이에스 주식회사 | 인조흑연 수득 및 도가니 처리 자동화장치 |
| KR20220061407A (ko) | 2020-11-06 | 2022-05-13 | 신인승 | 흑연화로 자동화장치 |
| KR102315610B1 (ko) | 2021-06-10 | 2021-10-21 | 에스아이에스 주식회사 | 수직형 흑연화로 시스템 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102698339B1 (ko) | 2023-10-31 | 2024-08-23 | (주)이에프씨 | 수냉각 고온 열처리로 |
| CN118532941A (zh) * | 2024-07-26 | 2024-08-23 | 山西恒科新材料科技有限公司 | 一种竖式石墨化炉 |
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