KR20210079544A - Continuous graphitization apparatus using induction heating furnace - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시 예는 흑연화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코크스 분체 등과 같은 흑연화 재료를 가열하여 흑연화 하는 흑연화 장치에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a graphitizing apparatus, and more particularly, to a graphitizing apparatus for graphitizing a graphitizing material such as coke powder by heating.
일반적으로, 리튬이온 배터리용 음극재료로 사용되는 흑연계 탄소 재료는 크게 자연에서 생성되어 채굴되는 천연흑연과, 석탄계 및 석유계 피치 등을 열처리 하여 제조되는 인조흑연이 있다.In general, graphite-based carbon materials used as anode materials for lithium-ion batteries include natural graphite that is generated and mined in nature, and artificial graphite manufactured by heat-treating coal-based and petroleum-based pitch.
천연흑연에 비해 수명, 급속충전에 장점을 가지는 인조흑연은, 용량을 천연흑연 수준으로 높이고 제조원가를 낮추기 위해, 흑연화 최적화가 필요하다.Artificial graphite, which has advantages in lifespan and rapid charging compared to natural graphite, requires optimization of graphitization to increase capacity to the level of natural graphite and lower manufacturing cost.
인조흑연 흑연화는 주로 애치슨 로(acheson furnace)를 이용한다. 이 공정은 흑연 도가니에 코크스를 담고 패킹코크스를 덮은 후, 통전, 정전, 냉각, 출로, 도가니 배출 순으로 진행되며, 전력주입 및 유지시간에 따른 전력소모량이 크고 단전 및 냉각 시간을 포함하면, 상당한 기간이 소요되고 있는 실정이다. Artificial graphite graphitization mainly uses an acheson furnace. This process puts coke in a graphite crucible and covers packing coke, and then proceeds in the order of energization, blackout, cooling, exit, and crucible discharge. It is taking time.
이에 따라 종래에는 코크스와 같은 흑연화 재료를 연속으로 흑연화 함으로써, 보다 효율적으로 인조흑연을 제조하는 공정들이 시도되고 있다.Accordingly, conventionally, by continuously graphitizing a graphitizing material such as coke, processes for manufacturing artificial graphite more efficiently have been attempted.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.Matters described in this background section are prepared to enhance understanding of the background of the invention, and may include matters that are not already known to those of ordinary skill in the art to which this technology belongs.
본 발명의 실시 예들은 도가니에 장입된 흑연화 재료를 연속 공정으로 유도 가열하여 흑연화 할 수 있도록 한 연속식 흑연화 장치를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are to provide a continuous graphitization apparatus capable of graphitizing the graphitization material charged in a crucible by induction heating in a continuous process.
본 발명의 실시 예에 따른 연속식 흑연화 장치는, ⅰ)흑연화 재료를 장입한 도가니들을 설정된 이송 경로를 따라 이송하는 도가니 이송유닛과, ⅱ)상기 도가니 이송유닛을 통해 이송된 상기 도가니를 적어도 하나의 유도 가열 챔버에서 유도 가열하며, 상기 흑연화 재료를 흑연화 하는 유도 가열유닛과, ⅲ)상기 유도 가열유닛에서 배출된 상기 도가니를 냉각 챔버에서 설정된 온도로 냉각하는 냉각유닛을 포함할 수 있다.The continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention comprises: i) a crucible transport unit for transporting crucibles charged with graphitized material along a set transport path, and ii) at least the crucible transported through the crucible transport unit. An induction heating unit for induction heating in one induction heating chamber and graphitizing the graphitized material, and iii) a cooling unit for cooling the crucible discharged from the induction heating unit to a temperature set in the cooling chamber. .
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연속식 흑연화 장치에 있어서, 상기 유도 가열 챔버는 상기 도가니 이송유닛과 상기 냉각유닛 사이에 격벽을 통해 복수 개로서 상호 연결되게 구비될 수 있다.In addition, in the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention, the induction heating chamber may be provided to be interconnected as a plurality through a partition wall between the crucible transfer unit and the cooling unit.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연속식 흑연화 장치에 있어서, 상기 유도 가열 챔버는 상기 이송 경로 측에 형성되는 제1 개폐구와, 상기 격벽에 형성되는 제2 개폐구와, 상기 냉각 챔버 측에 형성되는 제3 개폐구를 포함할 수 있다.In addition, in the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention, the induction heating chamber includes a first opening/closing opening formed on the transport path side, a second opening/closing opening formed on the partition wall, and the cooling chamber side. It may include a third opening and closing opening formed.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연속식 흑연화 장치에 있어서, 상기 유도 가열 챔버는 상기 제1,2,3 개폐구를 각각 개폐하기 위한 개폐부재를 포함할 수 있다.In addition, in the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention, the induction heating chamber may include an opening and closing member for opening and closing the first, second, and third openings, respectively.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연속식 흑연화 장치에 있어서, 상기 유도 가열 챔버는 내측 공간으로 비활성 가스 및 반응성 가스를 주입하기 위한 가스 주입부를 포함할 수 있다.In addition, in the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention, the induction heating chamber may include a gas injection unit for injecting an inert gas and a reactive gas into the inner space.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연속식 흑연화 장치에 있어서, 상기 유도 가열유닛은 상기 유도 가열 챔버의 내부 바닥 면에 고정되게 설치되며, 상기 도가니를 지지하는 고정 단열 모듈과, 상기 고정 단열 모듈에 대해 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 가동 단열 모듈과, 상기 가동 단열 모듈에 연결되게 설치되며, 상기 고정 단열 모듈 상의 상기 도가니를 내측에 두고 감싸는 유도 가열 코일부를 포함할 수 있다.In addition, in the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention, the induction heating unit is fixedly installed on the inner bottom surface of the induction heating chamber, and a fixed insulation module supporting the crucible; It may include a movable heat insulation module installed to be movable in the vertical direction with respect to the module, and an induction heating coil part installed to be connected to the movable heat insulation module and surrounding the crucible on the fixed heat insulation module inside.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연속식 흑연화 장치에 있어서, 상기 유도 가열 챔버는 내부 공간에 설치되며, 상기 고정 단열 모듈에 대해 상기 도가니를 로딩 및 언 로딩하는 그리퍼 모듈을 포함할 수 있다.In addition, in the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention, the induction heating chamber is installed in the inner space, and may include a gripper module for loading and unloading the crucible with respect to the fixed thermal insulation module. .
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연속식 흑연화 장치에 있어서, 상기 유도 가열유닛은 상기 도가니와 동일한 소재로서, 상기 가동 단열 모듈을 상하 방향으로 관통하여 설치되며, 상기 가동 단열 모듈의 하강 시 상기 도가니의 상단에 하단이 위치하는 온도 측정도구를 더 포함할 수 있다.In addition, in the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention, the induction heating unit is the same material as the crucible, and is installed to penetrate the movable insulation module in the vertical direction, and when the movable insulation module is lowered It may further include a temperature measuring tool having a lower end positioned at the upper end of the crucible.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연속식 흑연화 장치에 있어서, 상기 온도 측정도구는 흑연 소재로 이루어지며, 상단이 개방되고 하단이 폐쇄된 원통 형상으로 구비될 수 있다.In addition, in the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention, the temperature measuring tool is made of a graphite material, and may be provided in a cylindrical shape with an open upper end and a closed lower end.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연속식 흑연화 장치에 있어서, 상기 유도 가열 챔버는 상단에 설치되며, 상기 온도 측정도구의 하단을 외부로 노출하는 석영 소재의 투명 창을 더 포함할 수 있다.In addition, in the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention, the induction heating chamber is installed at the upper end, and may further include a transparent window made of a quartz material exposing the lower end of the temperature measuring device to the outside. .
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연속식 흑연화 장치에 있어서, 상기 유도 가열 챔버는 상기 온도 측정도구의 하단에서 방사되는 에너지를 상기 투명 창을 통해 감지하여 상기 도가니의 가열 온도를 측정하는 파이로미터를 더 포함할 수 있다.In addition, in the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention, the induction heating chamber detects energy radiated from the lower end of the temperature measuring tool through the transparent window to measure the heating temperature of the crucible. It may further include a rommeter.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연속식 흑연화 장치에 있어서, 상기 냉각 챔버는 상기 유도 가열유닛에서 배출된 상기 도가니를 내부 공간으로 투입하기 위한 투입구와, 상기 도가니를 외부로 배출하기 위한 배출구와, 상기 내부 공간으로 냉각매체를 주입하기 위한 냉각매체 주입부를 포함할 수 있다.In addition, in the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention, the cooling chamber has an inlet for introducing the crucible discharged from the induction heating unit into an internal space, and an outlet for discharging the crucible to the outside. and a cooling medium injection unit for injecting the cooling medium into the inner space.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연속식 흑연화 장치에 있어서, 상기 냉각 챔버는 상기 투입구와 배출구를 선택적으로 개폐시키는 개폐부재를 더 포함할 수 있다.In addition, in the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention, the cooling chamber may further include an opening/closing member for selectively opening and closing the inlet and the outlet.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연속식 흑연화 장치에 있어서, 상기 냉각유닛은 상기 냉각 챔버의 내부 공간에서 상기 투입구와 배출구 사이에 배치되는 컨베이어를 포함할 수 있다.In addition, in the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention, the cooling unit may include a conveyor disposed between the inlet and the outlet in the inner space of the cooling chamber.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연속식 흑연화 장치에 있어서, 상기 도가니는 흑연 소재로 이루어지며, 전류 침투 깊이의 0.1~4.0 배를 만족하는 두께로 구비될 수 있다.In addition, in the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention, the crucible is made of a graphite material, and may be provided with a thickness satisfying 0.1 to 4.0 times the current penetration depth.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연속식 흑연화 장치에 있어서, 상기 도가니의 내부에는 복수 개의 서브 도가니들이 배치될 수 있다.In addition, in the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention, a plurality of sub crucibles may be disposed inside the crucible.
본 발명의 실시 예들은 흑연화 재료를 유도 가열하며 연속 공정으로 흑연화 할 수 있으므로, 설비 가동률 및 조업 생산성을 향상시킬 수 있으며, 흑연화 재료의 가열 설비를 축소함으로써 투자비를 절감할 수 있다.Since the embodiments of the present invention can graphitize the graphitized material by induction heating and graphitization in a continuous process, the facility utilization rate and operational productivity can be improved, and the investment cost can be reduced by reducing the heating equipment of the graphitized material.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.In addition, the effects obtainable or predicted by the embodiments of the present invention are to be disclosed directly or implicitly in the detailed description of the embodiments of the present invention. That is, various effects predicted according to an embodiment of the present invention will be disclosed in the detailed description to be described later.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연속식 흑연화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 연속식 흑연화 장치에 적용되는 온도 측정도구 부위를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연속식 흑연화 장치에 적용되는 도가니의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 연속식 흑연화 장치의 작용 효과를 설명하기 위한 도면이다.Since these drawings are for reference in describing an exemplary embodiment of the present invention, the technical spirit of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a view schematically showing a continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a portion of a temperature measuring tool applied to the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing another example of a crucible applied to the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 to 8 are views for explaining the effect of the continuous graphitization apparatus according to embodiments of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are given to the same or similar elements throughout the specification.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.Since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the bar shown in the drawings, and the thickness is enlarged to clearly express various parts and regions.
그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In addition, in the following detailed description, the reason for dividing the names of components into first, second, etc. is to distinguish them due to the same relationship, and it is not necessarily limited to the order in the following description.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part includes a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.
또한, 명세서에 기재된 ...유닛, ...수단, ...부, ...부재 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.In addition, terms such as ... unit, ... means, ... part, ... member described in the specification mean a unit of a comprehensive configuration that performs at least one function or operation.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연속식 흑연화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연속식 흑연화 장치(100)는 흑연화 재료로서 석탄계 및 석유계 피치 등을 열처리 하여 인조흑연을 제조하는 공정에 적용될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
예를 들면, 상기 흑연화 재료로는 코크스 분체를 포함할 수 있다. 이와 같은 흑연화 재료를 흑연화 하여 제조된 인조흑연은 리튬이온 전지의 음극재로 활용될 수 있다.For example, the graphitization material may include coke powder. Artificial graphite prepared by graphitizing such a graphitized material can be used as an anode material for a lithium ion battery.
이하에서는 구성 요소들의 장착 위치를 기준으로 할 때, 상측을 향하는 부분을 상부, 상단, 상면 및 상단부로 정의하며, 하측을 향하는 부분을 하부, 하단, 하면 및 하단부로 정의하기로 한다.Hereinafter, based on the mounting positions of the components, the upper portion is defined as the upper portion, the upper portion, the upper surface, and the upper portion, and the lower portion is defined as the lower portion, the lower portion, the lower surface and the lower portion.
더 나아가, 하기에서의 단(한쪽/일측 단 또는 다른 한쪽/일측 단)은 어느 한쪽의 끝으로 정의될 수 있고, 그 끝을 포함하는 일정 부분(한쪽/일측 단부 또는 다른 한쪽/일측 단부)으로 정의될 수도 있다.Furthermore, an end (one/one end or the other/one end) in the following may be defined as either end, and a certain part (one/one end or the other/one end) including the end. may be defined.
본 발명의 실시 예에 따른 연속식 흑연화 장치(100)는 도가니(1)(당 업계에서는 트레이 라고도 한다)에 장입된 흑연화 재료를 연속 공정으로 유도 가열하여 흑연화 할 수 있는 구조로 이루어진다.The
이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 상기 연속식 흑연화 장치(100)는 기본적으로, 도가니 이송유닛(10), 유도 가열유닛(20), 그리고 냉각유닛(70)을 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.To this end, the
상기한 바와 같은 구성 요소들은 베이스 프레임(3)에 구성되는 바, 베이스 프레임(3)은 공정 작업장의 바닥에 공정 방향을 따라 배치되며, 하나의 프레임 또는 서로 연결된 둘 이상의 프레임으로 구비될 수 있다.The components as described above are configured in the base frame 3 , the base frame 3 is disposed along the process direction on the floor of the process workshop, and may be provided as one frame or two or more frames connected to each other.
더 나아가, 상기 베이스 프레임(3)은 구성 요소들을 장착하기 위한 브라켓, 바아, 로드, 플레이트, 블록, 칼라 등과 같은 각종 부속 요소들을 포함할 수도 있다.Furthermore, the base frame 3 may include various accessory elements such as brackets, bars, rods, plates, blocks, collars, etc. for mounting the components.
그러나, 상기한 부속 요소들은 이하에서 더욱 설명될 각각의 구성 요소들을 베이스 프레임(3)에 설치하기 위한 것이므로, 본 발명의 실시 예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속 요소들을 베이스 프레임(3)으로 통칭한다.However, since the above-described accessory elements are for installing each component to be further described below on the base frame 3, in the embodiment of the present invention, except for exceptional cases, the aforementioned accessory elements are installed on the base frame 3 referred to as
본 발명의 실시 예에서, 상기 도가니 이송유닛(10)은 흑연화 재료가 장입된 도가니(1)들을 설정된 이송 경로를 따라 공정 방향으로 이송시키기 위한 것이다.In an embodiment of the present invention, the
여기서, 상기 도가니(1)는 흑연 소재로 이루어지며, 상단이 개방되고 하단이 폐쇄된 원통 형태로 구비된다.Here, the
상기 도가니 이송유닛(10)은 베이스 프레임(3) 상에 설치된 제1 컨베이어(11)를 포함한다. 상기 제1 컨베이어(11)는 공지 기술의 컨베이어 장치로서, 도가니(1)들을 지지하며 무한 궤도 상으로 공정 방향을 따라 주행 가능하게 구비된다.The
본 발명의 실시 예에서, 상기 유도 가열유닛(20)은 도가니 이송유닛(10)을 통해 이송된 적어도 하나의 도가니(1)를 유도 가열 챔버(21, 22)에서 설정된 온도로 유도 가열하며, 흑연화 재료를 흑연화 하기 위한 것이다.In an embodiment of the present invention, the
여기서, 유도 가열(induction heating)이라 함은 시간적으로 변하는 자기장에 의해 폐 회로에 전류를 흐르게 하는 전자기 유도 원리를 이용한 것이다. 이러한 유도 가열은 도전체와 같은 가열 대상물 주위에 코일을 배치하여 교류 전류가 흐르도록 하면, 가열 대상물에 와전류 손실과 히스테리시스 손실 등에 의하여 열이 발생되어 가열되는 현상이다.Here, induction heating uses the principle of electromagnetic induction in which a current flows in a closed circuit by a magnetic field that changes with time. Such induction heating is a phenomenon in which when an alternating current flows by arranging a coil around a heating object such as a conductor, heat is generated and heated in the heating object by eddy current loss and hysteresis loss.
본 발명의 실시 예에서 상기 유도 가열은 흑연화 재료가 장입된 도가니(1)의 외부에 유도 가열 코일을 배치하고, 그 유도 가열 코일에 전류를 흘려 도가니(1) 내의 흑연화 재료를 유도 가열시키는 것이다.In an embodiment of the present invention, the induction heating is performed by placing an induction heating coil on the outside of the crucible (1) in which the graphitized material is charged, and flowing a current to the induction heating coil to inductively heat the graphitized material in the crucible (1). will be.
상기 유도 가열 챔버(21, 22)는 베이스 프레임(3) 상에 설치된다. 상기 유도 가열 챔버(21, 22)는 내부에 유도 가열 공간(23)을 형성한다. 상기 유도 가열 챔버(21, 22)는 도가니 이송유닛(10)과 냉각유닛(70) 사이에 배치된다.The
이러한 유도 가열 챔버(21, 22)는 본 발명의 실시 예에서 격벽(25)을 통해 복수 개로서 상호 연결되게 구비된다. 복수 개의 상기 유도 가열 챔버(21, 22)들은 공정 방향을 따라 상호 독립적으로 구획된 유도 가열 공간(23)을 형성한다.The
상기 유도 가열 챔버(21, 22)들은 도면에서와 같이 2 개소로서 격벽(25)을 통해 2 영역의 유도 가열 공간(23)을 형성하고 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 인조흑연의 제조 용량에 따라 격벽(25)들을 통하여 다양한 개수로 구비될 수도 있다.The
이하에서는 도가니 이송유닛(10) 측에 위치하는 유도 가열 챔버(21)를 편의 상 제1 유도 가열 챔버(21)라 하고, 냉각유닛(70) 측에 위치하는 유도 가열 챔버(22)를 제2 유도 가열 챔버(21)라고 한다.Hereinafter, the
본 발명의 실시 예에서, 상기 제1 유도 가열 챔버(21)는 도가니 이송유닛(10)의 제1 컨베이어(11) 측에 제1 개폐구(31)를 형성하고, 격벽(25)에는 제2 개폐구(32)를 형성하며, 제2 유도 가열 챔버(22)는 냉각유닛(70) 측에 제3 개폐구(33)를 형성하고 있다.In an embodiment of the present invention, the first
상기 제1 개폐구(31)는 도가니 이송유닛(10)의 이송 경로 측과 제1 유도 가열 챔버(21)의 유도 가열 공간(23)을 상호 연결한다. 상기 제2 개폐구(32)는 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)의 유도 가열 공간(23)을 상호 연결한다. 그리고, 상기 제3 개폐구(33)는 냉각유닛(70) 측과 제2 유도 가열 챔버(22)의 유도 가열 공간(23)을 상호 연결한다. 이러한 제1,2,3 개폐구(31, 32, 33)는 공정 방향을 따라 동일 선 상에 위치한다.The first opening and closing
나아가, 상기 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)에는 제1,2,3 개폐구(31, 32, 33)를 각각 개폐시키기 위한 제1 개폐부재(35)가 설치된다. 상기 제1 개폐부재(35)는 상하 방향으로 이동하며, 제1,2,3 개폐구(31, 32, 33)를 각각 개폐할 수 있다. 이러한 제1 개폐부재(35)는 유압 실린더 등과 같은 공지 기술의 구동부에 의하여 상하 방향으로 왕복 이동될 수 있다.Furthermore, a first opening/closing
더 나아가, 상기 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)는 유도 가열을 도모하기 위한 비활성 가스 및 반응성 가스를 유도 가열 공간(23)으로 주입하는 가스 주입부(37)를 포함하고 있다.Further, the first and second
여기서, 상기 비활성(불황성) 가스는 질소 가스 및 아르곤 가스를 포함하며, 반응성 가스는 극 미량의 수소와 극 미량의 산소를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)의 유도 가열 공간(23)에 대해 질소 가스 및 아르곤 가스 중 어느 하나의 가스가 가스 주입부(37)를 통해 각각 주입될 수 있다.Here, the inert (inert) gas may include nitrogen gas and argon gas, and the reactive gas may include a very small amount of hydrogen and a very small amount of oxygen. In an embodiment of the present invention, any one of nitrogen gas and argon gas is injected into the
또한, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)의 유도 가열 공간(23)에 대해 질소 가스 및 아르곤 가스가 가스 주입부(37)를 통해 각각 주입될 수도 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, nitrogen gas and argon gas may be respectively injected into the
한편, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 유도 가열유닛(20)은 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)로 도입된 도가니(1) 주위에 코일을 배치하여 그 코일에 교류 전류가 흐르도록 함으로써, 와전류 손실과 히스테리시스 손실 등에 의한 열로서 가열 대상물의 도가니(1)를 가열할 수 있다.On the other hand, in the
본 발명의 실시 예에서, 상기 유도 가열유닛(20)은 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)에 각각 구성되는 고정 단열 모듈(41), 가동 단열 모듈(43) 및 유도 가열 코일부(45)를 포함하고 있다.In an embodiment of the present invention, the
상기 고정 단열 모듈(41)의 각 유도 가열 챔버(21, 22)의 유도 가열 공간(23)에서 내부 바닥 면에 고정되게 설치된다. 상기 고정 단열 모듈(41)은 단열 소재(예를 들면, 세라믹 또는 다공성 흑연 등)로 이루어진 블록 형태로 구비되며, 상면을 통하여 도가니(1)를 지지하게 된다.In the
상기 가동 단열 모듈(43)은 유도 가열 공간(23)에서 고정 단열 모듈(41)에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 상기 가동 단열 모듈(43)은 단열 소재(예를 들면, 세라믹 또는 다공성 흑연 등)로 이루어진 블록 형태로 구비된다.The movable
여기서, 상기 가동 단열 모듈(43)은 유도 가열 공간(23)에 구비된 구동부(47)에 의하여 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다. 예를 들면, 상기 구동부(47)는 공지 기술의 유압 실린더를 포함할 수 있고, 서보 모터의 구동으로서 이동체를 가이드 기구를 통해 상하 방향으로 왕복 이동시키는 공지 기술의 이동장치를 포함할 수도 있다.Here, the movable
그리고, 상기 유도 가열 코일부(45)는 가동 단열 모듈(43)의 하강 시, 고정 단열 모듈(41) 상의 도가니(1)를 내측에 두고 감쌀 수 있는 것으로, 그 가동 단열 모듈(43)의 하단에 연결되게 설치된다.In addition, the induction
상기 유도 가열 코일부(45)에 설정된 주파수의 교류 전류가 공급되면, 본 발명의 실시 예에서는 유도 가열 코일부(45)의 주위에 자기장이 형성되고, 전자기 유도에 의해 도가니(1) 및/또는 도가니(1) 내의 흑연화 재료에 와전류 손실과 히스테리시스 손실에 의한 열이 발생하게 되며, 이러한 유도 가열에 의해 흑연화 재료의 열처리가 이루어질 수 있다.When an alternating current of a set frequency is supplied to the induction
상기한 유도 가열 코일부(45)는 예를 들어, 다 권형의 코일로서 원형, 타원형 또는 사각형의 권선 형태를 가질 수 있으며, 상기한 바와 같은 도가니(1)는 고정 단열 모듈(41) 상에서 가동 단열 모듈(43)의 하강에 의해 유도 가열 코일부(45)의 내측에 위치할 수 있다.The induction
이 경우, 상기 유도 가열 코일부(45)에 교류 전류가 흐름에 따라, 전자기 유도에 의해 도가니(1)에 전류의 흐름이 발생하게 되고, 또한 도가니(1) 내측의 흑연화 재료에도 전류의 흐름이 발생할 수 있다.In this case, as an alternating current flows in the induction
상기 유도 가열 코일부(45)로 흐르는 교류 전류의 주파수는 유도 가열 조건 등에 따라 다양하게 설정될 수 있으므로, 본 발명의 실시 예에서는 어느 특정한 수치 범위로 한정하지 않는다.Since the frequency of the alternating current flowing to the induction
여기서, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 도가니(1)의 두께는 하기의 수식으로 정의되는 전류 침투 깊이(δ)의 0.1~4.0 배를 만족할 수 있다.Here, the thickness of the
상기 수식에서 ρ는 도가니의 비저항(resistivity, Ωㅇm)이고, f는 유도 가열 전류의 주파수(Hz)이고, 은 도가니의 비투자율, 는 진공 투자율(4π x 10-7H/m)이다.In the above formula, ρ is the resistivity (Ω om) of the crucible, f is the frequency (Hz) of the induction heating current, The relative permeability of the silver crucible, is the vacuum permeability (4π x 10 -7 H/m).
상기 도가니(1)의 두께가 상기한 조건을 만족하지 않고, 그 조건보다 두꺼운 경우에는 유도 가열 코일부(45)에 의한 도가니(1)와 흑연화 재료의 전류 흐름이 원활하지 않고, 상기 조건보다 얇은 경우에는 유도 가열 코일부(45)에 의한 자속에 영향을 미쳐 도가니(1) 및/또는 흑연화 재료에 대한 유도 가열이 효율적으로 이루어지지 않을 수 있다.If the thickness of the
더 나아가, 도가니의 설정된 사이즈를 기준으로, 유도 가열 주파수가 가변 될 때, 그 유도 가열 주파수가 너무 높으면 전류 침투 깊이가 작아지기 때문에, 흑연화 재료의 외부 표면 부분만 가열되어 외부로의 열 방출이 커져 효율이 낮아지게 되며, 이와 반대로 전류 침투 깊이가 깊으면 즉, 유도 가열 주파수가 너무 낮으면 흑연화 재료의 중앙까지 에너지가 침투되면서 자속이 서로 상쇄되어 이 또한 효율이 낮아지게 될 수 있다. 이에 따라 적절한 유도 가열 주파수의 선택은 흑연화 재료로부터 열이 외부로 방출되는 양상과 중앙 부위에서의 자력선 상쇄의 인자를 고려해서 선택하여야 한다.Furthermore, based on the set size of the crucible, when the induction heating frequency is varied, if the induction heating frequency is too high, the current penetration depth becomes small, so only the outer surface part of the graphitized material is heated, so that the heat emission to the outside is reduced. In contrast, if the current penetration depth is deep, that is, if the induction heating frequency is too low, energy penetrates to the center of the graphitized material and the magnetic flux cancels each other out, thereby reducing the efficiency. Accordingly, the selection of an appropriate induction heating frequency should be selected in consideration of the pattern of heat radiating from the graphitized material to the outside and the factor of offsetting the magnetic field lines in the central region.
또한, 유도 가열 주파수가 이미 설정되어 있는 경우, 도가니의 사이즈가 너무 작으면, 자속이 상쇄되고, 반대로 도가니의 사이즈가 너무 크면 외부 표면 부분만 가열되게 된다. In addition, when the induction heating frequency has already been set, if the size of the crucible is too small, the magnetic flux is canceled. Conversely, if the size of the crucible is too large, only the outer surface portion is heated.
그리고, 도가니의 두께가 너무 얇은 경우, 유도 가열 방식에서 코일에 의한 유도 전류에 의해 도가니 측면에 저항 발열이 일어나기 때문에, 도가니의 가장 외곽으로부터 발열되어 소모됨에 따라, 가열시간이 길어지게 되면, 도가니가 버틸 수 있는 시간이 짧아지는 한계가 있다.And, when the thickness of the crucible is too thin, resistance heating occurs on the side of the crucible by the induced current by the coil in the induction heating method. There is a limit to how short the time it can endure.
따라서, 자속의 상쇄, 도가니의 표면만 가열되지 않도록 적절한 온도 구배, 도가니의 한계 사용 시간을 종합적으로 고려하여 도가니의 두께를 설정할 수 있다.Therefore, the thickness of the crucible can be set by comprehensively considering the offset of magnetic flux, an appropriate temperature gradient so that only the surface of the crucible is not heated, and the limited use time of the crucible.
이와 같은 도가니(1)의 두께는 도가니(1)의 크기, 흑연화 재료의 종류 및 양, 교류 전류의 주파수 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 실시 예에서 어느 특정한 수치로 한정하지 않는다.Since the thickness of the
한편, 상기한 바와 같은 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)는 유도 가열 공간(23)에 설치되는 그리퍼 모듈(39)이 설치된다. 상기 그리퍼 모듈(39)은 도가니(1)를 그리핑 하며, 고정 단열 모듈(41)에 대해 그 도가니(1)를 로딩 및 언 로딩하기 위한 것이다.Meanwhile, the
상기 그리퍼 모듈(39)은 유압에 의해 작동하는 유압 실린더로서 핑거 작동하며, 도가니(1)를 그리핑 하는 공지 기술의 핑거 수단(도면에 도시되지 않음)과, 그 핑거 수단을 다축 방향으로 이동시키기 위한 공지 기술의 다축 이동수단(도면에 도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 다축 이동수단은 작동 실린더 및 서보 모터의 구동에 의해 이동체를 다축 방향으로 왕복 이동시킬 수 있다.The
여기서, 상기 그리퍼 모듈(39)은, 제1 유도 가열 챔버(21)의 유도 가열 공간(23)에서 제1 개폐부재(35)를 통해 제1 개폐구(31)를 개방한 상태로, 도가니 이송유닛(10)에 의해 이송된 도가니(1)를 그리핑 하고, 그 도가니(1)를 제1 유도 가열 챔버(21)의 유도 가열 공간(23)으로 이동시키며, 고정 단열 모듈(41) 상에 로딩할 수 있다.Here, the
그리고, 상기 그리퍼 모듈(39)은, 제2 유도 가열 챔버(22)의 유도 가열 공간(23)에서 제1 개폐부재(35)를 통해 제2 개폐구(32)를 개방한 상태로, 제1 유도 가열 챔버(21) 내의 고정 단열 모듈(41) 상에 위치하고 있는 도가니(1)를 그리핑 하고, 그 도가니(1)를 제2 유도 가열 챔버(22)의 유도 가열 공간(23)으로 이동시키며, 고정 단열 모듈(41) 상에 로딩할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 그리퍼 모듈(39)은, 제2 유도 가열 챔버(22)의 유도 가열 공간(23)에서 제1 개폐부재(35)를 통해 제3 개폐구(33)를 개방한 상태로, 제2 유도 가열 챔버(22) 내의 고정 단열 모듈(41) 상에 위치하고 있는 도가니(1)를 그리핑 하고, 그 도가니(1)를 냉각유닛(70) 측으로 이동시킬 수 있다.In addition, the
다른 한편, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유도 가열유닛(20)은 도가니(1) 및/또는 흑연화 재료의 가열 온도를 안정적이고 신뢰성 있게 측정하기 위한 온도 측정도구(51)와 파이로미터(61)를 더 포함하고 있다.On the other hand, the
상기 온도 측정도구(51)는 도가니(1)와 동일한 소재(흑연 소재)로서, 가동 단열 모듈(43)을 상하 방향으로 관통하여 설치된다. 상기 온도 측정도구(51)는 가동 단열 모듈(43)의 하강 시, 고정 단열 모듈(41) 상에 지지된 도가니(1)의 상단에 하단이 위치하게 된다.The
이러한 온도 측정도구(51)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상단이 개방되고 하단이 폐쇄된 원통 형상으로 구비된다. 상기 온도 측정도구(51)의 상단부에는 그 상단에서 가장자리 외측으로 연장된 플랜지를 형성하며, 그 플랜지를 통해 가동 단열 모듈(43)의 상면을 지지할 수 있다.As shown in FIG. 2, the
여기서, 상기 온도 측정도구(51)의 하단은 가동 단열 모듈(43)의 하단으로 돌출되는데, 그 가동 단열 모듈(43)의 하단에 부착된 마감 판(53)을 관통하며 그 마감 판(53)에 고정된다. 상기한 마감 판(53)은 가동 단열 모듈(43)의 하강 시, 고정 단열 모듈(41) 상에 지지된 도가니(1)의 상단을 폐쇄하는 기능 및 가동 단열 모듈(43)의 하단부를 보호하는 기능을 하게 된다.Here, the lower end of the
이와 같은 온도 측정도구(51)에 대응하여 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)의 상단에는 온도 측정도구(51)의 상단(개방 단)을 통해 하단을 외부로 노출하기 위한 석영 소재의 투명 창(55)이 설치된다.A quartz material for exposing the lower end to the outside through the upper end (open end) of the
그리고, 상기 파이로미터(61)는 투명 창(55)에 대응하여 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)의 외부 상단에 고정되게 설치된다.In addition, the
상기 파이로미터(61)는 온도 측정도구(51)의 하단에서 방사되는 에너지를 투명 창(55)을 통해 감지하여 전기 신호로 변환하며, 그 전기 신호를 처리하여 도가니(1) 및/또는 흑연화 재료의 가열 온도를 측정하는 고온계로 구비된다.The
상기 파이로미터(61)는 가열 대상체의 온도에 따라 표면으로부터 방출되는 방사 에너지의 세기에 의해 가열 대상체의 표면온도를 측정하는 비 접촉식 고온 계기이다.The
구체적으로, 파이로미터(61)는 가열 대상체로부터 방사 에너지가 생기게 되면, 광학계(optical system)를 통해 방사되는 에너지를 수집한다. 이에 검출기(detector)에서는 수집된 방사 에너지를 전기 신호로 변환하게 되고, 내부 회로에서는 주위 온도 보상 회로 및 방사율 조정 과정을 거치게 되는데, 방사율 조정은 가열 대상체의 방사 특성과 온도계 눈금을 일치시키기 위해서 방사율을 조정하는 것이다.Specifically, when radiation energy is generated from a heating object, the
여기서, 흑연화 재료가 흑연화 과정을 거치며 물성이 바뀌게 되면, 방사율이 바뀔 수 있고, 광학계에서 방사되는 에너지를 수집하기 때문에 가열 대상체의 평탄도가 중요하다. 이에 방사율이 설정되어 있는 상태에서 하단이 평탄한 온도 측정도구(51)를 삽입함에 따라, 방사율의 항상성과, 온도 측정 포인트의 평탄도를 확보하여 온도 측정의 신뢰성을 높일 수 있다.Here, when the graphitized material undergoes a graphitization process and the physical properties are changed, the emissivity may be changed, and since energy radiated from the optical system is collected, the flatness of the heating object is important. Accordingly, by inserting the
이러한 파이로미터(61)의 구성은 당 업계에 널리 알려진 공지 기술의 파이로 복사 고온계 또는 광 온도계의 구성으로 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the configuration of the
마지막으로, 본 발명의 실시 예에서, 상기 냉각유닛(70)은 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)에서 배출된 도가니(1)를 냉각 챔버(71)에서 설정된 온도로 냉각하기 위한 것이다.Finally, in an embodiment of the present invention, the cooling
상기에서 냉각 챔버(71)는 베이스 프레임(3) 상에 설치된다. 상기 냉각 챔버(71)는 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)에서 배출된 도가니(1)를 내부 공간으로 투입하기 위한 투입구(73)와, 그 도가니(1)를 외부로 배출하기 위한 배출구(75)와, 내부 공간으로 냉각매체를 주입하기 위한 냉각매체 주입부(77)를 형성하고 있다.In the above, the cooling
그리고, 상기 냉각 챔버(71)에는 투입구(73)와 배출구(75)를 각각 개폐시키기 위한 제2 개폐부재(79)가 설치된다. 상기 제2 개폐부재(79)는 상하 방향으로 이동하며, 투입구(73)와 배출구(75)를 각각 개폐할 수 있다. 이러한 제2 개폐부재(79)는 유압 실린더 등과 같은 공지 기술의 구동부에 의하여 상하 방향으로 왕복 이동될 수 있다.A second opening/closing
상기에서 냉각매체 주입부(77)는 냉각매체로서 질소 가스 또는 아르곤 가스를 냉각 챔버(71)의 내부 공간으로 주입할 수 있다.In the above, the cooling
더 나아가, 상기 냉각유닛(70)은 냉각 챔버(71)의 내부 바닥 측에 설치되는 제2 컨베이어(81)를 더 포함하고 있다. 상기 제2 컨베이어(81)는 냉각 챔버(71)의 내부 공간에서 투입구(73)와 배출구(75) 사이에 배치된다.Furthermore, the cooling
상기 제2 컨베이어(81)는 공지 기술의 컨베이어 장치로서, 냉각 챔버(71)의 내부 공간에서 도가니(1)들을 지지하며 무한 궤도 상으로 공정 방향을 따라 주행 가능하게 구비된다. 이러한 제2 컨베이어(81)는 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)에서 배출된 도가니(1)를 투입구(73) 측에서 배출구(75) 측으로 공정 방향을 따라 이송할 수 있다.The
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 연속식 흑연화 장치(100)의 작용 및 효과를 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation and effect of the
우선, 본 발명의 실시 예에서는 코크스 분체 등과 같은 흑연화 재료를 장입한 도가니(1)들을 도가니 이송유닛(10)의 제1 컨베이어(11)를 통해 설정된 이송 경로를 따라 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22) 측으로 이송시킨다.First, in the embodiment of the present invention, the
여기서, 상기 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)의 제1,2,3 개폐구(31, 32, 33)는 제1 개폐부재(35)에 의해 개방된 상태에 있다. 그리고, 상기 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)에서 유도 가열유닛(20)의 가동 단열 모듈(43)은 고정 단열 모듈(41)을 하측에 두고 구동부(47)의 구동에 의해 상측 방향으로 이동된 상태에 있다.Here, the first, second, and
이와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 도가니 이송유닛(10)에 의해 이송된 도가니(1)를 그리퍼 모듈(39)을 통해 그리핑 하며, 제1 유도 가열 챔버(21)의 유도 가열 공간(23)에서 고정 단열 모듈(41) 상에 로딩한다.In this state, in the embodiment of the present invention, the
그리고, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 유도 가열 챔버(21)의 유도 가열 공간(23)에서 고정 단열 모듈(41) 상에 로딩되어 있는 도가니(1)를 그리퍼 모듈(39)을 통해 그리핑 하며, 제2 유도 가열 챔버(22)의 유도 가열 공간(23)에서 고정 단열 모듈(41) 상에 로딩한다.And, in the embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 실시 예에서는 상기 도가니 이송유닛(10)에 의해 이송된 다른 도가니(1)를 그리퍼 모듈(39)을 통해 그리핑 하며, 제1 유도 가열 챔버(21)의 유도 가열 공간(23)에서 고정 단열 모듈(41) 상에 로딩한다.In addition, in the embodiment of the present invention, the
다음으로, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 개폐부재(35)를 통해 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)의 제1,2,3 개폐구(31, 32, 33) 모두를 폐쇄한다.Next, in an embodiment of the present invention, all of the first, second, and
그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 구동부(47)의 구동에 의해 가동 단열 모듈(43)을 하측 방향으로 이동시킨다. 이에 따라 상기 유도 가열유닛(20)의 유도 가열 코일부(45)는 고정 단열 모듈(41) 상의 도가니(1)를 내측에 두고 그 도가니(1)의 외 표면 측을 감싸게 된다.Then, in the embodiment of the present invention, the movable
이 경우, 온도 측정도구(51)의 하단은 가동 단열 모듈(43)을 통해 도가니(1)의 상단에 위치하게 되고, 그 가동 단열 모듈(43) 하단의 마감 판(53)은 온도 측정도구(51)의 하단을 지지하면서 도가니(1)의 상단을 폐쇄한다.In this case, the lower end of the
이 후, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)의 유도 가열 공간(23)에 대해 비활성 가스로서의 질소 가스 및 아르곤 가스를 가스 주입부(37)를 통해 유도 가열 공간(23)으로 각각 주입한다.Thereafter, in the embodiment of the present invention, nitrogen gas and argon gas as inert gases are introduced through the
즉, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22) 중 어느 하나의 유도 가열 공간(23)에 질소 가스를, 다른 하나의 유도 가열 공간(23)에 아르곤 가스를 가스 주입부(37)를 통해 주입할 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention, nitrogen gas is supplied to the
부연 설명하면, 분위기 가스에 따라서 같은 온도에서라도 흑연화 재료의 흑연화도에 다른 영향을 줄 수 있고, 흑연화 재료의 종류에 따라서도 분위기 가스에 따른 흑연화도에 영향을 줄 수 있기 때문에, 다른 종류의 흑연화 재료를 투입하거나 서로 다른 흑연화도 제어를 위해 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)에 서로 다른 비활성 가스를 독립적으로 구분하여 주입할 수 있다.To explain further, depending on the atmospheric gas, even at the same temperature, the graphitization degree of the graphitization material may be affected differently, and the type of graphitization material may also affect the graphitization degree depending on the atmospheric gas. Different inert gases may be separately injected into the first and second
이와 같이 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)에 각각 주입되는 서로 다른 종류의 비활성 가스는 도가니(1)의 크기, 도가니(1)에 장입된 흑연화 재료의 종류 및 양, 유도 가열 공간(23)의 압력 조건, 유도 가열의 주파수 조건 등에 의한 흑연화 재료의 흑연화도 경험 치에 따라서 선택될 수 있다.In this way, different types of inert gases injected into the first and second
상기한 가스 주입 과정의 다른 예로서, 본 발명의 실시 예에서는 제2 개폐구(32)를 제1 개폐부재(35)를 통해 개방한 상태에서, 상기 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)의 유도 가열 공간(23)에 대해 질소 가스 및 아르곤 가스 중 어느 하나의 가스를 가스 주입부(37)를 통해 유도 가열 공간(23)으로 주입한다.As another example of the above-described gas injection process, in an embodiment of the present invention, in a state in which the
즉, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)의 유도 가열 공간(23)을 제2 개폐구(32)를 통해 상호 연결하고 있기 때문에, 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)의 유도 가열 공간(23)에 동일한 비활성 가스(질소 가스 및 아르곤 가스 중 어느 하나)를 주입할 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention, since the
이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)의 유도 가열 공간(23)에 비활성 가스를 주입하며, 그 유도 가열 공간(23)의 내부를 비활성 가스를 통해 퍼징하게 된다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, an inert gas is injected into the
더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같이 가스 주입부(37)를 통해 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)의 유도 가열 공간(23)으로 비활성 가스를 주입하는 과정에, 그 가스 주입부(37)를 통해 유도 가열 공간(23)에 반응 가스로서 극 미량의 수소와 극 미량의 산소를 주입할 수도 있다.Furthermore, in the embodiment of the present invention, in the process of injecting the inert gas into the
다음으로, 본 발명의 실시 예에서는 전류 발생기를 통하여 교류 전류를 유도 가열 코일부(45)에 인가한다. 그러면, 본 발명의 실시 예에서는 상기 유도 가열 코일부(45)의 주위에 자기장이 형성되고, 전자기 유도에 의해 도가니(1)에 전류의 흐름이 발생하게 되며, 또한 도가니(1) 내측의 흑연화 재료에도 전류의 흐름이 발생하게 된다.Next, in an embodiment of the present invention, an alternating current is applied to the induction
이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 도가니(1) 및/또는 도가니(1) 내의 흑연화 재료에 와전류 손실과 히스테리시스 손실에 의한 열이 발생하게 된다. 즉, 본 발명의 실시 예에서는 유도 가열에 의해 상기 도가니(1)만이 가열될 수도 있고, 그 도가니(1)와 흑연화 재료가 동시에 또는 순차적으로 가열될 수도 있다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, heat due to eddy current loss and hysteresis loss is generated in the
여기서, 상기 동시 가열이라 함은 도가니(1)와 흑연화 재료가 동시에 유도 가열되는 것을 의미한다.Here, the simultaneous heating means that the
그리고, 상기 순차적 가열이라 함은 도가니(1)가 유도 가열됨에 따라 그 도가니(1)의 상승된 온도에 의해 흑연화 재료가 가열되고, 순차적으로 가열된 흑연화 재료가 유도 가열되는 것을 의미한다. 즉, 상기 도가니(1)가 유도 가열에 의해 온도가 상승하여 열을 발생시키고, 그 도가니(1)의 열에 의해 흑연화 재료가 가열(간접 가열)되는 것을 의미한다.And, the sequential heating means that the graphitized material is heated by the elevated temperature of the
본 발명의 실시 예에서는 일 예로서, 유도 가열에 의해 상기 도가니(1)와 흑연화 재료가 동시에 가열될 수 있다. 또한, 상기 흑연화 재료에 대해, 저온에서는 도가니(1)의 가열에 의한 간접 가열을 하고, 고온에서는 그 간접 가열과 유도 가열(직접 가열)을 동시에 수행할 수도 있다.In an embodiment of the present invention, as an example, the
이때, 상기한 가열 시에 산소 등으로 인해 도가니(1), 고정 단열 모듈(41) 및 가동 단열 모듈(43) 등이 산화(에칭)될 수 있는데, 본 발명의 실시 예에서는 비활성 가스에 의해 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)의 유도 가열 공간(23)을 퍼징하거나 비산화성 분위기로 만들어 도가니(1), 고정 단열 모듈(41) 및 가동 단열 모듈(43) 등을 보호하고 외부 오염을 방지할 수 있다.At this time, the
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기 도가니(1)의 열에 의해 그 도가니(1) 내부의 흑연화 재료를 가열하며 흑연화시키는데, 그 흑연화 재료가 가열(간접 가열)되어 일부가 탄화되거나 흑연화 되며, 이후 그 일부가 탄화되거나 흑연화 된 흑연화 재료가 유도 가열(직접 가열)되면서 흑연화 재료에 대한 가열 효율을 높일 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the graphitized material inside the
상술한 바와 같은 일련의 과정은 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)에서 각각의 도가니(1)를 동시에 유도 가열하는 것으로 설명되었으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 그리퍼 모듈(39)을 통해 도가니(1)를 이동시키며, 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)에서의 유도 가열유닛(20)에 의하여 도가니(1)를 순차적으로 가열할 수도 있다.The series of processes as described above has been described as induction heating of each
한편, 상기에서와 같이 유도 가열유닛(20)을 통하여 도가니(1)를 유도 가열하는 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 도가니(1) 및 흑연화 재료에서 발생하는 열이 그 도가니(1)와 동일 소재인 온도 측정도구(51)로 전달된다.On the other hand, in the process of induction heating the
이에 따라, 본 발명의 실시 예에서 파이로미터(61)는 온도 측정도구(51)의 하단에서 방사되는 에너지를 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22) 상단의 투명 창(55)을 통해 감지하여 전기 신호로 변환하고, 그 전기 신호를 처리하여 도가니(1) 및/또는 흑연화 재료의 가열 온도를 측정한다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, the
다른 한편, 상술한 바와 같은 일련의 과정을 거치며, 제1 및 제2 유도 가열 챔버(21, 22)에서 유도 가열유닛(20)을 통해 도가니(1) 내부의 흑연화 재료를 흑연화 한 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 구동부(47)의 구동에 의해 가동 단열 모듈(43)을 유도 가열 코일부(45)와 함께 상측 방향으로 이동시킨다.On the other hand, in a state in which the graphitized material inside the
다음으로, 본 발명의 실시 예에서는 제1 개폐부재(35)를 통해 제1,2,3 개폐구(31, 32, 33) 전부 또는 제3 개폐구(33)를 개방하고, 고정 단열 모듈(41) 상에 로딩되어 있는 도가니(1)를 그리퍼 모듈(39)을 통해 그리핑 하며, 제2 유도 가열 챔버(22)의 제3 개폐구(33)를 통해 도가니(1)를 취출한다.Next, in the embodiment of the present invention, all of the first, second, and
이어서, 본 발명의 실시 예에서는 냉각 챔버(71)의 투입구(73)를 제2 개폐부재(79)를 통해 개방한 상태에서, 그리퍼 모듈(39)을 통해 도가니(1)를 냉각 챔버(71) 내부의 제2 컨베이어(81) 상에 로딩한다.Next, in the embodiment of the present invention, in a state in which the
그러면, 상기 도가니(1)는 제2 컨베이어(81)에 의해 공정 방향을 따라 배출구(75) 측으로 이송되는데, 그 배출구(75)는 제2 개폐부재(79)에 의해 폐쇄된 상태에 있다. 이에 따라 상기 도가니(1)들은 냉각 챔버(71)의 내부에 수용되는데, 제2 컨베이어(81)의 가동을 멈춘 상태에서 제2 개폐부재(79)를 통해 투입구(73)를 폐쇄한다.Then, the
다음으로, 본 발명의 실시 예에서는 냉각매체 주입부(77)를 통해 냉각매체로서의 질소 가스 또는 아르곤 가스를 냉각 챔버(71)의 내부로 주입하며, 그 냉각매체를 통해 도가니(1)들을 냉각한다.Next, in the embodiment of the present invention, nitrogen gas or argon gas as a cooling medium is injected into the cooling
이후, 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같이 냉각된 도가니(1)들을 냉각 챔버(71)의 배출구(75)를 통해 외부로 취출한다.Then, in the embodiment of the present invention, the
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상술한 바와 같은 일련의 연속 공정을 통해 코크스 분체 등과 같은 흑연화 재료를 유도 가열하여 흑연화 한 인조흑연을 제조할 수 있다.Therefore, in an embodiment of the present invention, graphitized artificial graphite may be manufactured by induction heating a graphitizing material such as coke powder through a series of continuous processes as described above.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연속식 흑연화 장치에 적용되는 도가니의 다른 예를 도시한 도면이다.3 is a view showing another example of a crucible applied to the continuous graphitization apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 상술한 바와 같은 도가니(1)(이하에서는 편의 상 메인 도가니 라고 한다)에 흑연화 재료를 장입하지 않고, 흑연화 재료가 장입된 복수 개의 서브 도가니(99)들을 메인 도가니(1)의 내부에 배치할 수도 있다. 3, in the embodiment of the present invention, the graphitization material is not charged in the crucible 1 (hereinafter referred to as the main crucible for convenience) as described above, but a plurality of sub crucibles ( 99) may be arranged inside the main crucible (1).
상기 메인 도가니(1)는 서브 도가니(99)들을 수용할 수 있는 크기로 구비된다. 그리고, 상기 서브 도가니(99)들은 메인 도가니(1)의 내부에서 한 쌍씩 상하 방향으로 적층된다. 더 나아가, 상기 서브 도가니(99)들에는 서로 다른 재질의 흑연화 재료가 장입될 수 있으며, 그 서로 다른 재질의 흑연화 재료가 섞이지 않도록 상기 서브 도가니(99)들의 상단에는 그 상단을 폐쇄하기 위한 커버(99a)가 설치될 수 있다.The
예를 들면, 상기 서브 도가니(99)들은 메인 도가니(1)의 내부 중심으로부터 균등하게 구획된 4 영역에서 한 쌍씩 상하 방향으로 각각 적층된 8개로 구비될 수 있다.For example, the
여기서, 상기와 같이 상하 방향으로 적층된 각 한 쌍씩의 서브 도가니(99)들은 메인 도가니(1)의 내부 중심을 기준으로 메인 도가니(1)의 내측 벽에 접촉되게 배치된다. 이는 메인 도가니(1)에서 발생된 열을 서브 도가니(99)들로 용이하게 전달하기 위함이다.Here, each pair of
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같이 복수 개의 서브 도가니(99)들이 수용된 메인 도가니(1)를 상술한 바와 같은 일련의 연속 공정으로 유도 가열하며, 그 서브 도가니(99)들에 장입된 흑연화 재료를 흑연화 할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 연속식 흑연화 장치(100)의 작용 효과를 설명하기로 한다.Hereinafter, the effect of the
도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 연속식 흑연화 장치의 작용 효과를 설명하기 위한 도면이다.4 to 8 are views for explaining the effect of the continuous graphitization apparatus according to embodiments of the present invention.
우선, 본 발명의 실시 예(도면에서의 실시 예 1)는 유도 가열유닛(20)의 가동 단열 모듈(43)에 온도 측정도구(51)를 삽입한 구조를 갖는다. 그리고 다른 실시 예들(도면에서의 실시 예 2)은 전기 실시 예(도면에서의 실시 예1)의 구조를 기본으로 하면서, 메인 도가니(1)의 내부에 소형 도가니(도면 기재)로서 복수 개(8개)의 서브 도가니(99)들을 배치한 구성을 갖는다.First, the embodiment of the present invention (Example 1 in the drawing) has a structure in which the
이와 같은 본 발명의 실시 예들에 대비되는 비교 예들로서는, 에치슨로를 적용한 흑연화로 구조(도면에서의 비교 예 1), 저항 가열로를 적용한 흑연화로 구조(도면에서의 비교 예 2), 및 가동 단열 모듈(43)에 온도 측정도구(51)를 적용하지 않은 유도 가열 구조(도면에서의 비교 예 3)를 제시하기로 한다.As comparative examples in contrast to the embodiments of the present invention, the graphitization furnace structure to which the Etcheson furnace is applied (Comparative Example 1 in the drawing), the graphitization furnace structure to which the resistance heating furnace is applied (Comparative Example 2 in the drawing), and An induction heating structure (Comparative Example 3 in the drawing) in which the
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 실시 예들과 상기한 비교 예들에 대해 XRD를 통한 흑연화 결정성을 비교해 볼 때, 실시 예 1 및 실시 예 2에서의 흑연화도(흑연화 결정성)가 비교 예들에 비해 우수하다는 것을 알 수 있다.4, when comparing the graphitization crystallinity through XRD for the Examples according to the present invention and the comparative examples described above, the graphitization degree (graphitization crystallinity) in Examples 1 and 2 is compared It can be seen that it is superior to the examples.
여기서, d002 는 결정체 내의 면간 거리로서 흑연화도가 높아질수록 값이 작아지게 되고, Lc(002)는 C축 방향으로의 결정체 크기로서 흑연화도가 높아질수록 값이 증가하며, La(110)는 a축 방향으로의 결정체 크기로서 흑연화도가 높아질수록 값이 증가한다.Here, d 002 is the interplanar distance in the crystal, and the value decreases as the graphitization degree increases, Lc (002) is the crystal size in the C-axis direction, and the value increases as the graphitization degree increases, and La (110) is a As the crystal size in the axial direction, the value increases as the graphitization degree increases.
따라서, 상기한 d002와 흑연화도 뿐만 아니라, 뒤에서 더욱 설명될 전극밀도, 초기용량, 3rd 용량, 초기효율 및 장비출력의 안정성을 종합적으로 고려할 때, 실시 예 1이 우수하다는 알 수 있다.Therefore, it can be seen that Example 1 is excellent when comprehensively considering not only the above d 002 and graphitization degree, but also electrode density, initial capacity, 3 rd capacity, initial efficiency, and stability of equipment output, which will be described further later.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 실시 예들과 상기한 비교 예들을 통해 흑연화 재료를 흑연화 한 인조 흑연을 배터리의 음극재에 적용한 경우, 그 음극재에 대한 전기 화학적 특성을 비교해 볼 때, 실시 예 1 및 실시 예 2에서의 전극밀도, 초기용량(충/방전 용량) 및 세 번째 용량(3rd용량)이 비교 예들에 비해 증가함을 알 수 있고, 이로 인해 실시 예 1 및 실시 예 2에서의 초기 효율이 향상됨을 알 수 있다.Referring to Figure 5, when artificial graphite obtained by graphitizing a graphitized material through the examples according to the present invention and the comparative examples described above is applied to the negative electrode material of the battery, when comparing the electrochemical properties of the negative electrode material, It can be seen that the electrode density, the initial capacity (charge/discharge capacity) and the third capacity (3rd capacity) in Examples 1 and 2 are increased compared to Comparative Examples, and due to this, in Examples 1 and 2, It can be seen that the initial efficiency of
부연 설명하면, 전극밀도가 높을수록 같은 부피 내에 많은 활물질을 충진할 수 있기 때문에 더 많은 용량을 낼 수 있다. 일반적으로, 1번째 충방전 시 SEI층이 형성되면서 용량손실이 가장 크게 되며, 초기 효율이 높을수록 이후 충방전 용량에 영향을 미치는 손실 값이 적기 때문에 초기 효율 값이 클수록 좋다.In other words, the higher the electrode density, the greater the capacity can be because many active materials can be filled in the same volume. In general, the capacity loss is the greatest as the SEI layer is formed during the first charge/discharge, and the higher the initial efficiency, the smaller the loss value that affects the subsequent charge/discharge capacity, so the larger the initial efficiency value is.
여기서, 3rd 용량이 높다는 것은 안정적으로 충방전을 반복할 때 용량이 이 정도 나온다는 지표이므로 이 값 또한 높을수록 좋다. 결과적으로는 실시 예 1 및 실시 예 2를 보면, 전극밀도, 3rd용량, 초기효율이 비교 예들에 비하여 높으므로, 유도 가열 방식 및 온도 측정도구(51)의 적용에 따른 장점이 있음을 알 수 있다.Here, 3 rd is the high capacity, the capacity index may be higher because the degree emerges when repeatedly charging and discharging stably also the value. As a result, referring to Examples 1 and 2, since the electrode density, 3rd capacity, and initial efficiency are higher than those of the comparative examples, it can be seen that there is an advantage according to the application of the induction heating method and the
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 실시 예 1과 비교 예 1을 통해 흑연화 재료를 흑연화 한 인조 흑연을 배터리의 음극재에 적용한 경우, 그 음극재에 대해 라만 분광법을 통한 영역별 흑연화도를 비교해 볼 때, 실시 예 1에서의 흑연화도가 비교 예 1에 비해 균일하다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 6 , when artificial graphite obtained by graphitizing the graphitized material in Example 1 and Comparative Example 1 according to the present invention is applied to the negative electrode material of the battery, the graphitization degree by region through Raman spectroscopy for the negative electrode material When comparing , it can be seen that the graphitization degree in Example 1 is uniform compared to Comparative Example 1.
구체적으로, 라만 분광법의 D peak 강도(Id)는 흑연화도가 떨어지는 결함이 많을 경우 검출되는 peak이며, G peak(Ig)는 흑연화도가 높을 경우 검출되는 peak이다. 따라서 흑연화도가 떨어지면 Id/Ig의 값이 커지고, Ig/Id 값이 작아지게 된다.Specifically, the D peak intensity (Id) of Raman spectroscopy is a peak detected when there are many defects with a low graphitization degree, and the G peak (Ig) is a peak detected when the graphitization degree is high. Accordingly, when the graphitization degree is decreased, the Id/Ig value increases and the Ig/Id value decreases.
이로써, Id/Ig의 경우 빨간색 영역이 많을수록 흑연화도가 떨어지는 것이며, Ig/Id의 경우 초록색 영역이 많을수록 흑연화도가 높아지는 것이다. 결과적으로, Id/Ig + Ig/Id에서 초록영역이 많고 빨간 영역이 적을수록 흑연화도가 높은 것이며, 실시 예 1의 경우, 비교 예 1보다 초록 영역이 더 많으므로 흑연화도가 높은 것임을 확인할 수 있다.Accordingly, in the case of Id/Ig, the graphitization degree decreases as the number of red regions increases, and in the case of Ig/Id, the graphitization degree increases as the number of green regions increases. As a result, in the case of Id / Ig + Ig / Id, the more green areas and less red areas, the higher the graphitization degree, and in the case of Example 1, since there are more green areas than Comparative Example 1, it can be confirmed that the graphitization degree is high. .
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 실시 예 1과 비교 예 3을 통해 흑연화 재료를 흑연화 하는 경우, 설비의 전기적인 출력특성 변화를 비교해 볼 때, 실시 예 1에서는 비교 예 3과 달리 가동 단열 모듈(43)에 도가니와 동일 소재의 온도 측정도구(51)를 적용하고 있기 때문에, 온도 측정도구(51)의 하단에서 방사되는 에너지를 통해 안정적인 온도 측정이 가능하다.Referring to FIG. 7 , when graphitizing a graphitized material through Example 1 and Comparative Example 3 according to the present invention, when comparing changes in electrical output characteristics of equipment, Example 1 operates differently from Comparative Example 3 Since the
따라서, 본 발명의 실시 예 1에서는 온도 측정도구(51)를 통한 안정적이고 신뢰성 있는 온도 측정이 가능하므로, 교류 전류를 인가하여 도가니/흑연화 재료를 유도 가열하는데 따른 전기적인 출력 변화가 비교 예 3에 비해 안정적이라는 것을 알 수 있다. 이로 인해 본 발명의 실시 예 1에서는 도가니/흑연화 재료를 설정된 온도로 도달시키는데 따른 전력 소모량을 줄일 수 있다.Therefore, in Example 1 of the present invention, since stable and reliable temperature measurement is possible through the
즉, 온도 측정도구(51)를 사용하지 않는 비교 예 3의 경우는 측정면의 평탄도, 방사율의 항상성 확보가 어렵기 때문, 유도 가열의 출력(MFG Power) 편차가 크고 에너지를 많이 투입해야 되는 한계가 있음을 알 수 있다.That is, in the case of Comparative Example 3, which does not use the
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 실시 예 1과 비교 예 3을 통해 흑연화 재료를 흑연화 하는 경우, 비교 예 3에서는 유도 가열을 통한 흑연화 재료의 흑연화 도중, 가동 단열 모듈(43)의 단열재 분해로 인해 도가니/흑연화 재료의 정상적인 온도 측정이 불가능 하다.8, in the case of graphitizing the graphitized material through Example 1 and Comparative Example 3 according to the present invention, in Comparative Example 3, during graphitization of the graphitized material through induction heating, the
그러나, 본 발명의 실시 예 1에서는 가동 단열 모듈(43)에 도가니와 동일 소재의 온도 측정도구(51)를 적용하고 있기 때문에, 가동 단열 모듈(43)의 단열재 분해가 일어나더라도 온도 측정도구(51)의 하단에서 방사되는 에너지를 통해 도가니/흑연화 재료의 안정적인 온도 측정이 가능하다.However, in Example 1 of the present invention, since the
따라서, 본 실시 예 1에서는 도가니/흑연화 재료의 열이 온도 측정도구(51)의 하단을 통해 방사되는 에너지를 감지하여 도가니/흑연화 재료의 가열 온도를 측정할 수 있으므로, 온도 측정 부위의 항상성 및 평탄도 확보, 열 방사율의 향상, 그리고 단열재 분해로 인한 온도 측정 장애의 제거로, 도가니/흑연화 재료의 안정적이고 신뢰성 있는 온도 측정이 가능하다.Therefore, in the
지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 연속식 흑연화 장치(100)에 의하면, 흑연화 재료 도가니 장입, 도가니의 유도 가열 공정 및 냉각 공정을 포함하는 연속 공정으로서 도가니를 유도 가열하며, 흑연화 재료를 흑연화 할 수 있다.According to the
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 흑연화 재료를 유도 가열하며 연속 공정으로 흑연화 할 수 있으므로, 설비 가동률 및 조업 생산성을 향상시킬 수 있으며, 흑연화 재료의 가열 설비를 축소함으로써 투자비를 절감할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, since the graphitized material can be graphitized in a continuous process by induction heating, the facility utilization rate and operational productivity can be improved, and the investment cost can be reduced by reducing the heating equipment of the graphitized material. .
더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 흑연화 재료를 유도 가열하며 흑연화 할 수 있으므로, 유도 가열의 원리로 인해 흑연화 재료의 가열 효율을 증대시킬 수 있고, 이로 인해 흑연화 된 인조흑연의 고 품위 품질을 확보할 수 있으며, 흑연화 재료를 가열하는데 따른 비용을 절감할 수 있다.Furthermore, in the embodiment of the present invention, since the graphitized material can be graphitized by induction heating, the heating efficiency of the graphitized material can be increased due to the principle of induction heating, and thereby the high quality of the graphitized artificial graphite Quality can be secured, and the cost of heating the graphitized material can be reduced.
이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당 업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented in this specification, and those skilled in the art who understand the technical spirit of the present invention can configure, within the scope of the same technical spirit. Other embodiments may be easily proposed by adding, changing, deleting, or adding elements, but this will also fall within the scope of the present invention.
1: 도가니 3: 베이스 프레임
10: 도가니 이송유닛 11: 제1 컨베이어
20: 유도 가열유닛 21: 제1 유도 가열 챔버
22: 제2 유도 가열 챔버 23: 유도 가열 공간
25: 격벽 31: 제1 개폐구
32: 제2 개폐구 33: 제3 개폐구
35: 제1 개폐부재 37: 가스 주입부
39: 그리퍼 모듈 41: 고정 단열 모듈
43: 가동 단열 모듈 45: 유도 가열 코일부
47: 구동부 51: 온도 측정도구
53: 마감 판 55: 투명 창
61: 파이로미터 70: 냉각유닛
71: 냉각 챔버 73: 투입구
75: 배출구 77: 냉각매체 주입부
79: 제2 개폐부재 81: 제2 컨베이어
99: 서브 도가니 99a: 커버
100: 연속화 흑연화 장치1: Crucible 3: Base frame
10: crucible transfer unit 11: first conveyor
20: induction heating unit 21: first induction heating chamber
22: second induction heating chamber 23: induction heating space
25: bulkhead 31: first opening and closing port
32: second opening 33: third opening
35: first opening and closing member 37: gas injection unit
39: gripper module 41: fixed thermal insulation module
43: movable insulation module 45: induction heating coil unit
47: driving unit 51: temperature measuring tool
53: finish plate 55: transparent window
61: pyrometer 70: cooling unit
71: cooling chamber 73: inlet
75: outlet 77: cooling medium injection unit
79: second opening and closing member 81: second conveyor
99:
100: continuous graphitization device
Claims (15)
상기 도가니 이송유닛을 통해 이송된 상기 도가니를 적어도 하나의 유도 가열 챔버에서 유도 가열하며, 상기 흑연화 재료를 흑연화 하는 유도 가열유닛; 및
상기 유도 가열유닛에서 배출된 상기 도가니를 냉각 챔버에서 설정된 온도로 냉각하는 냉각유닛;
을 포함하는 연속식 흑연화 장치.a crucible transfer unit for transferring the crucibles charged with the graphitized material along a set transfer path;
an induction heating unit for induction heating the crucible transferred through the crucible transfer unit in at least one induction heating chamber and graphitizing the graphitized material; and
a cooling unit cooling the crucible discharged from the induction heating unit to a temperature set in a cooling chamber;
A continuous graphitization device comprising a.
상기 유도 가열 챔버는,
상기 도가니 이송유닛과 상기 냉각유닛 사이에 격벽을 통해 복수 개로서 상호 연결되게 구비되되,
상기 이송 경로 측에 형성되는 제1 개폐구와, 상기 격벽에 형성되는 제2 개폐구와, 상기 냉각 챔버 측에 형성되는 제3 개폐구를 포함하는 연속식 흑연화 장치.According to claim 1,
The induction heating chamber,
Doedoe provided to be interconnected as a plurality through a partition wall between the crucible transfer unit and the cooling unit,
A continuous graphitization apparatus comprising: a first opening/closing opening formed on the transfer path side; a second opening/closing opening formed on the partition wall; and a third opening/closing opening opening formed on the cooling chamber side.
상기 유도 가열 챔버는,
상기 제1,2,3 개폐구를 각각 개폐하기 위한 개폐부재를 포함하는 연속식 흑연화 장치.3. The method of claim 2,
The induction heating chamber,
A continuous graphitization apparatus including an opening and closing member for opening and closing the first, second, and third openings, respectively.
상기 유도 가열 챔버는,
내측 공간으로 비활성 가스 및 반응성 가스를 주입하기 위한 가스 주입부를 포함하는 연속식 흑연화 장치.3. The method of claim 2,
The induction heating chamber,
A continuous graphitization apparatus including a gas injection unit for injecting an inert gas and a reactive gas into the inner space.
상기 유도 가열유닛은,
상기 유도 가열 챔버의 내부 바닥 면에 고정되게 설치되며, 상기 도가니를 지지하는 고정 단열 모듈과,
상기 고정 단열 모듈에 대해 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 가동 단열 모듈과,
상기 가동 단열 모듈에 연결되게 설치되며, 상기 고정 단열 모듈 상의 상기 도가니를 내측에 두고 감싸는 유도 가열 코일부
를 포함하는 연속식 흑연화 장치.According to claim 1,
The induction heating unit,
a fixed insulation module fixedly installed on the inner bottom surface of the induction heating chamber and supporting the crucible;
a movable thermal insulation module installed to be movable in the vertical direction with respect to the fixed thermal insulation module;
An induction heating coil unit installed to be connected to the movable thermal insulation module and surrounding the crucible on the fixed thermal insulation module inside
A continuous graphitization device comprising a.
상기 유도 가열 챔버는,
내부 공간에 설치되며, 상기 고정 단열 모듈에 대해 상기 도가니를 로딩 및 언 로딩하는 그리퍼 모듈을 포함하는 연속식 흑연화 장치.3. The method of claim 2,
The induction heating chamber,
A continuous graphitization apparatus including a gripper module installed in the interior space and configured to load and unload the crucible with respect to the fixed thermal insulation module.
상기 유도 가열유닛은,
상기 도가니와 동일한 소재로서, 상기 가동 단열 모듈을 상하 방향으로 관통하여 설치되며, 상기 가동 단열 모듈의 하강 시 상기 도가니의 상단에 하단이 위치하는 온도 측정도구
를 더 포함하는 연속식 흑연화 장치.7. The method of claim 6,
The induction heating unit,
A temperature measuring tool made of the same material as the crucible, which is installed through the movable insulation module in the vertical direction, and the lower end is located at the upper end of the crucible when the movable insulation module is lowered
Continuous graphitization apparatus further comprising a.
상기 온도 측정도구는,
흑연 소재로 이루어지며, 상단이 개방되고 하단이 폐쇄된 원통 형상으로 구비되는 연속식 흑연화 장치.8. The method of claim 7,
The temperature measuring tool is
A continuous graphitizing device made of a graphite material and provided in a cylindrical shape with an open top and a closed bottom.
상기 유도 가열 챔버는,
상단에 설치되며, 상기 온도 측정도구의 하단을 외부로 노출하는 석영 소재의 투명 창을 더 포함하는 연속식 흑연화 장치.9. The method of claim 8,
The induction heating chamber,
The continuous graphitization device is installed on the upper end, and further comprises a transparent window made of a quartz material exposing the lower end of the temperature measuring tool to the outside.
상기 유도 가열 챔버는,
상기 온도 측정도구의 하단에서 방사되는 에너지를 상기 투명 창을 통해 감지하여 상기 도가니의 가열 온도를 측정하는 파이로미터
를 더 포함하는 연속식 흑연화 장치.10. The method of claim 9,
The induction heating chamber,
A pyrometer for measuring the heating temperature of the crucible by sensing energy radiated from the lower end of the temperature measuring tool through the transparent window
Continuous graphitization apparatus further comprising a.
상기 냉각 챔버는,
상기 유도 가열유닛에서 배출된 상기 도가니를 내부 공간으로 투입하기 위한 투입구와,
상기 도가니를 외부로 배출하기 위한 배출구와,
상기 내부 공간으로 냉각매체를 주입하기 위한 냉각매체 주입부
를 포함하는 연속식 흑연화 장치.According to claim 1,
The cooling chamber,
an inlet for introducing the crucible discharged from the induction heating unit into an internal space;
an outlet for discharging the crucible to the outside;
A cooling medium injection unit for injecting a cooling medium into the inner space
A continuous graphitization device comprising a.
상기 냉각 챔버는,
상기 투입구와 배출구를 선택적으로 개폐시키는 개폐부재를 더 포함하는 연속식 흑연화 장치.12. The method of claim 11,
The cooling chamber,
Continuous graphitization apparatus further comprising an opening and closing member for selectively opening and closing the inlet and outlet.
상기 냉각유닛은,
상기 냉각 챔버의 내부 공간에서 상기 투입구와 배출구 사이에 배치되는 컨베이어를 포함하는 연속식 흑연화 장치.12. The method of claim 11,
The cooling unit is
and a conveyor disposed between the inlet and the outlet in the inner space of the cooling chamber.
상기 도가니는,
흑연 소재로 이루어지며, 전류 침투 깊이의 0.1~4.0 배를 만족하는 두께로 구비되는 연속식 흑연화 장치.According to claim 1,
The crucible is
A continuous graphitization device made of graphite material and provided with a thickness satisfying 0.1 to 4.0 times the depth of current penetration.
상기 도가니의 내부에는 복수 개의 서브 도가니들이 배치되는 연속식 흑연화 장치.According to claim 1,
A continuous graphitization apparatus in which a plurality of sub crucibles are disposed inside the crucible.
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