KR20220122620A - Carbonaceous solid heat treatment apparatus and method - Google Patents
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Abstract
탄소질 입체의 충전도의 변화나 유동성의 혼란, 이들로 인한 노내 폐색이 발생하는 일 없이 균일하게 고온에서 탄소질 입체의 열처리를 장기간에 걸쳐 계속할 수 있어 생산성 및 작업성의 향상을 도모한, 탄소질 입체의 열처리 장치 및 그 방법을 제공한다. 노체(21)의 상방에 설치되어, 노체(21)에 탄소질 입체(A)를 투입하는 투입부(10)를 구비한다. 투입부(10)는, 탄소질 입체(A)를 분배하는 분배 호퍼(12)와, 분배 호퍼(12)의 하방에 설치되어, 분배된 탄소질 입체(A)의 각각으로부터 미세분말을 제거하는 기능을 구비하는 복수의 피더(13)와, 각 피더(13)의 하방에 설치되며, 미세분말을 제거한 탄소질 입체(A)가 내부를 하강하게 하여, 해당 탄소질 입체(A)를 노체(21)로 투입하는 복수의 원료 병(14)을 구비한다. 복수의 원료 병(14)은 노체(21)의 중심축과 동심원상으로 등간격으로 배치되어 있다.Carbonaceous solids can be continuously heat-treated at a high temperature for a long period of time without changes in the filling degree of the carbonaceous solids, fluctuations in fluidity, or blockage in the furnace due to these, improving productivity and workability. A three-dimensional heat treatment apparatus and method are provided. It is provided above the furnace body 21, and the input part 10 for injecting|throwing-in the carbonaceous solid A into the furnace body 21 is provided. The input unit 10 is provided below the distribution hopper 12 for distributing the carbonaceous solid A and the distribution hopper 12 to remove fine powder from each of the distributed carbonaceous solids A. A plurality of feeders 13 having a function, and installed below each feeder 13, the carbonaceous solid (A) from which the fine powder has been removed is lowered inside the furnace body (A) 21), a plurality of raw material bottles 14 are provided. The plurality of raw material bottles 14 are arranged concentrically with the central axis of the furnace body 21 at equal intervals.
Description
본 발명은 탄소질 입체(granule)의 열처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for heat treatment of carbonaceous granules.
탄소질 입체, 예를 들면 무연탄 입자, 코크스 입자, 탄소질 조립체(造粒體), 금속 산화물과 탄소의 혼합 조립체 등의 물리 특성은 열처리 온도에 따라 현저하게 변화하므로, 전극용 원료나 탄소질 내화물용의 원료, 전자 재료 혹은 전지 재료 등으로서 사용할 경우에는, 균일한 열처리가 필요하다. 또한, 금속 산화물과 탄소의 혼합품을 열처리에 의해 환원 반응시켜 각종 금속의 탄화물을 얻는 경우에도, 목적한 반응을 확실하게 하기 위해서는 균일하게 열처리하는 것이 불가결하다.Since the physical properties of carbonaceous solids, for example, anthracite particles, coke particles, carbonaceous granules, and mixed granules of metal oxide and carbon, change significantly depending on the heat treatment temperature, raw materials for electrodes or carbonaceous refractories When used as a raw material for a dragon, an electronic material, or a battery material, a uniform heat treatment is required. Further, even when a mixture of a metal oxide and carbon is subjected to a reduction reaction by heat treatment to obtain carbides of various metals, uniform heat treatment is essential to ensure the desired reaction.
이에, 종래부터, 무연탄 입자 등의 탄소질 입체를 세로형 전기 열처리로 내에 투입하고, 탄소질 입체에 직접 통전함으로써 연속적으로 1500℃∼℃정도로 열처리하는 방법이 전기배소(焙燒)기술로서 널리 사용되고 있다. 또한, 3000℃정도로 균일하게 연속 흑연화하는 방법이 특허문헌 1에 개시되어 있다.For this reason, conventionally, a method in which carbonaceous solids such as anthracite particles are put into a vertical electric heat treatment furnace, and heat is continuously performed at about 1500° C. to about 1500° C. . Further, Patent Document 1 discloses a method of uniformly continuously graphitizing at about 3000°C.
열처리 장치에서의 탄소질 입체의 열처리에서는, 탄소질 입체를 투입 위치까지 운반할 필요가 있다. 운반 방법에는, 차량에 의한 수송이나, 플레콘 백 등의 봉투나 캔으로 소분하여 크레인에 의해 들어올리는 방법, 버킷 엘리베이터나 벨트 컨베이어, 스크류 컨베이어 등의 운반장치를 사용하는 방법이나 공기 수송 등이 있으며, 또는, 이러한 운반, 수송 장치들을 조합하는 방법이 있다. 어느 운반, 수송 방법에 있어서도, 탄소질 입체에는 진동, 충격, 마찰에 의한 힘이 가해진다. 특히, 세로형 열처리로와 같이, 노(furnace)의 상방으로부터 탄소질 입체를 투입하는 경우에는 중력의 영향을 받기 때문에, 해당 탄소질 입체에 작용하는 힘이 크다. 그 결과, 탄소질 입체는 물리적으로 손상되어 미세분말이나 파편이 발생한다.In the heat treatment of the carbonaceous solid in the heat treatment apparatus, it is necessary to transport the carbonaceous solid to the input position. Transport methods include transport by vehicle, subdivision into bags or cans such as flacon bags and lifting by cranes, methods using transport devices such as bucket elevators, belt conveyors, screw conveyors, etc., air transport, etc. , or a method of combining these transport and transport devices. In any transport or transport method, a force due to vibration, impact, or friction is applied to the carbonaceous solid. In particular, as in a vertical heat treatment furnace, when the carbonaceous solid is introduced from above the furnace, the force acting on the carbonaceous solid is large because it is affected by gravity. As a result, the carbonaceous solid is physically damaged and fine powder or fragments are generated.
이 미세분말이나 파편이 탄소질 입체에 혼입되면, 노내에서의 탄소질 입체의 충전도(充塡度)가 변화하고, 탄소질 입체에 대한 열처리가 불균일해질 뿐만 아니라, 탄소질 입체의 유동이 저해되어, 최악의 경우에는 정지층(靜止層)을 형성하여 노내 폐색을 일으킬 우려가 있다. 또한, 부분적으로 탄소질 입체의 유동이 흐트러지고, 노내를 하강하는 탄소질 입체의 단위 시간당 유량이 그 하강 위치에 따라 상이함에 의해서도, 동일한 문제가 발생할 수 있다.When these fine powders or fragments are incorporated into the carbonaceous solid, the degree of filling of the carbonaceous solid in the furnace changes, not only does the heat treatment for the carbonaceous solid become non-uniform, but also inhibits the flow of the carbonaceous solid. In the worst case, there is a fear that a stop layer is formed, causing clogging in the furnace. Also, the same problem may occur if the flow of the carbonaceous solid is partially disturbed, and the flow rate per unit time of the carbonaceous solid descending in the furnace is different depending on the descending position.
특히, 탄소질 입체에 직접 통전함으로써 해당 탄소질 입체를 연속적으로 열처리하는 세로형 전기 열처리로에서는, 충전도의 변화에 따른 전기 비저항의 변화가 전류 경로에 영향을 주게 되고, 그 결과, 탄소질 입체가 충전되어 있는 노체(爐體) 내에 전류가 국소적으로 흐르는 현상, 즉 편류(偏流)가 발생할 가능성이 있다.In particular, in a vertical electric heat treatment furnace in which the carbonaceous solid is continuously heat-treated by direct energization of the carbonaceous solid, the change in electrical resistivity according to the change in the degree of filling affects the current path, and as a result, the carbonaceous solid is heat-treated. There is a possibility that a phenomenon in which current flows locally in the furnace body in which the is charged, that is, a drift current.
세로형 전기 열처리로 내에서 편류가 발생한 경우, 탄소질 입체를 균일하게 열처리할 수가 없게 될 뿐만 아니라, 편류 지점이 현저하게 고온이 될 수 있다. 이와 같이 국소적으로 현저한 고온부가 생기면, 노내의 탄소질 입체에서, 탄소의 승화가 일어난다. 그 결과, 전극의 국소적인 소모를 일으킬 우려나, 승화한 가스가 식어 응결되어, 이른바 브릿지부가 생기게 되어 노내 폐색을 일으킬 우려가 있었다. 노내에 탄소질 입체의 폐색이 발생하면, 연속 조업을 계속하는 것은 곤란하게 되어, 생산성이 저하되었다.When drift occurs in the vertical electric heat treatment furnace, not only it is impossible to uniformly heat-treat the carbonaceous solid, but also the drift point may become remarkably high. When such a locally significant high-temperature zone is generated, carbon sublimation occurs in the carbonaceous solid in the furnace. As a result, there was a fear of causing local consumption of the electrode, and the sublimated gas was cooled and condensed, so-called bridge portions were formed, and there was a fear of causing blockage in the furnace. When clogging of carbonaceous solids occurred in the furnace, it became difficult to continue continuous operation, and productivity decreased.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해, 탄소질 입체의 충전도의 변화나 유동성의 혼란, 이들로 인한 노내 폐색이 발생하는 일 없이 탄소질 입체의 열처리를 균일하고 장기간에 걸쳐 계속할 수 있어 생산성의 향상을 도모한, 탄소질 입체의 열처리 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention can continue the heat treatment of carbonaceous solids uniformly and over a long period of time without changes in the degree of filling of carbonaceous solids, confusion of fluidity, or clogging of the furnace due to these changes. An object of the present invention is to provide an improved carbonaceous solid heat treatment apparatus and method therefor.
본 발명의 탄소질 입체의 열처리 장치는, 다음과 같은 구성을 구비한다.The carbonaceous solid heat treatment apparatus of the present invention has the following configuration.
(1) 노체 내부에 투입한 탄소질 입체에 열처리를 실시하는, 탄소질 입체의 열처리 장치이다.(1) It is a carbonaceous solid heat treatment apparatus which heat-processes the carbonaceous solid injected|thrown-in to the inside of a furnace body.
(2) 상기 노체의 상방에 설치되어, 상기 노체에 상기 탄소질 입체를 투입하는 투입부를 구비한다.(2) It is provided above the furnace body, and the input part for injecting|throwing-in the said carbonaceous solid into the said furnace body is provided.
(3) 상기 투입부는 다음과 같은 구성을 구비한다.(3) The input unit has the following configuration.
(3-1) 상기 탄소질 입체를 분배하는 분배 호퍼를 구비한다.(3-1) A distribution hopper for distributing the carbonaceous solid is provided.
(3-2) 상기 분배 호퍼의 하방에 설치되어, 분배된 상기 탄소질 입체의 각각으로부터 미세분말을 제거하는 기능을 구비하는 복수의 피더를 구비한다.(3-2) A plurality of feeders provided below the distribution hopper and having a function of removing fine powder from each of the distributed carbonaceous solids are provided.
(3-3) 각 상기 피더의 하방에 설치되며, 미세분말을 제거한 상기 탄소질 입체가 내부를 하강하게 하여, 해당 탄소질 입체를 상기 노체로 투입하는 복수의 원료 병을 구비한다.(3-3) a plurality of raw material bottles installed below each of the feeders, the carbonaceous solids from which the fine powder is removed, descending inside, and the carbonaceous solids are introduced into the furnace body;
(4) 상기 복수의 원료 병은 상기 노체의 중심축과 동심원상으로 등간격으로 배치되어 있다.(4) The plurality of raw material bottles are arranged concentrically with the central axis of the furnace body at equal intervals.
본 발명의 탄소질 입체의 열처리 장치는, 추가로 다음과 같은 구성을 구비할 수도 있다.The carbonaceous solid heat treatment apparatus of the present invention may further have the following configuration.
(1) 각 원료 병은 원통 형상의 원통부와, 상기 원통부의 하부에 설치되어, 하방을 향해 좁아지는 콘부를 구비하고, 상기 콘부의 콘각은 30°이하이다.(1) Each raw material bottle has a cylindrical part and a cone part which is provided under the cylindrical part and narrows downward, and the cone angle of the said cone part is 30 degrees or less.
(2) 상기 분배 호퍼는 상기 노체의 중심축으로부터 상기 노체의 외주방향으로 이격된 위치에 설치되며, 상기 복수의 피더는 상기 분배 호퍼와 상기 복수의 원료 병을 연결하는 방향으로 연신되어 있다.(2) The distribution hopper is installed at a position spaced apart from the central axis of the furnace body in the outer circumferential direction of the furnace body, and the plurality of feeders extend in a direction connecting the distribution hopper and the plurality of raw material bottles.
(3) 열처리한 상기 탄소질 입체를 냉각하는 냉각부를 더 구비하고, 상기 냉각부는 냉각한 상기 탄소질 입체의 배출량을 조절하는 배출부를 구비한다.(3) further comprising a cooling unit for cooling the heat-treated carbonaceous solid, wherein the cooling unit includes a discharge unit for controlling the amount of the cooled carbonaceous solid.
(4) 상기 노체의 중심축 상에 상하로 배치되는 원기둥 형상의 상부 전극 및 원통 형상의 하부 전극과, 상기 상부 전극을 둘러싸도록 상기 하부 전극의 상단에 전기적으로 접속되는 도전성의 관상 구조체를 더 구비하고, 상기 상부 전극 및 하부 전극이 상기 관상 구조체 내부의 상기 탄소질 입체에 직접 통전함으로써 열처리를 실시한다.(4) a cylindrical upper electrode and a cylindrical lower electrode disposed vertically on the central axis of the furnace body, and a conductive tubular structure electrically connected to the upper end of the lower electrode so as to surround the upper electrode And, the upper electrode and the lower electrode are heat-treated by directly energizing the carbonaceous solid inside the tubular structure.
(5) 상기 피더와 상기 원료 병은 절연체를 통해 서로 대향하고 있다.(5) The feeder and the raw material bottle are opposed to each other through an insulator.
본 발명의 탄소질 입체의 열처리 방법은, 다음과 같은 구성을 구비한다.The carbonaceous solid heat treatment method of the present invention has the following configuration.
(1) 노체 내부에 투입한 탄소질 입체에 열처리를 실시하는 탄소질 입체의 열처리 장치를 이용한 탄소질 입체의 열처리 방법이다.(1) This is a carbonaceous solid heat treatment method using a carbonaceous solid heat treatment device that heats the carbonaceous solid injected into the furnace body.
(2) 상기 탄소질 입체를 분배한다.(2) distributes the carbonaceous solid.
(3) 분배한 상기 탄소질 입체의 각각으로부터 미세분말을 제거한다.(3) Remove the fine powder from each of the distributed carbonaceous solids.
(4) 상기 노체의 중심축과 동심원상으로 등간격으로 설치된 복수의 투입 위치로부터, 분배 및 미세분말을 제거한 상기 탄소질 입체를 투입한다.(4) The carbonaceous solids from which distribution and fine powder are removed are introduced from a plurality of input positions installed at equal intervals concentrically with the central axis of the furnace body.
본 발명은 탄소질 입체의 충전도의 변화나 유동의 혼란, 이들로 인한 노내 폐색이 발생하는 일 없이 탄소질 입체의 열처리를 균일하고 장기간에 걸쳐 계속할 수 있어 생산성의 향상을 도모할 수 있다.According to the present invention, the heat treatment of the carbonaceous solid can be continued uniformly and over a long period of time without any change in the degree of filling of the carbonaceous solid, flow disturbance, or blockage in the furnace due to these changes, thereby improving productivity.
도 1은 제 1 실시예에 따른 탄소질 입체의 열처리 장치를 나타내는 측면도.
도 2는 제 1 실시예에 따른 투입부를 나타내는 평면도.
도 3은 제 1 실시예에 따른 투입부를 나타내는 측면도.
도 4는 제 1 실시예에 따른 차징 호퍼 및 스커트를 나타내는 측면도.
도 5는 제 1 실시예에 따른 탄소질 입체의 열처리 장치의 동작을 나타내는 흐름도.1 is a side view showing a carbonaceous solid heat treatment apparatus according to a first embodiment;
Figure 2 is a plan view showing the input unit according to the first embodiment.
3 is a side view showing an input unit according to the first embodiment;
Fig. 4 is a side view showing a charging hopper and a skirt according to the first embodiment;
Fig. 5 is a flowchart showing the operation of the carbonaceous solid heat treatment apparatus according to the first embodiment;
[1. 제 1 실시예][One. first embodiment]
[1-1. 구성][1-1. composition]
[탄소질 입체][Carbonaceous solid]
우선, 제 1 실시예에 따른 탄소질 입체의 열처리 장치에 사용하는 탄소질 입체(A)에 대하여 설명한다. 탄소질 입체(A)는, 무연탄 입자, 코크스 입자, 및 이들의 혼합물로 이루어진 조립체나, 금속 산화물과 탄소의 혼합물의 조립체 등의 입체를 사용하는 것이 가능하다. 또한, 무연탄이나 코크스로서는 하소(calcine)하지 않은 것을 포함하여도 되며, 코크스로는 석유 코크스, 석탄 코크스, 플루이드 코크스(fluid coke), 니들 코크스 등이 있다. 무연탄 입자, 코크스 입자는 괴상(塊狀)의 무연탄이나 코크스를 분쇄하여 이루어지는 예를 들면 10㎜ 내지 20㎜ 정도의 입체이다. 조립체는 예를 들면 무연탄이나 코크스 유래의 탄소분, 인조 흑연분, 금속 산화물 등의 원료에 바인더나 물을 혼합하여, 예를 들어 디스크 펠레터(pelleter) 등의 조립기에 의해 형성되며, 나아가 건조 처리를 거쳐 경화된 입체이다. 바인더는 예를 들어 전분 분말, 특히 알파 옥수수전분 분말을 사용할 수 있다. 경화, 탄화처리될 수 있는 것이면, 바인더에는, 피치나 페놀 수지, 다른 합성 고분자 화합물, 수용성 다당류 등을 사용할 수도 있다. 본 실시예의 탄소질 입체(A)는 표면이 매끄러운 원기둥 형상으로, 직경은 10㎜ 정도, 높이는 10㎜ 내지 15㎜인 조립체이다. 본 실시예에서는, 탄소질 입체(A)가 직접 통전됨으로써 줄(Joule) 열을 발생하고, 열처리된다.First, the carbonaceous solid (A) used in the carbonaceous solid heat treatment apparatus according to the first embodiment will be described. As the carbonaceous solid (A), it is possible to use a solid such as granules made of anthracite particles, coke particles, and mixtures thereof, or granules of a mixture of metal oxide and carbon. In addition, the anthracite and coke may include those not calcined, and examples of the coke include petroleum coke, coal coke, fluid coke, needle coke, and the like. Anthracite particles and coke particles are three-dimensional, for example, about 10 mm to 20 mm formed by pulverizing bulk anthracite or coke. The granules are formed by mixing a binder or water with a raw material such as anthracite or coke-derived carbon powder, artificial graphite powder, or metal oxide, for example, by a granulator such as a disk pelleter, and further drying treatment It is a solid that has been cured through The binder may be, for example, starch powder, in particular alpha cornstarch powder. As long as it can be cured or carbonized, pitch, phenolic resin, other synthetic high molecular compounds, water-soluble polysaccharides, etc. may be used as the binder. The carbonaceous solid (A) of this embodiment is an assembly having a cylindrical shape with a smooth surface, a diameter of about 10 mm, and a height of 10 mm to 15 mm. In this embodiment, the carbonaceous solid (A) is directly energized to generate Joule heat, and is heat-treated.
[열처리 장치][Heat treatment unit]
이어, 제 1 실시예에 따른 탄소질 입체의 열처리 장치에 대하여, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 도 1은 본 실시예에 따른 열처리 장치(1)의 구성을 나타내는 측면도이다. 열처리 장치(1)는 탄소질 입체(A)의 열처리를 실시하는 노체(21)를 구비한다. 본 실시예의 노체(21)로서는 직접 통전함으로써 가열 처리를 실시하는 직접 통전 가열 방식이나, 외주부에 열원을 구비하고, 외측으로부터 노심관이나 가열용기를 가열하여 열처리하는 간접 가열 방식 등을 사용할 수 있다. 이하에서는, 노체(21)는 직접 통전 가열 방식의 세로형 전기 열처리로인 것으로 설명한다. 열처리 장치(1)는 노체(21)의 상방으로부터 투입된 탄소질 입체(A)가 노체(21) 내부를 서서히 하강하는 동안에 통전함으로써, 탄소질 입체(A)의 열처리를 연속적으로 실시한다. 이 열처리 장치(1)는, 탄소질 입체(A)를 노체(21)에 투입하는 투입부(10)와, 투입된 탄소질 입체(A)를 열처리하는 열처리부(20)와, 열처리한 탄소질 입체(A)를 냉각하기 위한 냉각부(30)를 구비한다. 투입부(10), 열처리부(20) 및 냉각부(30)는 노체(21)의 상방으로부터 하방을 향해 순차적으로 설치된다. 또한, 노체(21)는 열처리부(20)의 일부를 구성한다. 탄소질 입체(A)는 노체(21) 내부, 및 투입부(10)와 냉각부(30) 내부의 적어도 일부를 채우고 있는 것으로 한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 상방이란 중력을 거스르는 방향을 가리키며, 하방이란 중력을 따르는 방향을 가리키는 것으로 한다.Next, the carbonaceous solid heat treatment apparatus according to the first embodiment will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a side view showing the configuration of a heat treatment apparatus 1 according to the present embodiment. The heat treatment apparatus 1 is provided with the
[투입부][Input part]
도 2 내지 도 4를 참조하면서, 투입부(10)에 대하여 설명한다. 투입부(10)는 탄소질 입체(A)를 노체(21) 내부에 상방으로부터 투입하는 것으로서, 탄소질 입체(A)의 투입 경로에 따라, 가대(11), 분배 호퍼(12), 피더(13), 원료 병(14), 차징 호퍼(15), 스커트(16)를 구비한다.The
가대(11)는 투입부(10)의 상부에 설치되며, 크레인 등에 의해 들어올려진 플레콘 백을 올려놓기 위한 대이다. 이 플레콘 백에는 열처리 대상이 되는 탄소질 입체(A)가 들어가 있으며, 이 플레콘 백으로부터 탄소질 입체(A)가 분배 호퍼(12)로 투입된다. 분배 호퍼(12)는 투입된 탄소질 입체(A)를 저면에 설치된 구멍으로부터 분배하는 용기이다. 본 실시예의 분배 호퍼(12)는 예를 들면 대략 직사각형의 저면의 네 모퉁이에 각각 1개의 구멍이 설치되어 있다. 이들 4개의 구멍에는, 해당 구멍의 가장자리로부터 하방으로 깔때기 형상으로 연장되어 이루어진 콘부(121)가 각각 설치되어 있다. 각 콘부(121)의 하단은 모두 개구되어 있다. 분배 호퍼(12)에 투입된 탄소질 입체(A)는 이들 4개의 구멍으로부터 콘부(121) 내부를 하강하고, 해당 콘부(121)의 하단의 개구 바로 아래에 각각 설치된 피더(13) 상에 토출된다.The
피더(13)는 분배 호퍼(12)로부터 원료 병(14)으로 탄소질 입체(A)를 보내는 기구 및 경로이다. 피더(13)는 탄소질 입체(A)에 포함되는 미세분말을 제거하는 기능을 구비한다. 본 실시예에서는, 피더(13)의 경로 상에는 예를 들어 구멍 크기 4mm 이상의 체가 설치되어 있다. 체는, 예를 들면 금속제의 메쉬나 펀칭 메탈이다. 즉, 피더(13)는 탄소질 입체(A)를 보내는 과정에서, 해당 탄소질 입체(A)에 포함되는 미세분말을 제거할 수 있다. 또한, 피더(13)는 예를 들면 전자(電磁)진동방식 등에 의한 진동 기능을 구비하는 진동 피더일 수도 있다. 피더(13)가 진동 피더인 경우, 해당 피더(13) 상에서 탄소질 입체(A)를 진동시키면서 보낼 수 있기 때문에, 경로 상에 설치된 체로부터 보다 효과적으로 미세분말을 제거할 수 있다. 또한, 피더(13)와 원료 병(14)은 예를 들면 고무관이나 고무판, 자기(porcelain)판 등으로 이루어진 절연체(13a)를 통해 서로 대향하고 있다. 열처리 장치(1)의 가동시에는, 피더(13)와 원료 병(14)이 이 절연체(13a)를 통해 접속되어, 외부로부터의 먼지 등의 침입을 방지하는 구조로 하는 것이 바람직하다.The
원료 병(14)은 탄소질 입체(A)를 수용하는 용기이다. 원료 병(14)의 재질은 내구성, 내식성이 우수한 재질인 것이 바람직하다. 특히, 원료 병(14)의 재질이 강재인 경우, 강재의 녹 등이 노내에 혼입될 우려가 있다. 그 때문에, 원료 병(14)의 재질은 예를 들면 내열 스테인리스, 특히 SUS310S가 적합하다. 원료 병(14)은 피더(13)로부터 탄소질 입체(A)를 받아내는 원통 형상의 원통부(141)와, 그 하부에 설치되어, 하방을 향해 좁아지는 콘부(142)로 이루어진다. 원통부(141)와 콘부(142)는 내부에서 연결되어 있고, 콘부(142)의 하부는 개구되어 있기 때문에, 피더(13)로부터 보내어진 탄소질 입체(A)는 원료 병(14) 내부를 하강할 수 있다. 원료 병(14) 내부에는, 도시하지 않은 만량계나 유량계, 또는 비슷한 기능을 갖는 센서류가 설치되어 있고, 원료 병(14) 내부에서의 탄소질 입체(A)의 양이나 유량과, 피더(13)의 가동, 정지를 연동시켜 피더(13)로부터 보내는 양을 조정함으로써, 원료 병(14) 내부에서의 탄소질 입체(A)를 임의의 양 혹은 유량으로 유지할 수 있다. 콘부(142)의 하부에는, 개구를 개폐하는 개폐 댐퍼(미도시)가 설치되어 있고, 탄소질 입체(A)의 종류를 전환할 때나 트러블 발생시 등은 탄소질 입체(A)의 하강을 여기서 일시 정지할 수 있다. 콘부(142)의 콘각은 예를 들면 30° 이하이고, 특히 바람직하게는 15° 이하이다.The
본 실시예의 원료 병(14)은, 분배 호퍼(12)가 탄소질 입체(A)를 분배하는 분배수, 즉 4개의 구멍에 대응하여 4개가 설치되어 있다. 4개의 원료 병(14)은, 그 하방에 설치되는 노체(21)의 중심축의 대략 동심원상에 등간격으로 배치되어 있다. 즉, 4개의 원료 병(14)은, 이 중심축을 중심으로 한 원주 상에 90°의 원주각마다 설치되어 있다. 또한, 대략 동심원상이란, 각 구성의 치수 오차 및 조립에 따른 오차 정도이면, 동심원상으로 한다는 의미이다.Four of the
도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 분배 호퍼(12)는 4개의 원료 병(14)의 바로 위에는 배치되어 있지 않다. 바꿔 말하면, 분배 호퍼(12)는, 그 하방에 설치되는 노체(21)의 중심축으로부터, 상기 노체(21)의 외주방향으로 이격된 위치에 설치되어 있다. 이에 따라, 복수의 피더(13)는 분배 호퍼(12)와 원료 병(14)을 연결하는 방향, 본 실시예에서는 대략 수평방향으로 연신하여 설치되어 있다. 즉, 분배 호퍼(12)가 4개의 원료 병(14)의 바로 위로부터 이격될수록, 피더(13)는 그 경로 길이가 길어진다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 피더(13)의 경로 길이는 서로 다르지만, 가장 짧은 것일지라도 충분히 미세분말을 제거할 수 있다. 가장 짧은 피더(13)의 길이는 예를 들면 70cm이다.2 and 3 , the
도 4에 나타낸 바와 같이, 원료 병(14)의 하방에 설치되는 차징 호퍼(15)는, 그 상하단에 각각 개구부(151, 152)가 설치된 원뿔대 형상의 용기이며, 하방을 향해 내경이 좁아지고 있다. 차징 호퍼(15)의 하부에 설치되는 스커트(16)는, 그 상하단에 각각 개구부(161, 162)가 설치된 하방을 향해 내경이 좁아진 원뿔대 형상 또는 원통 형상의 용기이다. 차징 호퍼(15)의 개구부(152)와 스커트(16)의 개구부(161)는 연속적으로 설치되어 있다. 또한, 차징 호퍼(15) 및 스커트(16)는 모두 노체(21)의 중심축과 동축상으로 설치되어 있다.As shown in Fig. 4, the
차징 호퍼(15) 및 스커트(16)는 단열성을 갖는 이중 구조의 용기인 것이 바람직하다. 단열성을 갖는 이중 구조로 함으로써, 열처리부(20)로부터의 복사열이나 열전달을 완화할 수 있다. 차징 호퍼(15) 및 스커트(16)의 재질은, 내구성, 내식성이 우수한 재질인 것이 바람직하다. 특히, 차징 호퍼(15) 및 스커트(16)의 재질이 강재인 경우, 강재의 녹 등이 노내에 혼입될 우려가 있다. 그 때문에, 차징 호퍼(15) 및 스커트(16)의 재질은, 예를 들면 내열 스테인리스, 특히 SUS310S가 적합하다. 또한, 해당 이중 구조의 내부 공간은 그대로 공동으로서 공기층으로 할 수도 있는데, 공기나 냉각 가스를 불어넣을 수도 있고, 추가로 단열재를 채워넣을 수도 있다.It is preferable that the
차징 호퍼(15) 및 스커트(16)는 원료 병(14)으로부터 토출된 탄소질 입체(A)를 일시적으로 저장하고, 열처리부(20)로 투입하는데, 도 1에 나타낸 바와 같이, 차징 호퍼(15) 및 스커트(16) 내부에는, 후술하는 상부 전극(22)이 관통하고 있다.The
[열처리부][Heat processing unit]
열처리부(20)는 노체(21)와, 상부 전극(22)과, 스커트(16)로부터 투입된 탄소질 입체(A)를 일시적으로 저장하는 연소실(23)과, 연소실(23)의 하부에 설치되어, 탄소질 입체(A)가 그 내부를 하강하도록 하는 관상 구조체(24)와, 관상 구조체(24)의 하부에 설치되어, 탄소질 입체(A)가 그 내부를 하강하도록 하는 하부 전극(25)과, 노체(21)의 내주면과 관상 구조체(24) 및 하부 전극(25)의 외주면과의 사이에 존재하는 단열층(26)을 구비한다. 즉, 열처리부(20)에서의 탄소질 입체(A)는 연소실(23), 관상 구조체(24), 하부 전극(25)의 순으로 하강한다.The
노체(21)는 내화물(미도시)로 라이닝(lining)된 원통 형상의 노각(爐殼)이다. 내화물은 예를 들면 내화 벽돌이다. 노체(21)의 중심축 상에는, 탄소질 입체(A)에 직접 통전하는 원기둥 형상의 상부 전극(22)이 설치된다. 상부 전극(22)은 노체(21)의 상방에 설치되어 있는 차징 호퍼(15) 및 스커트(16) 내부, 나아가 연소실(23) 내부를 관통하여, 관상 구조체(24)의 내부로까지 뻗어 있다.The
노체(21)의 내부에는, 상부 전극(22)을 둘러싸도록 연소실(23)이 설치되어 있다. 연소실(23)은 상술한 투입부(10)의 스커트(16)로부터 투입된 탄소질 입체(A)를 일시적으로 저장하는 원통 형상의 공간이다. 연소실(23)의 내부 공간은 그 측면을 노체(21)의 내주면에 의해, 그 상면을 스커트(16)의 외주와 노체(21)의 내주 상부를 연결하여 이루어진 노 덮개(211)에 의해, 그 저면을 관상 구조체(24)의 외주면에 존재하는 단열층(26)의 상면에 의해 구획형성되어 있다. 노 덮개(211)는 예를 들면 내열 보드로 구성되어 있는데, 내부가 캐스터나 내화물로 라이닝(lining)된 강재로 구성할 수도 있다. 내열 보드는, 예를 들면 내열 섬유로 이루어진 성형체를 사용할 수도 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 스커트(16)는 연소실(23)의 상면을 관통하여 해당 연소실(23) 내부로 돌출하고, 스커트(16)의 하단에 설치된 개구부(162)는 연소실(23)의 저면과 소정 거리만큼 상하 방향으로 이격되어 있다. 이 소정 거리는 예를 들면 30~100cm, 바람직하게는 50~80cm이다. 이 소정 거리와 스커트(16)의 개구부(162)의 직경을 조정함으로써, 탄소질 입체(A)는 개구부(162)로부터 연소실(23)의 바닥부까지 추 형상으로 연속적으로 존재하도록 퇴적한다.A
굴뚝(231)은 연소실(23)에 설치된다. 특히, 원통 형상의 연소실(23)의 둘레방향으로 등간격으로 복수 설치되는 것이 바람직하다. 둘레방향으로 등간격으로 복수 설치한다는 것은, 예를 들면 2개 설치하는 것이면 180°마다, 3개 설치하는 것이면 120°마다, 4개 설치하는 것이면 90°마다, 연소실(23)의 중심축을 중심으로 하여 복수의 굴뚝(231)을 설치한다는 의미이다. 본 실시예에서는, 굴뚝(231)은 180°마다 2개 설치되어 있다.The
연소실(23)의 하부에는, 상부 전극(22)의 적어도 일부를 둘러싸도록 하여 도전성의 관상 구조체(24)가 설치되어 있다. 관상 구조체(24)는, 예를 들면 인조 흑연으로 이루어진다. 관상 구조체(24)는, 그 상하단에 각각 개구부(241, 242)를 구비하고, 개구부(241)에 의해 연소실(23)과, 개구부(242)에 의해 관상 구조체(24)의 하부에 설치되는 하부 전극(25) 내부와 각각 연통하고 있다. 하부 전극(25)은 관상 구조체(24)의 하부에, 상부 전극(22)과 대향하고 또한 소정 거리만큼 하방으로 이격되어 설치되는 원통 형상의 전극이다. 하부 전극(25)은 그 상하단에 각각 개구(251, 252)를 구비한다. 하부 전극(25)의 개구부(251)는 관상 구조체(24)의 개구부(242)와 지지 링(미도시)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 상부 전극(22) 및 하부 전극(25)이 통전되면, 관상 구조체(24)의 개구부(241)로부터 하부 전극(25)의 개구부(251)에 걸쳐 가열대가 형성되게 된다. 바꿔 말하면, 탄소질 입체(A)는 상부 전극(22) 및 하부 전극(25)이 통전됨으로써 관상 구조체(24) 내부에서 열처리된다. 또한, 열처리부(20)의 상부 전극(22), 연소실(23), 관상 구조체(24), 개구부(241, 242), 하부 전극(25), 개구부(251, 252)는 모두 노체(21)의 중심축과 동축상으로 설치되는 것이 바람직하다.A conductive
관상 구조체(24) 및 하부 전극(25)의 외주면과 노체(21)의 내주면과의 사이에는, 예를 들면 카본 블랙으로 이루어진 단열층(26)이 형성되어 있다. 이 단열층(26)은 관상 구조체(24) 및 하부 전극(25) 주변에 발생하는 열을 외부와 차단하고 있다.Between the outer peripheral surface of the
[냉각부][Cooling part]
냉각부(30)에는 원통 형상의 수냉 재킷(31), 배출부(32) 및 밸브(33)가 설치되어 있다. 수냉 재킷(31) 및 배출부(32)에는 냉각수가 흐르는 배관(미도시)이 설치되어 있다. 열처리부(20)로부터 배출된 탄소질 입체(A)는, 이 수냉 재킷(31) 내부를 통과함으로써 냉각된다. 또한, 수냉 재킷(31)의 상단부 부근에는, 하부 전극(25) 및 관상 구조체(24) 내부로 아르곤 가스나 질소 가스 등의 불활성 가스를 불어넣는 가스 취입공(311)이 설치되어 있다. 가스 취입공(311)은 수냉 재킷(31)의 둘레방향으로 등간격으로 복수 설치되는 것이 바람직하다. 둘레방향으로 등간격으로 복수 설치하는 것이란, 예를 들면 2개 설치하는 것이면 180°마다, 3개 설치하는 것이면 120°마다, 4개 설치하는 것이면 90°마다, 수냉 재킷(31)의 중심축을 중심으로 하여 복수의 가스 취입공(311)을 설치한다는 의미이다. 본 실시예의 가스 취입공(311)은 예를 들면 90°마다 4개 설치되어 있다.The cooling
배출부(32)는 수냉 재킷(31) 내부에서 냉각한 탄소질 입체(A)를 기밀성이 우수한 밸브(33)로 보낸다. 배출부(32)는, 예를 들면 열처리부(20) 및 수냉 재킷(31)에서의 탄소질 입체(A)의 단위 시간당 유량 및 배출량을 조정하는 선회날개식 정량 배출 장치이다. 또한, 이 선회날개식 정량 배출 장치는, 후술하는 밸브(33)로부터 배출된 탄소질 입체(A)의 중량 정보를, 밸브(33)의 배출처에 설치된 중량계(미도시)(로드셀)로부터 수취하여, 해당 중량 정보의 변화에 따라 선회 날개의 회전 속도를 조정하고, 그에 따라 탄소질 입체(A)의 배출량을 조정할 수 있다. 이 조정은 임의의 중량 측정 시간을 설정하면 좋으며, 예를 들면 1분마다 이루어진다. 또한, 배출부(32)는 밸브(33)로 탄소질 입체(A)를 배출하기 위한 배출구 이외에 개구가 없는 밀폐 구조로 되어 있으며, 압력 측정 센서(321)가 설치되어 있다. 이 압력 측정 센서(321)에 의해 열처리부(20) 및 수냉 재킷(31) 내부의 내압을 측정할 수 있다. 노체(21)의 내외에서의 기압차가 -25∼이면, 노체(21)의 외부로부터 공기를 노내에 흡입할 우려가 저감된다.The
밸브(33)는 배출부(32)로부터 배출된 탄소질 입체(A)를 열처리 장치(1)로부터 배출한다. 바꿔 말하면, 냉각부(30)는 배출부(32) 및 밸브(33)로 이루어진 이중의 배출 구조를 구비하고 있다. 또한, 배출부(32)로부터 밸브(33)까지의 탄소질 입체(A)의 경로 공간은 밀폐되어 있다.The
밸브(33)는 내부에 밀폐 공간을 구비하고, 소위 에어록으로서의 역할을 할 수 있다. 여기서 말하는 바의 밀폐란, 밸브(33)에 의해 외부와 압력 분리를 할 수 있을 정도의 기밀성을 가리키며, 완전한 밀폐가 아닌 경우도 포함한다. 밸브(33)는 예를 들면 로터리 밸브이다. 이와 같이, 배출부(32) 이후에 기밀성이 우수한 밸브(33)를 배치함으로써, 열처리부(20) 및 냉각부(30) 내부의 기밀성을 높이고 있다.The
[1-2. 작용][1-2. Action]
본 실시예의 열처리 장치(1)의 동작에 대해, 도 5의 흐름도를 참조하면서 설명한다. 최초로, 크레인 등에 의해 탄소질 입체(A)가 들어간 플레콘 백을 들어올려, 투입부(10)의 상부에 설치된 가대(11)에 올려놓는다(단계 S01). 플레콘 백에 들어간 탄소질 입체(A)는 분배 호퍼(12)에 투입된다. 투입된 탄소질 입체(A)는, 분배 호퍼(12)의 네 모퉁이에 설치된 4개의 구멍 및 4개의 콘부(121)로부터 하방으로 하강하고, 이들 4개의 콘부(121)의 출구 바로 아래에 각각 설치된 피더(13)로 토출된다. 각 피더(13) 상의 탄소질 입체(A)는 대응하는 원료 병(14)으로 보낸다. 이때, 피더(13)가 탄소질 입체(A)를 보내는 과정에서, 탄소질 입체(A)에 포함되는 미세분말은, 해당 피더(13)의 경로 상에 설치된 체를 통해 분급되어, 경로(미도시)로부터 제거된다. 이 미세분말은, 탄소질 입체(A)를 운반하는 과정에서 생기는 것인데, 열처리하는 탄소질 입체(A)로부터는 가능한 한 제거하는 것이 바람직하다. 이 미세분말이 탄소질 입체(A)의 틈새에 들어간 상태에서 열처리부(20)에 들어가면, 노체(21) 내부의 충전도나 유동성이 국소적으로 변화하여, 전기 비저항을 불균일하게 하기 위해, 본 명세서의 과제에서 서술한 바와 같은 노내 폐색이나 통전시의 편류를 야기할 우려가 있기 때문이다.The operation of the heat treatment apparatus 1 of the present embodiment will be described with reference to the flowchart in FIG. 5 . First, the plecon bag containing the carbonaceous solid A is lifted by a crane or the like, and placed on the
미세분말이 제거된 탄소질 입체(A)는 원료 병(14) 내부를 하강한다. 이와 같이, 탄소질 입체(A)는 분배 호퍼(12), 피더(13), 원료 병(14)에 있어서, 4개로 분배되어 하강한다(단계 S02).The carbonaceous solid (A) from which the fine powder is removed descends inside the raw material bottle (14). In this way, in the
4개의 원료 병(14)으로부터 토출된 탄소질 입체(A)는 차징 호퍼(15) 및 스커트(16)의 내부를 하강함으로써, 스커트(16)의 개구부(162)로부터 열처리부(20)의 연소실(23)로 투입된다. 보다 상세하게는, 차징 호퍼(15) 및 스커트(16) 내부에는 후술하는 상부 전극(22)이 관통하고 있기 때문에, 탄소질 입체(A)는, 차징 호퍼(15) 및 스커트(16)의 내주면과 상부 전극(22)의 외주면 사이를 통해 하강하여, 연소실(23)로 투입된다(단계 S03).The carbonaceous solid A discharged from the four
스커트(16)의 개구부(162)와 연소실(23)의 저면은 소정 거리만큼 상하 방향으로 이격되어 있기 때문에, 스커트(16)의 개구부(162)로부터 투입된 탄소질 입체(A)는, 상부 전극(22)을 중심으로 설치하여 연소실(23) 내부에서 예를 들어 안식각을 이루어 추 형상으로 퇴적하고, 그 일부가 관상 구조체(24) 내부로 하강한다. 보다 상세하게는, 상부 전극(22)은 관상 구조체(24)의 내부를 관통하고 있기 때문에, 탄소질 입체(A)는 상부 전극(22)의 외주면과 관상 구조체(24)의 내주면 사이를 통해 하강한다(단계 S04).Since the
그런데, 연소실(23) 내부와 노체(21) 내부의 상부는 비교적 고온이 되기 때문에, 탄소질 입체(A)에 포함되는 바인더로부터 가연성 가스가 발생한다. 또한, 탄소질 입체(A)의 원료인 탄소 가루에는 휘발성 물질을 함유하고 있는 경우가 있고, 이 휘발성 물질이 휘발하여 가연성 가스가 된다. 이들 가연성 가스는 고온의 연소실(23) 내부에서 연소한다. 이 연소 가스가 연소실(23)에 설치된 굴뚝(231)을 통해 배기됨으로써, 연소실(23) 및 노체(21) 내부에는 드래프트 효과가 생겨 상승 기류가 발생한다. 이 상승 기류에 의해, 가연성 가스는 탄소질 입체(A)의 뿔체 표면에 유인되어, 해당 뿔체 표면에서 연소한다. 또한, 노체(21) 내부의 탄소질 입체(A)에는, 하방의 가스 취입공(311)으로부터 아르곤 가스나 질소 가스 등의 불활성 가스가 주입되어 있다. 따라서, 가연성 가스의 연소는 연소실(23) 내부의 탄소질 입체(A)가 형성하는 뿔체 표면에 멈추고, 탄소질 입체(A)의 내측까지는 진행되지 않는다. 바꿔 말하면, 탄소질 입체(A)는 뿔체 표면만이 산화되고, 뿔체 내부는 산화되지 않는다. 이와 같이, 탄소질 입체(A)는 뿔체 표면에서만 산화됨으로써, 뿔체 내측을 통과하여 스커트(16)로부터 관상 구조체(24) 내부로 하강하는 탄소질 입체(A)의 산화를 막을 수 있다.By the way, since the inside of the
본 실시예에서는, 굴뚝(231)은 180°마다 2개 설치되어 있다. 이와 같이 등간격으로 배치하면, 연소실(23) 내부에서의 드래프트의 발생에 치우침이 없어지고, 탄소질 입체(A)로부터 발생하는 가연성 가스가 해당 탄소질 입체(A) 내측을 상승하는 경로에도 치우침이 없어지므로, 노체(21) 내부에서의 탄소질 입체(A)의 온도도 균등해진다.In this embodiment, two
상부 전극(22) 및 하부 전극(25)에 통전함으로써, 관상 구조체(24) 내부를 하강하는 탄소질 입체(A)는 직접 통전되어, 해당 탄소질 입체(A)에 발생하는 줄 열에 의해 열처리된다(단계 S05). 이 열처리에 의해, 탄소질 입체(A)는 흑연화된다. 열처리된 탄소질 입체(A)는, 하부 전극(25) 내부를 하강하여, 개구부(252)로부터 냉각부(30)로 배출되고, 냉각부(30)의 수냉 재킷(31)으로 냉각되어, 배출부(32) 및 밸브(33)에 의해 열처리 장치(1)로부터 배출된다(단계 S06).By energizing the
[1-3. 효과][1-3. effect]
(1) 본 실시예의 열처리 장치(1)는, 탄소질 입체(A)에 포함되는 미세분말을 제거하는 기능을 구비한 피더(13)를 구비하므로, 운반, 수송되어 온 열처리 대상이 되는 탄소질 입체(A)로부터 미세 분말을 제거할 수 있다. 또한, 본 실시예의 열처리 장치(1)는, 분배 호퍼(12)와 둘레방향으로 등간격으로 배치된 복수의 원료 병(14)을 추가로 구비하므로, 차징 호퍼(15) 및 스커트(16)의 내주면과 상부 전극(22)의 외주면과의 사이를 하강하는 탄소질 입체(A)의 단위 시간당 유량이, 그 하강 위치에 의해 편석하는 것을 막을 수 있다. 이로써, 탄소질 입체의 충전도나 단위 시간당 유량을 노내에서 균일화할 수 있으므로, 열전달성의 불균일화나, 탄소질 입체가 정지층을 형성하여 노내 폐색을 일으킬 우려를 저감할 수 있다.(1) The heat treatment apparatus 1 of the present embodiment includes a
(2) 본 실시예의 열처리 장치(1)의 원료 병(14)의 콘각은 30° 이하이다. 콘 각도를 30°이하로 함으로써, 벽 부근의 재료(탄소질 입체(A))의 측압(수평 방향으로의 압력)을 줄이고, 벽 부근의 재료 흐름을 확보함으로써, 매스 플로우로 할 수 있다. 이로써, 원료 병(14) 내에서 탄소질 입체(A)의 입도 분리가 일어나지 않고, 원료 병(14)의 콘부(142)의 하부에 열린 개구로부터 토출되는 재료에 치우침(편차)이 없어져 균일화된다. 또한, 분배 호퍼(12)로부터 동시기에 공급된 탄소질 입체(A)는, 시간차 없이 균일하게 노내로 투입되게 되어, 노내 투입 재료의 품질적인 동일성이 유지되기 때문에, 결과적으로 투입한 탄소질 입체(A)의 구분이나 로트 식별 등이 가능하게 되어, 트레이서빌리티(traceability)를 비롯한 관리, 운용면에서의 편리성도 높아진다.(2) The cone angle of the
(3) 본 실시예의 분배 호퍼(12)는, 노체(21)의 중심축으로부터 노체(21)의 외주방향으로 이격된 위치에 설치되고, 이와 함께, 복수의 피더(13)는, 분배 호퍼(12)와 복수의 원료 병(14)을 연결하는 방향으로 연신되어 있다. 이에 따라, 피더(13)의 경로 길이를 확보할 수 있으므로, 진동에 의한 미세분말의 제거를 충분히 수행할 수 있다.(3) The
(4) 본 실시예의 열처리 장치(1)는, 배출부(32)를 구비하므로, 탄소질 입체(A)의 단위 시간당 배출량을 조정할 수 있다. 이에 따라, 탄소질 입체(A)는 열처리부(20) 및 수냉 재킷(31) 내부를 자유 낙하하는 일 없이 점차 하강할 수 있으므로, 탄소질 입체(A)에 걸리는 하중이 완화되어, 미세분말의 발생을 방지할 수 있다.(4) Since the heat treatment apparatus 1 of this embodiment is provided with the
(5) 본 실시예의 열처리 장치(1)는, 상부 전극(22)과 하부 전극(25)에 의해 관상 구조체(24) 내부의 탄소질 입체(A)에 직접 통전하여 열처리를 실시한다. 이러한 직접 통전 가열 방식의 세로형 전기 열처리로인 경우, 탄소질 입체(A)의 밀도에서의 편석이 적을수록 통전시의 편류가 감소하기 때문에, 관상 구조체(24) 내부에서의 탄소질 입체(A)의 열처리 온도를 균일하게 할 수 있다. 또한, 편류에 의한 국소적인 고온부가 탄소의 승화를 일으키는 우려도 저감시킬 수 있으므로, 열처리 장치(1)를 장기간에 걸쳐 연속 운전시켜도 내부에서 폐색을 일으킬 우려를 저감시킬 수 있다.(5) The heat treatment apparatus 1 of the present embodiment performs heat treatment by directly energizing the carbonaceous solid A inside the
(6) 종래의 열처리 장치에서는, 탄소질 입체가 투입부로부터 열처리부로 연속적으로 존재하기 때문에, 열처리부에서 탄소질 입체가 통전되면, 원료 병에도 전류가 흐른다는 문제가 있었다. 그러나, 본 실시예의 열처리 장치(1)에서는, 피더(13)와 원료 병(14)이 절연되어 있고, 또한 격납건물과도 절연되어 있기 때문에, 피더(13) 및 그 상방에 설치되어 있는 구성은 전기적으로 절연되어 있다. 이로써, 누전의 우려를 없애고, 따라서 누전에 수반하는 부대 설비의 고장 리스크나, 탄소질 입체(A)를 투입하는 작업자의 감전 리스크를 경감할 수 있다. 또한, 누전이 없어짐으로써 불필요한 전력 소비를 억제할 수도 있다.(6) In the conventional heat treatment apparatus, since carbonaceous solids continuously exist from the input portion to the heat treatment unit, there is a problem in that when the carbonaceous solids are energized in the heat treatment unit, an electric current flows also in the raw material bottle. However, in the heat treatment apparatus 1 of this embodiment, since the
[2. 다른 실시예][2. another embodiment]
본 명세서에서는, 본 발명에 따른 복수의 실시예를 설명하였는데, 이들 실시예는 예로서 제시한 것으로, 발명의 범위를 한정하는 것을 의도하고 있지 않다. 이상과 같은 실시예는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 범위를 일탈하지 않는 범위에서, 여러 가지 생략이나 치환, 변경을 수행할 수 있다. 이들 실시예나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되는 것과 마찬가지로, 특허청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함되는 것이다.In this specification, a plurality of embodiments according to the present invention have been described, but these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the present invention. The above embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These Examples and their modifications are included in the scope of the invention and its equivalents as well as those included in the scope and gist of the invention.
(1) 상술한 실시예에서는, 플레콘 백을 올려놓기 위한 가대(11)를 사용하였는데, 플레콘 백 이외의 수단에 의해 탄소질 입체(A)를 분배 호퍼(12)에 투입하는 것이면, 가대(11)를 마련하지 않아도 좋다. 예를 들어, 버킷 엘리베이터나 벨트 컨베이어, 스크류 컨베이어 등의 운반 장치나 그 조합, 공기 수송에 의해 분배 호퍼(12)까지 운반할 경우에는, 가대(11)를 설치하지 않아도 된다.(1) In the above-described embodiment, the
(2) 상술한 실시예에서는, 분배 호퍼(12)는, 그 하방에 설치되는 노체(21)의 중심축으로부터, 상기 노체(21)의 외주방향으로 이격된 위치에 설치되어 있는데, 노체(21)의 중심축상, 즉 4개의 원료 병(14)이 배치되는 동심원의 중심축상에 설치될 수도 있다. 이 경우, 피더(13)의 경로 길이를 모두 동일하게 할 수 있으므로, 미세분말의 제거도 균등하게 할 수 있다.(2) In the above-described embodiment, the
(3) 상기 실시예에서는, 피더(13)의 진동 기능을 전자진동방식으로 하였는데, 진동 모터(편심 모터) 방식이어도 좋다. 또한, 탄소질 입체(A)를 보내는 피더(13)를 설치하지 않아도, 분배 호퍼(12)와 원료 병(14)을 직접 접속하고, 그 접속부분에 예를 들면 경로(미도시)로 통하는 체를 설치함으로써, 열처리 대상이 되는 탄소질 입체(A)로부터 미세분말을 제거할 수도 있다.(3) In the above embodiment, the vibration function of the
(4) 상술한 실시예에서는, 원료 병(14)은 노체(21)의 중심축의 대략 동심원상에 등간격으로 4개 배치하였는데, 원료 병(14)의 수를 2개나 3개, 혹은 5개 이상으로 하는 경우에도, 노체(21)의 중심축의 대략 동심원상에 등간격으로 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 2개 설치하는 것이면 180°마다, 3개 설치하는 것이면 120°마다, 5개 설치하는 것이면 72°마다 배치하는 것이 좋다. 원료 병(14)의 수에 맞추어, 분배 호퍼(12)의 분배수나 피더(13)의 개수를 맞추는 것은 말할 필요도 없다.(4) In the above-described embodiment, four
(5) 상기 실시예에서는, 노체(21)는 직접 통전 가열 방식의 세로형 전기 열처리로로 하였는데, 예를 들면 외주부에 열원을 구비하고, 외측으로부터 노심관이나 가열 용기를 가열하여 열처리하는 간접 가열 방식의 세로형 열처리로이어도 좋다.(5) In the above embodiment, the
(6) 상기 실시예에서는, 수냉 재킷(31)의 상부에 가스 취입공(311)을 설치하였는데, 추가로 상부 전극(22) 내부에 상하 방향으로 관통하여, 가스 취입공을 설치하여도 좋다. 가스 취입공(311)과 마찬가지로, 이 가스 취입공으로부터 관상 구조체(24) 및 하부 전극(25) 내부로 아르곤 가스나 질소 가스 등의 불활성 가스를 불어넣음으로써, 탄소질 입체(A)의 내측이 불활성 가스로 채워지고, 탄소질 입체(A)가 노체(21) 외부로부터 유입되는 공기와 반응하여 내측으로부터 산화되는 것을 막을 수 있다.(6) In the above embodiment, the
(7) 상기 실시예에서는, 배출부(32)는 선회날개식 정량 배출 장치로 하였는데, 배출량을 조정할 수 있고, 설정한 양으로 정량 배출을 할 수 있는 장치이면 어떠한 것이어도 좋다. 예를 들면, 로터리 디스크 방식이나 임의의 재료 절단 장치 등도 사용할 수 있다. 또한, 상술한 실시예에서는, 밸브(33)의 배출처에 로드셀을 설치하여 그 정보를 바탕으로 배출부(32)를 조정하고 있는데, 배출부(32)에 로드셀을 내장, 혹은 중량 측정 기능을 구비할 수도 있다.(7) In the above embodiment, the
(8) 상술한 실시예에서는, 밸브(33)는 로터리 밸브로 하였는데, 배출부(32)와 조합함으로써 에어록의 기능을 하는 것이면 어느 것이어도 좋다. 로터리 밸브 외에, 예를 들면 더블 댐퍼나 트리플 댐퍼 등이 적합하다. 또한, 배출부(32) 및 밸브(33)는 일정한 기밀성을 확보할 수 있는 것이면 되며, 완전한 기밀성을 담보하는 것이 아니어도 된다.(8) In the above-described embodiment, the
1: 열처리 장치 10: 투입부
11: 가대 12: 분배 호퍼
121: 콘부 13: 피더
13a: 절연체 14: 원료 병
141: 원통부 142: 콘부
15: 차징 호퍼 151, 152: 개구부
16: 스커트 161, 162: 개구부
20: 열처리부 21: 노체
211: 노 덮개 22: 상부 전극
23: 연소실 231: 굴뚝
24: 관상 구조체 241, 242: 개구부
25: 하부 전극 251, 252: 개구부
26: 단열층 30: 냉각부
31: 수냉 재킷 311: 가스 취입공
32: 배출부 321: 압력 측정 센서
33: 밸브1: heat treatment device 10: input section
11: pedestal 12: dispensing hopper
121: cornbu 13: feeder
13a: insulator 14: raw material bottle
141: cylindrical portion 142: cone portion
15: charging
16: skirt 161, 162: opening
20: heat treatment unit 21: furnace body
211: furnace cover 22: upper electrode
23: combustion chamber 231: chimney
24:
25:
26: insulation layer 30: cooling unit
31: water cooling jacket 311: gas blowing hole
32: discharge part 321: pressure measuring sensor
33: valve
Claims (7)
상기 노체의 상방에 설치되어, 상기 노체에 상기 탄소질 입체를 투입하는 투입부를 구비하며,
상기 투입부는,
상기 탄소질 입체를 분배하는 분배 호퍼,
상기 분배 호퍼의 하방에 설치되어, 분배된 상기 탄소질 입체의 각각으로부터 미세분말을 제거하는 기능을 구비하는 복수의 피더, 및
각 상기 피더의 하방에 설치되며, 미세분말을 제거한 상기 탄소질 입체가 내부를 하강하게 하여, 해당 탄소질 입체를 상기 노체로 투입하는 복수의 원료 병을 구비하고,
상기 복수의 원료 병은 상기 노체의 중심축과 동심원상으로 등간격으로 배치되어 있는, 탄소질 입체의 열처리 장치.A carbonaceous solid heat treatment apparatus for performing heat treatment on the carbonaceous solid injected into the furnace body,
It is installed above the furnace body and includes an input unit for inputting the carbonaceous solid into the furnace body,
The input unit,
a distribution hopper for dispensing the carbonaceous solid;
a plurality of feeders installed below the distribution hopper and having a function of removing fine powder from each of the distributed carbonaceous solids; and
A plurality of raw material bottles installed below each of the feeders, the carbonaceous solid from which the fine powder has been removed, is lowered inside, and the carbonaceous solid is introduced into the furnace body;
The plurality of raw material bottles are arranged at equal intervals concentrically with the central axis of the furnace body, the carbonaceous solid heat treatment apparatus.
각 상기 원료 병은,
원통 형상의 원통부, 및
상기 원통부의 하부에 설치되어, 하방을 향해 좁아지는 콘부를 구비하고,
상기 콘부의 콘각은 30°이하인, 탄소질 입체의 열처리 장치.The method of claim 1,
Each of the above raw material bottles,
a cylindrical portion having a cylindrical shape, and
It is installed in the lower part of the cylindrical part, and has a cone part that narrows downward,
The cone angle of the cone part is 30° or less, a carbonaceous solid heat treatment apparatus.
상기 분배 호퍼는 상기 노체의 중심축으로부터 상기 노체의 외주방향으로 이격된 위치에 설치되며,
상기 복수의 피더는 상기 분배 호퍼와 상기 복수의 원료 병을 연결하는 방향으로 연신되어 있는, 탄소질 입체의 열처리 장치.3. The method of claim 1 or 2,
The distribution hopper is installed at a position spaced apart from the central axis of the furnace body in the outer circumferential direction of the furnace body,
The plurality of feeders extend in a direction connecting the distribution hopper and the plurality of raw material bottles.
열처리한 상기 탄소질 입체를 냉각하는 냉각부를 더 구비하고,
상기 냉각부는 냉각한 상기 탄소질 입체의 배출량을 조절하는 배출부를 구비하는, 탄소질 입체의 열처리 장치.4. The method of any one of claims 1 or 3,
Further comprising a cooling unit for cooling the heat-treated carbonaceous solid,
The cooling unit is provided with a discharge unit for adjusting the amount of the cooled carbonaceous solid, the carbonaceous solid heat treatment apparatus.
상기 노체의 중심축 상에 상하로 배치되는 원기둥 형상의 상부 전극 및 원통 형상의 하부 전극, 및
상기 상부 전극을 둘러싸도록 상기 하부 전극의 상단에 전기적으로 접속되는 도전성의 관상 구조체를 더 구비하고,
상기 상부 전극 및 하부 전극이 상기 관상 구조체 내부의 상기 탄소질 입체에 직접 통전함으로써 열처리를 실시하는, 탄소질 입체의 열처리 장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A cylindrical upper electrode and a cylindrical lower electrode disposed vertically on the central axis of the furnace body, and
Further comprising a conductive tubular structure electrically connected to the upper end of the lower electrode so as to surround the upper electrode,
A carbonaceous solid heat treatment apparatus, wherein the upper electrode and the lower electrode conduct heat treatment by directly energizing the carbonaceous solid inside the tubular structure.
상기 피더와 상기 원료 병은 절연체를 통해 서로 대향하고 있는, 탄소질 입체의 열처리 장치.6. The method of claim 5,
The feeder and the raw material bottle are opposed to each other through an insulator, a carbonaceous solid heat treatment apparatus.
상기 탄소질 입체를 분배하고,
분배한 상기 탄소질 입체의 각각으로부터 미세분말을 제거하며,
상기 노체의 중심축과 동심원상으로 등간격으로 설치된 복수의 투입 위치로부터, 분배 및 미세분말을 제거한 상기 탄소질 입체를 투입하는, 탄소질 입체의 열처리 방법. As a heat treatment method for carbonaceous solids using a carbonaceous solid heat treatment apparatus that heat-treats carbonaceous solids put into a furnace,
distributing the carbonaceous solid,
removing the fine powder from each of the distributed carbonaceous solids,
A method for heat treatment of carbonaceous solids, in which the carbonaceous solids from which distribution and fine powder are removed are introduced from a plurality of input positions installed at equal intervals concentrically with the central axis of the furnace body.
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