KR20240100046A - Artificial Graphite Manufacturing Furnace - Google Patents
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Abstract
인조 흑연화로를 제공한다. 본 발명에 따른 인조 흑연화로는, 내부에 수직 방향으로 메인 통로를 갖는 본체, 메인 통로 상부 및 하부에 각각 설치되는 제1 전극 헤드 및 제2 전극 헤드, 메인 통로에 적층되고 내부에 장입되는 흑연화 원료를 설정 온도로 직접 가열하여 인조 흑연을 생성하기 위한 복수개의 도가니 히터를 포함한다.We provide artificial graphite furnaces. The artificial graphitization furnace according to the present invention includes a main body having a main passage in a vertical direction inside, a first electrode head and a second electrode head respectively installed at the top and bottom of the main passage, and a graphitizer stacked on the main passage and charged inside. It includes a plurality of crucible heaters for generating artificial graphite by directly heating raw materials to a set temperature.
Description
본 발명은 인조 흑연화로에 관한 것이다.The present invention relates to an artificial graphite furnace.
일반적으로, 흑연은 윤활성, 도전성, 내열성, 내산성 내알칼리성이 우수하여, 메커니컬 씰, 브레이크 패드, 라이닝, 전극용 페이스트, 주물 도료제, 건전지, 내화물, 제강용 보온재, 도가니, 전기브러시 등 여러 용도에 사용되고 있으며, 그 응용 범위가 매우 넓다. In general, graphite has excellent lubricity, conductivity, heat resistance, acid resistance, and alkali resistance, and is used in various applications such as mechanical seals, brake pads, linings, electrode paste, casting paint, batteries, refractories, steelmaking insulation, crucibles, and electric brushes. It is used and its application range is very wide.
특히, 리튬 이온전지는 흑연 결정의 적층 구조 부분에 리튬(Li) 이온이 들어가는 현상을 이용하는 것으로 전극 재료로 사용된다. In particular, lithium ion batteries utilize the phenomenon of lithium (Li) ions entering the layered structure of graphite crystals and are used as electrode materials.
리튬 이온전지에 사용되는 인조 흑연을 만들기 위한 가열 공정은 전체 에너지 비용의 상당 부분을 차지하고 있어서, 효율적인 제조 방법의 확립이 매우 중요하다.The heating process for making artificial graphite used in lithium-ion batteries accounts for a significant portion of the total energy cost, so establishing an efficient manufacturing method is very important.
일반적으로, 인조 흑연은 석탄 및 석유 부산물인 콜타르를 분리 및 가열하여 만들어진 탄소 물질인 그린 코크스를 원료로 사용한다. 이를 리튬 이온전지에 사용될 수 있도록 하기 위해서는 흑연 분자의 결정성을 최고 수준으로 올려야 한다. Generally, artificial graphite uses green coke, a carbon material made by separating and heating coal tar, a by-product of coal and oil, as a raw material. In order for this to be used in lithium ion batteries, the crystallinity of graphite molecules must be raised to the highest level.
흑연 분자의 결정성을 증가시키기 위한 중요한 요건은 예컨대, 2800℃ 이상에서 장시간 가열하여야 한다는 것이다. 2800℃ 이상의 가열에 견딜 수 있는 재료는 흑연이 가장 일반적이어서, 인조 흑연의 제조는 흑연 재질의 노(爐)나 부재를 사용한다.An important requirement for increasing the crystallinity of graphite molecules is that they must be heated at, for example, 2800°C or higher for a long time. Graphite is the most common material that can withstand heating above 2800°C, so the production of artificial graphite uses a furnace or member made of graphite.
수직형 인조 흑연화로는 탄소 재질의 흑연 로 벽면에 그린 코크스로부터 흑연화되는 원료가 초고온의 히터 내부에서 하강함에 따라 코크스 내부에 포함되었던 이물질들이 승화하여 발생한 가스들이 벽면에 재결합하거나 손상시킨다. In a vertical artificial graphitization furnace, as the raw material graphitized from coke drawn on the wall of the carbon graphite furnace descends inside an ultra-high temperature heater, foreign substances contained within the coke sublimate and gases generated recombine or damage the wall.
즉, 원료에 포함된 불순물인 수분, 애쉬(ash), 휘발성 물질(VM), 질소, 황 등이 가스화하여 로의 측면을 열화(劣化)시키거나 들어 붙는다. That is, impurities such as moisture, ash, volatile substances (VM), nitrogen, and sulfur contained in the raw materials are gasified and deteriorate or stick to the sides of the furnace.
이러한 가스화는 예컨대, 대부분 1500℃ 이하에서 발생한다. 이러한 특징 때문에 흑연화 공정에서 예컨대, 1500℃ 이하의 상대적으로 저온 영역에서 불필요한 이물질을 제거하는 하소 공정을 두고 있다.For example, this gasification mostly occurs below 1500°C. Because of these characteristics, the graphitization process includes a calcination process to remove unnecessary foreign substances at a relatively low temperature, for example, below 1500°C.
또한, 흑연화 공정에 필요한 온도는 예컨대, 2900℃~3000℃ 이상이고 대부분 상온의 온도에서 도가니를 장입하여 장시간에 걸쳐 온도를 올리고 최고 온도에서 짧게는 1시간이상, 길게는 20시간까지 유지하고, 작업자가 도가니를 다룰 수 있는 상온의 온도까지 냉각시킨다. In addition, the temperature required for the graphitization process is, for example, 2900°C to 3000°C or higher. In most cases, the crucible is charged at room temperature, the temperature is raised over a long period of time, and the temperature is maintained at the highest temperature for at least 1 hour or up to 20 hours. Cool the crucible to room temperature where the operator can handle it.
이때, 도가니에 열을 가하는 방식이 히터로부터 복사에 의해 간접 가열 방식으로 이루어지므로, 히터에서 만들어진 열량의 100%보다 훨씬 작은 열량만이 도가니에 전달되게 되고 열을 받아야 할 코크스 입장에서는 많은 시간의 지체가 발생하게 되며, 그 만큼 에너지 소모가 증대되고, 인조 흑연화 공정비가 크게 증가되었다.At this time, since the method of applying heat to the crucible is indirect heating by radiation from the heater, only a much smaller amount of heat than 100% of the amount of heat generated by the heater is transmitted to the crucible, resulting in a long delay for the coke that needs to receive the heat. occurs, energy consumption increases accordingly, and the artificial graphitization process cost increases significantly.
따라서, 도가니 자체를 열원으로 흑연화 원료를 직접 가열하는 직접 가열 방식을 적용하여 간접 방식에 비하여 효율적이고 인조 흑연화 공정의 시간 지체 현상도 크게 줄일 수 있는 방안이 절실히 요구된다.Therefore, there is an urgent need for a method that is more efficient than the indirect method and can greatly reduce the time delay in the artificial graphitization process by applying a direct heating method that directly heats the graphitization raw material using the crucible itself as a heat source.
본 발명은 수직형 인조 흑연화로에서 인조 흑연을 제조할 때, 도가니 자체를 열원으로 흑연화 원료를 직접 가열하는 직접 가열 방식을 적용하여 간접 가열 방식에 비하여 효율적이고 인조 흑연화 공정의 시간 지체 현상도 최소한으로 줄일 수 있는 인조 흑연화로를 제공하고자 한다.The present invention applies a direct heating method in which the graphitization raw material is directly heated using the crucible itself as a heat source when producing artificial graphite in a vertical artificial graphitization furnace, which is more efficient than the indirect heating method and reduces the time delay phenomenon in the artificial graphitization process. We would like to provide an artificial graphite furnace that can reduce the cost to a minimum.
본 발명의 일 구현예에 따른 인조 흑연화로는, 인조 흑연을 제조하는 수직형 인조 흑연화로에 있어서, 내부에 수직 방향으로 메인 통로를 갖는 본체, 본체의 메인 통로 상부 및 하부에 각각 설치되는 제1 전극 헤드 및 제2 전극 헤드를 포함할 수 있다.The artificial graphitization furnace according to an embodiment of the present invention is a vertical artificial graphitization furnace for producing artificial graphite, comprising a main body having a main passage in a vertical direction inside, and first furnaces installed at the upper and lower portions of the main passage of the main body, respectively. It may include an electrode head and a second electrode head.
또한, 인조 흑연화로는, 메인 통로에 적층되고 내부에 장입되는 흑연화 원료를 설정 온도로 직접 가열하여 인조 흑연을 생성하기 위한 복수개의 도가니 히터를 포함할 수 있다.Additionally, the artificial graphitization furnace may include a plurality of crucible heaters for producing artificial graphite by directly heating the graphitization raw materials stacked in the main passage and charged therein to a set temperature.
제1 전극 헤드 및 제2 전극 헤드는 메인 이동 통로와 연통되고 도가니 히터가 적층되는 제1 통로 및 제2 통로를 각각 가질 수 있다.The first electrode head and the second electrode head may each have a first passage and a second passage in communication with the main moving passage and in which the crucible heater is stacked.
제1 전극 헤드 및 제2 전극 헤드는 전원부와 연결되기 위한 제1 전극 연결부 및 제2 전극 연결부와 각각 연결될 수 있다.The first electrode head and the second electrode head may be respectively connected to the first electrode connection part and the second electrode connection part for connection to the power supply.
제1 전극 연결부 및 제2 전극 연결부는 제1 통로 및 제2 통로에 적층된 상기 도가니 히터를 각각 지지할 수 있다.The first electrode connection part and the second electrode connection part may support the crucible heaters stacked in the first passage and the second passage, respectively.
본체는 직사각통형 또는 원통형 형태를 가질 수 있다.The body may have a rectangular or cylindrical shape.
도가니 히터는 사각통형 도는 원통형 형태를 가질 수 있다.The crucible heater may have a square or cylindrical shape.
도가니 히터의 외측에는 비활성 가스가 채워질 수 있다.The outside of the crucible heater may be filled with an inert gas.
도가니 히터는 그래파이트 재질로 제조될 수 있다.The crucible heater may be made of graphite material.
제1 전극 헤드 및 제2 전극 헤드는 그래파이트 재질로 제조될 수 있다.The first electrode head and the second electrode head may be made of graphite material.
제1 전극 헤드 및 제2 전극 헤드는 사각통형 또는 원통형 형태를 가질 수 있다.The first electrode head and the second electrode head may have a square cylindrical or cylindrical shape.
제1 전극 헤드 및 제2 전극 헤드의 폭 또는 직경은 상기 도가니 히터의 폭 또는 직경보다 적어도 1.2배 내지 3배의 크기를 가질 수 있다.The width or diameter of the first electrode head and the second electrode head may be at least 1.2 to 3 times the width or diameter of the crucible heater.
본체의 내부에는 본체의 단열을 위한 단열재가 채워질 수 있다.The interior of the main body may be filled with an insulating material for insulating the main body.
단열재는 카본블랙 재질로 이루어질 수 있다.The insulation material may be made of carbon black material.
본체에는 외부로부터 본체의 메인 통로에 도가니 히터를 공급하기 위한 공급부가 설치될 수 있다.A supply unit may be installed in the main body to supply a crucible heater to the main passage of the main body from the outside.
본체에는 본체의 메인 통로로부터 도가니 히터를 외부로 배출하기 위한 배출부가 설치될 수 있다.A discharge portion may be installed in the main body to discharge the crucible heater to the outside from the main passage of the main body.
공급부는, 본체에 대해 수직 방향으로 배치되고 도가니 히터를 본체의 일측에서 본체의 일단부쪽으로 이송하기 위한 제1 이송 라인, 및 본체와 제1 이송 라인 사이에 배치되고 제1 이송 라인으로 이송되는 도가니 히터를 메인 통로에 공급하기 위한 제1 챔버를 포함할 수 있다.The supply unit is disposed in a direction perpendicular to the main body and includes a first transfer line for transferring the crucible heater from one side of the main body to one end of the main body, and a crucible disposed between the main body and the first transfer line and transferred to the first transfer line. It may include a first chamber for supplying a heater to the main passage.
제1 이송 라인에는 제1 챔버로 이송되는 도가니 히터와 함께 혼입된 공기를 제거하고 비활성 가스로 채워진 적어도 하나 이상의 제1 클린룸이 설치될 수 있다.At least one first clean room filled with an inert gas may be installed in the first transfer line to remove air mixed with the crucible heater transferred to the first chamber.
제1 챔버에는 제1 챔버로 이송된 도가니 히터를 메인 통로로 수직 방향으로 이송하기 위한 수직 이송 장치가 설치될 수 있다.A vertical transfer device may be installed in the first chamber to vertically transfer the crucible heater transferred to the first chamber to the main passage.
배출부는, 본체에 대해 수직 방향으로 배치되고 도가니 히터를 본체의 타단부에서 본체의 일측으로 이송하기 위한 제2 이송 라인, 및 본체와 제2 이송 라인 사이에 배치되고 본체의 타단부로 이송된 도가니 히터를 제2 이송 라인으로 배출하기 위한 제2 챔버를 포함할 수 있다.The discharge unit is disposed in a direction perpendicular to the main body, a second transfer line for transferring the crucible heater from the other end of the main body to one side of the main body, and a crucible disposed between the main body and the second transfer line and transferred to the other end of the main body. It may include a second chamber for discharging the heater into a second transfer line.
제2 이송 라인에는 제2 챔버로부터 이송되는 도가니 히터와 함께 혼입된 공기를 제거하고 비활성 가스로 채워진 적어도 하나 이상의 제2 클린룸이 설치될 수 있다.At least one second clean room filled with an inert gas may be installed in the second transfer line to remove air mixed with the crucible heater transferred from the second chamber.
제2 챔버에는 제2 챔버로 이송된 도가니 히터를 제2 이송 라인으로 수평 방향으로 이송하기 위한 수평 이송 장치가 설치될 수 있다.A horizontal transfer device may be installed in the second chamber to horizontally transfer the crucible heater transferred to the second chamber to the second transfer line.
본 발명의 구현예에 따르면, 수직형 인조 흑연화로에서 인조 흑연을 제조할 때, 도가니 자체를 열원으로 흑연화 원료를 직접 가열하는 직접 가열 방식을 적용하여 간접 가열 방식에 비하여 효율적이고 인조 흑연화 공정의 시간 지체 현상도 크게 줄일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when manufacturing artificial graphite in a vertical artificial graphitization furnace, a direct heating method of directly heating the graphitization raw material using the crucible itself as a heat source is applied, which is more efficient than the indirect heating method and provides an artificial graphitization process. The time delay phenomenon can also be greatly reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인조 흑연화로의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of an artificial graphitization furnace according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described so that those skilled in the art can easily implement the present invention. As can be easily understood by those skilled in the art to which the present invention pertains, the embodiments described below may be modified into various forms without departing from the concept and scope of the present invention. As much as possible, identical or similar parts are indicated using the same reference numerals in the drawings.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used below is only for referring to specific embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms include plural forms unless phrases clearly indicate the contrary. As used in the specification, the meaning of "comprising" is to specify a specific characteristic, area, integer, step, operation, element, and/or component, and to specify another specific property, area, integer, step, operation, element, component, and/or group. It does not exclude the existence or addition of .
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical and scientific terms used below have the same meaning as those generally understood by those skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in the dictionary are further interpreted as having meanings consistent with the related technical literature and currently disclosed content, and are not interpreted in ideal or very formal meanings unless defined.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인조 흑연화로의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of an artificial graphitization furnace according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인조 흑연화로는, 본체(10), 제1 전극 헤드(20) 및 제2 전극 헤드(30), 도가니 히터(40)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the artificial graphitization furnace according to an embodiment of the present invention may include a
본체(10)는 내부에 수직 방향(도 1의 Y 방향)으로 메인 통로(11)를 가질 수 있다.The
또한, 제1 전극 헤드(20) 및 제2 전극 헤드(30)는, 본체(10)의 메인 통로(11) 상부 및 하부에 각각 설치되고, 메인 통로(11)와 연통되는 제1 통로(21) 및 제2 통로(31)를 가질 수 있다.In addition, the
도가니 히터(40)는, 제1 통로(21), 메인 통로(11), 제2 통로(31)에 적층되고, 내부에 장입되는 흑연화 원료를 설정 온도로 직접 가열하여 인조 흑연을 생성하기 위해 복수개 구비할 수 있다.The
제1 전극 헤드(20) 및 제2 전극 헤드(30)는 전원부(50)와 각각 연결하기 위한 제1 전극 연결부(23) 및 제2 전극 연결부(33)와 각각 연결될 수 있다.The
제1 전극 연결부(23) 및 제2 전극 연결부(33)는 제1 통로(21) 및 제2 통로(31)에 적층된 도가니 히터(40)를 각각 지지할 수 있다.The first electrode connection part 23 and the second
본체(10)는 내부에 수직 방향(도 1의 Y 방향)으로 도가니 히터(40)가 적층되면서 통과될 수 있는 메인 통로(11)가 구비된 직사각통형 또는 원통형 등의 형태를 가질 수 있다.The
도가니 히터(40)는 내부에 흑연화 원료가 장입될 수 있는 사각통형 또는 원통형 등의 형태를 가질 수 있으며, 그래파이트 등의 재질로 제조될 수 있다.The
도가니 히터(40)가 설정 온도를 유지할 수 있도록 도가니 히터(40)의 외측에는 질소 또는 아르곤 가스 등과 같은 비활성 가스가 채워질 수 있다.The outside of the
제1 전극 헤드(20) 및 제2 전극 헤드(30)는 도가니 히터(40)와 동일한 재질인 그래파이트 등의 재질로 제조될 수 있다.The
또한, 제1 전극 헤드(20) 및 제2 전극 헤드(30)는 도가니 히터(40)와 동일한 사각통형 또는 원통형 등의 형태를 가질 수 있다. Additionally, the
제1 전극 헤드(20) 및 제2 전극 헤드(30)의 폭(또는 직경)(W2)(도 1의 X 방향 길이)은 도가니 히터(40)의 폭(또는 직경)(W1)보다 적어도 1.2배 내지 3배 큰 크기를 가질 수 있다. The width (or diameter) W2 of the
또한, 본체(10)의 내부에는 본체(10) 내의 도가니 히터(40), 제1 전극 헤드(20) 및 제2 전극 헤드(30)의 단열 및 보온을 위한 단열재(60)가 채워질 수 있다.Additionally, the interior of the
단열재(60)는 고온에서도 충분히 견딜 수 있는 카본블랙 등의 재질로 이루어질 수 있다.The
본체(10)의 상부와 하부에는, 외부로부터 본체(10)의 메인 통로(11)에 도가니 히터(40)를 공급하기 위한 공급부(100)와, 본체(10)의 메인 통로(11)로부터 도가니 히터(40)를 외부로 배출하기 위한 배출부(200)가 설치될 수 있다.At the upper and lower parts of the
이하에서는, 본체(10)의 하부에 공급부(100)가 설치되고 본체(10)의 상부에 배출부(200)가 설치된 것으로 설명하지만(도 1에서 도가니 히터는 실선 화살표와 같이 이동함), 이와 반대로 본체(10)의 하부에 배출부가 설치되고 본체(10)의 상부에 공급부가 설치될 수 있다(도 1에서 도가니 히터는 점선 화살표와 같이 이동함).Hereinafter, it will be described that the
본체(10)의 상, 하부에는 도가니 히터(40)를 설정 온도로 냉각하기 위한 상부 냉각 장치(미도시)와 하부 냉각 장치(미도시)가 각각 설치될 수 있으며, 상부 냉각 장치와 하부 냉각 장치는 도가니 히터(40)의 용이한 냉각을 위하여 수냉 자켓 등으로 이루어질 수 있다.An upper cooling device (not shown) and a lower cooling device (not shown) may be installed on the upper and lower parts of the
그리고, 공급부(100)는, 제1 이송 라인(110), 제1 챔버(120)를 포함할 수 있다.And, the
제1 이송 라인(110)은 본체(10)의 하부에 본체(10)에 대해 수직 방향(도 1의 X 방향)으로 배치되고, 도가니 히터(40)를 본체(10)의 일측에서 본체(10)의 하부쪽으로 수평으로 이송할 수 있다.The
또한, 제1 챔버(120)는, 본체(10)의 하부와 제1 이송 라인(110) 사이에 배치되고, 제1 이송 라인(110)으로 이송되는 도가니 히터(40)를 본체(10)의 메인 통로(11)로 공급할 수 있다.In addition, the
제1 이송 라인(110)에는 제1 이송 라인(110)을 따라 제1 챔버(120)로 이송되는 도가니 히터(40)와 함께 유입된 공기 등을 제거하고 비활성 가스로 채워진 적어도 하나 이상의 제1 클린룸(130, 131)이 설치될 수 있다.The
제1 챔버(120)에는 제1 챔버(120)로 이송된 도가니 히터(40)를 본체(10)의 메인 통로(11)로 수직 방향(도 1의 Y 방향)으로 이송하기 위한 수직 이송 장치(미도시)가 설치될 수 있다.The
또한, 배출부(200)는, 제2 이송 라인(210), 제2 챔버(220)를 포함할 수 있다.Additionally, the
제2 이송 라인(210)은, 본체(10)의 상부에 본체(10)에 대해 수직 방향(도 1의 X 방향)으로 배치되고, 도가니 히터(40)를 본체(10)의 상부에서 본체(10)의 일측으로 수평으로 이송할 수 있다.The
또한, 제2 챔버(220)는, 본체(10)의 상부와 제2 이송 라인(210) 사이에 배치되고, 본체(10)의 상부로 이송된 도가니 히터(40)를 제2 이송 라인(210)으로 배출할 수 있다.In addition, the
제2 이송 라인(210)에는 제2 챔버(220)로부터 이송되어 오는 도가니 히터(40)와 함께 유입된 공기 등을 제거하고 비활성 가스로 채워진 적어도 하나 이상의 제2 클린룸(230, 231)이 설치될 수 있다.In the
제2 챔버(220)에는 제2 챔버(220)로 이송된 도가니 히터(40)를 제2 이송 라인(210)의 제2 클린룸(230)으로 수평 방향(도 1의 X 방향)으로 이송하기 위한 수평 이송 장치(미도시)가 설치될 수 있다.In the
이하에서, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 인조 흑연화로의 작동에 대해서 설명한다.Below, with reference to FIG. 1, the operation of an artificial graphitization furnace according to an embodiment of the present invention will be described.
이하에서는, 본체(10)의 하부에 공급부(100)가 설치되고 본체(10)의 상부에 배출부(200)가 설치된 것으로 설명한다. Hereinafter, it will be described that the
여기서, 도가니 히터(40)는 내부에 흑연화 원료가 장입되는 도가니 자체가 히터로서 작용하게 된다. Here, the
즉, 도가니 히터(40)는 제1 전극 헤드(20)의 제1 통로(21), 본체(10)의 메인 통로(11), 제2 전극 헤드(30)의 제2 통로(31)에 적층되고, 이와 같이 도가니 히터(40)가 적층된 상태에서 도가니 히터(40)는 본체(10) 상부와 하부에 각각 설치된 제1 전극 헤드(20)와 제2 전극 헤드(30)와 접촉된다. That is, the
따라서, 제1 전극 헤드(20)와 제2 전극 헤드(30)는 전원부(50)와 제1 전극 연결부(23) 및 제2 전극 연결부(33)에 의하여 연결되어 있으므로, 도가니 히터(40)에 전기가 통전된다. Therefore, since the
제1 전극 헤드(20)와 제2 전극 헤드(30)의 폭(W2)은 도가니 히터(40)의 폭(W1)보다 적어도 1.2내지 2.5배 크게 설정되므로, 제1 전극 헤드(20)와 제2 전극 헤드(30)에는 도가니 히터(40)에 비해 상대적으로 발열량이 매우 작다.Since the width W2 of the
그러므로, 도가니 히터(40)는 제1 전극 헤드(20)와 제2 전극 헤드(30)에 비해 상대적으로 매우 큰 발열량을 발생하므로 설정 온도(예컨대, 2900℃~3100℃)로 용이하게 가열되어, 도가니 히터(40) 내부에 장입된 흑연화 원료를 효율적으로 가열하여 인조 흑연을 생성할 수 있다. Therefore, the
또한, 도가니 히터(40)의 외측에는 질소 또는 아르곤 가스 등과 같은 비활성 가스가 채워져 있으며, 단열재(60)가 설치되어 있으므로, 도가니 히터(40)가 설정 온도(2900℃~3100℃)를 유지할 수 있다.In addition, the outside of the
그리고, 도가니 히터(40)는 내부에 흑연화 원료를 장입한 상태에서 공급부(100)를 통하여 외부로부터 메인 통로(11)로 공급될 수 있다.In addition, the
즉, 도가니 히터(40)는 제1 이송 라인(110)을 따라 이송되어 제1 클린룸(130, 131)을 통과하게 되는데, 이때 제1 클린룸(130, 131)에서는 도가니 히터(40)와 함께 혼입된 공기 등을 제거한다.That is, the
이와 같이, 제1 클린룸(130, 131)에서 도가니 히터(40)와 함께 혼입된 공기 등이 제거되면, 도가니 히터(40)는 제1 챔버(120)로 이송된 후, 수직 이송 장치(미도시)에 의하여 본체(10)의 메인 통로(11)로 수직 방향으로 밀어 올려진다.In this way, when the air mixed with the
또한, 도가니 히터(40)에서 인조 흑연의 생성이 완료되면, 도가니 히터(40)는 배출부(200)에 의해 외부로 배출된다. Additionally, when the production of artificial graphite is completed in the
즉, 인조 흑연이 생성된 도가니 히터(40)는 제2 챔버(220)로 배출되고, 제2 챔버(220)에서 수평 이송 장치(미도시)에 의해 제2 이송 라인(210)을 따라 이송되어 외부로 배출된다.That is, the
제2 이송 라인(210)으로 배출된 도가니 히터(40)는 제2 클린룸(230, 231)을 통과하게 되는데, 이때 제2 클린룸(230, 231)에서 도가니 히터(40)와 함께 혼입된 공기 등을 제거하게 된다.The
따라서, 수직형 인조 흑연화로에서 인조 흑연을 제조할 때, 도가니 히터(40) 자체를 열원으로 흑연화 원료를 직접 가열하는 직접 가열 방식을 적용하여 간접 가열 방식에 비하여 효율적이고 인조 흑연화 공정의 시간 지체 현상도 최소한으로 줄일 수 있다.Therefore, when manufacturing artificial graphite in a vertical artificial graphitization furnace, the direct heating method of directly heating the graphitization raw material using the
본 개시를 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.Although the present disclosure has been described through preferred embodiments as described above, the present invention is not limited thereto and various modifications and variations are possible without departing from the scope of the following claims. Those working in the field will easily understand.
10: 본체
11: 메인 통로
20: 제1 전극 헤드
30: 제2 전극 헤드
40: 도가니 히터10: body
11: Main passage
20: first electrode head
30: second electrode head
40: Crucible heater
Claims (21)
내부에 수직 방향으로 메인 통로를 갖는 본체,
상기 본체의 메인 통로 상부 및 하부에 각각 설치되는 제1 전극 헤드 및 제2 전극 헤드, 및
상기 메인 통로에 적층되고, 내부에 장입되는 흑연화 원료를 설정 온도로 직접 가열하여 인조 흑연을 생성하기 위한 복수개의 도가니 히터
를 포함하는 인조 흑연화로.In a vertical artificial graphite furnace for producing artificial graphite,
A body having a main passage in a vertical direction inside,
A first electrode head and a second electrode head respectively installed at the upper and lower portions of the main passage of the main body, and
A plurality of crucible heaters stacked in the main passage and directly heating the graphitization raw material charged inside to a set temperature to generate artificial graphite.
An artificial graphitization furnace containing.
상기 제1 전극 헤드 및 상기 제2 전극 헤드는 상기 메인 이동 통로와 연통되고 상기 도가니 히터가 적층되는 제1 통로 및 제2 통로를 각각 가지는, 인조 흑연화로.According to paragraph 1,
The first electrode head and the second electrode head are in communication with the main moving passage and have a first passage and a second passage, respectively, on which the crucible heater is stacked.
상기 제1 전극 헤드 및 상기 제2 전극 헤드는 전원부와 연결되기 위한 제1 전극 연결부 및 제2 전극 연결부와 각각 연결되는, 인조 흑연화로.According to paragraph 2,
The first electrode head and the second electrode head are respectively connected to a first electrode connection part and a second electrode connection part to be connected to a power source.
상기 제1 전극 연결부 및 상기 제2 전극 연결부는 상기 제1 통로 및 상기 제2 통로에 적층된 상기 도가니 히터를 각각 지지하는, 인조 흑연화로.According to paragraph 3,
The first electrode connection part and the second electrode connection part support the crucible heaters stacked in the first passage and the second passage, respectively.
상기 본체는 직사각통형 또는 원통형 형태를 가지는, 인조 흑연화로.According to paragraph 1,
The main body is an artificial graphitization furnace having a rectangular or cylindrical shape.
상기 도가니 히터는 사각통형 도는 원통형 형태를 가지는, 인조 흑연화로.According to clause 5,
The crucible heater is an artificial graphitization furnace having a square or cylindrical shape.
상기 도가니 히터의 외측에는 비활성 가스가 채워지는, 인조 흑연화로.According to clause 6,
An artificial graphitization furnace in which the outside of the crucible heater is filled with an inert gas.
상기 도가니 히터는 그래파이트 재질로 제조되는, 인조 흑연화로.In clause 7,
The crucible heater is an artificial graphitization furnace made of graphite material.
상기 제1 전극 헤드 및 상기 제2 전극 헤드는 그래파이트 재질로 제조되는, 인조 흑연화로.According to clause 8,
The first electrode head and the second electrode head are manufactured from a graphite material.
상기 제1 전극 헤드 및 상기 제2 전극 헤드는 사각통형 또는 원통형 형태를 가지는, 인조 흑연화로.According to clause 9,
The first electrode head and the second electrode head have a square or cylindrical shape.
상기 제1 전극 헤드 및 상기 제2 전극 헤드의 폭 또는 직경은 상기 도가니 히터의 폭 또는 직경보다 적어도 1.2배 내지 3배 큰 크기를 가지는, 인조 흑연화로.According to clause 10,
The width or diameter of the first electrode head and the second electrode head is at least 1.2 to 3 times larger than the width or diameter of the crucible heater.
상기 본체의 내부에는 상기 본체의 단열을 위한 단열재가 채워지는, 인조 흑연화로.According to paragraph 1,
An artificial graphitization furnace in which the interior of the main body is filled with an insulating material for insulating the main body.
상기 단열재는 카본블랙 재질로 이루어지는, 인조 흑연화로.According to clause 12,
The insulation material is made of carbon black material, an artificial graphitization furnace.
상기 본체에는 외부로부터 상기 본체의 메인 통로에 상기 도가니 히터를 공급하기 위한 공급부가 설치되는, 인조 흑연화로.According to any one of claims 1 to 13,
An artificial graphitization furnace in which a supply part for supplying the crucible heater to the main passage of the main body from the outside is installed in the main body.
상기 본체에는 상기 본체의 메인 통로로부터 상기 도가니 히터를 외부로 배출하기 위한 배출부가 설치되는, 인조 흑연화로.According to clause 14,
An artificial graphitization furnace in which a discharge part for discharging the crucible heater to the outside from the main passage of the main body is installed in the main body.
상기 공급부는,
상기 본체에 대해 수직 방향으로 배치되고, 상기 도가니 히터를 상기 본체의 일측에서 상기 본체의 일단부쪽으로 이송하기 위한 제1 이송 라인, 및
상기 본체와 상기 제1 이송 라인 사이에 배치되고, 상기 제1 이송 라인으로 이송되는 상기 도가니 히터를 상기 메인 통로에 공급하기 위한 제1 챔버를 포함하는, 인조 흑연화로.According to clause 15,
The supply department,
A first transfer line disposed in a direction perpendicular to the main body and transporting the crucible heater from one side of the main body to one end of the main body, and
An artificial graphitization furnace disposed between the main body and the first transfer line and comprising a first chamber for supplying the crucible heater transferred to the first transfer line to the main passage.
상기 제1 이송 라인에는 상기 제1 챔버로 이송되는 상기 도가니 히터와 함께 유입된 공기를 제거하고 비활성 가스로 채워진 적어도 하나 이상의 제1 클린룸이 설치되는, 인조 흑연화로.According to clause 16,
An artificial graphitization furnace in which at least one first clean room filled with an inert gas is installed in the first transfer line to remove air introduced together with the crucible heater transferred to the first chamber.
상기 제1 챔버에는 상기 제1 챔버로 이송된 상기 도가니 히터를 상기 메인 통로로 수직 방향으로 이송하기 위한 수직 이송 장치가 설치되는, 인조 흑연화로.According to clause 16,
An artificial graphitization furnace in which a vertical transfer device is installed in the first chamber to vertically transfer the crucible heater transferred to the first chamber to the main passage.
상기 배출부는,
상기 본체에 대해 수직 방향으로 배치되고, 상기 도가니 히터를 상기 본체의 타단부에서 상기 본체의 일측으로 이송하기 위한 제2 이송 라인, 및
상기 본체와 상기 제2 이송 라인 사이에 배치되고, 상기 본체의 타단부로 이송된 상기 도가니 히터를 상기 제2 이송 라인으로 배출하기 위한 제2 챔버를 포함하는, 인조 흑연화로.According to clause 15,
The discharge part,
A second transfer line disposed in a direction perpendicular to the main body and transporting the crucible heater from the other end of the main body to one side of the main body, and
An artificial graphitization furnace disposed between the main body and the second transfer line, and comprising a second chamber for discharging the crucible heater transferred to the other end of the main body to the second transfer line.
상기 제2 이송 라인에는 상기 제2 챔버로부터 이송되는 상기 도가니 히터와 함께 혼입된 공기를 제거하고 비활성 가스로 채워진 적어도 하나 이상의 제2 클린룸이 설치되는, 인조 흑연화로.According to clause 19,
In the second transfer line, at least one second clean room filled with an inert gas is installed to remove air mixed with the crucible heater transferred from the second chamber.
상기 제2 챔버에는 상기 제2 챔버로 이송된 상기 도가니 히터를 상기 제2 이송 라인으로 수평 방향으로 이송하기 위한 수평 이송 장치가 설치되는, 인조 흑연화로.According to clause 20,
An artificial graphitization furnace in which a horizontal transfer device is installed in the second chamber to horizontally transfer the crucible heater transferred to the second chamber to the second transfer line.
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---|---|---|---|
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