JP2003185354A - Electrode device for high temperature electric furnace - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode device for a high temperature electric furnace such as a graphitizing furnace, a reaction sintering furnace and the like, capable of preventing the accumulation of sediments on a clearance between a furnace inner wall and an electrode inserted from the furnace inner wall, preventing a trouble such as the interruption of the operation of the furnace caused by the insulation failure and the like caused by the sediments, dispensing with the sediment eliminating work, and achieving the maintenance-free of the electrode insertion clearance part. <P>SOLUTION: This electrode device is inserted into the furnace from the furnace inner wall through a furnace shell part 1 and the furnace inner wall 2 positioned inside of the furnace shell part of the high-temperature electric furnace, and connected to a heater composed of a resistance heat generator 3B mounted in the furnace of the high-temperature electric furnace. A gas introduction pipe 10 for spraying a gas toward the inside of the furnace is mounted on a clearance 8 between the furnace inner wall and the electrode inserted from the furnace inner wall. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、高温電気炉用電極
装置、とくに、冷却凝固後に導電性の堆積物を生成する
ような揮散性のガスを放出する物体を高温下で熱処理す
るための炉、例えば、カーボン黒鉛化炉、炭化珪素や窒
化珪素の反応焼結炉、あるいは珪化炉において使用され
る電極装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】上記の高温炉におけるヒータとしては、
炉内雰囲気が非酸化性であること、炉内最高温度がかな
り高くなること、ヒータによる熱処理中の処理製品の汚
染、処理製品から揮散する成分によるヒータへの悪影響
などを避ける必要があること等から、通常、非酸化気に
おいて熱的に安定な黒鉛質発熱体が用いられる。 【０００３】これら炉内に装着されているヒータに通電
するための電極としては、断熱・耐熱ライニング層から
なる炉内壁に囲まれた炉内空間に入り込んだ部分および
これに連なる部分には通常黒鉛質が用いられるが、炉殻
部を通し外部に取り出す部分には高温下での酸化の問題
があり黒鉛質は適さないため、金属材質が選択され、黒
鉛部分と金属部分とは電極全体の中間部において適当な
ジョイントを用いて接合される。 【０００４】図２は、黒鉛化炉における従来の電極装置
を示すもので、電極３は、銅製部分３Ａと黒鉛質部分３
Ｂから構成され、両者はジョイント１６により一体化さ
れている。銅製部分３Ａは、冷却水９が流通して水冷さ
れている炉殻部１を貫通し、外周部が水冷されている電
極取出し管５の内部に挿通されており、間接的に冷却を
受けている。黒鉛質部分３Ｂは、断熱・耐熱ライニング
層からなる炉内壁２に設けたアルミナ質の耐熱性絶縁管
７により形成された電極挿入口６を通して炉内に挿入さ
れており、電極の黒鉛質部分３Ｂの周囲、すなわち黒鉛
質部分３Ｂと耐熱性絶縁管７との間には必ず間隙８が形
成される。なお、図２において、４は電極取出し口、１
４は絶縁・気密部、１５は電極外部端子である。 【０００５】高温電気炉においては、炉内の処理製品に
含まれているバインダー成分等に起因して揮発性のガス
が生じる。黒鉛化炉の場合には、気体状の炭素あるいは
超微粉状炭素含有ガスが発生する。これらのガス、ある
いは反応時に生成する各種気体性物質が、炉内の圧力に
より、この間隙部を通過して外部に出ようとする際、間
隙８で冷却され、凝固しあるいは固体状物質に変化する
など、徐々に堆積して最終的には間隙８を閉塞してしま
う。 【０００６】前記の黒鉛化炉、炭化珪素や窒化珪素の反
応焼結炉においては、堆積物として炭素質物質や、反応
ガスの一つである一酸化珪素ガスに起因する金属珪素が
知られているが、このような導電性の堆積物が生じる
と、電極におけるスパークや電極部から炉体への電流漏
洩を生じて遮断器が働くなど、操炉中断を起こすおそれ
がある。このようなトラブルが生じた場合、原因となっ
た堆積物の除去等の復帰作業が容易でなく、電極折損等
の事故を起こすなど、運転再開までに長時間を要すると
いう問題がある。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、黒鉛化炉、
反応焼結炉、珪化炉などに用いる電極装置における上記
従来の問題を解消するためになされたものであり、その
目的は、炉内壁と炉内壁から挿入される電極との間隙へ
の堆積物の形成を防ぎ、堆積物による絶縁不良等に基づ
く操炉中断等のトラブルを防止するとともに、堆積物除
去などの作業をなくし、電極挿入間隙部のメンテナンス
フリーを達成することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による高温電気炉用電極装置は、高温電気炉
の炉殻部および炉殻部の内側に位置する炉内壁を貫通し
て炉内壁から炉内に挿入され、該高温電気炉の炉内に装
着されている抵抗発熱体からなるヒータに接続される電
極装置であって、前記炉内壁と炉内壁から挿入される電
極との間隙に炉内に向けてガスを吹き付けるためのガス
導入管を設けたことを特徴とする。 【０００９】 【発明の実施の形態】前記のように、電極が断熱・耐熱
ライニング層からなる炉内壁を貫通する個所には、ライ
ニング層に電極の径より若干内径の大きい耐熱性絶縁管
をはめ込み、電極はこの耐熱性絶縁管を通して内部に挿
入され、電極の周囲、すなわち電極と耐熱性絶縁管との
間には円環状の間隙が形成される。本発明においては、
この円環状の間隙に向けてガスを吹き付けるための複数
のガス導入管を設ける。 【００１０】好ましくは、円環状の間隙の上下または左
右２個所に向けて、ガス導入管の吹出し用ノズルを配置
し、間隙にガスが吹き付けられるようにする。さらに多
くの吹出し用ノズルを配設する場合には、円環状の間隙
に沿って均等に配列するのが好ましい。 【００１１】以下、本発明の実施形態を図面により説明
する。図２は、本発明によるガス導入管を配設した電極
装置の実施例を示すものであり、従来の電極装置と共通
の部材には、図１と同じ符号を付した。 【００１２】冷却水９が流通する炉殻部１を貫通し、外
周部を水冷された電極取出し管５内に挿通された電極３
の銅製電極部３Ａとジョイント１６により一体化された
電極３の黒鉛質部分３Ｂは、炉内壁２に設けたアルミナ
質の耐熱性絶縁管７により形成された電極挿入口６を通
して炉内に挿入されており、黒鉛質部分３Ｂと耐熱性絶
縁管７との間の円環状の間隙８に向けてガスを吹き付け
るためのガス導入管１０が配置されている。 【００１３】ガス導入管１０は、電極径の約１／１０の
径を有するもので、電極３と平行に、且つ上下２個所に
配置され、絶縁性保持具１３により電極取出し管５の内
面に電極３に触れないように固定されている。ガス導入
管１０は、電極取出し管５の炉体外側端部において、フ
ッ素樹脂系材質等からなる絶縁・気密部１４の電極取出
し口４を介して外部に引き出され、電極３には外部端子
１５が装着されて外部電源に接続されている。 【００１４】ガス導入管１０の先端のノズル部１２は、
電極挿入口６近傍まで達するように延長されており、吹
付けガスが電極挿入口６の間隙８から炉の内部に流れる
よう、ノズル部１２を電極３の中心軸方向に向かって若
干折れ曲がった形状に調整するのが好ましい。ガス導入
管１０には、ガス導入口１１から空気、あるいは窒素ガ
ス、アルゴンガスなどの非酸化性ガスが導入され、先端
のノズル部１２から、図２において矢印で示すように、
炉内に吹き込まれる。なお、絶縁・気密部１４は炉内雰
囲気を維持するために必要な気密度を保つよう形成され
る。 【００１５】 【発明の効果】本発明によれば、炉内壁の電極挿入口に
おける堆積物の形成が無くなり、従来のような堆積物の
除去作業が不要となる。例えば、従来のバッチ式黒鉛化
炉においては、平均して３か月に１回、堆積物の起因す
る電極挿入口の間隙の閉塞によるトラブルが経験され、
これに伴ってメンテナンスも月１度の頻度で行わざるを
得なかったのに対して、本発明の電極装置の採用によ
り、１年間を経ても電極挿入口の間隙の閉塞によるトラ
ブルは発生しなかった。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode device for a high-temperature electric furnace, and more particularly to a method for releasing a volatile gas which forms a conductive deposit after cooling and solidification. The present invention relates to an electrode device used in a furnace for heat-treating an object at a high temperature, for example, a carbon graphitization furnace, a reaction sintering furnace of silicon carbide or silicon nitride, or a silicification furnace. 2. Description of the Related Art As a heater in the high temperature furnace described above,
The atmosphere in the furnace is non-oxidizing, the maximum temperature in the furnace is extremely high, contamination of the processed product during the heat treatment by the heater, and the need to avoid adverse effects on the heater due to components volatilized from the processed product, etc. Therefore, a graphite heating element which is thermally stable in non-oxidizing gas is usually used. [0003] As an electrode for energizing a heater mounted in the furnace, graphite is usually used in a part which enters into a furnace space surrounded by a furnace inner wall made of a heat-insulating and heat-resistant lining layer and a part connected to the furnace. However, graphite is not suitable for the part that is taken out of the furnace through the furnace shell, and there is a problem of oxidation at high temperatures. Therefore, a metal material is selected. The parts are joined using a suitable joint. FIG. 2 shows a conventional electrode device in a graphitization furnace. The electrode 3 comprises a copper part 3A and a graphite part 3A.
B, and both are integrated by a joint 16. The copper portion 3A penetrates through the furnace shell 1 in which the cooling water 9 flows and is water-cooled, and is inserted into the inside of the electrode extraction tube 5 whose outer peripheral portion is water-cooled, and is indirectly cooled. I have. The graphite portion 3B is inserted into the furnace through an electrode insertion port 6 formed by an alumina heat-resistant insulating tube 7 provided on the furnace inner wall 2 made of a heat-insulating and heat-resistant lining layer. , That is, a gap 8 is always formed between the graphite portion 3B and the heat-resistant insulating tube 7. In FIG. 2, reference numeral 4 denotes an electrode outlet,
Reference numeral 4 denotes an insulating / airtight portion, and reference numeral 15 denotes an electrode external terminal. [0005] In a high-temperature electric furnace, a volatile gas is generated due to a binder component and the like contained in a processed product in the furnace. In the case of a graphitization furnace, gaseous carbon or gas containing ultrafine carbon is generated. When these gases or various gaseous substances produced during the reaction pass through this gap due to the pressure inside the furnace and are going to the outside, they are cooled in the gap 8 and solidified or changed into a solid substance. For example, they gradually accumulate and eventually close the gap 8. In the graphitization furnace and the reaction sintering furnace of silicon carbide and silicon nitride, carbonaceous substances and metallic silicon caused by silicon monoxide gas, which is one of the reaction gases, are known as deposits. However, if such conductive deposits are generated, there is a possibility that the operation of the furnace may be interrupted, such as a spark at the electrode or a current leakage from the electrode portion to the furnace body to operate the circuit breaker. When such a trouble occurs, there is a problem that it is not easy to perform a recovery operation such as removal of the deposits causing the trouble, and an accident such as breakage of an electrode occurs, so that it takes a long time to restart the operation. [0007] The present invention relates to a graphitization furnace,
The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems in an electrode device used for a reaction sintering furnace, a silicification furnace, and the like, and the purpose is to deposit sediment in a gap between a furnace inner wall and an electrode inserted from the furnace inner wall. An object of the present invention is to prevent the formation of the electrode, prevent troubles such as interruption of the furnace operation due to insulation failure or the like due to deposits, and eliminate maintenance such as deposits, thereby achieving maintenance-free operation of the electrode insertion gap. According to the present invention, there is provided an electrode apparatus for a high-temperature electric furnace, comprising: a furnace shell of a high-temperature electric furnace; and a furnace inner wall located inside the furnace shell. An electrode device that penetrates and is inserted into the furnace from the furnace inner wall and connected to a heater including a resistance heating element mounted in the furnace of the high-temperature electric furnace, wherein the electrode device is inserted from the furnace inner wall and the furnace inner wall. A gas introduction pipe for blowing gas toward the inside of the furnace is provided in the gap between the electrode and the electrode. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As described above, a heat-resistant insulating tube having an inner diameter slightly larger than the diameter of an electrode is fitted into a lining layer at a place where an electrode penetrates a furnace inner wall composed of a heat-insulating and heat-resistant lining layer. The electrode is inserted into the inside through the heat-resistant insulating tube, and an annular gap is formed around the electrode, that is, between the electrode and the heat-resistant insulating tube. In the present invention,
A plurality of gas introduction pipes for blowing gas toward the annular gap are provided. [0010] Preferably, a blow-out nozzle of a gas inlet pipe is arranged toward upper and lower or right and left two places of the annular gap so that gas is blown into the gap. When more blowing nozzles are provided, it is preferable to arrange them evenly along the annular gap. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows an embodiment of an electrode device provided with a gas inlet tube according to the present invention, and members common to those of the conventional electrode device are denoted by the same reference numerals as in FIG. The electrode 3 penetrating through the furnace shell 1 through which the cooling water 9 flows and the outer periphery of which is inserted into the water-cooled electrode extraction pipe 5
The graphite portion 3B of the electrode 3 integrated with the copper electrode portion 3A and the joint 16 is inserted into the furnace through an electrode insertion port 6 formed by an alumina heat-resistant insulating tube 7 provided on the furnace inner wall 2. A gas introduction pipe 10 for blowing gas toward an annular gap 8 between the graphite portion 3B and the heat-resistant insulating tube 7 is provided. The gas introduction tube 10 has a diameter of about 1/10 of the diameter of the electrode, is arranged in parallel with the electrode 3 and at two upper and lower positions, and is provided on the inner surface of the electrode take-out tube 5 by the insulating holder 13. It is fixed so as not to touch the electrode 3. The gas inlet tube 10 is drawn out to the outside through the electrode outlet 4 of the insulating / hermetic portion 14 made of a fluororesin material or the like at the outer end of the furnace body of the electrode outlet tube 5. Is attached and connected to an external power supply. The nozzle 12 at the tip of the gas introduction pipe 10
The nozzle 12 is slightly bent toward the center axis of the electrode 3 so that the blowing gas flows into the furnace from the gap 8 of the electrode insertion port 6 so as to reach the vicinity of the electrode insertion port 6. It is preferred to adjust to. Air or a non-oxidizing gas such as nitrogen gas or argon gas is introduced into the gas introduction pipe 10 from the gas introduction port 11, and from the nozzle 12 at the tip, as shown by an arrow in FIG.
It is blown into the furnace. The insulating / hermetic portion 14 is formed so as to maintain an airtightness necessary for maintaining the furnace atmosphere. According to the present invention, the formation of deposits at the electrode insertion port on the inner wall of the furnace is eliminated, and the conventional operation of removing deposits is not required. For example, in the conventional batch-type graphitization furnace, once every three months on average, troubles due to clogging of the gap between the electrode insertion ports caused by deposits are experienced,
Along with this, maintenance had to be performed once a month, but by employing the electrode device of the present invention, troubles due to blockage of the gap of the electrode insertion port did not occur even after one year. Was.

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の電極装置を示す断面図である。 【図２】従来の電極装置を示す断面図である。 【符号の説明】 １ 炉殻部 ２ 炉内壁 ３ 電極 ３Ａ 銅製電極部 ３Ｂ 黒鉛質電極部 ４ 電極取出し口 ５ 電極取出し管 ６ 電極挿入口 ７ 耐熱性絶縁管 ８ 間隙 ９ 冷却水 １０ ガス導入管 １１ ガス導入口 １２ ノズル １３ 絶縁性保持具 １４ 絶縁・気密部 １５ 電極外部端子 １６ ジョイント[Brief description of the drawings] FIG. 1 is a sectional view showing an electrode device of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing a conventional electrode device. [Explanation of symbols] 1 Furnace shell 2 Furnace inner wall 3 electrodes 3A copper electrode 3B Graphite electrode part 4 Electrode outlet 5 Electrode take-out tube 6 Electrode insertion port 7 Heat resistant insulation tube 8 gap 9 Cooling water 10 Gas inlet pipe 11 Gas inlet 12 nozzles 13 Insulating holder 14 Insulation / airtight part 15 External electrode terminal 16 Joints

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項１】 高温電気炉の炉殻部および炉殻部の内側
に位置する炉内壁を貫通して炉内に挿入され、該高温電
気炉の炉内に装着されている抵抗発熱体からなるヒータ
に接続される電極装置であって、前記炉内壁と炉内壁か
ら挿入される電極との間隙に炉内に向けてガスを吹き付
けるためのガス導入管を設けたことを特徴とする高温電
気炉用電極装置。Claims: 1. A high-temperature electric furnace, which is inserted into a furnace through a furnace shell and a furnace inner wall located inside the furnace shell, and mounted in the furnace of the high-temperature electric furnace. An electrode device connected to a heater comprising a resistance heating element, wherein a gas introduction pipe for blowing gas toward the furnace is provided in a gap between the furnace inner wall and an electrode inserted from the furnace inner wall. Characteristic electrode device for high-temperature electric furnace.