JPH04101385A - Carbon melting pot device - Google Patents
Carbon melting pot deviceInfo
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- General Induction Heating (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（１）発明の目的
［産業上の利用分野］
本発明は、カーボンルツボ装置に関し、特に、カーボン
ルツボがガラス状カーボンで形成されかつカーボンルツ
ボと誘導コイルとの間にカーボン筒体が配設されてなる
カーボンルツボ装置に関するものである。Detailed Description of the Invention (1) Object of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a carbon crucible device, and in particular, the present invention relates to a carbon crucible device, in which a carbon crucible is formed of glassy carbon, and a The present invention relates to a carbon crucible device in which a carbon cylinder is disposed.
［従来の技術］
従来、この種のカーボンルツボ装置としては、多孔質材
料で形成されたカーボンルツボに被溶解物を収容してお
き、誘導コイルに高周波電流を与えることにより、カー
ボンルツボに収容された被溶解物を溶解せしめ蒸着など
に供してなるものが提案されていた。[Prior Art] Conventionally, in this type of carbon crucible device, a material to be melted is stored in a carbon crucible made of a porous material, and the material is contained in the carbon crucible by applying a high frequency current to an induction coil. A method has been proposed in which a material to be melted is melted and subjected to vapor deposition or the like.
［解決すべき問題点］
しかしながら、従来のカーボンルツボ装置では、カーボ
ンルツボが多孔質材料で形成されていたので、（１）被
溶解物がカーボンルツボの細孔に浸入して反応し減肉を
生じ易（短時間でカーボンルツボを破損せしめてしまう
欠点があり、このため（１１）カーボンルツボの細孔に
対し被溶解物と反応しにくい無機物を充填しなければな
らない欠点があり、これに伴なってｆｉｉｉｌ カーボ
ンルツボの細孔への無機物の充填に際して内部に残留し
た無機物の水溶液がカーボンルツボの使用時に加熱され
ガス化して被渚解物中に放出されて突沸を生じる欠点が
あった。[Problems to be solved] However, in conventional carbon crucible devices, the carbon crucible is made of a porous material, so (1) the material to be melted enters the pores of the carbon crucible and reacts, causing thinning. (11) There is a drawback that the pores of the carbon crucible must be filled with an inorganic substance that does not easily react with the material to be melted. Therefore, when the pores of the carbon crucible are filled with the inorganic material, the aqueous solution of the inorganic material remaining inside the carbon crucible is heated and gasified when the carbon crucible is used, and is released into the material to be dissolved, resulting in bumping.
そこで、本発明は、これらの欠点を除去する目的で、カ
ーボンルツボがガラス状カーボンで形成されかつカーボ
ンルツボと誘導コイルとの間にカーボン筒体が配設され
てなるカーボンルツボ装置を提供せんとするものである
。Therefore, in order to eliminate these drawbacks, the present invention aims to provide a carbon crucible device in which a carbon crucible is made of glassy carbon and a carbon cylinder is disposed between the carbon crucible and an induction coil. It is something to do.
（２）発明の構成
［問題点の解決手段］
本発明により提供される問題点の解決手段は、「被溶解
物を収容するためのカーボンルツボの周囲に対し誘導コ
イルを配設してなるカーボンルツボ装置において、カー
ボンルツボがガラス状カーボンで形成されており、カー
ボンルツボと誘導コイルとの開にカーボン筒体が配設さ
れてなることを特徴とするカーボンルツボ装置」
である。(2) Structure of the Invention [Means for Solving the Problems] The means for solving the problems provided by the present invention is as follows. 1. A carbon crucible device characterized in that the carbon crucible is made of glassy carbon, and a carbon cylinder is disposed between the carbon crucible and an induction coil.
［イ乍用１
本発明にかかるカーボンルツボ装置は、上述の［問題点
の解決手段］に明示したごとく、被溶解物を収容するた
めのカーボンルツボがガラス状カーボンで形成されてお
り、カーボンルツボと誘導コイルとの間にカーボン筒体
が配設されているので、
（ｉｔ カーボンルツボを緻密化する作用をなし、また
（１１） カーボンルツボの肉厚を確保することなく誘
導加熱を達成する作用
をなし、ひいては
（ｉｉｉ）寿命を遷延する作用
をなし、併せて
（１ｖ）被溶解物に対するカーボン粒子の混入を防止す
る作用
ならびに
ｆＶｌ被溶解物の突沸を抑制する作用
をなす。[Use 1] As specified in the above-mentioned [Means for solving problems], in the carbon crucible device according to the present invention, the carbon crucible for accommodating the material to be melted is formed of glassy carbon. Since the carbon cylinder is disposed between the carbon crucible and the induction coil, it acts to densify the carbon crucible and (11) achieves induction heating without ensuring the thickness of the carbon crucible. In addition, (iii) it has the effect of prolonging the service life, and (1v) it also has the effect of preventing the mixing of carbon particles into the melted material and the effect of suppressing bumping of the fVl melted material.
［実施例］
次に、本発明にかかるカーボンルツボ装置について、そ
の好ましい実施例を挙げ、添付図面を参照しつつ、具体
的に説明する。[Example] Next, the carbon crucible device according to the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings, citing preferred examples thereof.
工夫亘医五講亙１
まず、第１区を参解しつつ、本発明にかかるカーボンル
ツボ装置の一実施例について、その構成を詳細に説明す
る。First, with reference to Section 1, the configuration of an embodiment of the carbon crucible device according to the present invention will be described in detail.
１０は、本発明にかかるカーボンルツボ装置であって、
ガラス状カーボンで形成されており被溶解物Ｗを収容し
て渚解するためのカーボンルツボ１１と、カーボンルツ
ボ１１の周囲に配設されかつ非ガラス状カーボンによっ
て形成されておりカーボンルツボ１１の加熱手段として
機能するカーボン筒体１２と、カーボンルツボ１１およ
びカーボン筒体１２を収容しておりカーボンルツボ１１
の破損時に被溶解物Ｗが周囲へ飛散することを防止する
ための耐火ルツボ１３とを備えている。カーボン筒体１
２が配設されている根拠は、カーボンルツボ１１がガラ
ス状カーボンによって形成されているため、固有抵抗が
高く、直接に誘導加熱しようとすれば従来よりも高周波
の電流を必要とすることにある。すなわち、本発明は、
カーボン筒体１２を配設することにより、従来と同等の
高周波電流を使用しても、誘導加熱できるように配慮し
ている。耐火ルツボ１３は、非導電性であることが好ま
しい。10 is a carbon crucible device according to the present invention,
A carbon crucible 11 made of glassy carbon and used to accommodate and shore melt the material W to be melted; and a carbon crucible 11 arranged around the carbon crucible 11 made of non-glassy carbon to heat the carbon crucible 11. The carbon crucible 11 houses a carbon cylinder 12 functioning as a means, a carbon crucible 11 and a carbon cylinder 12.
A refractory crucible 13 is provided to prevent the material to be melted W from scattering to the surroundings when the crucible is damaged. Carbon cylinder 1
2 is provided because the carbon crucible 11 is made of glassy carbon, which has a high specific resistance, and direct induction heating requires a higher frequency current than conventional ones. . That is, the present invention
By arranging the carbon cylinder 12, consideration is given to enabling induction heating even when using the same high-frequency current as in the past. Preferably, the refractory crucible 13 is non-conductive.
カーボンルツボ装Ｍ１０は、また、耐火ルツボ１３の内
部に対し充填されており少なくともカーボン筒体１２の
周囲を包囲するための断熱材１４と、耐火ルツボ１３の
周囲に配設されかつ適宜の高周波電源（図示せず）に接
続されておりカーボン筒体１２に誘導電流を発生せしめ
て発熱せしめカーボンルツボ１１を加熱するための誘導
コイル１５とを備えている。The carbon crucible assembly M10 also includes a heat insulating material 14 that is filled into the inside of the refractory crucible 13 and surrounds at least the carbon cylinder 12, and a suitable high-frequency power source that is disposed around the refractory crucible 13. (not shown) and is provided with an induction coil 15 for generating an induced current in the carbon cylindrical body 12 to generate heat and heat the carbon crucible 11.
断熱材１４としては、炭素繊維（トウ、フェルトあるい
はベーパなと）、炭素粒子（カーボンブラックあるいは
コークス粉なと）もしくは他の無機物質（アルミナ繊維
など）を採用すればよい。As the heat insulating material 14, carbon fibers (tow, felt, vapor, etc.), carbon particles (carbon black, coke powder, etc.), or other inorganic substances (alumina fibers, etc.) may be used.
ユＭ阻り
更に、本発明にかかるカーボンルツボ装置の一実施例に
ついて、その製造要領を説明する。Furthermore, a manufacturing procedure for an embodiment of the carbon crucible device according to the present invention will be explained.
第１に、カーボンルツボ１１を作成する。カーボンルツ
ボ１１は、熱硬化性樹脂（たとえばフェノール樹脂ある
いはフルフリルアルコール樹脂など）もしくは熱硬化性
樹脂の材料（たとえばフルフリルアルコールなど）を出
発材料として作成する。First, a carbon crucible 11 is created. The carbon crucible 11 is created using a thermosetting resin (eg, phenol resin or furfuryl alcohol resin) or a thermosetting resin material (eg, furfuryl alcohol) as a starting material.
すなわち、たとえば、フェノール樹脂を出発材料とする
場合、その粉末を加熱しつつ圧縮成形してカーボンルツ
ボ成形体を作成する。また、フルフリルアルコールを出
発材料とする場合、それを必要に応じ触媒とともに成形
型に収容して硬化せしめてカーボンルツボ成形体を作成
する。カーボンルツボ成形体は、不活性ガス雰囲気中で
炭化し、加熱処理することにより、カーボンルツボ１１
を作成する。That is, for example, when a phenol resin is used as a starting material, a carbon crucible molded body is created by compression molding the powder while heating. Further, when furfuryl alcohol is used as a starting material, it is placed in a mold together with a catalyst if necessary and cured to produce a carbon crucible molded body. The carbon crucible molded body is carbonized in an inert gas atmosphere and heated to form a carbon crucible 11.
Create.
第２に、カーボンルツボ１１は、多孔質材料で別途作成
されたカーボン筒体１２とともに耐火ルツボ１３内に収
容され、かつカーボン筒体１２の周囲ならびに下部に断
熱材１４が充填される。Second, the carbon crucible 11 is housed in a refractory crucible 13 together with a carbon cylinder 12 separately made of a porous material, and a heat insulating material 14 is filled around and below the carbon cylinder 12.
第３に、耐火ルツボ１３の周囲には、誘導コイル１５が
配設される。Thirdly, an induction coil 15 is disposed around the refractory crucible 13.
以上により、本発明にかかるカーボンルツボ装置１０が
、製造される。Through the above steps, the carbon crucible device 10 according to the present invention is manufactured.
ユ災血土辺丘里上
加えて、本発明にかかるカーボンルツボ装置の一実施例
について、その作用を詳細に説明する。In addition, the operation of an embodiment of the carbon crucible device according to the present invention will be explained in detail.
本発明にかかるカーボンルツボ装置１０は、カーボンル
ツボ１１に被溶解物Ｗを収容して適宜の雰囲気中に収容
したのち、誘導コイル１５に対して適宜の高周波電流を
供給すると、カーボン筒体１２に誘導電流が流れ、発熱
する。The carbon crucible device 10 according to the present invention accommodates a material to be melted W in a carbon crucible 11 in an appropriate atmosphere, and then supplies an appropriate high-frequency current to an induction coil 15 to form a carbon cylinder 12. An induced current flows and generates heat.
これに伴なって、カーボンルツボ１１は、加熱され、収
容された被溶解物Ｗが溶解される。Along with this, the carbon crucible 11 is heated and the contained material W to be melted is melted.
二且生豊り
併せて、本発明にかかるカーボンルツボ装置の理解を促
進するために、−層具体的な数値などを挙げて詳細に説
明する。In order to facilitate understanding of the carbon crucible device according to the present invention, a detailed explanation will be given with specific numerical values and the like.
夫丘廻ユ
フルフリルアルコールに適宜の酸触媒を添加して成形型
に流し込み硬化せしめることにより、カーボンルツボ成
形体を作成した。A carbon crucible molded body was prepared by adding an appropriate acid catalyst to the furfuryl alcohol and pouring it into a mold and hardening it.
カーボンルツボ成形体は、不活性ガス雰囲気中で炭化せ
しめたのち熱処理することにより、直径および高さがと
もに１００ｍｍであって肉厚が３ｍｍのガラス状カーボ
ンで形成されたカーボンルツボとされた。カーボンルツ
ボは、水浸法により気孔率を測定したところ、全て１％
未満であった。The carbon crucible molded body was carbonized in an inert gas atmosphere and then heat-treated to obtain a carbon crucible made of glassy carbon with a diameter and height of 100 mm and a wall thickness of 3 mm. When the porosity of the carbon crucibles was measured using the water immersion method, they were all 1%.
It was less than
カーボンルツボは、その周囲に外径が１２１ｍｍでかつ
高さが１２０ｍｍであり肉厚が１０ｍｍである多孔質材
料を用いて常温静水圧加工もしくは押出加工によって作
製されたカーボン筒体を配置し、更に、断熱材としての
炭素繊維とともに耐火ルツボの内部に収容した。耐火ル
ツボの周囲には、誘導コイルが配設されていた。The carbon crucible has a carbon cylindrical body made by cold isostatic pressure processing or extrusion processing using a porous material having an outer diameter of 121 mm, a height of 120 mm, and a wall thickness of 10 mm arranged around the crucible, and further , and housed inside a refractory crucible together with carbon fiber as a heat insulating material. An induction coil was placed around the refractory crucible.
以上により作製されたカーボンルツボ装置は、以下のご
とく、アルミニウムの蒸着に反復して供され、カーボン
ルツボが破損するまでの平均反復回数（すなわち平均耐
用回数）と突沸現象の有無と被溶解物（ここではアルミ
ニウム）の平均加熱温度とを観察した（第１表参照）。The carbon crucible device manufactured in the above manner is repeatedly used for aluminum vapor deposition as shown below, and the average number of repetitions until the carbon crucible breaks (i.e., the average service life), the presence or absence of bumping phenomenon, and the melting material ( Here, the average heating temperature of aluminum (aluminum) was observed (see Table 1).
アルミニウムの蒸着は、カーボンルツボにアルミニウム
を収容したのち、Ｉ Ｘ １Ｏ−２Ｔｏｒｒの雰囲気中
に収容して誘導コイルに対し高周波電源から１０ＫＨｚ
の高周波電流を供給することにより、実行された。For the vapor deposition of aluminum, aluminum is placed in a carbon crucible, then placed in an atmosphere of I
This was carried out by supplying a high frequency current.
実」■ｉス
フェノール樹脂粉末を加熱して圧縮成形することにより
、カーボンルツボ成形体を作成した。A carbon crucible molded body was prepared by heating and compression molding the sphenol resin powder.
カーボンルツボ成形体は、不活性ガス雰囲気中で炭化せ
しめたのち熱処理することにより、直径および高さがと
もに１００ｍｍであって肉厚が３ｍｍのガラス状カーボ
ンでできたカーボンルツボとされた。カーボンルツボは
、水浸法により気孔率を測定したところ、１％未満であ
った。The carbon crucible molded body was carbonized in an inert gas atmosphere and then heat-treated to obtain a carbon crucible made of glassy carbon with a diameter and height of 100 mm and a wall thickness of 3 mm. The porosity of the carbon crucible was measured by a water immersion method and was found to be less than 1%.
カーボンルツボは、実施例１と同一の条件下でアルミニ
ウムの蒸着に供したところ、第１表に示したごとき結果
が得られた。When the carbon crucible was subjected to vapor deposition of aluminum under the same conditions as in Example 1, the results shown in Table 1 were obtained.
比較±よ
実施例１において、カーボン筒体を除去したところ、カ
ーボンルツボの内部（ひいてはアルミニウム）は、１１
００℃までしか加熱できなかった。このため、アルミニ
ウムを溶解できず、蒸着できなかった。Comparison ± In Example 1, when the carbon cylinder was removed, the inside of the carbon crucible (and therefore the aluminum) was 11
It could only be heated up to 00°C. For this reason, aluminum could not be melted and could not be vapor deposited.
比較±ｌ
嵩比重１８０の人造黒鉛を加工して外径および高さがそ
れぞれ１２０ｍｍおよび１００闘でかつ肉厚がｌＯ闘の
カーボンルツボを作製した。Comparison ±l Artificial graphite with a bulk specific gravity of 180 was processed to produce a carbon crucible with an outer diameter and a height of 120 mm and 100 mm, respectively, and a wall thickness of 10 mm.
カーボンルツボは、オートクレーブに収容し１Ｏ−２Ｔ
ｏｒｒまで減圧して１時間保持したのち、濃度５０％の
硝酸アルミニウム水溶液に浸漬した。カーボンルツボは
、オートクレーブ中で９ ｋｇ／ｃｍ２まで加圧して３
０分間保持した。The carbon crucible is housed in an autoclave at 1O-2T.
After the pressure was reduced to orr and held for 1 hour, it was immersed in an aluminum nitrate aqueous solution with a concentration of 50%. The carbon crucible was pressurized to 9 kg/cm2 in an autoclave for 3
It was held for 0 minutes.
次いで、カーボンルツボは、オートクレーブ中を窒素雰
囲気としたのち、室温から６５０℃まで加熱された。こ
のときの昇温速度は、３０℃／分であった。Next, the carbon crucible was heated from room temperature to 650° C. after a nitrogen atmosphere was created in the autoclave. The temperature increase rate at this time was 30°C/min.
更に、カーボンルツボは、上述したオートクレーブ中の
処理をもう１回反復したのち、炭素繊維でできたフェル
トを断熱材として巻回し、耐火ルツボに収容された。Further, the carbon crucible was subjected to the above-described autoclave treatment once more, and then wrapped with felt made of carbon fiber as a heat insulating material, and then housed in a refractory crucible.
以下、実施例１を反復したところ、第１表の結果が得ら
れた。Hereinafter, when Example 1 was repeated, the results shown in Table 1 were obtained.
１−上一潰
なお、上述では、耐火ルツボ１３と断熱材１４とが配設
されるものとして説明したが、本発明は、これに限定さ
れるものではなく、所望に応じてこれらを除去してもよ
い。1-1 Summary Although the above description assumes that the refractory crucible 13 and the heat insulating material 14 are provided, the present invention is not limited to this, and these may be removed as desired. You can.
（３）発明の効果
上述より明らかなように、本発明にがかるカーンルツボ
装置は、上述の［問題点の解決手段１に明示したごとく
、被溶解物を収容するためのカーボンルツボがガラス状
カーボンで形成されており、カーボンルツボと誘導コイ
ルとの間にカーボン筒体が配設されているので、
（ｉｌ カーボンルツボを緻密化できる効果を有し、ま
た
（１１）カーボンルツボの肉厚を確保することなく誘導
加熱を達成できる効果
を有し、ひいては
（ｉｉｉ）寿命を遷延できる効果
を有し、併せて
ｆｉｖ）被溶解物に対するカーボン粒子の混入を防止で
きる効果
ならびに
（Ｖ）被溶解物の突沸を抑制できる効果を有する。(3) Effects of the Invention As is clear from the above description, the Cahn crucible apparatus according to the present invention has the advantage that the carbon crucible for accommodating the material to be melted is made of glassy carbon, as specified in the above-mentioned [Problem Solution 1]. Since the carbon cylinder body is arranged between the carbon crucible and the induction coil, it has the effect of making the carbon crucible denser and (11) ensuring the thickness of the carbon crucible. (iii) It has the effect of prolonging the service life, and (iv) It has the effect of preventing the mixing of carbon particles into the material to be melted, and (V) The effect of preventing bumping of the material to be melted. It has the effect of suppressing
第１図は、本発明にかかるカーボンルツボ装置の一実施
例を示すための断面図である。
１０・−・・・・ ・・・・
１２ ・・ ・ ・・・ ・
１３・・・・・ ・ ・・・ ・
１４ ・・・ ・ ・・・・・
１５・・・・ ・・・ ・・・・
カーボンルツボ装置
カーボンルツボ
カーボン筒体
面寸火ル゛ンボ
断熱材
誘導コイルFIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a carbon crucible device according to the present invention. 10・−・・・・・12・・・・・・・13・・・・・・・14・・・・・・・・・15・・・・・・・・・・ Carbon crucible device Carbon crucible Carbon cylinder surface dimensions Fired crucible Insulation material Induction coil
Claims (1)
誘導コイルを配設してなるカーボンルツボ装置において
、カーボンルツボがガラス状カーボンで形成されており
、カーボンルツボと誘導コイルとの間にカーボン筒体が
配設されてなることを特徴とするカーボンルツボ装置。In a carbon crucible device in which an induction coil is arranged around a carbon crucible for accommodating materials to be melted, the carbon crucible is made of glassy carbon, and a carbon tube is installed between the carbon crucible and the induction coil. A carbon crucible device characterized by having a body arranged therein.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP21793690A JPH04101385A (en) | 1990-08-17 | 1990-08-17 | Carbon melting pot device |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21793690A Pending JPH04101385A (en) | 1990-08-17 | 1990-08-17 | Carbon melting pot device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04101385A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002243370A (en) * | 2001-02-13 | 2002-08-28 | Daido Steel Co Ltd | Apparatus for dissolving silicon |
| US6932872B2 (en) * | 2001-11-16 | 2005-08-23 | Kobe Steel, Ltd. | Heating apparatus using induction heating |
| WO2006112250A1 (en) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Induction heating element made of glassy carbon, heating device and heater |
| CN103673598A (en) * | 2012-09-04 | 2014-03-26 | 三星电机株式会社 | Refractory structure for preparing nickel powder and preparing method of nickel powder |
-
1990
- 1990-08-17 JP JP21793690A patent/JPH04101385A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002243370A (en) * | 2001-02-13 | 2002-08-28 | Daido Steel Co Ltd | Apparatus for dissolving silicon |
| US6932872B2 (en) * | 2001-11-16 | 2005-08-23 | Kobe Steel, Ltd. | Heating apparatus using induction heating |
| WO2006112250A1 (en) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Induction heating element made of glassy carbon, heating device and heater |
| CN103673598A (en) * | 2012-09-04 | 2014-03-26 | 三星电机株式会社 | Refractory structure for preparing nickel powder and preparing method of nickel powder |
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