ZGD10kg 真空感應熔煉定(ding)向凝固爐技(ji)術條(tiao)件

1 概述：

真空感應熔煉定向凝固爐是我所以真空感應熔煉爐為基礎研制開發的一種用于獲得晶(jing)體材料的一種現代化設備。

2 工作原理：

本(ben)設備(bei)利(li)用(yong)中頻(pin)感應加熱進行(xing)熔(rong)化材料(liao)，然后(hou)將熔(rong)融的(de)材料(liao)倒入特定形狀的(de)坩堝(guo)內，通過石墨(mo)電阻爐 (帶(dai)組合屏) 加熱、保溫(wen)、控溫(wen)。然后(hou)使坩堝(guo)緩慢下降(jiang)，通過一個溫(wen)度梯度較大的(de)區域(yu)，讓結晶(jing)從坩堝(guo)底部(bu)開始，逐漸向(xiang)上推移，進行(xing)晶(jing)體(ti)(ti)生長。本(ben)產(chan)品主(zhu)要(yao)適(shi)用(yong)于(yu)生產(chan)堿(jian)鹵化物、光學晶(jing)體(ti)(ti)、閃(shan)爍晶(jing)體(ti)(ti)、激光晶(jing)體(ti)(ti)等。

3 主要技術指標：

3.1 坩堝容積： 5~10kg (鋼)

3.2 設備(bei)總功率： 145kW

3.3 中頻(pin)電源功率： 60kW

3.4 中頻工作電壓： 250V

3.5 中頻頻率： ＜4000Hz

3.6 輸入電壓：三相(xiang) 380V

3.7 電(dian)阻(zu)爐(lu)總功率(lv)： 60kW

3.8 電(dian)阻爐工作電(dian)壓： ≤28V

3.9 電阻(zu)爐輸入電壓(ya)： 220V

3.10 力矩電機輸入電壓： 220V±10%

3.11 力矩(ju)電機速(su)度設定： 0.5~500 轉/分

3.12 力矩電(dian)機電(dian)流設定(ding)： 0.10~1.70A

3.13 鑄模拉速范圍： 0.1~10mm/min (下降)

3.14 拉模行程： 50mm/min (回位(wei))

3.15 拉模工作振動(dong)指標： 400 行程內(nei)振動(dong)小(xiao)于(yu) 0.05g 、擺(bai)動(dong)量小(xiao)于(yu) 20μ m

3.16 熔化周期： 小于 30min

3.17 極限真空度： 6.67×10-3

3.18 工作(zuo)真空度： 6.67×10-2

3.19 壓(ya)升率： 小于 3Pa/h

3.20 電阻(zu)爐溫度： 極限 1400℃ ￠90×400mm 均(jun)溫區內溫差±5℃

3.21 中頻熔煉溫度(du)： 極限 1700℃

3.22 冷卻水(shui)壓(ya)： 0.15MPa — 0.3MPa

3.23 冷卻水流量： 9m3/h

3.24 設備(bei)總重量(liang)： 3.8t (視不同的中(zhong)頻電(dian)源略有變化)

4 結構性能(neng)和特點：

4.1 10kg 真空(kong)感應熔(rong)煉定向凝固(gu)爐的(de)主(zhu)要結構：爐體(ti)、爐蓋、提升機構、轉軸進電(dian)、線圈、保溫爐、托錠(ding)機構、真空(kong)系(xi)(xi)統(tong)、液壓(ya)系(xi)(xi)統(tong)、氣動系(xi)(xi)統(tong)、視窗機構、控溫系(xi)(xi)統(tong)等。

4.1.1 爐(lu)(lu)體、爐(lu)(lu)蓋(gai)：是組成該類電爐(lu)(lu)的(de)真空容器，所有的(de)其它(ta)機構(gou)都附屬(shu)在(zai)爐(lu)(lu)體爐(lu)(lu)蓋(gai)上，爐(lu)(lu)體的(de)直(zhi)徑為 800mm 立式結(jie)構(gou)，爐(lu)(lu)蓋(gai)可提升轉動，均(jun)采(cai)用水(shui)冷(leng)夾壁結(jie)構(gou)，爐(lu)(lu)蓋(gai)采(cai)用三(san)圓弧結(jie)構(gou)。

4.12 提升(sheng)機構：

提(ti)(ti)升機構為爐體、爐蓋的連接機構，通過提(ti)(ti)升機構，可將爐蓋提(ti)(ti)升起(qi)來回轉(zhuan)，爐蓋提(ti)(ti)升為液壓驅動，電控操作(zuo)。

4.13 轉軸進電(dian)系統與傾爐(lu)機構(gou)：

轉軸(zhou)(zhou)為水冷(leng)同軸(zhou)(zhou)式饋(kui)電(dian)方式，可以拆卸，進(jin)電(dian)系統由(you) 0.1mm 單(dan)導(dao)線(xian)(xian)組成(cheng)截面導(dao)線(xian)(xian)50mm2，共 20 根(gen)，制(zhi)成(cheng)母線(xian)(xian)與(yu)轉軸(zhou)(zhou)之間的連線(xian)(xian)，比原來單(dan)用水冷(leng)電(dian)纜的導(dao)線(xian)(xian)提高(gao)了5%以上(shang)效率，線(xian)(xian)路壓(ya)降(jiang)不大(da)于 5V。這樣結(jie)構既提高(gao)了效率，轉動(dong)起來也靈活、可靠(kao)。澆鑄傾(qing)(qing)爐為液壓(ya)轉動(dong)，手(shou)動(dong)操作，能夠調節(jie)傾(qing)(qing)動(dong)速度，控(kong)制(zhi)臺上(shang)設有傾(qing)(qing)動(dong)操作桿。

4.1.4 感應線(xian)圈：

感應(ying)線(xian)圈(quan)是(shi)由一(yi)種(zhong)紫(zi)銅管制(zhi)成的(de)，匝與(yu)匝之(zhi)間有 3 — 4mm 的(de)間隙，通過外圍的(de)絕緣(yuan)(yuan)板(ban)來固定位置，感應(ying)線(xian)圈(quan)和進出電極間是(shi)由螺母連接的(de)，拆卸(xie)方便，既能(neng)保證良好的(de)導電性能(neng)，又能(neng)保證可(ke)靠的(de)真空密封。由于本設備采用(yong)的(de)是(shi)感應(ying)石(shi)墨(mo)加(jia)熱(re)方法，在線(xian)圈(quan)與(yu)石(shi)墨(mo)發(fa)熱(re)體之(zhi)間應(ying)有 20~30mm 保溫絕緣(yuan)(yuan)材料(liao)，以(yi)免(mian)線(xian)圈(quan)短路，也防止了線(xian)圈(quan)直(zhi)接受熱(re)輻射。從試(shi)驗結果來看，最 大線(xian)圈(quan)電壓不應(ying)大于 250V，以(yi)免(mian)引起(qi)放電。

4.15 保溫爐：

采用(yong)三段(duan)電(dian)阻加(jia)(jia)熱(re)(re)，發熱(re)(re)元件為(wei)高純，高密度(du)石墨，加(jia)(jia)熱(re)(re)器為(wei)圓形結(jie)構，有效(xiao)溫(wen)(wen)(wen)區長400mm，熱(re)(re)區溫(wen)(wen)(wen)差±5℃。保溫(wen)(wen)(wen)采用(yong)兩層(ceng)(ceng)鉬屏，兩層(ceng)(ceng)不(bu)(bu)銹鋼(gang)屏，一層(ceng)(ceng)碳(tan)氈組成的(de)組合屏結(jie)構，用(yong)隔離環和支(zhi)撐桿連接。外殼采用(yong)δ 4mm 無(wu)磁不(bu)(bu)銹鋼(gang)，分(fen)(fen)為(wei)三段(duan)，可(ke)調(diao)整三段(duan)發熱(re)(re)體的(de)間(jian)隙，保溫(wen)(wen)(wen)爐(lu)工(gong)作(zuo)溫(wen)(wen)(wen)度(du)在(zai) 800~1300℃。該保溫(wen)(wen)(wen)爐(lu)利用(yong)可(ke)控硅調(diao)壓電(dian)源通過三段(duan)石墨發熱(re)(re)體進(jin)(jin)行加(jia)(jia)熱(re)(re)，由 PAC16P 單相調(diao)壓調(diao)功/一體化智(zhi)能電(dian)力調(diao)整器與 SR53 智(zhi)能溫(wen)(wen)(wen)度(du)控制表進(jin)(jin)行溫(wen)(wen)(wen)度(du)控制，自(zi)動升溫(wen)(wen)(wen)、降(jiang)溫(wen)(wen)(wen)、恒溫(wen)(wen)(wen)。全(quan)過程的(de)微機(ji)操作(zuo)系統可(ke)以對(dui)加(jia)(jia)熱(re)(re)功率、溫(wen)(wen)(wen)度(du)、升降(jiang)溫(wen)(wen)(wen)速度(du)等工(gong)藝(yi)參數(shu)進(jin)(jin)行設置和修改(gai)，并(bing)可(ke)對(dui)采集的(de)各類(lei)數(shu)據進(jin)(jin)行存儲(chu)、顯示，并(bing)打印各種工(gong)作(zuo)狀態值及曲線圖(tu)，以便對(dui)工(gong)藝(yi)進(jin)(jin)行研究分(fen)(fen)析。

另外，用坩堝下降法生長(chang)晶體，對于坩堝材料的(de)(de)選擇和形狀的(de)(de)設計，都有具體要求，由(you)客戶自己掌握。

4.1.6 托錠機構：

托錠機(ji)構由(you)兩部分組成，出鋼機(ji)構、錠模(mo)升(sheng)降。

4.1.6.1 出鋼機構為(wei)液(ye)壓驅動，液(ye)壓缸通過(guo)連接元(yuan)件帶動上、下連在一起的兩(liang)塊滑板，使錠模升(sheng)降機構做整體上、下移動，行程為(wei) 650mm，此導軌副(fu)為(wei) D 級的滾珠(zhu)直線導軌副(fu)，傳動定位準(zhun)確、可靠。

4.1.6.2 錠模升降機(ji)構：

此機構采用力矩(ju)測速(su)機組加微型擺(bai)線減(jian)速(su)器帶動(dong)一(yi)根(gen) D 級的(de)(de)(de)(de)滾珠絲(si)桿，上升(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)下降(jiang)坩堝(guo)(坩堝(guo)放置在冷(leng)卻水(shui)的(de)(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)降(jiang)托(tuo)桿上)，水(shui)冷(leng)升(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)降(jiang)托(tuo)桿在爐(lu)體部(bu)分裝了(le)一(yi)個盛有(you)室溫(wen)為液態合金的(de)(de)(de)(de)水(shui)冷(leng)套(tao)，有(you)效的(de)(de)(de)(de)阻擋了(le)揮發物在水(shui)冷(leng)升(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)降(jiang)托(tuo)桿上的(de)(de)(de)(de)沉積，從而(er)降(jiang)低了(le)傳(chuan)動(dong)阻力，杜絕了(le)由于沉積物過多，阻力過大，致使力矩(ju)電(dian)機堵轉，中斷晶體生(sheng)長的(de)(de)(de)(de)情況發生(sheng)。坩堝(guo)的(de)(de)(de)(de)下降(jiang)速(su)度(du)為 0.1—10mm/min，連續(xu)可調(diao)，傳(chuan)動(dong)平穩、無噪音(yin)、無爬行，力矩(ju)測速(su)機組的(de)(de)(de)(de)電(dian)源有(you)計算機接口(kou)，可遠程(cheng)控制晶體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)長速(su)率。

4.1.6.3 真空系統：

為了(le)能(neng)在整個熔煉過(guo)程中，有良好的工作真空度，本設備真空機組(zu)配(pei)置為 KT—300 油擴散泵(beng)一(yi)(yi)臺(tai)、ZJ—150 羅茨(ci)泵(beng)一(yi)(yi)臺(tai)、2X—70 機械泵(beng)一(yi)(yi)臺(tai)。真空系(xi)統(tong)均有氣動(dong)閥門來控制，閥門由￠300mm 氣動(dong)翻板閥、￠90mm 氣動(dong)蝶閥、￠

100mm 氣動(dong)蝶閥(fa)、￠80mm 電磁放氣閥(fa)組成。所有閥(fa)門(men)均由壓縮(suo)空氣驅動(dong)，電氣開關操(cao)作，亦可手(shou)動(dong)操(cao)作，方便快捷，閥(fa)門(men)使用壽命長(chang)。

4.1.6.4 液壓系統：

主要滿足爐(lu)蓋的提升(sheng)，坩堝(guo)傾轉(zhuan)，托錠機(ji)構上升(sheng)、下降等動(dong)力驅(qu)動(dong)，爐(lu)蓋提升(sheng)、托錠機(ji)構提升(sheng)可調速，同時設(she)有液壓鎖(suo)，保證其(qi)動(dong)作(zuo)安全可靠，傾爐(lu)采用我所設(she)計開發的手(shou)動(dong)液壓比例閥，以便控制澆(jiao)注(zhu)速度。

4.1.6.5 氣(qi)動(dong)系統：

所有閥門均為氣(qi)動驅動，操作(zuo)為電動、手動操作(zuo)。

4.1.6.6 視(shi)窗機構：

在爐蓋上(shang)安有(you)(you)視(shi)窗機(ji)構，三個觀察(cha)(cha)(cha)孔，均為雙(shuang)層石英玻(bo)璃(li)(li)，另有(you)(you)一(yi)組隔熱屏，其(qi)上(shang)有(you)(you)銅刷(shua)，由一(yi)臺微型電機(ji)驅動，電機(ji)轉(zhuan)動時(shi)(shi)可(ke)觀察(cha)(cha)(cha)爐內(nei)的(de)(de)情況，并可(ke)有(you)(you)效的(de)(de)防止(zhi)金(jin)屬(shu)蒸氣(qi)對玻(bo)璃(li)(li)的(de)(de)污(wu)染，同時(shi)(shi)利用(yong)銅刷(shua)隨(sui)時(shi)(shi)清(qing)除附著玻(bo)璃(li)(li)上(shang)的(de)(de)臟物，如玻(bo)璃(li)(li)損壞(huai)，亦可(ke)以方(fang)便調換。其(qi)中一(yi)個觀察(cha)(cha)(cha)孔，制成水(shui)冷觀察(cha)(cha)(cha)孔，以便用(yong)戶配置電視(shi)攝(she)象機(ji)時(shi)(shi)，保護攝(she)象頭。一(yi)個為用(yong)戶配紅外測(ce)溫裝(zhuang)置時(shi)(shi)用(yong)，另一(yi)個可(ke)讓操作者直(zhi)接觀察(cha)(cha)(cha)。

4.1.6.7 測(ce)溫裝置：

在(zai)(zai)爐(lu)體上有(you)一組(zu)、爐(lu)底有(you)三(san)(san)(san)組(zu)測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)裝置，裝上 WRE5/26 熱電(dian)(dian)偶(ou)和保護管(guan)，可分(fen)別實(shi)現對熔煉爐(lu)和保溫(wen)(wen)(wen)(wen)爐(lu)的連續(xu)在(zai)(zai)線測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)，由普通測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)表(biao)可直(zhi)接(jie)讀出溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)數值(zhi)。保溫(wen)(wen)(wen)(wen)爐(lu)上另裝有(you)三(san)(san)(san)組(zu) WRE5/26 熱電(dian)(dian)偶(ou)，配三(san)(san)(san)塊 SR53 智(zhi)能(neng)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)控(kong)制表(biao)，可實(shi)現在(zai)(zai)線連續(xu)測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)控(kong)溫(wen)(wen)(wen)(wen)，配有(you)計算機接(jie)口，具備溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)——功(gong)率閉環(huan)控(kong)制，升溫(wen)(wen)(wen)(wen)、恒溫(wen)(wen)(wen)(wen)自動控(kong)制，工藝(yi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)在(zai)(zai)線存儲功(gong)能(neng)。

爐體(ti)(ti)上設有氣(qi)(qi)動充(chong)放氣(qi)(qi)閥一件(jian)，滿足用(yong)戶(hu)對爐體(ti)(ti)放氣(qi)(qi)，充(chong)保護性氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)要求，在爐體(ti)(ti)上另設有備用(yong)接口(kou)一對。