ZGD10kg 真空感應熔煉(lian)定向凝固爐(lu)技術條件

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(yan)制開發的一(yi)種(zhong)(zhong)用于獲得晶體(ti)材料的一(yi)種(zhong)(zhong)現(xian)代化設(she)備。

2 工作原理：

本設備(bei)利用中頻感應加(jia)熱進行熔化材料，然(ran)后將熔融的(de)(de)材料倒(dao)入(ru)特定(ding)形狀的(de)(de)坩(gan)堝內(nei)，通過石墨電阻爐 (帶組合(he)屏) 加(jia)熱、保溫(wen)、控溫(wen)。然(ran)后使(shi)坩(gan)堝緩慢下降，通過一個溫(wen)度梯度較大的(de)(de)區域，讓結晶(jing)(jing)(jing)從(cong)坩(gan)堝底部開(kai)始(shi)，逐(zhu)漸(jian)向上推移(yi)，進行晶(jing)(jing)(jing)體生長(chang)。本產品主要適用于生產堿鹵化物(wu)、光(guang)學晶(jing)(jing)(jing)體、閃爍晶(jing)(jing)(jing)體、激光(guang)晶(jing)(jing)(jing)體等。

3 主要技術指標：

3.1 坩堝容積： 5~10kg (鋼)

3.2 設備(bei)總功(gong)率： 145kW

3.3 中頻電源功率： 60kW

3.4 中頻(pin)工作電壓： 250V

3.5 中頻頻率(lv)： ＜4000Hz

3.6 輸入電(dian)壓(ya)：三相(xiang) 380V

3.7 電阻爐總功率： 60kW

3.8 電(dian)(dian)阻爐工作電(dian)(dian)壓： ≤28V

3.9 電阻爐輸(shu)入電壓： 220V

3.10 力矩電機輸入(ru)電壓： 220V±10%

3.11 力矩電(dian)機速(su)度設定： 0.5~500 轉/分

3.12 力矩電(dian)機(ji)電(dian)流設定： 0.10~1.70A

3.13 鑄模(mo)拉速范圍(wei)： 0.1~10mm/min (下降)

3.14 拉(la)模行程： 50mm/min (回位)

3.15 拉模工作振動(dong)指標： 400 行程內振動(dong)小(xiao)于 0.05g 、擺動(dong)量小(xiao)于 20μ m

3.16 熔化周(zhou)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 壓升率： 小于 3Pa/h

3.20 電阻爐溫(wen)度： 極限 1400℃ ￠90×400mm 均溫(wen)區(qu)內(nei)溫(wen)差±5℃

3.21 中頻熔煉溫度： 極(ji)限 1700℃

3.22 冷卻水壓： 0.15MPa — 0.3MPa

3.23 冷卻水(shui)流量： 9m3/h

3.24 設備總重量： 3.8t (視不同的中頻電(dian)源(yuan)略(lve)有(you)變化)

4 結構性(xing)能(neng)和特(te)點：

4.1 10kg 真空(kong)感應熔煉定向凝固(gu)爐(lu)的主要結構(gou)：爐(lu)體、爐(lu)蓋、提升機(ji)構(gou)、轉軸進電、線圈、保溫爐(lu)、托錠(ding)機(ji)構(gou)、真空(kong)系統、液(ye)壓系統、氣動系統、視窗機(ji)構(gou)、控溫系統等。

4.1.1 爐體、爐蓋：是(shi)組成該(gai)類電爐的真空(kong)容器，所有的其它機構(gou)(gou)都附(fu)屬在(zai)爐體爐蓋上，爐體的直徑為 800mm 立式(shi)結構(gou)(gou)，爐蓋可提升轉(zhuan)動，均(jun)采用(yong)水冷夾壁結構(gou)(gou)，爐蓋采用(yong)三圓弧(hu)結構(gou)(gou)。

4.12 提升(sheng)機構(gou)：

提升(sheng)(sheng)(sheng)機構為(wei)爐(lu)體、爐(lu)蓋(gai)的連接機構，通過(guo)提升(sheng)(sheng)(sheng)機構，可將爐(lu)蓋(gai)提升(sheng)(sheng)(sheng)起(qi)來回轉(zhuan)，爐(lu)蓋(gai)提升(sheng)(sheng)(sheng)為(wei)液壓驅動，電控(kong)操作。

4.13 轉軸(zhou)進電系統與傾爐機(ji)構：

轉軸(zhou)為(wei)水冷(leng)同軸(zhou)式(shi)饋(kui)電(dian)方式(shi)，可以(yi)拆卸，進電(dian)系統由 0.1mm 單導(dao)(dao)線(xian)組成(cheng)(cheng)截面(mian)導(dao)(dao)線(xian)50mm2，共 20 根，制(zhi)成(cheng)(cheng)母線(xian)與(yu)轉軸(zhou)之(zhi)間的(de)連線(xian)，比(bi)原來(lai)單用水冷(leng)電(dian)纜的(de)導(dao)(dao)線(xian)提高(gao)了(le)5%以(yi)上效率，線(xian)路壓降不(bu)大于 5V。這樣結構既提高(gao)了(le)效率，轉動起來(lai)也靈活、可靠。澆鑄傾爐為(wei)液(ye)壓轉動，手動操(cao)作(zuo)，能夠調節(jie)傾動速度，控制(zhi)臺(tai)上設有傾動操(cao)作(zuo)桿。

4.1.4 感應線(xian)圈：

感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)是(shi)由一種紫銅管制成的(de)，匝與匝之間(jian)有(you) 3 — 4mm 的(de)間(jian)隙，通過外圍的(de)絕緣(yuan)板來固定位置(zhi)，感(gan)(gan)應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)和(he)進出電(dian)極間(jian)是(shi)由螺母連接的(de)，拆卸(xie)方(fang)便，既能保證良好的(de)導(dao)電(dian)性能，又能保證可靠的(de)真(zhen)空密封。由于(yu)(yu)本設備采用的(de)是(shi)感(gan)(gan)應(ying)石(shi)墨加熱方(fang)法(fa)，在線(xian)(xian)圈(quan)(quan)與石(shi)墨發熱體(ti)之間(jian)應(ying)有(you) 20~30mm 保溫(wen)絕緣(yuan)材料(liao)，以(yi)免線(xian)(xian)圈(quan)(quan)短路，也防止(zhi)了線(xian)(xian)圈(quan)(quan)直接受(shou)熱輻射。從試驗結果來看，最 大(da)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)電(dian)壓不應(ying)大(da)于(yu)(yu) 250V，以(yi)免引起放電(dian)。

4.15 保溫爐：

采(cai)用三(san)段(duan)電阻加(jia)熱(re)，發(fa)熱(re)元(yuan)件為高(gao)純，高(gao)密(mi)度(du)石墨，加(jia)熱(re)器(qi)為圓形結構，有(you)效溫(wen)區(qu)長400mm，熱(re)區(qu)溫(wen)差±5℃。保(bao)溫(wen)采(cai)用兩層鉬屏，兩層不銹(xiu)鋼屏，一層碳氈組(zu)成(cheng)的(de)組(zu)合屏結構，用隔離(li)環(huan)和支撐桿連(lian)接。外殼采(cai)用δ 4mm 無(wu)磁不銹(xiu)鋼，分為三(san)段(duan)，可(ke)(ke)調整三(san)段(duan)發(fa)熱(re)體的(de)間隙(xi)，保(bao)溫(wen)爐工(gong)作(zuo)(zuo)溫(wen)度(du)在 800~1300℃。該保(bao)溫(wen)爐利(li)用可(ke)(ke)控(kong)硅調壓電源通過三(san)段(duan)石墨發(fa)熱(re)體進(jin)行加(jia)熱(re)，由 PAC16P 單相調壓調功/一體化智能(neng)電力調整器(qi)與 SR53 智能(neng)溫(wen)度(du)控(kong)制(zhi)表進(jin)行溫(wen)度(du)控(kong)制(zhi)，自動升溫(wen)、降(jiang)溫(wen)、恒溫(wen)。全過程的(de)微(wei)機操作(zuo)(zuo)系(xi)統可(ke)(ke)以(yi)對(dui)加(jia)熱(re)功率(lv)、溫(wen)度(du)、升降(jiang)溫(wen)速(su)度(du)等工(gong)藝參數(shu)進(jin)行設置和修改，并可(ke)(ke)對(dui)采(cai)集的(de)各(ge)類數(shu)據進(jin)行存儲、顯示，并打(da)印各(ge)種工(gong)作(zuo)(zuo)狀態(tai)值及曲線圖(tu)，以(yi)便對(dui)工(gong)藝進(jin)行研究(jiu)分析。

另(ling)外，用坩堝下降法生長(chang)晶體(ti)，對于坩堝材料的(de)選(xuan)擇和形狀的(de)設計(ji)，都有具(ju)體(ti)要(yao)求，由客戶自己掌(zhang)握。

4.1.6 托錠(ding)機構：

托錠(ding)(ding)機構由兩部分組成，出鋼機構、錠(ding)(ding)模升降。

4.1.6.1 出鋼機構為(wei)液(ye)(ye)壓驅動，液(ye)(ye)壓缸通過連接元件帶(dai)動上、下連在一(yi)起的兩塊滑(hua)板，使錠(ding)模升降(jiang)機構做整(zheng)體上、下移動，行程為(wei) 650mm，此導軌副(fu)為(wei) D 級的滾珠直線導軌副(fu)，傳動定(ding)位準確、可靠。

4.1.6.2 錠模升降機構(gou)：

此機構(gou)采用力(li)(li)矩測(ce)(ce)速(su)機組加(jia)微(wei)型(xing)擺線減速(su)器帶動一(yi)根 D 級(ji)的(de)滾珠(zhu)絲桿，上升(sheng)(sheng)下(xia)降(jiang)坩堝(guo)(坩堝(guo)放置(zhi)在(zai)(zai)冷(leng)卻水(shui)的(de)升(sheng)(sheng)降(jiang)托(tuo)桿上)，水(shui)冷(leng)升(sheng)(sheng)降(jiang)托(tuo)桿在(zai)(zai)爐體(ti)部分裝了(le)(le)一(yi)個盛(sheng)有室溫為(wei)液態合金的(de)水(shui)冷(leng)套，有效的(de)阻(zu)擋了(le)(le)揮發物在(zai)(zai)水(shui)冷(leng)升(sheng)(sheng)降(jiang)托(tuo)桿上的(de)沉積，從而(er)降(jiang)低了(le)(le)傳動阻(zu)力(li)(li)，杜絕了(le)(le)由于沉積物過(guo)多(duo)，阻(zu)力(li)(li)過(guo)大，致使力(li)(li)矩電機堵轉(zhuan)，中斷(duan)晶(jing)體(ti)生(sheng)長(chang)的(de)情(qing)況發生(sheng)。坩堝(guo)的(de)下(xia)降(jiang)速(su)度為(wei) 0.1—10mm/min，連續可調(diao)，傳動平穩、無(wu)噪音、無(wu)爬(pa)行，力(li)(li)矩測(ce)(ce)速(su)機組的(de)電源有計算機接口，可遠程控制(zhi)晶(jing)體(ti)的(de)生(sheng)長(chang)速(su)率。

4.1.6.3 真空系統(tong)：

為了能在整(zheng)個(ge)熔煉過程中(zhong)，有(you)良(liang)好的(de)工作(zuo)真(zhen)空度，本設備真(zhen)空機(ji)組配置為 KT—300 油擴(kuo)散泵(beng)一(yi)臺、ZJ—150 羅茨泵(beng)一(yi)臺、2X—70 機(ji)械泵(beng)一(yi)臺。真(zhen)空系統均(jun)有(you)氣動閥(fa)門來控制，閥(fa)門由￠300mm 氣動翻板閥(fa)、￠90mm 氣動蝶閥(fa)、￠

100mm 氣動蝶閥(fa)(fa)、￠80mm 電磁放(fang)氣閥(fa)(fa)組成。所有閥(fa)(fa)門均由壓縮(suo)空氣驅動，電氣開關操作(zuo)，亦可手動操作(zuo)，方便快捷，閥(fa)(fa)門使用壽命長。

4.1.6.4 液壓(ya)系統(tong)：

主要滿足(zu)爐蓋(gai)的(de)提(ti)(ti)升(sheng)，坩堝傾(qing)轉(zhuan)，托錠機構上升(sheng)、下(xia)降等動力(li)驅(qu)動，爐蓋(gai)提(ti)(ti)升(sheng)、托錠機構提(ti)(ti)升(sheng)可調速，同時設(she)有液(ye)壓鎖(suo)，保(bao)證其動作安全可靠，傾(qing)爐采用(yong)我(wo)所設(she)計開發的(de)手動液(ye)壓比例閥，以便控(kong)制澆注速度。

4.1.6.5 氣動(dong)系(xi)統(tong)：

所有閥門均為氣(qi)動(dong)驅動(dong)，操作為電動(dong)、手(shou)動(dong)操作。

4.1.6.6 視窗機構：

在爐蓋上安有(you)視窗機構，三(san)個(ge)觀察孔(kong)，均為雙層石(shi)英玻璃，另有(you)一(yi)(yi)組(zu)隔熱屏，其上有(you)銅(tong)刷(shua)，由一(yi)(yi)臺微型電機驅(qu)動，電機轉動時(shi)可觀察爐內的情況，并可有(you)效的防止金屬蒸氣(qi)對玻璃的污染(ran)，同時(shi)利用(yong)銅(tong)刷(shua)隨時(shi)清除附著玻璃上的臟物，如玻璃損壞，亦可以(yi)方便調換。其中一(yi)(yi)個(ge)觀察孔(kong)，制成水冷觀察孔(kong)，以(yi)便用(yong)戶配置電視攝象機時(shi)，保護攝象頭。一(yi)(yi)個(ge)為用(yong)戶配紅外測溫裝置時(shi)用(yong)，另一(yi)(yi)個(ge)可讓操作者直(zhi)接觀察。

4.1.6.7 測溫裝(zhuang)置：

在爐體上(shang)有一組(zu)、爐底有三組(zu)測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)裝(zhuang)(zhuang)置，裝(zhuang)(zhuang)上(shang) WRE5/26 熱電偶和保護(hu)管(guan)，可(ke)分別(bie)實(shi)現對熔煉爐和保溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)爐的連(lian)續(xu)在線(xian)測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)，由普通(tong)測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)表可(ke)直接(jie)讀(du)出溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)數值。保溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)爐上(shang)另裝(zhuang)(zhuang)有三組(zu) WRE5/26 熱電偶，配(pei)三塊(kuai) SR53 智能溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)控制(zhi)(zhi)表，可(ke)實(shi)現在線(xian)連(lian)續(xu)測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)控溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)，配(pei)有計算(suan)機接(jie)口，具備溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)——功率閉環控制(zhi)(zhi)，升溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)、恒溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)自動控制(zhi)(zhi)，工(gong)藝溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)在線(xian)存儲功能。

爐(lu)(lu)體(ti)上(shang)設有氣動充放氣閥一件(jian)，滿足用(yong)戶(hu)對(dui)爐(lu)(lu)體(ti)放氣，充保(bao)護性氣體(ti)的要求，在爐(lu)(lu)體(ti)上(shang)另設有備用(yong)接口一對(dui)。