ZGD10kg 真空感應熔煉定(ding)向(xiang)凝固(gu)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制開發的(de)一(yi)種用于獲得晶體材料的(de)一(yi)種現代化(hua)設備。

2 工作原理：

本(ben)設備利(li)用(yong)中頻感(gan)應加熱進(jin)行(xing)熔(rong)化(hua)材料(liao)(liao)，然(ran)后(hou)將熔(rong)融的材料(liao)(liao)倒入特定形狀(zhuang)的坩堝(guo)內，通過石墨電阻爐(lu) (帶組合屏) 加熱、保(bao)溫(wen)、控溫(wen)。然(ran)后(hou)使坩堝(guo)緩慢下降，通過一(yi)個溫(wen)度梯度較大的區域(yu)，讓結(jie)晶從坩堝(guo)底部開(kai)始，逐漸向(xiang)上推移，進(jin)行(xing)晶體(ti)生長。本(ben)產品(pin)主(zhu)要適用(yong)于生產堿(jian)鹵化(hua)物、光學晶體(ti)、閃爍晶體(ti)、激(ji)光晶體(ti)等。

3 主要技術指標：

3.1 坩堝容積： 5~10kg (鋼)

3.2 設(she)備總(zong)功率： 145kW

3.3 中(zhong)頻電源功率： 60kW

3.4 中(zhong)頻工作電壓： 250V

3.5 中頻頻率： ＜4000Hz

3.6 輸入電壓(ya)：三(san)相 380V

3.7 電阻爐總(zong)功率： 60kW

3.8 電阻(zu)爐工作電壓： ≤28V

3.9 電(dian)阻爐輸入電(dian)壓(ya)： 220V

3.10 力(li)矩電機輸入電壓： 220V±10%

3.11 力矩(ju)電(dian)機速度設(she)定： 0.5~500 轉/分(fen)

3.12 力矩電機電流設(she)定： 0.10~1.70A

3.13 鑄模拉速范(fan)圍： 0.1~10mm/min (下(xia)降)

3.14 拉模(mo)行(xing)程： 50mm/min (回位)

3.15 拉模工(gong)作振(zhen)動(dong)指標： 400 行(xing)程內(nei)振(zhen)動(dong)小于 0.05g 、擺動(dong)量小于 20μ m

3.16 熔化周期： 小(xiao)于 30min

3.17 極限真(zhen)空度： 6.67×10-3

3.18 工作真(zhen)空度(du)： 6.67×10-2

3.19 壓升(sheng)率： 小于 3Pa/h

3.20 電阻爐溫(wen)度： 極限 1400℃ ￠90×400mm 均溫(wen)區內溫(wen)差±5℃

3.21 中頻熔煉溫度： 極限 1700℃

3.22 冷卻水壓： 0.15MPa — 0.3MPa

3.23 冷卻水流量： 9m3/h

3.24 設備(bei)總重量： 3.8t (視不同的中頻電源略(lve)有變(bian)化)

4 結構性(xing)能和特點：

4.1 10kg 真(zhen)空(kong)感應熔(rong)煉定向(xiang)凝固爐(lu)的主要結(jie)構：爐(lu)體(ti)、爐(lu)蓋、提(ti)升機(ji)構、轉軸進電、線圈、保溫爐(lu)、托錠機(ji)構、真(zhen)空(kong)系統(tong)(tong)、液壓系統(tong)(tong)、氣(qi)動系統(tong)(tong)、視窗機(ji)構、控溫系統(tong)(tong)等(deng)。

4.1.1 爐(lu)(lu)體、爐(lu)(lu)蓋(gai)：是(shi)組成該類電爐(lu)(lu)的(de)真(zhen)空(kong)容(rong)器，所有的(de)其(qi)它機構(gou)(gou)都附屬在爐(lu)(lu)體爐(lu)(lu)蓋(gai)上，爐(lu)(lu)體的(de)直徑(jing)為 800mm 立式結構(gou)(gou)，爐(lu)(lu)蓋(gai)可提(ti)升轉動，均采用水冷夾壁結構(gou)(gou)，爐(lu)(lu)蓋(gai)采用三(san)圓弧(hu)結構(gou)(gou)。

4.12 提升機構：

提(ti)升(sheng)機構為(wei)爐體(ti)、爐蓋(gai)的連接機構，通過提(ti)升(sheng)機構，可將爐蓋(gai)提(ti)升(sheng)起來回轉，爐蓋(gai)提(ti)升(sheng)為(wei)液壓驅動，電控操(cao)作。

4.13 轉軸進(jin)電系統與傾爐機構：

轉(zhuan)(zhuan)軸為水(shui)冷(leng)同軸式饋電(dian)方式，可以(yi)拆卸，進電(dian)系統由(you) 0.1mm 單導線(xian)組(zu)成(cheng)截面(mian)導線(xian)50mm2，共 20 根(gen)，制(zhi)成(cheng)母線(xian)與轉(zhuan)(zhuan)軸之間的(de)(de)連線(xian)，比(bi)原(yuan)來單用水(shui)冷(leng)電(dian)纜的(de)(de)導線(xian)提(ti)高了(le)5%以(yi)上效率，線(xian)路壓(ya)降不大(da)于 5V。這(zhe)樣結構既(ji)提(ti)高了(le)效率，轉(zhuan)(zhuan)動(dong)起(qi)來也靈活、可靠。澆鑄傾爐為液(ye)壓(ya)轉(zhuan)(zhuan)動(dong)，手(shou)動(dong)操(cao)作，能夠(gou)調節傾動(dong)速度(du)，控制(zhi)臺(tai)上設(she)有(you)傾動(dong)操(cao)作桿。

4.1.4 感(gan)應(ying)線圈(quan)：

感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)是由(you)一種紫銅管制成的(de)(de)(de)，匝與匝之(zhi)間有 3 — 4mm 的(de)(de)(de)間隙，通過外(wai)圍的(de)(de)(de)絕(jue)緣板來固定位置(zhi)，感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)和進(jin)出電(dian)極(ji)間是由(you)螺母連接的(de)(de)(de)，拆卸方便，既(ji)能保證良(liang)好的(de)(de)(de)導(dao)電(dian)性(xing)能，又能保證可(ke)靠的(de)(de)(de)真空(kong)密封。由(you)于本設備采用的(de)(de)(de)是感(gan)應(ying)石(shi)墨加(jia)熱(re)方法，在(zai)線(xian)圈(quan)(quan)與石(shi)墨發熱(re)體之(zhi)間應(ying)有 20~30mm 保溫(wen)絕(jue)緣材料(liao)，以免線(xian)圈(quan)(quan)短路，也防止(zhi)了線(xian)圈(quan)(quan)直接受熱(re)輻射。從試驗結(jie)果來看，最 大線(xian)圈(quan)(quan)電(dian)壓不應(ying)大于 250V，以免引起放電(dian)。

4.15 保溫爐：

采(cai)(cai)用(yong)三段(duan)電(dian)阻加(jia)(jia)熱，發熱元件(jian)為高純，高密度(du)石(shi)墨，加(jia)(jia)熱器為圓形(xing)結(jie)構，有效溫(wen)(wen)(wen)(wen)區(qu)長400mm，熱區(qu)溫(wen)(wen)(wen)(wen)差±5℃。保溫(wen)(wen)(wen)(wen)采(cai)(cai)用(yong)兩層(ceng)鉬屏(ping)(ping)，兩層(ceng)不銹鋼屏(ping)(ping)，一層(ceng)碳氈組(zu)成的(de)組(zu)合屏(ping)(ping)結(jie)構，用(yong)隔離環和(he)支撐桿連接。外殼采(cai)(cai)用(yong)δ 4mm 無磁(ci)不銹鋼，分(fen)(fen)為三段(duan)，可調(diao)整三段(duan)發熱體的(de)間隙，保溫(wen)(wen)(wen)(wen)爐工作溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)在 800~1300℃。該保溫(wen)(wen)(wen)(wen)爐利用(yong)可控(kong)硅調(diao)壓電(dian)源通過三段(duan)石(shi)墨發熱體進(jin)行(xing)加(jia)(jia)熱，由(you) PAC16P 單(dan)相調(diao)壓調(diao)功(gong)/一體化智能(neng)電(dian)力調(diao)整器與(yu) SR53 智能(neng)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)控(kong)制(zhi)表進(jin)行(xing)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)控(kong)制(zhi)，自動升溫(wen)(wen)(wen)(wen)、降溫(wen)(wen)(wen)(wen)、恒溫(wen)(wen)(wen)(wen)。全(quan)過程(cheng)的(de)微機(ji)操作系統可以對加(jia)(jia)熱功(gong)率、溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)、升降溫(wen)(wen)(wen)(wen)速度(du)等工藝(yi)參數進(jin)行(xing)設置(zhi)和(he)修(xiu)改(gai)，并可對采(cai)(cai)集的(de)各類數據進(jin)行(xing)存儲、顯示，并打印各種工作狀態值及曲線圖，以便對工藝(yi)進(jin)行(xing)研究(jiu)分(fen)(fen)析。

另外，用(yong)坩(gan)堝(guo)下降(jiang)法生長晶體，對于(yu)坩(gan)堝(guo)材料的(de)選擇和形狀的(de)設計，都(dou)有(you)具體要求，由客戶(hu)自己(ji)掌握。

4.1.6 托(tuo)錠機構(gou)：

托錠(ding)(ding)機構由兩(liang)部分組成，出鋼機構、錠(ding)(ding)模(mo)升降。

4.1.6.1 出鋼機構為液壓驅(qu)動(dong)，液壓缸(gang)通過連接元件帶動(dong)上、下(xia)連在一起的兩(liang)塊(kuai)滑板，使錠模(mo)升降機構做整體上、下(xia)移動(dong)，行程為 650mm，此導軌副為 D 級的滾(gun)珠直線導軌副，傳動(dong)定位準確、可靠。

4.1.6.2 錠(ding)模升降(jiang)機構：

此(ci)機構采用(yong)力矩測(ce)速機組加微型擺線減速器帶動一根(gen) D 級的(de)(de)滾(gun)珠絲桿(gan)，上升(sheng)下降(jiang)坩堝(坩堝放(fang)置在(zai)冷(leng)(leng)卻水的(de)(de)升(sheng)降(jiang)托(tuo)(tuo)桿(gan)上)，水冷(leng)(leng)升(sheng)降(jiang)托(tuo)(tuo)桿(gan)在(zai)爐體(ti)部分裝了(le)一個盛有(you)室溫為液態(tai)合金的(de)(de)水冷(leng)(leng)套，有(you)效(xiao)的(de)(de)阻(zu)擋了(le)揮發物在(zai)水冷(leng)(leng)升(sheng)降(jiang)托(tuo)(tuo)桿(gan)上的(de)(de)沉(chen)積，從而降(jiang)低了(le)傳動阻(zu)力，杜絕了(le)由(you)于沉(chen)積物過多(duo)，阻(zu)力過大，致使力矩電(dian)機堵轉，中斷晶體(ti)生(sheng)長(chang)的(de)(de)情況發生(sheng)。坩堝的(de)(de)下降(jiang)速度為 0.1—10mm/min，連(lian)續可調，傳動平穩、無噪音、無爬行，力矩測(ce)速機組的(de)(de)電(dian)源(yuan)有(you)計算機接口，可遠程控制晶體(ti)的(de)(de)生(sheng)長(chang)速率。

4.1.6.3 真空(kong)系統：

為了能在整(zheng)個熔煉過程中(zhong)，有(you)(you)良好的工作真空度，本設備真空機(ji)組配置為 KT—300 油擴散泵一臺、ZJ—150 羅(luo)茨泵一臺、2X—70 機(ji)械泵一臺。真空系統均有(you)(you)氣動閥門(men)來控制(zhi)，閥門(men)由￠300mm 氣動翻板閥、￠90mm 氣動蝶閥、￠

100mm 氣(qi)動(dong)蝶閥(fa)、￠80mm 電磁放氣(qi)閥(fa)組成。所有閥(fa)門均由(you)壓縮(suo)空氣(qi)驅動(dong)，電氣(qi)開關(guan)操(cao)作，亦可手動(dong)操(cao)作，方(fang)便快捷，閥(fa)門使用壽(shou)命長(chang)。

4.1.6.4 液壓系統：

主要滿足爐蓋的(de)提(ti)升，坩堝傾(qing)轉，托錠機(ji)構上升、下降(jiang)等(deng)動(dong)力(li)驅(qu)動(dong)，爐蓋提(ti)升、托錠機(ji)構提(ti)升可(ke)調速，同時設有液(ye)壓鎖，保(bao)證其動(dong)作(zuo)安(an)全可(ke)靠，傾(qing)爐采用我所設計(ji)開(kai)發的(de)手動(dong)液(ye)壓比例閥，以便控制澆注(zhu)速度(du)。

4.1.6.5 氣動(dong)系(xi)統：

所有閥門均為(wei)(wei)氣動(dong)(dong)驅動(dong)(dong)，操(cao)作(zuo)為(wei)(wei)電(dian)動(dong)(dong)、手動(dong)(dong)操(cao)作(zuo)。

4.1.6.6 視窗機構：

在爐蓋(gai)上安(an)有(you)(you)視(shi)窗(chuang)機構，三個(ge)(ge)觀(guan)(guan)察(cha)孔，均為雙層(ceng)石英(ying)玻(bo)璃(li)(li)，另有(you)(you)一(yi)組(zu)隔(ge)熱屏，其上有(you)(you)銅刷，由一(yi)臺微型(xing)電機驅動，電機轉動時(shi)可(ke)(ke)觀(guan)(guan)察(cha)爐內的(de)情況，并可(ke)(ke)有(you)(you)效的(de)防(fang)止金屬蒸氣對玻(bo)璃(li)(li)的(de)污染，同(tong)時(shi)利(li)用銅刷隨(sui)時(shi)清(qing)除附著玻(bo)璃(li)(li)上的(de)臟物，如玻(bo)璃(li)(li)損壞，亦可(ke)(ke)以方(fang)便調換。其中一(yi)個(ge)(ge)觀(guan)(guan)察(cha)孔，制成水冷(leng)觀(guan)(guan)察(cha)孔，以便用戶配(pei)置(zhi)電視(shi)攝(she)象(xiang)機時(shi)，保護攝(she)象(xiang)頭。一(yi)個(ge)(ge)為用戶配(pei)紅(hong)外測(ce)溫裝置(zhi)時(shi)用，另一(yi)個(ge)(ge)可(ke)(ke)讓操作(zuo)者直接(jie)觀(guan)(guan)察(cha)。

4.1.6.7 測溫(wen)裝置(zhi)：

在爐(lu)體上有(you)(you)一組、爐(lu)底(di)有(you)(you)三(san)組測(ce)溫(wen)裝置，裝上 WRE5/26 熱電偶和保(bao)護管，可分別實現對熔(rong)煉爐(lu)和保(bao)溫(wen)爐(lu)的連(lian)續在線測(ce)溫(wen)，由普(pu)通測(ce)溫(wen)表(biao)可直接(jie)讀出(chu)溫(wen)度(du)(du)數值。保(bao)溫(wen)爐(lu)上另裝有(you)(you)三(san)組 WRE5/26 熱電偶，配(pei)三(san)塊 SR53 智能(neng)溫(wen)度(du)(du)控制(zhi)表(biao)，可實現在線連(lian)續測(ce)溫(wen)控溫(wen)，配(pei)有(you)(you)計算(suan)機接(jie)口，具(ju)備溫(wen)度(du)(du)——功(gong)率閉(bi)環(huan)控制(zhi)，升(sheng)溫(wen)、恒溫(wen)自動控制(zhi)，工藝溫(wen)度(du)(du)在線存儲(chu)功(gong)能(neng)。

爐體(ti)(ti)(ti)上(shang)設有氣動充放氣閥(fa)一(yi)件，滿(man)足(zu)用戶對(dui)爐體(ti)(ti)(ti)放氣，充保(bao)護(hu)性氣體(ti)(ti)(ti)的要求，在爐體(ti)(ti)(ti)上(shang)另設有備用接口一(yi)對(dui)。