ZGD10kg 真空感應熔煉(lian)定(ding)向(xiang)凝(ning)固(gu)爐技術(shu)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(chu)研(yan)制(zhi)開發的(de)一種用于獲得(de)晶體(ti)材料(liao)的(de)一種現代(dai)化設備。

2 工作原理：

本設備(bei)利(li)用中(zhong)頻感應加熱進(jin)行熔(rong)化(hua)材料，然后將熔(rong)融的(de)材料倒入特定形狀(zhuang)的(de)坩(gan)(gan)堝(guo)內，通過(guo)石(shi)墨電(dian)阻爐(lu) (帶組合屏) 加熱、保(bao)溫(wen)(wen)、控溫(wen)(wen)。然后使坩(gan)(gan)堝(guo)緩慢(man)下降(jiang)，通過(guo)一個溫(wen)(wen)度(du)梯度(du)較大的(de)區域，讓結晶從坩(gan)(gan)堝(guo)底部(bu)開(kai)始，逐漸(jian)向(xiang)上推移，進(jin)行晶體生(sheng)長。本產(chan)(chan)品主(zhu)要(yao)適用于(yu)生(sheng)產(chan)(chan)堿(jian)鹵(lu)化(hua)物、光(guang)學晶體、閃爍晶體、激光(guang)晶體等。

3 主要技術指標：

3.1 坩堝容積： 5~10kg (鋼)

3.2 設備總功率： 145kW

3.3 中頻電源功率： 60kW

3.4 中頻(pin)工作(zuo)電壓： 250V

3.5 中頻(pin)(pin)頻(pin)(pin)率： ＜4000Hz

3.6 輸入電壓：三相 380V

3.7 電阻爐總功率(lv)： 60kW

3.8 電阻爐工作電壓： ≤28V

3.9 電(dian)阻爐輸入電(dian)壓： 220V

3.10 力(li)矩電機輸入電壓： 220V±10%

3.11 力(li)矩電機速度設定： 0.5~500 轉/分

3.12 力矩(ju)電機電流設(she)定： 0.10~1.70A

3.13 鑄模拉速范圍： 0.1~10mm/min (下降)

3.14 拉模行(xing)程： 50mm/min (回位(wei))

3.15 拉模工(gong)作(zuo)振動(dong)指標： 400 行程內振動(dong)小于(yu) 0.05g 、擺動(dong)量小于(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(gong)作真空度(du)： 6.67×10-2

3.19 壓升(sheng)率： 小于 3Pa/h

3.20 電阻爐溫度： 極限 1400℃ ￠90×400mm 均溫區內(nei)溫差±5℃

3.21 中頻熔(rong)煉溫度： 極(ji)限 1700℃

3.22 冷卻(que)水壓： 0.15MPa — 0.3MPa

3.23 冷卻水流(liu)量： 9m3/h

3.24 設備總重量： 3.8t (視不同(tong)的中頻電源(yuan)略有變化)

4 結構性(xing)能(neng)和特點：

4.1 10kg 真空感應熔煉(lian)定(ding)向凝固爐的主要(yao)結(jie)構(gou)：爐體、爐蓋、提升(sheng)機構(gou)、轉軸進電、線圈、保(bao)溫(wen)爐、托錠機構(gou)、真空系(xi)(xi)統(tong)、液壓系(xi)(xi)統(tong)、氣動系(xi)(xi)統(tong)、視窗(chuang)機構(gou)、控溫(wen)系(xi)(xi)統(tong)等(deng)。

4.1.1 爐(lu)體(ti)、爐(lu)蓋(gai)：是組成該類電爐(lu)的(de)真空容(rong)器(qi)，所有的(de)其(qi)它機構都附屬在(zai)爐(lu)體(ti)爐(lu)蓋(gai)上，爐(lu)體(ti)的(de)直徑為 800mm 立式結(jie)構，爐(lu)蓋(gai)可提(ti)升轉動，均(jun)采用水冷(leng)夾(jia)壁結(jie)構，爐(lu)蓋(gai)采用三圓弧結(jie)構。

4.12 提升機構：

提(ti)(ti)升(sheng)機(ji)(ji)構(gou)為(wei)爐(lu)(lu)體(ti)、爐(lu)(lu)蓋(gai)的連接機(ji)(ji)構(gou)，通過提(ti)(ti)升(sheng)機(ji)(ji)構(gou)，可(ke)將爐(lu)(lu)蓋(gai)提(ti)(ti)升(sheng)起來回(hui)轉(zhuan)，爐(lu)(lu)蓋(gai)提(ti)(ti)升(sheng)為(wei)液壓(ya)驅動，電控(kong)操作。

4.13 轉(zhuan)軸進電系統與傾爐機構：

轉軸為水(shui)冷同軸式饋(kui)電(dian)方式，可以(yi)拆卸，進電(dian)系統由 0.1mm 單導(dao)線組(zu)成(cheng)截面導(dao)線50mm2，共 20 根，制(zhi)成(cheng)母線與(yu)轉軸之間的連線，比原來單用水(shui)冷電(dian)纜的導(dao)線提高(gao)了5%以(yi)上(shang)效率，線路(lu)壓降不大于(yu) 5V。這樣結構(gou)既提高(gao)了效率，轉動起來也靈(ling)活(huo)、可靠。澆鑄(zhu)傾(qing)爐為液壓轉動，手動操(cao)作(zuo)，能夠調節傾(qing)動速(su)度，控制(zhi)臺上(shang)設(she)有(you)傾(qing)動操(cao)作(zuo)桿。

4.1.4 感應(ying)線(xian)圈：

感應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈是由一種紫銅管(guan)制成的(de)，匝與(yu)匝之(zhi)間有 3 — 4mm 的(de)間隙，通過外圍的(de)絕(jue)緣板來固(gu)定位置，感應(ying)(ying)線(xian)(xian)圈和進出(chu)電(dian)極(ji)間是由螺母(mu)連接的(de)，拆卸方便，既能保(bao)證(zheng)良好的(de)導電(dian)性能，又能保(bao)證(zheng)可靠的(de)真(zhen)空密封。由于(yu)(yu)本設備采用的(de)是感應(ying)(ying)石墨加熱方法(fa)，在線(xian)(xian)圈與(yu)石墨發熱體之(zhi)間應(ying)(ying)有 20~30mm 保(bao)溫(wen)絕(jue)緣材料(liao)，以(yi)免(mian)線(xian)(xian)圈短路，也防止了線(xian)(xian)圈直接受熱輻(fu)射。從試驗結果來看，最 大線(xian)(xian)圈電(dian)壓不(bu)應(ying)(ying)大于(yu)(yu) 250V，以(yi)免(mian)引起放電(dian)。

4.15 保溫爐：

采(cai)用(yong)(yong)三段(duan)電阻加熱(re)(re)，發熱(re)(re)元件為高(gao)純，高(gao)密度(du)石墨，加熱(re)(re)器為圓形(xing)結(jie)構(gou)，有效溫(wen)區長400mm，熱(re)(re)區溫(wen)差±5℃。保溫(wen)采(cai)用(yong)(yong)兩層鉬屏，兩層不銹鋼屏，一(yi)層碳氈(zhan)組成的(de)(de)組合屏結(jie)構(gou)，用(yong)(yong)隔離環和支撐桿連接(jie)。外殼采(cai)用(yong)(yong)δ 4mm 無(wu)磁不銹鋼，分為三段(duan)，可調(diao)整三段(duan)發熱(re)(re)體的(de)(de)間(jian)隙，保溫(wen)爐工(gong)(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)在(zai) 800~1300℃。該保溫(wen)爐利用(yong)(yong)可控硅(gui)調(diao)壓電源通過三段(duan)石墨發熱(re)(re)體進行(xing)加熱(re)(re)，由(you) PAC16P 單相調(diao)壓調(diao)功(gong)/一(yi)體化智能電力調(diao)整器與 SR53 智能溫(wen)度(du)控制表進行(xing)溫(wen)度(du)控制，自動升溫(wen)、降溫(wen)、恒(heng)溫(wen)。全過程的(de)(de)微機操作(zuo)系統可以對(dui)加熱(re)(re)功(gong)率(lv)、溫(wen)度(du)、升降溫(wen)速度(du)等工(gong)(gong)藝(yi)參(can)數(shu)進行(xing)設置和修改(gai)，并可對(dui)采(cai)集的(de)(de)各類(lei)數(shu)據進行(xing)存儲(chu)、顯示(shi)，并打印各種工(gong)(gong)作(zuo)狀(zhuang)態值及曲線圖(tu)，以便對(dui)工(gong)(gong)藝(yi)進行(xing)研究分析。

另外，用坩堝(guo)下降法生長晶體，對于坩堝(guo)材料的選擇和形(xing)狀的設計，都有(you)具體要(yao)求，由(you)客戶自(zi)己掌握。

4.1.6 托錠機構：

托錠(ding)機(ji)構由兩(liang)部分組成，出鋼機(ji)構、錠(ding)模升降。

4.1.6.1 出鋼機(ji)構為(wei)液壓(ya)驅(qu)動(dong)，液壓(ya)缸(gang)通過連(lian)(lian)接元件帶動(dong)上、下連(lian)(lian)在一起的兩塊滑(hua)板，使錠模升降機(ji)構做(zuo)整(zheng)體上、下移動(dong)，行程為(wei) 650mm，此導(dao)軌(gui)(gui)副(fu)為(wei) D 級的滾珠直線(xian)導(dao)軌(gui)(gui)副(fu)，傳動(dong)定位準確、可靠。

4.1.6.2 錠模升降機(ji)構：

此機(ji)(ji)(ji)構采用力(li)矩(ju)測(ce)速(su)機(ji)(ji)(ji)組(zu)加微型擺線(xian)減速(su)器帶動一(yi)根(gen) D 級的滾(gun)珠絲桿(gan)，上升(sheng)下降(jiang)(jiang)坩(gan)(gan)堝(坩(gan)(gan)堝放置在(zai)冷卻水(shui)(shui)的升(sheng)降(jiang)(jiang)托桿(gan)上)，水(shui)(shui)冷升(sheng)降(jiang)(jiang)托桿(gan)在(zai)爐體部分裝了(le)一(yi)個盛有室(shi)溫為液(ye)態合金的水(shui)(shui)冷套，有效的阻(zu)擋了(le)揮發物在(zai)水(shui)(shui)冷升(sheng)降(jiang)(jiang)托桿(gan)上的沉積(ji)，從而降(jiang)(jiang)低了(le)傳動阻(zu)力(li)，杜(du)絕了(le)由于沉積(ji)物過(guo)多，阻(zu)力(li)過(guo)大，致使力(li)矩(ju)電機(ji)(ji)(ji)堵(du)轉，中斷晶體生長(chang)的情況發生。坩(gan)(gan)堝的下降(jiang)(jiang)速(su)度(du)為 0.1—10mm/min，連續可調，傳動平穩、無噪音(yin)、無爬(pa)行，力(li)矩(ju)測(ce)速(su)機(ji)(ji)(ji)組(zu)的電源有計(ji)算機(ji)(ji)(ji)接口，可遠程(cheng)控制晶體的生長(chang)速(su)率。

4.1.6.3 真空(kong)系統(tong)：

為了能在整個熔煉(lian)過程(cheng)中，有良好的工作真(zhen)空(kong)(kong)度，本設備真(zhen)空(kong)(kong)機(ji)組(zu)配置(zhi)為 KT—300 油擴散泵(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(kong)(kong)系統均有氣(qi)動(dong)(dong)閥(fa)門來控制(zhi)，閥(fa)門由(you)￠300mm 氣(qi)動(dong)(dong)翻板閥(fa)、￠90mm 氣(qi)動(dong)(dong)蝶閥(fa)、￠

100mm 氣(qi)動(dong)蝶(die)閥(fa)、￠80mm 電(dian)磁放氣(qi)閥(fa)組成。所有閥(fa)門均由壓縮空氣(qi)驅動(dong)，電(dian)氣(qi)開(kai)關(guan)操作，亦可手動(dong)操作，方便快捷(jie)，閥(fa)門使用壽命長。

4.1.6.4 液壓系(xi)統：

主要滿足爐(lu)(lu)蓋(gai)的提升(sheng)，坩(gan)堝(guo)傾轉，托(tuo)錠機(ji)構上(shang)升(sheng)、下(xia)降等動力驅(qu)動，爐(lu)(lu)蓋(gai)提升(sheng)、托(tuo)錠機(ji)構提升(sheng)可(ke)調速，同(tong)時設有(you)液(ye)壓(ya)(ya)鎖，保證其動作安全(quan)可(ke)靠(kao)，傾爐(lu)(lu)采(cai)用我所(suo)設計開發(fa)的手動液(ye)壓(ya)(ya)比例閥，以便(bian)控制(zhi)澆注(zhu)速度。

4.1.6.5 氣動系統(tong)：

所有閥(fa)門均為氣動驅動，操(cao)作為電(dian)動、手動操(cao)作。

4.1.6.6 視窗機構(gou)：

在爐(lu)蓋上安有(you)(you)視(shi)窗機(ji)(ji)構(gou)，三(san)個(ge)觀察(cha)(cha)孔(kong)，均為雙層(ceng)石英(ying)玻(bo)璃，另有(you)(you)一組隔(ge)熱屏，其上有(you)(you)銅刷，由一臺微型電機(ji)(ji)驅(qu)動，電機(ji)(ji)轉動時(shi)(shi)可觀察(cha)(cha)爐(lu)內的情況，并可有(you)(you)效的防止金(jin)屬蒸氣對玻(bo)璃的污染，同時(shi)(shi)利(li)用(yong)銅刷隨時(shi)(shi)清除附(fu)著玻(bo)璃上的臟物，如玻(bo)璃損(sun)壞，亦可以(yi)方便(bian)調換。其中一個(ge)觀察(cha)(cha)孔(kong)，制成(cheng)水冷觀察(cha)(cha)孔(kong)，以(yi)便(bian)用(yong)戶(hu)配置電視(shi)攝象機(ji)(ji)時(shi)(shi)，保(bao)護攝象頭。一個(ge)為用(yong)戶(hu)配紅外測(ce)溫裝置時(shi)(shi)用(yong)，另一個(ge)可讓操作者直接觀察(cha)(cha)。

4.1.6.7 測(ce)溫裝置：

在(zai)爐體上(shang)有一組(zu)、爐底有三(san)組(zu)測(ce)溫(wen)裝(zhuang)置(zhi)，裝(zhuang)上(shang) WRE5/26 熱電偶(ou)和保護管，可(ke)分別實現對熔煉爐和保溫(wen)爐的連續在(zai)線測(ce)溫(wen)，由普通測(ce)溫(wen)表(biao)可(ke)直接讀出溫(wen)度(du)數(shu)值。保溫(wen)爐上(shang)另裝(zhuang)有三(san)組(zu) WRE5/26 熱電偶(ou)，配三(san)塊(kuai) SR53 智能(neng)溫(wen)度(du)控制(zhi)表(biao)，可(ke)實現在(zai)線連續測(ce)溫(wen)控溫(wen)，配有計(ji)算機接口(kou)，具備溫(wen)度(du)——功率閉(bi)環控制(zhi)，升溫(wen)、恒溫(wen)自動(dong)控制(zhi)，工(gong)藝溫(wen)度(du)在(zai)線存儲功能(neng)。

爐(lu)體上設有氣(qi)(qi)動充放氣(qi)(qi)閥(fa)一件，滿足用戶對爐(lu)體放氣(qi)(qi)，充保(bao)護性氣(qi)(qi)體的要求(qiu)，在爐(lu)體上另設有備用接口一對。