ZGD10kg 真空感應熔煉定向凝固爐(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制開(kai)發的(de)一(yi)種用于(yu)獲(huo)得晶體材料的(de)一(yi)種現代化設(she)備。

2 工作原理：

本設備利用(yong)中頻感應加熱進(jin)行熔(rong)化(hua)材料，然后將熔(rong)融的材料倒入特定形狀的坩(gan)堝(guo)(guo)內，通(tong)(tong)過(guo)石墨電阻(zu)爐 (帶(dai)組(zu)合屏) 加熱、保溫(wen)、控溫(wen)。然后使坩(gan)堝(guo)(guo)緩慢下降，通(tong)(tong)過(guo)一個溫(wen)度梯度較大的區域，讓結晶從坩(gan)堝(guo)(guo)底(di)部開始，逐漸(jian)向上推移，進(jin)行晶體(ti)生長。本產品主要適(shi)用(yong)于生產堿鹵化(hua)物、光(guang)學晶體(ti)、閃(shan)爍晶體(ti)、激光(guang)晶體(ti)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(zhong)頻電源(yuan)功率： 60kW

3.4 中(zhong)頻工(gong)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(lu)總(zong)功率： 60kW

3.8 電(dian)阻爐(lu)工(gong)作電(dian)壓(ya)： ≤28V

3.9 電(dian)(dian)阻爐輸入電(dian)(dian)壓： 220V

3.10 力(li)矩電(dian)機(ji)輸入(ru)電(dian)壓： 220V±10%

3.11 力(li)矩(ju)電機速度設(she)定： 0.5~500 轉/分

3.12 力矩電機(ji)電流設定(ding)： 0.10~1.70A

3.13 鑄模(mo)拉速范圍： 0.1~10mm/min (下降)

3.14 拉模行程(cheng)： 50mm/min (回(hui)位)

3.15 拉模工作振動(dong)(dong)指標： 400 行程內振動(dong)(dong)小于 0.05g 、擺(bai)動(dong)(dong)量(liang)小于 20μ m

3.16 熔化(hua)周期： 小于 30min

3.17 極限真空度： 6.67×10-3

3.18 工作真空度： 6.67×10-2

3.19 壓升率： 小于 3Pa/h

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

3.21 中頻(pin)熔煉(lian)溫度： 極限 1700℃

3.22 冷卻水壓： 0.15MPa — 0.3MPa

3.23 冷卻(que)水流量： 9m3/h

3.24 設備總重量： 3.8t (視不(bu)同的中頻電源略有變化(hua))

4 結構(gou)性能和特點：

4.1 10kg 真(zhen)空感應熔煉(lian)定向凝固(gu)爐的主(zhu)要結構(gou)：爐體、爐蓋、提(ti)升機構(gou)、轉軸進電、線(xian)圈、保溫爐、托錠機構(gou)、真(zhen)空系(xi)統(tong)、液壓(ya)系(xi)統(tong)、氣(qi)動系(xi)統(tong)、視窗機構(gou)、控溫系(xi)統(tong)等。

4.1.1 爐(lu)(lu)體(ti)、爐(lu)(lu)蓋(gai)：是組成該類電爐(lu)(lu)的真空容器，所有的其(qi)它機構(gou)(gou)(gou)都附(fu)屬在(zai)爐(lu)(lu)體(ti)爐(lu)(lu)蓋(gai)上，爐(lu)(lu)體(ti)的直徑為(wei) 800mm 立式結構(gou)(gou)(gou)，爐(lu)(lu)蓋(gai)可提升轉動，均(jun)采用水冷夾(jia)壁結構(gou)(gou)(gou)，爐(lu)(lu)蓋(gai)采用三圓弧結構(gou)(gou)(gou)。

4.12 提(ti)升(sheng)機構(gou)：

提(ti)(ti)升(sheng)機(ji)構為爐(lu)體、爐(lu)蓋(gai)的連接機(ji)構，通(tong)過提(ti)(ti)升(sheng)機(ji)構，可將爐(lu)蓋(gai)提(ti)(ti)升(sheng)起來(lai)回轉，爐(lu)蓋(gai)提(ti)(ti)升(sheng)為液壓驅動，電控操作。

4.13 轉軸(zhou)進電系統(tong)與傾爐機構：

轉軸為(wei)水冷同軸式(shi)饋電(dian)方式(shi)，可以拆(chai)卸，進電(dian)系(xi)統(tong)由 0.1mm 單(dan)導線(xian)(xian)組成截面導線(xian)(xian)50mm2，共(gong) 20 根，制成母線(xian)(xian)與(yu)轉軸之(zhi)間的連(lian)線(xian)(xian)，比原來單(dan)用水冷電(dian)纜的導線(xian)(xian)提(ti)高了(le)5%以上效(xiao)率，線(xian)(xian)路壓(ya)降不大于 5V。這樣結構既提(ti)高了(le)效(xiao)率，轉動(dong)起(qi)來也靈活(huo)、可靠(kao)。澆(jiao)鑄傾爐(lu)為(wei)液壓(ya)轉動(dong)，手動(dong)操作(zuo)，能夠調節(jie)傾動(dong)速度，控制臺上設有傾動(dong)操作(zuo)桿。

4.1.4 感應線圈：

感(gan)應線(xian)圈是(shi)由(you)(you)一種紫銅管(guan)制成的，匝與匝之間(jian)(jian)有 3 — 4mm 的間(jian)(jian)隙，通過外圍的絕緣(yuan)板(ban)來(lai)固(gu)定位(wei)置，感(gan)應線(xian)圈和進(jin)出電(dian)極間(jian)(jian)是(shi)由(you)(you)螺母連接的，拆卸方便，既能(neng)保(bao)證(zheng)良(liang)好的導電(dian)性能(neng)，又(you)能(neng)保(bao)證(zheng)可(ke)靠的真(zhen)空(kong)密封。由(you)(you)于本設備采用的是(shi)感(gan)應石墨(mo)加(jia)熱方法，在線(xian)圈與石墨(mo)發熱體之間(jian)(jian)應有 20~30mm 保(bao)溫絕緣(yuan)材料，以免線(xian)圈短路(lu)，也(ye)防止了線(xian)圈直接受熱輻射。從試驗結果(guo)來(lai)看，最 大線(xian)圈電(dian)壓不(bu)應大于 250V，以免引起(qi)放電(dian)。

4.15 保溫爐：

采(cai)用三段(duan)電(dian)阻加(jia)熱(re)(re)(re)，發(fa)熱(re)(re)(re)元件為高純，高密(mi)度(du)(du)石(shi)墨，加(jia)熱(re)(re)(re)器為圓形(xing)結構(gou)，有效溫(wen)(wen)區(qu)長400mm，熱(re)(re)(re)區(qu)溫(wen)(wen)差(cha)±5℃。保溫(wen)(wen)采(cai)用兩(liang)(liang)層鉬(mu)屏，兩(liang)(liang)層不銹鋼屏，一層碳氈組成的組合(he)屏結構(gou)，用隔(ge)離(li)環和支(zhi)撐桿連接(jie)。外殼采(cai)用δ 4mm 無磁不銹鋼，分為三段(duan)，可(ke)調(diao)(diao)整三段(duan)發(fa)熱(re)(re)(re)體(ti)(ti)(ti)的間隙，保溫(wen)(wen)爐(lu)(lu)工(gong)作(zuo)(zuo)溫(wen)(wen)度(du)(du)在 800~1300℃。該(gai)保溫(wen)(wen)爐(lu)(lu)利(li)用可(ke)控(kong)硅調(diao)(diao)壓(ya)電(dian)源通(tong)過三段(duan)石(shi)墨發(fa)熱(re)(re)(re)體(ti)(ti)(ti)進行(xing)(xing)(xing)加(jia)熱(re)(re)(re)，由 PAC16P 單相調(diao)(diao)壓(ya)調(diao)(diao)功(gong)/一體(ti)(ti)(ti)化智能電(dian)力調(diao)(diao)整器與 SR53 智能溫(wen)(wen)度(du)(du)控(kong)制(zhi)表進行(xing)(xing)(xing)溫(wen)(wen)度(du)(du)控(kong)制(zhi)，自動(dong)升溫(wen)(wen)、降(jiang)溫(wen)(wen)、恒溫(wen)(wen)。全過程的微機(ji)操(cao)作(zuo)(zuo)系(xi)統可(ke)以對(dui)加(jia)熱(re)(re)(re)功(gong)率、溫(wen)(wen)度(du)(du)、升降(jiang)溫(wen)(wen)速(su)度(du)(du)等工(gong)藝參數(shu)進行(xing)(xing)(xing)設置和修改，并(bing)可(ke)對(dui)采(cai)集(ji)的各(ge)類數(shu)據進行(xing)(xing)(xing)存儲、顯示(shi)，并(bing)打印各(ge)種工(gong)作(zuo)(zuo)狀態值及曲線圖，以便對(dui)工(gong)藝進行(xing)(xing)(xing)研究(jiu)分析。

另外，用坩(gan)堝下降(jiang)法生長晶(jing)體，對(dui)于坩(gan)堝材(cai)料的選擇(ze)和形狀(zhuang)的設計，都有具體要求，由客(ke)戶自己掌握。

4.1.6 托錠機構：

托(tuo)錠(ding)機構由兩(liang)部分組成(cheng)，出鋼(gang)機構、錠(ding)模升降。

4.1.6.1 出鋼機(ji)構為(wei)液(ye)壓驅動，液(ye)壓缸通過連接元件帶(dai)動上、下連在一起的兩塊滑板(ban)，使錠模升降機(ji)構做整(zheng)體上、下移動，行程為(wei) 650mm，此導(dao)軌副為(wei) D 級的滾珠直線導(dao)軌副，傳動定位準(zhun)確、可靠。

4.1.6.2 錠模(mo)升降機構：

此(ci)機(ji)構采用力(li)矩(ju)測(ce)速(su)(su)機(ji)組加微型擺線(xian)減速(su)(su)器帶動(dong)一根 D 級的(de)(de)滾(gun)珠絲桿，上升下(xia)降(jiang)(jiang)坩(gan)堝(guo)(guo)(坩(gan)堝(guo)(guo)放置在(zai)冷卻水(shui)的(de)(de)升降(jiang)(jiang)托桿上)，水(shui)冷升降(jiang)(jiang)托桿在(zai)爐(lu)體部(bu)分裝了(le)(le)一個(ge)盛有(you)室溫為液(ye)態合金的(de)(de)水(shui)冷套，有(you)效的(de)(de)阻擋了(le)(le)揮發物在(zai)水(shui)冷升降(jiang)(jiang)托桿上的(de)(de)沉積(ji)，從而降(jiang)(jiang)低了(le)(le)傳(chuan)動(dong)阻力(li)，杜(du)絕(jue)了(le)(le)由(you)于沉積(ji)物過多，阻力(li)過大，致使(shi)力(li)矩(ju)電機(ji)堵轉(zhuan)，中斷晶體生(sheng)長的(de)(de)情況發生(sheng)。坩(gan)堝(guo)(guo)的(de)(de)下(xia)降(jiang)(jiang)速(su)(su)度為 0.1—10mm/min，連續(xu)可調，傳(chuan)動(dong)平(ping)穩、無噪音(yin)、無爬行(xing)，力(li)矩(ju)測(ce)速(su)(su)機(ji)組的(de)(de)電源有(you)計算機(ji)接口，可遠(yuan)程控制晶體的(de)(de)生(sheng)長速(su)(su)率。

4.1.6.3 真空系統：

為(wei)了能在整個熔煉過程中，有(you)良(liang)好的工作真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)度(du)，本設備真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)機(ji)組(zu)配置為(wei) KT—300 油擴散(san)泵(beng)一臺(tai)、ZJ—150 羅(luo)茨泵(beng)一臺(tai)、2X—70 機(ji)械(xie)泵(beng)一臺(tai)。真(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)系統(tong)均有(you)氣(qi)動閥(fa)門來(lai)控制，閥(fa)門由￠300mm 氣(qi)動翻板閥(fa)、￠90mm 氣(qi)動蝶閥(fa)、￠

100mm 氣動(dong)蝶(die)閥(fa)、￠80mm 電磁放(fang)氣閥(fa)組(zu)成。所有閥(fa)門均由壓縮空(kong)氣驅動(dong)，電氣開關操(cao)作，亦可(ke)手動(dong)操(cao)作，方便快捷，閥(fa)門使用壽命長(chang)。

4.1.6.4 液壓系統：

主要(yao)滿足爐蓋的提升(sheng)，坩堝傾轉，托錠機構上(shang)升(sheng)、下(xia)降(jiang)等動(dong)(dong)力驅(qu)動(dong)(dong)，爐蓋提升(sheng)、托錠機構提升(sheng)可調(diao)速(su)，同時設(she)有液壓(ya)(ya)鎖，保證其動(dong)(dong)作安全可靠，傾爐采用我所設(she)計(ji)開發的手動(dong)(dong)液壓(ya)(ya)比(bi)例閥，以便控制澆注(zhu)速(su)度。

4.1.6.5 氣動系(xi)統：

所有閥門均為氣動(dong)(dong)驅動(dong)(dong)，操作為電動(dong)(dong)、手動(dong)(dong)操作。

4.1.6.6 視窗機構：

在(zai)爐蓋上安有(you)視(shi)窗機(ji)(ji)(ji)構，三(san)個觀察孔(kong)，均為雙層石英玻(bo)璃(li)，另有(you)一(yi)(yi)(yi)組隔熱屏，其上有(you)銅(tong)(tong)刷，由一(yi)(yi)(yi)臺(tai)微型電機(ji)(ji)(ji)驅(qu)動，電機(ji)(ji)(ji)轉動時可(ke)觀察爐內的(de)情況，并(bing)可(ke)有(you)效(xiao)的(de)防(fang)止金屬(shu)蒸氣對(dui)玻(bo)璃(li)的(de)污染，同時利用(yong)銅(tong)(tong)刷隨時清除附(fu)著玻(bo)璃(li)上的(de)臟物，如玻(bo)璃(li)損壞，亦(yi)可(ke)以(yi)方便調換(huan)。其中一(yi)(yi)(yi)個觀察孔(kong)，制成水冷觀察孔(kong)，以(yi)便用(yong)戶(hu)配置電視(shi)攝(she)象機(ji)(ji)(ji)時，保護攝(she)象頭。一(yi)(yi)(yi)個為用(yong)戶(hu)配紅外測溫裝置時用(yong)，另一(yi)(yi)(yi)個可(ke)讓操作者直接觀察。

4.1.6.7 測(ce)溫裝置：

在爐(lu)體上有一(yi)組(zu)、爐(lu)底(di)有三(san)組(zu)測溫(wen)(wen)(wen)裝置(zhi)，裝上 WRE5/26 熱電偶和保護管，可分(fen)別實現對熔煉爐(lu)和保溫(wen)(wen)(wen)爐(lu)的連(lian)(lian)續(xu)在線(xian)測溫(wen)(wen)(wen)，由(you)普通測溫(wen)(wen)(wen)表可直接(jie)讀出溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)數值。保溫(wen)(wen)(wen)爐(lu)上另裝有三(san)組(zu) WRE5/26 熱電偶，配三(san)塊 SR53 智能溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)控(kong)制表，可實現在線(xian)連(lian)(lian)續(xu)測溫(wen)(wen)(wen)控(kong)溫(wen)(wen)(wen)，配有計算機(ji)接(jie)口，具備溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)——功(gong)率閉環控(kong)制，升溫(wen)(wen)(wen)、恒溫(wen)(wen)(wen)自動控(kong)制，工藝溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)在線(xian)存儲功(gong)能。

爐體(ti)上設有(you)氣動充放(fang)氣閥一(yi)件(jian)，滿足用戶(hu)對爐體(ti)放(fang)氣，充保護性(xing)氣體(ti)的要求，在爐體(ti)上另設有(you)備用接口一(yi)對。