ZGD10kg 真空感應熔(rong)煉(lian)定向凝固(gu)爐技術條(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(ji)礎研(yan)制開(kai)發(fa)的一種(zhong)(zhong)用于獲得(de)晶(jing)體材料(liao)的一種(zhong)(zhong)現(xian)代(dai)化設(she)備。

2 工作原理：

本(ben)設備利(li)用(yong)中頻感應加熱(re)進(jin)行熔(rong)化材料，然后(hou)將(jiang)熔(rong)融的(de)材料倒入特定形狀的(de)坩堝(guo)內，通過石(shi)墨(mo)電阻爐(lu) (帶組合屏(ping)) 加熱(re)、保溫(wen)、控溫(wen)。然后(hou)使坩堝(guo)緩慢下降，通過一個溫(wen)度(du)梯度(du)較大的(de)區域(yu)，讓結晶(jing)(jing)(jing)從坩堝(guo)底部開始(shi)，逐漸(jian)向上推移(yi)，進(jin)行晶(jing)(jing)(jing)體(ti)生長。本(ben)產品主要適用(yong)于(yu)生產堿鹵化物、光(guang)學晶(jing)(jing)(jing)體(ti)、閃(shan)爍晶(jing)(jing)(jing)體(ti)、激光(guang)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)等(deng)。

3 主要技術指標：

3.1 坩堝容積(ji)： 5~10kg (鋼)

3.2 設備總功率： 145kW

3.3 中頻電源功(gong)率： 60kW

3.4 中頻工作電壓(ya)： 250V

3.5 中頻頻率： ＜4000Hz

3.6 輸入電(dian)壓：三相 380V

3.7 電(dian)阻爐(lu)總功率： 60kW

3.8 電阻爐工作電壓(ya)： ≤28V

3.9 電阻爐輸(shu)入(ru)電壓： 220V

3.10 力矩(ju)電機輸入電壓： 220V±10%

3.11 力(li)矩電機(ji)速度設(she)定： 0.5~500 轉/分(fen)

3.12 力矩電機(ji)電流(liu)設定： 0.10~1.70A

3.13 鑄模拉速范圍： 0.1~10mm/min (下(xia)降)

3.14 拉模行程： 50mm/min (回位(wei))

3.15 拉模工作振(zhen)動指(zhi)標(biao)： 400 行程內振(zhen)動小于 0.05g 、擺(bai)動量(liang)小于 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： 6.67×10-2

3.19 壓升率： 小于 3Pa/h

3.20 電阻(zu)爐(lu)溫度： 極限 1400℃ ￠90×400mm 均溫區內溫差(cha)±5℃

3.21 中頻(pin)熔煉溫(wen)度： 極限 1700℃

3.22 冷卻水壓： 0.15MPa — 0.3MPa

3.23 冷(leng)卻水流量： 9m3/h

3.24 設備(bei)總(zong)重量： 3.8t (視不同(tong)的(de)中頻(pin)電源略有變化)

4 結構性(xing)能和特點：

4.1 10kg 真空(kong)感(gan)應熔煉定向凝(ning)固爐的(de)主要結構：爐體、爐蓋(gai)、提升機構、轉(zhuan)軸進電、線圈、保溫爐、托錠機構、真空(kong)系統(tong)、液(ye)壓系統(tong)、氣動系統(tong)、視窗機構、控溫系統(tong)等。

4.1.1 爐(lu)(lu)體(ti)、爐(lu)(lu)蓋(gai)：是組成該(gai)類(lei)電(dian)爐(lu)(lu)的真空容(rong)器，所有的其它機構(gou)都附屬(shu)在爐(lu)(lu)體(ti)爐(lu)(lu)蓋(gai)上，爐(lu)(lu)體(ti)的直徑(jing)為 800mm 立式結構(gou)，爐(lu)(lu)蓋(gai)可提升(sheng)轉動，均(jun)采(cai)用水冷夾(jia)壁結構(gou)，爐(lu)(lu)蓋(gai)采(cai)用三圓弧(hu)結構(gou)。

4.12 提(ti)升機構：

提(ti)升機(ji)構為爐體、爐蓋的連接機(ji)構，通過(guo)提(ti)升機(ji)構，可將(jiang)爐蓋提(ti)升起(qi)來回轉，爐蓋提(ti)升為液(ye)壓驅動，電控操(cao)作。

4.13 轉(zhuan)軸進電系(xi)統與傾(qing)爐機構：

轉(zhuan)軸(zhou)為水(shui)冷同軸(zhou)式饋電方式，可以拆卸(xie)，進電系統由(you) 0.1mm 單(dan)導線組成(cheng)截(jie)面(mian)導線50mm2，共 20 根，制(zhi)成(cheng)母線與轉(zhuan)軸(zhou)之間的連線，比原來單(dan)用水(shui)冷電纜的導線提高了5%以上效率，線路壓(ya)降不大(da)于(yu) 5V。這樣(yang)結構(gou)既提高了效率，轉(zhuan)動起來也(ye)靈活、可靠。澆鑄傾爐為液(ye)壓(ya)轉(zhuan)動，手動操作，能夠調節傾動速度，控制(zhi)臺(tai)上設有傾動操作桿。

4.1.4 感(gan)應線圈(quan)：

感應(ying)線(xian)圈(quan)是(shi)由(you)一種紫(zi)銅管制(zhi)成(cheng)的，匝與匝之間有 3 — 4mm 的間隙(xi)，通過(guo)外圍的絕緣(yuan)板(ban)來(lai)固定位置，感應(ying)線(xian)圈(quan)和進出電極間是(shi)由(you)螺母連接的，拆卸方便(bian)，既能(neng)保(bao)證良好(hao)的導電性能(neng)，又能(neng)保(bao)證可靠(kao)的真空密封。由(you)于(yu)本(ben)設備采用(yong)的是(shi)感應(ying)石(shi)(shi)墨加熱方法，在線(xian)圈(quan)與石(shi)(shi)墨發熱體之間應(ying)有 20~30mm 保(bao)溫絕緣(yuan)材料，以免線(xian)圈(quan)短(duan)路，也防(fang)止了線(xian)圈(quan)直(zhi)接受(shou)熱輻(fu)射。從試驗結果(guo)來(lai)看，最 大線(xian)圈(quan)電壓不(bu)應(ying)大于(yu) 250V，以免引起放電。

4.15 保溫爐：

采用(yong)(yong)三段(duan)(duan)電(dian)阻加(jia)熱(re)(re)(re)(re)，發(fa)熱(re)(re)(re)(re)元件為高純，高密度(du)(du)(du)石墨，加(jia)熱(re)(re)(re)(re)器為圓(yuan)形結構，有效溫(wen)(wen)(wen)區長400mm，熱(re)(re)(re)(re)區溫(wen)(wen)(wen)差±5℃。保溫(wen)(wen)(wen)采用(yong)(yong)兩(liang)層鉬(mu)屏(ping)，兩(liang)層不銹鋼屏(ping)，一層碳氈組(zu)成(cheng)的(de)組(zu)合屏(ping)結構，用(yong)(yong)隔離環和支(zhi)撐桿連接。外殼采用(yong)(yong)δ 4mm 無磁不銹鋼，分為三段(duan)(duan)，可調整三段(duan)(duan)發(fa)熱(re)(re)(re)(re)體的(de)間隙(xi)，保溫(wen)(wen)(wen)爐(lu)工作溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)在 800~1300℃。該(gai)保溫(wen)(wen)(wen)爐(lu)利用(yong)(yong)可控(kong)硅調壓電(dian)源通過三段(duan)(duan)石墨發(fa)熱(re)(re)(re)(re)體進(jin)行(xing)加(jia)熱(re)(re)(re)(re)，由 PAC16P 單(dan)相調壓調功/一體化智能(neng)電(dian)力調整器與 SR53 智能(neng)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)控(kong)制(zhi)表進(jin)行(xing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)控(kong)制(zhi)，自動(dong)升(sheng)溫(wen)(wen)(wen)、降(jiang)溫(wen)(wen)(wen)、恒溫(wen)(wen)(wen)。全過程的(de)微機操作系(xi)統可以對(dui)加(jia)熱(re)(re)(re)(re)功率、溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)、升(sheng)降(jiang)溫(wen)(wen)(wen)速(su)度(du)(du)(du)等工藝參(can)數(shu)進(jin)行(xing)設置和修(xiu)改，并(bing)可對(dui)采集的(de)各類(lei)數(shu)據進(jin)行(xing)存(cun)儲、顯示(shi)，并(bing)打印各種(zhong)工作狀態值及曲(qu)線圖，以便對(dui)工藝進(jin)行(xing)研究分析(xi)。

另外，用坩堝下(xia)降法(fa)生長晶體(ti)，對(dui)于坩堝材料的(de)選擇和形狀(zhuang)的(de)設計，都有具體(ti)要求，由客戶(hu)自己掌握。

4.1.6 托(tuo)錠(ding)機構(gou)：

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

4.1.6.1 出鋼(gang)機構為(wei)(wei)液壓驅動，液壓缸通過連接元件(jian)帶動上、下連在一起的兩塊滑(hua)板，使錠模升降(jiang)機構做整體上、下移動，行程為(wei)(wei) 650mm，此(ci)導(dao)軌(gui)副為(wei)(wei) D 級(ji)的滾(gun)珠(zhu)直線(xian)導(dao)軌(gui)副，傳(chuan)動定位準確、可(ke)靠。

4.1.6.2 錠模升降機構：

此機構采用(yong)力矩測(ce)速(su)機組加微型(xing)擺線減速(su)器(qi)帶動(dong)一(yi)根 D 級的滾珠絲桿(gan)(gan)，上升下降(jiang)(jiang)坩(gan)堝(坩(gan)堝放置在(zai)冷(leng)卻(que)水(shui)的升降(jiang)(jiang)托(tuo)(tuo)桿(gan)(gan)上)，水(shui)冷(leng)升降(jiang)(jiang)托(tuo)(tuo)桿(gan)(gan)在(zai)爐體部分裝了(le)一(yi)個盛有室溫為液(ye)態合(he)金的水(shui)冷(leng)套，有效的阻擋了(le)揮發物在(zai)水(shui)冷(leng)升降(jiang)(jiang)托(tuo)(tuo)桿(gan)(gan)上的沉積(ji)，從而降(jiang)(jiang)低了(le)傳(chuan)動(dong)阻力，杜絕了(le)由于沉積(ji)物過多(duo)，阻力過大，致使力矩電機堵轉，中斷晶(jing)體生(sheng)長(chang)的情況發生(sheng)。坩(gan)堝的下降(jiang)(jiang)速(su)度為 0.1—10mm/min，連續可調(diao)，傳(chuan)動(dong)平(ping)穩、無(wu)噪音、無(wu)爬行，力矩測(ce)速(su)機組的電源有計(ji)算機接口，可遠程控制晶(jing)體的生(sheng)長(chang)速(su)率(lv)。

4.1.6.3 真(zhen)空系(xi)統：

為(wei)了(le)能在整個(ge)熔煉(lian)過程(cheng)中，有(you)良好的工作真(zhen)(zhen)空(kong)度，本設備真(zhen)(zhen)空(kong)機組配置為(wei) KT—300 油擴散泵(beng)(beng)一臺、ZJ—150 羅(luo)茨泵(beng)(beng)一臺、2X—70 機械泵(beng)(beng)一臺。真(zhen)(zhen)空(kong)系統均有(you)氣(qi)動(dong)閥(fa)(fa)門來控制(zhi)，閥(fa)(fa)門由￠300mm 氣(qi)動(dong)翻板閥(fa)(fa)、￠90mm 氣(qi)動(dong)蝶閥(fa)(fa)、￠

100mm 氣(qi)(qi)動蝶閥、￠80mm 電磁(ci)放氣(qi)(qi)閥組成。所有(you)閥門均(jun)由(you)壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)(qi)驅動，電氣(qi)(qi)開關操(cao)作(zuo)，亦可(ke)手(shou)動操(cao)作(zuo)，方便快捷，閥門使用(yong)壽命長。

4.1.6.4 液(ye)壓系統：

主要(yao)滿足(zu)爐蓋的(de)提升，坩堝(guo)傾(qing)轉，托錠(ding)機構(gou)上升、下降等動(dong)力驅動(dong)，爐蓋提升、托錠(ding)機構(gou)提升可(ke)調速(su)，同時設(she)有液壓鎖(suo)，保證其(qi)動(dong)作安全可(ke)靠，傾(qing)爐采用我(wo)所設(she)計開發的(de)手動(dong)液壓比例閥(fa)，以便控制澆注速(su)度(du)。

4.1.6.5 氣動系統：

所有閥門均為(wei)氣動驅動，操作(zuo)為(wei)電(dian)動、手動操作(zuo)。

4.1.6.6 視窗機構：

在(zai)爐蓋上安有(you)(you)(you)視窗機(ji)(ji)構(gou)，三個(ge)(ge)(ge)觀(guan)察(cha)(cha)孔，均為雙層石(shi)英玻(bo)璃，另有(you)(you)(you)一(yi)組隔熱屏，其上有(you)(you)(you)銅刷(shua)，由一(yi)臺微型電機(ji)(ji)驅動(dong)，電機(ji)(ji)轉(zhuan)動(dong)時可觀(guan)察(cha)(cha)爐內的(de)(de)情(qing)況，并(bing)可有(you)(you)(you)效的(de)(de)防止金(jin)屬(shu)蒸氣(qi)對(dui)玻(bo)璃的(de)(de)污染(ran)，同時利用(yong)(yong)銅刷(shua)隨時清除(chu)附(fu)著玻(bo)璃上的(de)(de)臟物，如玻(bo)璃損壞，亦可以方便調換。其中(zhong)一(yi)個(ge)(ge)(ge)觀(guan)察(cha)(cha)孔，制成(cheng)水冷觀(guan)察(cha)(cha)孔，以便用(yong)(yong)戶配置(zhi)電視攝象機(ji)(ji)時，保護攝象頭(tou)。一(yi)個(ge)(ge)(ge)為用(yong)(yong)戶配紅外測溫裝置(zhi)時用(yong)(yong)，另一(yi)個(ge)(ge)(ge)可讓操作者直接觀(guan)察(cha)(cha)。

4.1.6.7 測溫裝(zhuang)置：

在(zai)(zai)(zai)爐(lu)體上有一(yi)組(zu)、爐(lu)底(di)有三(san)組(zu)測溫(wen)(wen)(wen)裝(zhuang)置，裝(zhuang)上 WRE5/26 熱電(dian)偶(ou)和(he)(he)保護管(guan)，可分別實現對熔煉爐(lu)和(he)(he)保溫(wen)(wen)(wen)爐(lu)的連續在(zai)(zai)(zai)線(xian)測溫(wen)(wen)(wen)，由普通測溫(wen)(wen)(wen)表(biao)可直接讀出(chu)溫(wen)(wen)(wen)度(du)數值。保溫(wen)(wen)(wen)爐(lu)上另裝(zhuang)有三(san)組(zu) WRE5/26 熱電(dian)偶(ou)，配三(san)塊(kuai) SR53 智(zhi)能溫(wen)(wen)(wen)度(du)控(kong)(kong)制(zhi)表(biao)，可實現在(zai)(zai)(zai)線(xian)連續測溫(wen)(wen)(wen)控(kong)(kong)溫(wen)(wen)(wen)，配有計算機接口(kou)，具備溫(wen)(wen)(wen)度(du)——功(gong)率閉環控(kong)(kong)制(zhi)，升溫(wen)(wen)(wen)、恒溫(wen)(wen)(wen)自(zi)動控(kong)(kong)制(zhi)，工藝溫(wen)(wen)(wen)度(du)在(zai)(zai)(zai)線(xian)存儲功(gong)能。

爐(lu)體(ti)上設(she)有氣(qi)動充放(fang)氣(qi)閥一件，滿足(zu)用(yong)戶對爐(lu)體(ti)放(fang)氣(qi)，充保護性氣(qi)體(ti)的要求，在爐(lu)體(ti)上另設(she)有備用(yong)接口一對。