ZGD10kg 真空感應熔煉(lian)定向凝固爐技術條(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(wei)基(ji)礎研制開發(fa)的一(yi)種用于獲得(de)晶體材料(liao)的一(yi)種現代化設(she)備。

2 工作原理：

本(ben)設備利用(yong)中頻(pin)感應加(jia)熱進(jin)行熔化(hua)材(cai)料，然后將熔融的材(cai)料倒入(ru)特(te)定(ding)形狀的坩堝(guo)內，通(tong)過石墨電阻爐(lu) (帶組合屏) 加(jia)熱、保(bao)溫(wen)(wen)、控溫(wen)(wen)。然后使坩堝(guo)緩慢下(xia)降，通(tong)過一個溫(wen)(wen)度(du)梯度(du)較大的區域，讓(rang)結晶從坩堝(guo)底部(bu)開始，逐漸向(xiang)上(shang)推移，進(jin)行晶體(ti)生(sheng)長。本(ben)產品(pin)主(zhu)要(yao)適用(yong)于生(sheng)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(deng)。

3 主要技術指標：

3.1 坩堝容(rong)積： 5~10kg (鋼)

3.2 設備(bei)總功率： 145kW

3.3 中頻電源功率： 60kW

3.4 中(zhong)頻工作電壓(ya)： 250V

3.5 中頻頻率： ＜4000Hz

3.6 輸(shu)入電壓：三相 380V

3.7 電(dian)阻爐(lu)總功(gong)率： 60kW

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

3.9 電阻(zu)爐(lu)輸入(ru)電壓： 220V

3.10 力矩(ju)電機輸(shu)入電壓(ya)： 220V±10%

3.11 力矩電機(ji)速度(du)設定： 0.5~500 轉/分

3.12 力(li)矩電機電流(liu)設(she)定： 0.10~1.70A

3.13 鑄(zhu)模拉速范圍： 0.1~10mm/min (下降)

3.14 拉模行程(cheng)： 50mm/min (回位)

3.15 拉(la)模工(gong)作振(zhen)(zhen)動指(zhi)標： 400 行程內振(zhen)(zhen)動小于 0.05g 、擺動量小于 20μ m

3.16 熔化周期： 小于 30min

3.17 極限真空度： 6.67×10-3

3.18 工作真空度： 6.67×10-2

3.19 壓升率： 小于 3Pa/h

3.20 電(dian)阻爐(lu)溫度： 極限 1400℃ ￠90×400mm 均溫區內溫差±5℃

3.21 中頻熔煉溫(wen)度： 極限 1700℃

3.22 冷卻水壓： 0.15MPa — 0.3MPa

3.23 冷卻水流(liu)量： 9m3/h

3.24 設備總重量(liang)： 3.8t (視不同的(de)中頻電(dian)源(yuan)略有變化)

4 結構性能和(he)特點：

4.1 10kg 真空感(gan)應熔煉定向(xiang)凝(ning)固爐(lu)的主要(yao)結構：爐(lu)體、爐(lu)蓋、提升機(ji)(ji)構、轉軸(zhou)進電、線圈、保溫爐(lu)、托(tuo)錠機(ji)(ji)構、真空系統、液壓(ya)系統、氣動系統、視窗機(ji)(ji)構、控溫系統等。

4.1.1 爐(lu)(lu)(lu)體(ti)、爐(lu)(lu)(lu)蓋(gai)：是組(zu)成該類電爐(lu)(lu)(lu)的(de)真空容器(qi)，所有的(de)其它機構都附屬在爐(lu)(lu)(lu)體(ti)爐(lu)(lu)(lu)蓋(gai)上，爐(lu)(lu)(lu)體(ti)的(de)直徑(jing)為 800mm 立式結(jie)構，爐(lu)(lu)(lu)蓋(gai)可提(ti)升轉動，均(jun)采(cai)用水(shui)冷夾壁結(jie)構，爐(lu)(lu)(lu)蓋(gai)采(cai)用三圓弧結(jie)構。

4.12 提(ti)升機構(gou)：

提升(sheng)(sheng)機構(gou)(gou)為爐體、爐蓋(gai)的連接機構(gou)(gou)，通過(guo)提升(sheng)(sheng)機構(gou)(gou)，可將(jiang)爐蓋(gai)提升(sheng)(sheng)起來(lai)回轉(zhuan)，爐蓋(gai)提升(sheng)(sheng)為液壓(ya)驅動，電控操作。

4.13 轉(zhuan)軸進電系(xi)統與傾爐機構：

轉軸(zhou)(zhou)為水冷(leng)同(tong)軸(zhou)(zhou)式(shi)饋電方式(shi)，可以拆卸，進(jin)電系統由 0.1mm 單導線組(zu)成截面導線50mm2，共 20 根，制成母線與轉軸(zhou)(zhou)之間的連線，比(bi)原來(lai)單用水冷(leng)電纜的導線提(ti)高(gao)了5%以上效(xiao)率，線路壓(ya)降不大于(yu) 5V。這樣結構(gou)既提(ti)高(gao)了效(xiao)率，轉動(dong)(dong)起來(lai)也(ye)靈活、可靠(kao)。澆鑄(zhu)傾爐為液壓(ya)轉動(dong)(dong)，手動(dong)(dong)操作(zuo)，能夠調節傾動(dong)(dong)速度(du)，控制臺(tai)上設(she)有傾動(dong)(dong)操作(zuo)桿(gan)。

4.1.4 感應線圈：

感應(ying)線圈(quan)(quan)是由(you)一種(zhong)紫銅管制成(cheng)的，匝(za)與(yu)匝(za)之間(jian)有 3 — 4mm 的間(jian)隙(xi)，通過(guo)外圍的絕緣板來(lai)固定位置，感應(ying)線圈(quan)(quan)和進出電極(ji)間(jian)是由(you)螺(luo)母(mu)連接的，拆卸方便，既能保(bao)證良好的導電性能，又能保(bao)證可靠的真(zhen)空密(mi)封。由(you)于本(ben)設備采用的是感應(ying)石(shi)墨加(jia)熱(re)方法，在線圈(quan)(quan)與(yu)石(shi)墨發熱(re)體之間(jian)應(ying)有 20~30mm 保(bao)溫絕緣材料，以免線圈(quan)(quan)短路，也防止了(le)線圈(quan)(quan)直接受熱(re)輻射。從(cong)試驗結果(guo)來(lai)看，最(zui) 大(da)線圈(quan)(quan)電壓不應(ying)大(da)于 250V，以免引起(qi)放電。

4.15 保溫爐：

采用(yong)三段(duan)(duan)電(dian)阻加熱(re)，發(fa)(fa)熱(re)元件為(wei)高純(chun)，高密(mi)度(du)(du)石墨，加熱(re)器為(wei)圓形結(jie)構，有效溫區長400mm，熱(re)區溫差±5℃。保(bao)(bao)溫采用(yong)兩層(ceng)鉬屏(ping)，兩層(ceng)不(bu)銹(xiu)鋼屏(ping)，一層(ceng)碳氈組(zu)成的(de)組(zu)合屏(ping)結(jie)構，用(yong)隔離環和支撐桿連接。外殼采用(yong)δ 4mm 無磁(ci)不(bu)銹(xiu)鋼，分為(wei)三段(duan)(duan)，可調(diao)(diao)整三段(duan)(duan)發(fa)(fa)熱(re)體的(de)間隙，保(bao)(bao)溫爐(lu)工作溫度(du)(du)在 800~1300℃。該保(bao)(bao)溫爐(lu)利用(yong)可控(kong)硅調(diao)(diao)壓電(dian)源通過三段(duan)(duan)石墨發(fa)(fa)熱(re)體進(jin)(jin)行加熱(re)，由(you) PAC16P 單相調(diao)(diao)壓調(diao)(diao)功(gong)/一體化智能電(dian)力調(diao)(diao)整器與 SR53 智能溫度(du)(du)控(kong)制(zhi)表進(jin)(jin)行溫度(du)(du)控(kong)制(zhi)，自(zi)動升(sheng)溫、降(jiang)溫、恒溫。全(quan)過程的(de)微(wei)機操作系統可以對加熱(re)功(gong)率、溫度(du)(du)、升(sheng)降(jiang)溫速度(du)(du)等工藝參數(shu)進(jin)(jin)行設置(zhi)和修改，并可對采集的(de)各(ge)類數(shu)據進(jin)(jin)行存(cun)儲(chu)、顯示，并打印各(ge)種工作狀(zhuang)態值(zhi)及曲(qu)線圖，以便對工藝進(jin)(jin)行研(yan)究分析。

另外(wai)，用坩(gan)堝(guo)下降法生長晶(jing)體，對于坩(gan)堝(guo)材料(liao)的選擇和形狀的設(she)計(ji)，都有具體要求，由客戶自(zi)己掌(zhang)握。

4.1.6 托錠機(ji)構：

托錠機(ji)構由兩部(bu)分組成(cheng)，出鋼機(ji)構、錠模升降。

4.1.6.1 出鋼(gang)機(ji)(ji)構為液(ye)壓(ya)驅動，液(ye)壓(ya)缸通過連接(jie)元件帶動上、下連在一起的(de)兩塊(kuai)滑板，使錠模升降機(ji)(ji)構做整體(ti)上、下移動，行程(cheng)為 650mm，此導軌(gui)副為 D 級的(de)滾珠直線導軌(gui)副，傳動定位準確、可靠。

4.1.6.2 錠模升降機構(gou)：

此(ci)機構(gou)采用力(li)矩(ju)測(ce)速(su)機組(zu)加微型擺線減速(su)器帶動(dong)一根 D 級的(de)(de)(de)(de)滾珠(zhu)絲(si)桿，上升(sheng)下降(jiang)坩(gan)(gan)堝(坩(gan)(gan)堝放(fang)置在冷卻水的(de)(de)(de)(de)升(sheng)降(jiang)托桿上)，水冷升(sheng)降(jiang)托桿在爐體(ti)(ti)部分(fen)裝了一個盛有室溫為(wei)液態合金的(de)(de)(de)(de)水冷套，有效(xiao)的(de)(de)(de)(de)阻(zu)擋了揮發物在水冷升(sheng)降(jiang)托桿上的(de)(de)(de)(de)沉積，從而降(jiang)低了傳動(dong)阻(zu)力(li)，杜絕了由(you)于沉積物過多(duo)，阻(zu)力(li)過大，致(zhi)使力(li)矩(ju)電(dian)機堵(du)轉，中斷晶體(ti)(ti)生長(chang)的(de)(de)(de)(de)情況發生。坩(gan)(gan)堝的(de)(de)(de)(de)下降(jiang)速(su)度(du)為(wei) 0.1—10mm/min，連續可(ke)調，傳動(dong)平穩、無(wu)(wu)噪音、無(wu)(wu)爬行(xing)，力(li)矩(ju)測(ce)速(su)機組(zu)的(de)(de)(de)(de)電(dian)源有計算機接口，可(ke)遠(yuan)程控制晶體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)生長(chang)速(su)率(lv)。

4.1.6.3 真空系統：

為了能在整個(ge)熔煉過程中，有良好的工作真空(kong)度，本設(she)備真空(kong)機(ji)組配置為 KT—300 油擴散泵(beng)一(yi)(yi)臺、ZJ—150 羅(luo)茨(ci)泵(beng)一(yi)(yi)臺、2X—70 機(ji)械泵(beng)一(yi)(yi)臺。真空(kong)系統(tong)均有氣動(dong)(dong)閥(fa)門(men)來控制，閥(fa)門(men)由￠300mm 氣動(dong)(dong)翻板閥(fa)、￠90mm 氣動(dong)(dong)蝶閥(fa)、￠

100mm 氣(qi)動(dong)(dong)蝶閥(fa)、￠80mm 電磁放(fang)氣(qi)閥(fa)組成。所有閥(fa)門(men)均由(you)壓縮空氣(qi)驅動(dong)(dong)，電氣(qi)開關操作，亦可手動(dong)(dong)操作，方便快捷，閥(fa)門(men)使用壽(shou)命(ming)長(chang)。

4.1.6.4 液壓系(xi)統：

主(zhu)要滿足(zu)爐(lu)蓋的提升(sheng)，坩堝(guo)傾轉，托錠(ding)機(ji)構(gou)上升(sheng)、下降等動(dong)力(li)驅動(dong)，爐(lu)蓋提升(sheng)、托錠(ding)機(ji)構(gou)提升(sheng)可調速，同時設(she)有(you)液壓(ya)(ya)鎖(suo)，保證其(qi)動(dong)作安全(quan)可靠(kao)，傾爐(lu)采(cai)用我所設(she)計開(kai)發的手(shou)動(dong)液壓(ya)(ya)比例閥，以便控制澆注(zhu)速度。

4.1.6.5 氣動系統：

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

4.1.6.6 視窗機構(gou)：

在爐蓋上安有(you)視窗機(ji)(ji)構，三個(ge)(ge)觀察(cha)孔(kong)(kong)，均為(wei)雙(shuang)層(ceng)石英玻(bo)璃(li)(li)，另(ling)有(you)一(yi)(yi)組隔熱屏，其上有(you)銅刷，由一(yi)(yi)臺微型電機(ji)(ji)驅動，電機(ji)(ji)轉動時(shi)(shi)可(ke)(ke)觀察(cha)爐內的情況，并可(ke)(ke)有(you)效的防(fang)止(zhi)金(jin)屬蒸氣對玻(bo)璃(li)(li)的污染，同時(shi)(shi)利(li)用(yong)(yong)銅刷隨時(shi)(shi)清除附(fu)著(zhu)玻(bo)璃(li)(li)上的臟物，如玻(bo)璃(li)(li)損壞(huai)，亦可(ke)(ke)以方(fang)便調換。其中一(yi)(yi)個(ge)(ge)觀察(cha)孔(kong)(kong)，制成水冷觀察(cha)孔(kong)(kong)，以便用(yong)(yong)戶(hu)配(pei)置(zhi)電視攝象機(ji)(ji)時(shi)(shi)，保護(hu)攝象頭(tou)。一(yi)(yi)個(ge)(ge)為(wei)用(yong)(yong)戶(hu)配(pei)紅外測溫裝置(zhi)時(shi)(shi)用(yong)(yong)，另(ling)一(yi)(yi)個(ge)(ge)可(ke)(ke)讓操作者直接觀察(cha)。

4.1.6.7 測溫裝置：

在爐體上有一組、爐底(di)有三(san)組測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)裝(zhuang)置，裝(zhuang)上 WRE5/26 熱(re)電偶(ou)和(he)保(bao)(bao)護管，可(ke)(ke)分別實現對(dui)熔煉(lian)爐和(he)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)爐的連續(xu)在線(xian)測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)，由(you)普通測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)表可(ke)(ke)直接讀出溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)數值。保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)爐上另裝(zhuang)有三(san)組 WRE5/26 熱(re)電偶(ou)，配三(san)塊 SR53 智能溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)控(kong)制(zhi)(zhi)表，可(ke)(ke)實現在線(xian)連續(xu)測(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)控(kong)溫(wen)(wen)(wen)(wen)，配有計算機接口(kou)，具備溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)——功率(lv)閉環控(kong)制(zhi)(zhi)，升溫(wen)(wen)(wen)(wen)、恒溫(wen)(wen)(wen)(wen)自(zi)動控(kong)制(zhi)(zhi)，工(gong)藝(yi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)在線(xian)存儲功能。

爐體上(shang)設有氣動充放(fang)氣閥一件，滿足(zu)用(yong)戶(hu)對爐體放(fang)氣，充保護性氣體的要求，在爐體上(shang)另設有備用(yong)接口一對。