專利名稱：石墨加熱器爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石墨加熱器爐，尤其涉及一種在爐體的加熱空間部內(nèi)多級(jí)設(shè)置水平排列加熱棒的發(fā)熱體，以在燒制物上形成均勻的溫度分布，從而提高燒制物的燒制質(zhì)量的石墨加熱器爐。
背景技術(shù)：
—般而言,石墨加熱器爐(Graphite Furnace)用于LED、電動(dòng)汽車用電氣元件、陰極材料、太陽能電池用結(jié)晶類硅半導(dǎo)體結(jié)晶、作為結(jié)構(gòu)材料的陶瓷、金屬注入鑄造產(chǎn)品等的
紅彡口 所述石墨加熱器爐是燒制爐中的一種，而這樣的石墨加熱器爐根據(jù)結(jié)構(gòu)分為分層式(Batch Type)和槽式(Tunnel Type)。槽式石墨加熱器爐根據(jù)使燒制物進(jìn)入該槽式加熱器爐內(nèi)部的方法分為推式(PushType)和棍式(Roller Type)。分層式石墨加熱器爐可實(shí)現(xiàn)各種燒制條件，從而有利于燒制各種大小和特性的芯片形式的陶瓷部件，但因?yàn)榭焖偕郎厥芟?，難以達(dá)到由陶瓷材料構(gòu)成的芯片部件的內(nèi)部電極的穩(wěn)定化。與此相反，槽式石墨加熱器爐通過推桿(Pusher)或棍子(Roller)使燒制物在恒定發(fā)熱的發(fā)熱體之間移動(dòng)燒制，因此，爐體內(nèi)部的溫度和氛圍穩(wěn)定，但難以實(shí)現(xiàn)不同的燒制條件。因此，由于分層式石墨加熱器爐可實(shí)現(xiàn)各種燒制條件，從而有利于燒制芯片形式的陶瓷部件，但由于快速升溫受限，且構(gòu)成爐體內(nèi)部的絕緣體的潛熱難以快速冷卻，從而需要對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)。另外，因設(shè)置于爐體內(nèi)部的石墨發(fā)熱體一側(cè)固定于爐體內(nèi)部，另一側(cè)固定設(shè)置于爐體外部，從而容易因熱膨脹受損。另外，使用氧化鋁(Alumina)制造而成的絕緣安裝器(setter)，將燒制物擱置于爐內(nèi)部時(shí)該絕緣安裝器無斷落危險(xiǎn)。但所述絕緣安裝器在石墨溫度達(dá)到1800°C以上高溫時(shí)發(fā)生熔化，從而無法用于高溫環(huán)境?，F(xiàn)有技術(shù)的石墨加熱器爐采用在爐內(nèi)部左、右兩個(gè)側(cè)面或上、下、左、右側(cè)四面設(shè)置發(fā)熱體的方式進(jìn)行加熱，因此，燒制物的中心和邊緣處于不同的溫度中。即，因燒制物位于爐的中間部位，因此該燒制物與沿爐內(nèi)壁排列的多個(gè)分層式石墨發(fā)熱體相隔一定的距離，從而難以直接接收通過對(duì)流或輻射傳遞的熱量，隨距離的增加所接收的熱量減少，從而形成高溫溫度分布不均勻。另外，在燒制物上因爐內(nèi)部的中心和邊緣不傳遞的熱量均勻而產(chǎn)生溫度分布差異，難以防止燒制物的特定變化，從而導(dǎo)致燒制的不良
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，水平排列石墨發(fā)熱體的加熱棒，以給整個(gè)燒制物施加均勻的溫度。本發(fā)明的另一目的在于，多級(jí)設(shè)置石墨發(fā)熱體。本發(fā)明的又一目的在于，將石墨發(fā)熱體快速升溫至高溫，以提高燒制物的燒制質(zhì)量。本發(fā)明的還一目的在于，將燒制物擱置于水平排列的石墨發(fā)熱體之上，以在燒制物上形成均勻的高溫溫度分布。本發(fā)明的再一目的在于，形成燒制爐內(nèi)部的均勻的溫度偏差，以防止燒制時(shí)因溫度偏差而造成燒制物的特性變化。為了達(dá)到上述目的，在包括外殼、位于該外殼內(nèi)的由絕緣體構(gòu)成的爐主體、設(shè)置于所述爐主體內(nèi)部的加熱空間部發(fā)熱的石墨發(fā)熱體的石墨加熱器爐中所述石墨發(fā)熱體水平排列并多級(jí)設(shè)置，以將燒制物擱置于所述爐主體內(nèi)部的加熱空間部中的加熱棒之上，所述爐主體的外部周圍具備冷卻水槽。所述爐主體和所述冷卻水槽之間設(shè)置有一定厚度的隔熱材料。所述石墨發(fā)熱體通過設(shè)置位于所述加熱空間部兩側(cè)的支撐桿，及在兩側(cè)的所述支撐桿之間相隔一定間距水平排列的所述加熱棒形成一級(jí)。所述支撐桿包括基礎(chǔ)支撐桿，該基礎(chǔ)支撐桿通過支撐螺釘設(shè)置于所述爐主體的內(nèi)部底面，并且在所述基礎(chǔ)支撐桿的兩側(cè)的上部組裝有端形成螺釘；層疊支撐桿，該層疊支撐桿通過所述端形成螺釘組裝于所述基礎(chǔ)支撐桿的上部并以多級(jí)設(shè)置多個(gè)；以及收尾支撐桿，該收尾支撐桿通過收尾螺釘組裝設(shè)置于所述層疊支撐桿的最上端。所述加熱棒在爐主體上，所述加熱棒的一側(cè)間隔設(shè)置于所述爐主體的內(nèi)部側(cè)壁，另一側(cè)固定設(shè)置于所述爐主體的側(cè)壁。所述加熱棒相隔一定間距設(shè)置，以連接多級(jí)設(shè)置的兩側(cè)的所述支撐桿。在所述爐主體上，在兩側(cè)的所述支撐桿之間突出設(shè)置有冷卻棒，該冷卻棒連接于所述冷卻水槽上，用于冷卻加熱空間部。本發(fā)明水平排列石墨發(fā)熱體的加熱棒，以在燒制物的中心或邊緣都形成均勻的溫度分布。另外，多級(jí)設(shè)置石墨發(fā)熱體，從而即使擱置較重的燒制物也不會(huì)彎曲，從而提高燒制精度。另外，可將由石墨制作而成且直接發(fā)熱的加熱棒快速升溫至高溫，從而可防止燒制物的特性變化。另外，將產(chǎn)品擱置于石墨安裝器上進(jìn)行燒制，以避免燒制物受石墨安裝器的異物的影響。另外，由石墨制作而成的加熱棒及石墨安裝器可在氬氣(Ar)氛圍中上升至2900 0C，從而極大地提高燒制物的燒制質(zhì)量。另外，在爐主體內(nèi)部形成均勻的溫度分布，從而防止燒制物的特性變化，提高燒制質(zhì)量。另外，因形成對(duì)燒制物的均勻的溫度分布，從而提高LED、電動(dòng)汽車用電氣元件、陰極材料、太陽能電池用結(jié)晶類硅半導(dǎo)體結(jié)晶、作為結(jié)構(gòu)材料的陶瓷、金屬注入鑄造產(chǎn)品等的燒制質(zhì)量。
圖1本發(fā)明的石墨加熱器爐的示意圖；圖2為圖1所示的石墨發(fā)熱體部分的分解示意圖；圖3為圖1所示的石墨加熱器爐部分的側(cè)剖面圖；圖4為控制圖1所示的石墨加熱器爐的控制部的示意圖。附圖標(biāo)記說明4 :外殼6 :爐主體8 :冷卻水槽10 :加熱空間部12 :石墨發(fā)熱體 14 :絕緣體16:隔熱材料20 :支撐桿20a :基礎(chǔ)支撐桿 20b :層疊支撐桿20c :收尾支撐桿 32 :冷卻棒50 :加熱棒
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種較優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明的石墨加熱器爐2包括外殼4、位于該外殼4內(nèi)的包括絕緣體14的爐主體6、設(shè)置于該爐主體6的外部周圍以填充冷卻水的冷卻水槽8、水平排列于爐主體6內(nèi)部的加熱空間部10和多級(jí)設(shè)置的石墨發(fā)熱體12。在位于包括絕緣體14的爐主體6內(nèi)部的加熱空間部10中多級(jí)設(shè)置石墨發(fā)熱體12。另外，在爐主體6上設(shè)置門(未圖示)，以便于在所要燒制的產(chǎn)品的投入及引出的同時(shí)，密閉加熱空間。在爐主體6和冷卻水槽8之間，設(shè)置一定厚度的隔熱材料16。隔熱材料16阻斷爐主體6的熱氣或冷卻水槽8的冷氣的傳遞。如圖2所示，石墨發(fā)熱體12通過設(shè)置位于加熱空間部10兩側(cè)的支撐桿20及在兩側(cè)的支撐桿20之間相隔一定間距水平排列的加熱棒50形成一級(jí)。設(shè)置于加熱空間部10的支撐桿20在爐主體6的內(nèi)部底面具有通過支撐螺釘22設(shè)置的基礎(chǔ)支撐桿20a。支撐螺釘22使基礎(chǔ)支撐桿20a與爐主體6內(nèi)部底面相隔一定距離。在設(shè)置于爐主體6內(nèi)部底面的基礎(chǔ)支撐桿20a的兩側(cè)，組裝有端形成螺釘24。端形成螺釘24突出設(shè)置于基礎(chǔ)支撐桿20a上部，而其他支撐桿也相隔一定間距而設(shè)。在連接支撐桿20的端形成螺釘24的頭部形成有螺紋槽26。螺紋槽26使其他端形成螺釘24的設(shè)置變得牢固。在基礎(chǔ)支撐桿20a上方設(shè)置層疊支撐桿20b,以形成多個(gè)端。層疊支撐桿20b可使石墨發(fā)熱體12多級(jí)設(shè)置于爐主體6的加熱空間部10內(nèi)。組裝于基礎(chǔ)支撐桿20a上方的多個(gè)層疊支撐桿20b，通過組裝于基礎(chǔ)支撐桿20a上預(yù)先組裝的端形成螺釘24的其他端形成螺釘24設(shè)置。
另外，設(shè)置于層疊支撐桿20b最上端的收尾支撐桿20c，通過收尾螺釘28固定設(shè)置于組裝于最上面的層疊支撐桿20b而突出的端形成螺釘24上。優(yōu)選地，支撐桿20呈棱角形，以便于設(shè)置加熱棒50。在各支撐桿20的側(cè)面，相隔一定間隔設(shè)置加熱棒50以形成水平排列。這些加熱棒50由石墨制作而成并在施加電源之后高溫發(fā)熱。因加熱棒50自身發(fā)熱，因此，即使燒制物擱置于加熱棒50的任何一端都能在上、下部對(duì)燒制物進(jìn)行加熱。加熱棒50的一端相隔地設(shè)置于爐主體6內(nèi)部，而另一端固定設(shè)置于爐主體6外部。因此，在石墨發(fā)熱體12的加熱棒50熱膨脹時(shí)，因其一端相隔地設(shè)置于爐主體6內(nèi)部，從而可防止受損。加熱棒50除被位于兩側(cè)的用于支撐的支撐桿20支撐之外，還可被設(shè)置于中間位置的支撐桿20支撐。設(shè)置于支撐桿20的加熱棒50，因受支撐桿20的支撐，因此在支撐較重?zé)莆飼r(shí)也不致彎曲。加熱棒50通過支撐桿20沿水平牢固設(shè)置，從而使燒制物均勻受熱。另外，因加熱棒50的溫度最高能達(dá)到3000°C，從而在Cl2、HC1、H2, N2氛圍下也可使用不銹鋼槽(未圖示)。這樣的加熱棒50即使擱置石墨燒制物也沒有斷落的可能，而且，擱置較重的燒制物也不會(huì)彎曲，從而可準(zhǔn)確完成燒制作業(yè)?？缮仙粮邷氐氖訜崞鳡t2在氬氣(Ar)氛圍中溫度可上升至2900°C使用，而在真空及氮?dú)夥諊锌蓽囟瓤缮仙?000°C、240(TC使用。在加熱棒50的一側(cè)端設(shè)置電源端子部30以供應(yīng)電源。在加熱空間部10內(nèi)多級(jí)設(shè)置石墨發(fā)熱體12的爐主體6上，連接于冷卻水槽8、并位于兩側(cè)的支撐桿20之間突出設(shè)置有冷卻棒32，以冷卻加熱空間部10。另外，如圖3及圖4所示，為了精確完成燒制物的燒制作業(yè)，石墨加熱器爐2還包括設(shè)置有控制氣體和電源的氣體板34和運(yùn)行控制板36的控制部38，及用于排出熱氣的干燥泵40及冷卻水供應(yīng)裝置(未圖示)等。下面，說明具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的作用。首先，將冷卻水供應(yīng)至冷卻水槽8并通過操作控制部38的操作開關(guān)(未圖示)接通電源，且在為了使用C12、HC1、H2、N2，打開管道的同時(shí)，也啟動(dòng)干燥泵40。以此完成石墨加熱器爐2的運(yùn)行準(zhǔn)備之后，在爐主體6的加熱空間部10中，將擱置燒制物的石墨安裝器42放置于多級(jí)形成的石墨發(fā)熱體12上并關(guān)門(未圖示)。石墨加熱器爐2可以以手動(dòng)模式或自動(dòng)模式運(yùn)行，在此，說明以自動(dòng)模式運(yùn)行的情況。設(shè)置成自動(dòng)模式并按下開始按鈕，則電源通過設(shè)置于外殼4內(nèi)部一側(cè)的電源端子部30對(duì)加熱棒50進(jìn)行加熱。通過加熱棒50的加熱，多級(jí)設(shè)置于加熱空間部10的石墨發(fā)熱體12快速上升至高溫。通過石墨發(fā)熱體12的發(fā)熱所產(chǎn)生的熱量從上、下對(duì)擱置于石墨安裝器42上的燒制物44進(jìn)行加熱。
此時(shí)，燒制物44因受溫度分布均勻的加熱，從而可提高燒制質(zhì)量。即使LED、電動(dòng)汽車用電氣元件、陰極材料、太陽能電池用結(jié)晶類硅半導(dǎo)體結(jié)晶、作為結(jié)構(gòu)材料的陶瓷、金屬注入鑄造產(chǎn)品等置于水平多級(jí)設(shè)置的石墨發(fā)熱體12的任何一端，都能以均勻的溫度分布進(jìn)行高溫加熱。對(duì)燒制物44進(jìn)行一定時(shí)間的加熱而完成燒制之后，石墨加熱器爐2的控制部38將顯示燒制作業(yè)結(jié)束。作業(yè)者及管理者在看到控制部38的結(jié)束顯示之后，將按鈕關(guān)閉并松開爐主體6門的鎖定部件，并向加熱空間部10注入氮?dú)庵敝翑?shù)字壓力表46顯示為大氣壓為止。通過注入氮?dú)舛故訜崞鳡t2的加熱空間部10達(dá)到大氣壓之后，停止供應(yīng)氮?dú)獠⒋蜷_門取出燒制完成的燒制物44進(jìn)行空冷，即可完成對(duì)燒制物的燒制。本發(fā)明通過在石墨加熱器爐2內(nèi)部水平多級(jí)設(shè)置可擱置燒制物44的石墨發(fā)熱體12，提高通過上、下方的加熱棒50均勻的溫度分布高溫?zé)频臒莆?4的燒制質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種石墨加熱器爐，該石墨加熱器爐包括外殼(4)、位于該外殼(4)內(nèi)的由絕緣體(14)構(gòu)成的爐主體(6)、設(shè)置于所述爐主體(6)內(nèi)部的加熱空間部(10)中并發(fā)熱的石墨發(fā)熱體(12)，其特征在于，該石墨發(fā)熱體(12)水平排列并多級(jí)設(shè)置，以將燒制物擱置于所述爐主體(6)內(nèi)部的加熱空間部(10)中的加熱棒(50)之上，所述爐主體(6)的外部周圍具備冷卻水槽(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨加熱器爐，其特征在于，所述爐主體(6)和所述冷卻水槽(8)之間設(shè)置有一定厚度的隔熱材料(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨加熱器爐，其特征在于，所述石墨發(fā)熱體(12)通過設(shè)置位于所述加熱空間部(10)兩側(cè)的支撐桿(20)及在所述支撐桿(20)之間相隔一定間距水平排列的所述加熱棒(50)形成一級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石墨加熱器爐，其特征在于，所述支撐桿(20)包括基礎(chǔ)支撐桿(20a)，該基礎(chǔ)支撐桿(20a)通過支撐螺釘(22)設(shè)置于所述爐主體(6)的內(nèi)部底面，并且在所述基礎(chǔ)支撐桿(20a)的兩側(cè)的上部組裝有端形成螺釘(24)；層疊支撐桿(20b)，該層疊支撐桿(20b)通過所述端形成螺釘(24)組裝于所述基礎(chǔ)支撐桿(20a)的上部并以多級(jí)設(shè)置多個(gè)；以及收尾支撐桿(20c)，該收尾支撐桿(20c)通過收尾螺釘(28)組裝設(shè)置于所述層疊支撐桿(20b)的最上端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石墨加熱器爐，其特征在于，所述加熱棒(50)設(shè)置在所述爐主體(6)上，所述加熱棒(50)的一側(cè)間隔設(shè)置于所述爐主體￠)的內(nèi)部側(cè)壁，另一側(cè)固定設(shè)置于所述爐主體(6)的側(cè)壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石墨加熱器爐，其特征在于，所述加熱棒(50)相隔一定間距設(shè)置，以連接多級(jí)設(shè)置的兩側(cè)的所述支撐桿(20)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石墨加熱器爐，其特征在于，在所述爐主體(6)上，在兩側(cè)的所述支撐桿(20)之間突出設(shè)置有冷卻棒(32)，該冷卻棒(32)連接于所述冷卻水槽(8)，用于冷卻所述加熱空間部(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石墨加熱器爐，尤其涉及一種在爐主體的加熱空間部內(nèi)多級(jí)設(shè)置水平排列的加熱棒的石墨發(fā)熱體，以在燒制物上形成均勻的溫度分布，從而提高燒制物的燒制質(zhì)量的石墨加熱器爐。為了達(dá)到上述目的，所述石墨加熱器爐包括外殼、位于外殼內(nèi)的由絕緣體構(gòu)成的爐主體、以及設(shè)置于該爐主體內(nèi)部的加熱空間部并發(fā)熱的石墨發(fā)熱體，所述石墨發(fā)熱體水平排列并多級(jí)設(shè)置，以將燒制物擱置于設(shè)置在爐主體內(nèi)部的加熱空間部中的加熱棒之上，所述爐主體的外部周圍具備冷卻水槽。
文檔編號(hào)F27B17/00GK103033045SQ20111030327
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者權(quán)龍祥, 畠山邦廣 申請(qǐng)人:喏莫里克株式會(huì)社, 權(quán)龍祥