一種超高溫電爐的制作方法

本實(shí)用新型屬于電爐爐膛設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種LGYL1800型超高溫電爐的爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)隨著集成電路、鐵電薄膜、超導(dǎo)薄膜和紅外技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)藍(lán)寶石單晶材料提出了更高的要求，即尺寸大、質(zhì)量高和成本低。生長(zhǎng)大尺寸藍(lán)寶石單晶時(shí)，其工藝過(guò)程十分復(fù)雜，晶體生長(zhǎng)質(zhì)量控制困難。如在生長(zhǎng)過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)的溫場(chǎng)控制不當(dāng)，極易引起晶體內(nèi)的應(yīng)力集中，造成晶體在后續(xù)加工和使用過(guò)程中發(fā)生破碎。除此而外，應(yīng)力集中的存在不僅會(huì)增加位錯(cuò)、裂痕等微觀、宏觀缺陷的含量，還常常伴隨著裂紋的出現(xiàn)。

藍(lán)寶石晶體的生長(zhǎng)方法主要有提拉法、泡生法和溫度梯度法等幾種，隨著生長(zhǎng)技術(shù)的不斷開發(fā)，長(zhǎng)出的藍(lán)寶石晶體的質(zhì)量也不斷增大，同時(shí)長(zhǎng)晶品質(zhì)也不斷提高。為了提高質(zhì)量，切割出的晶片需在高溫下空氣氣氛中(或有氧氣氛中)退火(通常退火溫度在1700℃以上)。而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的高溫電爐如已公開的申請(qǐng)?zhí)枮?01310347878.8所設(shè)計(jì)的由于爐膛材料使用的限制(多使用氧化鋁纖維板)造成實(shí)際使用溫度為1600～1650℃，達(dá)不到藍(lán)寶石退火使用溫度；要么其爐膛實(shí)際使用尺寸不夠，而有的藍(lán)寶石切割出的晶片尺寸很大，且在升溫過(guò)程中需通入氬氣等惰性氣體保護(hù)，退火效率低、價(jià)格高，比如常用的高溫管式爐。另外有的高溫電爐雖然使用溫度能夠達(dá)到，但為了保證高溫時(shí)爐膛不坍頂，其爐膛爐頂結(jié)構(gòu)為拱頂結(jié)構(gòu)，這樣做帶來(lái)了設(shè)計(jì)和更換材料的不方便，如已公開的申請(qǐng)?zhí)枮?01320484432.5專利所設(shè)計(jì)的。此外，激光晶體等光學(xué)晶體也面臨著相同的問(wèn)題。因此迫切需要研發(fā)一種高溫電爐，能夠同時(shí)滿足以上條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型目的：本實(shí)用新型提供一種LGYL1800型超高溫電爐的爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，爐膛頂部為平頂結(jié)構(gòu)，爐膛尺寸可自由設(shè)計(jì)，與相應(yīng)的高溫電爐的使用要求相適應(yīng)。

技術(shù)方案：為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種超高溫電爐，包括電力系統(tǒng)控制柜，爐膛預(yù)留區(qū)，設(shè)在爐膛預(yù)留區(qū)下方的物料自動(dòng)升降系統(tǒng)，所述爐膛預(yù)留區(qū)是一個(gè)空心的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，爐膛內(nèi)部由若干塊氧化鋯纖維板平鋪而成，氧化鋯纖維板外部再包覆硅酸鋁纖維棉，所述氧化鋯纖維板經(jīng)真空吸濾成型制成；在爐堂頂部設(shè)有一組孔洞，通過(guò)電力系統(tǒng)控制柜控制物料自動(dòng)升降系統(tǒng)升降。

進(jìn)一步地，所述氧化鋯纖維板的組分為c-ZrO2+Y2O3≥99.9％，密度為1.5±0.2g/cm3，1000℃的熱面熱導(dǎo)率≤0.1W/(m·K)。

進(jìn)一步的，所述爐膛頂部由8塊氧化鋯纖維板平鋪而成，頂部的尺寸為490mm×340mm。

進(jìn)一步地，孔洞部分為硅鉬棒加熱體預(yù)留區(qū)。

進(jìn)一步地，孔洞數(shù)量為12。

進(jìn)一步地，所述爐膛預(yù)留區(qū)呈長(zhǎng)方體，爐膛正面由11層氧化鋯纖維板構(gòu)成，每層纖維板由5塊纖維板基板錯(cuò)縫拼接而成，正面爐膛的尺寸為490mm×340mm。

進(jìn)一步地，所述爐膛預(yù)留區(qū)爐膛側(cè)面由11層氧化鋯纖維板構(gòu)成，每層纖維板由5塊纖維板基板錯(cuò)縫拼接而成，側(cè)面爐膛的尺寸為340mm×340mm。

本實(shí)用新型在綜合比較了多種爐膛材料的性能及研究高溫電爐結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上，公司以自己生產(chǎn)的氧化鋯纖維隔熱制品為基礎(chǔ)，自主研發(fā)了一種新型高溫電爐，最高使用溫度在空氣氣氛中高達(dá)1800℃，并設(shè)計(jì)了一種爐膛結(jié)構(gòu)，且能根據(jù)客戶使用要求，設(shè)計(jì)不同的爐膛尺寸。

有益效果：本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有高溫電爐殼體而言，具備以下優(yōu)點(diǎn)：

1.爐膛材料采用自制的氧化鋯纖維板經(jīng)真空吸濾成型制得，纖維板的使用溫度≥2200℃，1000℃的熱面熱導(dǎo)率≤0.1W/(m·K)，由于氧化鋯纖維板具有高熔點(diǎn)和低熱導(dǎo)率，爐膛的保溫效果好，也即能耗低，最高使用溫度在空氣氣氛中高達(dá)1800℃。

2.爐膛頂部采用平板結(jié)構(gòu)，取代了傳統(tǒng)高溫電爐的拱頂結(jié)構(gòu)，采用氧化鋯纖維板既保證了爐頂?shù)膹?qiáng)度，又使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更換爐頂材料更方便。

附圖說(shuō)明

圖1超高溫電爐的爐膛預(yù)留區(qū)結(jié)構(gòu)圖。

圖2超高溫電爐的爐膛預(yù)留區(qū)結(jié)構(gòu)主視圖。

圖3超高溫電爐的爐膛預(yù)留區(qū)結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖4超高溫電爐的爐膛預(yù)留區(qū)結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例1

將自制的全穩(wěn)定立方相氧化鋯短纖維、氧化鋯粉體和氧化鋯溶膠按照一定比例經(jīng)制漿、成型、高溫?zé)Y(jié)、機(jī)加工處理等步驟，生產(chǎn)出具有一定形狀和尺寸并滿足一定使用要求的氧化鋯纖維板單元。纖維板的平均密度約為1.5±0.2g/cm³，主晶相為c-ZrO₂，其中ZrO₂+Y₂O₃含量≥99.9％，1000℃的熱面熱導(dǎo)率≤0.1W/(m·K)。

如圖1所示，一種超高溫電爐的爐膛結(jié)構(gòu)圖，包括電力系統(tǒng)控制柜1，爐膛預(yù)留區(qū)2，設(shè)在爐膛預(yù)留區(qū)2下方的物料自動(dòng)升降系統(tǒng)3，所述爐膛預(yù)留區(qū)2是一個(gè)空心的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，爐膛內(nèi)部由若干塊氧化鋯纖維板平鋪而成，氧化鋯纖維板外部再包覆硅酸鋁纖維棉，所述氧化鋯纖維板經(jīng)真空吸濾成型制成；在爐堂頂部設(shè)有一組孔洞，通過(guò)電力系統(tǒng)控制柜1控制物料自動(dòng)升降系統(tǒng)3升降。

從圖2主視圖中我們可以看到，爐膛正面由11層氧化鋯纖維板構(gòu)成，每層纖維板由5塊纖維板基板錯(cuò)縫拼接而成。正面爐膛的尺寸為490mm×340mm。從圖3俯視圖中可以看到，爐膛頂部由8塊氧化鋯纖維板平鋪而成，氧化鋯纖維板外部再包覆硅酸鋁纖維棉。打孔部分為硅鉬棒加熱體預(yù)留區(qū)。頂部的尺寸為490mm×340mm，其中硅鉬棒共12根。從圖4側(cè)視圖中可以看到，爐膛側(cè)面由11層氧化鋯纖維板構(gòu)成，每層纖維板由5塊纖維板基板錯(cuò)縫拼接而成，側(cè)面爐膛的尺寸為340mm×340mm。

這樣做的目的，一方面爐膛材料采用氧化鋯纖維板，由于氧化鋯纖維板具有高熔點(diǎn)和低熱導(dǎo)率，爐膛的保溫效果很好，此外，纖維板外包覆硅酸鋁纖維毯，進(jìn)一步降低其四周縫隙的傳熱，因此能耗低。另一方面，爐膛頂部采用平板結(jié)構(gòu)，取代了傳統(tǒng)高溫電爐的拱頂結(jié)構(gòu)，既保證了爐頂?shù)膹?qiáng)度，又使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更換爐頂材料更方便。

實(shí)施例2

爐膛結(jié)構(gòu)也是采用同樣的方式，總體是一個(gè)空心的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)。僅是尺寸上的變化，爐膛正面由10層氧化鋯纖維板構(gòu)成，每層纖維板由10塊纖維板基板錯(cuò)縫拼接而成，這樣可以使氧化鋯纖維板之間結(jié)合更緊密。正面爐膛的尺寸為950mm×400mm。爐膛頂部由16塊氧化鋯纖維板平鋪而成，打孔部分為硅鉬棒加熱體預(yù)留區(qū)，共24根硅鉬棒。頂部的尺寸為950mm×440mm。爐膛側(cè)面由10層氧化鋯纖維板構(gòu)成，每層纖維板由5塊纖維板基板錯(cuò)縫拼接而成，側(cè)面爐膛的尺寸為440mm×400mm。

實(shí)施例3

爐膛結(jié)構(gòu)也是采用同樣的方式，爐膛正面由10層氧化鋯纖維板構(gòu)成，每層纖維板由18塊纖維板基板錯(cuò)縫拼接而成，這樣可以使氧化鋯纖維板之間結(jié)合更緊密。正面爐膛的尺寸為2160mm×340mm。爐膛頂部由36塊氧化鋯纖維板平鋪而成，氧化鋯纖維板外部再包覆硅酸鋁纖維棉。打孔部分同樣為硅鉬棒加熱體預(yù)留區(qū)，共44根硅鉬棒。頂部的尺寸為2160mm×440mm。爐膛側(cè)面由10層氧化鋯纖維板構(gòu)成，每層纖維板由5塊纖維板基板錯(cuò)縫拼接而成，側(cè)面爐膛的尺寸為440mm×340mm。

隨著爐膛尺寸的增大，對(duì)于氧化鋯纖維板的使用要求更高，而自制的氧化鋯纖維板仍能滿足，為制造大型高溫電爐提供了保證，也滿足了客戶的使用條件。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。