多晶氧化物的生产设备及生产工艺的制作方法

1.本发明涉及氧化物晶体制备技术领域，具体涉及一种多晶氧化物的生产设备及生产工艺。


背景技术：

2.氧化物为绝缘材料，纯度越高，绝缘性越好，越不容易熔炼，目前市场上主要产品为氧化锆及复合氧化锆、氧化镁、锆刚玉、镁钙、镁铝尖晶石、镁铝球、氧化钇、钛酸铝，目前传统的生产设备及工艺存在以下问题：
3.(1)、在熔炼这些产品时，传统的生产工艺必须是高功率(500kfa
‑
15000kfa)、高电压(130v
‑
160v)、高电流(8000a
‑
30000a)，才能够达到超高熔化温度。当低电流时，达不到熔化温度，这样会出现半生料，熔化的溶液和未熔化的溶液不利于一致性，不利于致密化、结晶。因为一般的材料的熔点都小于两千度，只有超高温材料才需要超高温。
4.(2)、目前国内传统的电弧炉所采用的电极全部是与竖直向下、采取三角形的点火方法，三根电极之间距离是不动的，只能升降，采用碳棒将3电极接起来，在底部点火，高温会将碳棒烧掉，四周形成溶液，由溶液导电，实现持续熔化，点火熔化后，碳棒会烧掉，还会污染溶液。当熔化的过程中遇到绝缘材料，或持续加料的过程中没有溶液了，也就不导电了，无法继续熔化，除非炉体整体冷却之后，然后新加碳棒，实现再次点火，要不无法实现二次点火，因为炉体温度较高，冷却时间较长，这严重影响了生产效率。
5.(3)传统工艺采用埋弧熔炼法，将电极插入溶液内，将溶液等效为电阻，来进行物料的熔化，等效的电阻温度是逐步上升的过程，物料熔化不好，严重影响产品的质量。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题中的不足，本发明的目的在于：提供一种多晶氧化物的生产设备及生产工艺，采用倾斜电极，明弧操作的方法，能够起到瞬间随时点火，逐步熔化的效果。
7.本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：
8.所述多晶氧化物的生产设备，包括炉体和电极，炉体上设置进料口，所述电极倾斜设置，所述电极通过连接件连接着传动系统，所述传动系统包括将电极顶升的顶升装置，以及将电极斜向移动的斜向移动装置。
9.优选地，所述电极包括三根电极，三根电极彼此呈夹角设置，三根电极在水平面的投影互成120度，三根电极的底端存在一定的距离，三根电极的底端的电弧连线呈小正三角形或交点状，三根电极之间与水平面呈10—90度的夹角。
10.优选地，所述斜向移动装置包括支架，支架的两侧设置滑轨，支架上设置丝杠，所述丝杠的外侧套接滑块，所述滑块的一侧设置夹套，夹套分为两部分，为弧形结构，通过螺栓紧固连接，滑块与夹套的一部分固定连接，所述夹套套接在电极的外侧，滑块的另一侧设置滑轮，滑轮与滑轨配合使用，使用时，夹套的两部分套住电极，用螺栓固定住即可，具体
的，支架的上部和下部均设置承载板，承载板的中部开有螺纹孔，所述丝杠插装在螺纹孔内。
11.优选地，所述顶升装置的一端铰接在炉体上，另一端铰接在支架的外侧，顶升装置可以驱动支架上下动作。
12.优选地，所述炉体的上部设置平台，平台的上端设置下吊耳，支架的外侧设置上吊耳，所述顶升装置的一侧通过上吊耳与支架相铰接，另一侧通过下吊耳与平台相铰接，顶升装置可以绕上吊耳和下吊耳上的轴进行转动。
13.优选地，所述顶升装置包括油缸、气缸或者液压杆，也可以采用去他的动作机构，只要能够实现顶升即可。
14.优选地，所述支架的上部设置电机，所述电机与丝杠传动连接，所述电机固定在支架上侧的承载板上。
15.优选地，炉体的下部设置窑车，所述窑车的下部设置万向轮，窑车可以将炉体转运。
16.所述的多晶氧化物的生产设备的生产工艺，包括以下步骤：
17.a、在炉体的底部铺上高纯度的氧化物物料，三根电极位于氧化物物料的上方，保持0
‑
3cm的距离，三根电极与水平面保持10
‑
15度的夹角，此时三根电极纸件的间距较小，给三根电极通电；
18.b、三根电极产生电弧，形成高温加热区，逐步对底层的氧化物物料进行加热熔化，在熔化的过程中，顶升装置向上顶起，三根电极之间的间距逐步扩大，逐步向四周扩熔，实现对这层氧化物物料的逐步熔化；
19.c、每3
‑
10分钟重复添加氧化物物料，三根电极位置复位，斜向移动装置向上移动，三根电极高度提升，电弧对新添加的氧化物物料进行加热熔化，此时顶升装置再次向上顶起，三根电极之间的间距逐步扩大，实现对这层氧化物物料的逐步熔化；
20.d、每次添加氧化物物料都重复步骤c的操作，整个过程实现连续、逐步熔化，逐步致密化，有利于氧化物晶体逐步长大、逐步致密化，并且有利于排杂；
21.e、熔炼完成后，通过窑车将炉体移出来，并将溶液倒出，逐步冷却，形成氧化物晶体。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
23.(1)本发明采取低功率(300kfa
‑
5000kfa)，低电压(90v
‑
150v)，低电流(800a
‑
10000a)操作，电压达到数值范围后，实现低压操作，高温熔化。
24.(2)本发明生产设备的三根电极，采用倾斜式放置，互成120度夹角，便于调整与水平面的夹角，电极直接对着物料，可直接瞬间、随时点火，点火的频率很高。
25.(3)本发明采用明弧操作的方法，电极与液面保持一定的距离(似接触似不接触)，靠电弧熔化物料，解决了生产过程中因停炉、停电无法二次点火的问题，通过斜向移动装置和顶升装置对电极的调整，能够实现逐步熔化、逐步结晶的目的，保证物料的纯度，有利于排除杂质。实现生产高质量晶体生产及节能的效果。电弧的温度一直处于最高温度。
26.(4)本发明对物料的熔化过程是从一个点向四周熔，逐步扩熔，适合结晶，熔的越来越大，再逐步上升，随时可以控制溶液，控制加热点，很容易点火。
27.(5)本发明生产设备的电极既可以从炉体的顶部插入到炉体内部，也可以从炉体
的侧部插入到炉体的内部。
28.(6)本发明对熔炼氧化锆及复合氧化锆、氧化镁、锆刚玉、镁钙、镁铝尖晶石、镁铝球、氧化钇、钛酸铝等，形成多晶体，都具有较好的效果。
附图说明
29.图1本发明结构示意图；
30.图2本发明传动系统结构示意图；
31.图3本发明斜向移动装置结构示意图。
32.图中：1、电机；2、支架；3、上吊耳；4、顶升装置；5、平台；6、固定座；7、炉体；8、窑车；9、下吊耳；10、滑轮；11、滑块；12、滑轨；13、丝杠；14、夹套；15、电极。
具体实施方式
33.下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：
34.实施例1
35.如图1
‑
3所示，本发明所述多晶氧化物的生产设备，包括炉体7和电极15，炉体7上设置进料口，物料由进料口加入，所述电极15倾斜设置，所述电极15通过连接件连接着传动系统，所述传动系统包括将电极15顶升的顶升装置4，以及将电极15斜向移动的斜向移动装置。
36.其中，所述电极15包括三根电极15，三根电极15彼此呈夹角设置，三根电极15在水平面的投影互成120度，三根电极15的底端存在一定的距离，三根电极15的底端的电弧连线呈小正三角形或交点状，三根电极15之间与水平面呈10—90度的夹角。
37.其中，所述斜向移动装置包括支架2，平台5的上端设置固定座6，支架2铰接在固定座6上，支架2支架2的两侧设置滑轨12，支架2上设置丝杠13，所述丝杠13的外侧套接滑块11，所述滑块11的一侧设置夹套14，夹套14分为两部分，为弧形结构，通过螺栓紧固连接，滑块11与夹套14的一部分固定连接，所述夹套14套接在电极15的外侧，滑块11的另一侧设置滑轮10，滑轮10与滑轨12配合使用，使用时，夹套14的两部分套住电极15，用螺栓固定住即可，可以根据实际需要调整电极15的位置，用夹套14固定，具体的，支架2的上部和下部均设置承载板，承载板的中部开有螺纹孔，所述丝杠13插装在螺纹孔内，所述支架2的上部设置电机1，所述电机1与丝杠13传动连接，所述电机1固定在支架2上侧的承载板上。具体动作时，电机1驱动丝杠13，进而带动滑块11沿滑轨12上下移动，进而带动电极15移动。
38.其中，所述顶升装置4包括油缸、气缸或者液压杆，也可以采用去他的动作机构，只要能够实现顶升即可，所述顶升装置4的一端铰接在炉体7上，另一端铰接在支架2的外侧，顶升装置4可以驱动支架2上下动作，所述炉体7的上部设置平台5，平台5的上端设置下吊耳9，支架2的外侧设置上吊耳3，所述顶升装置4的一侧通过上吊耳3与支架2相铰接，另一侧通过下吊耳9与平台5相铰接，顶升装置4可以绕上吊耳3和下吊耳9上的轴进行转动。
39.另外，炉体7的下部设置窑车8，所述窑车8的下部设置万向轮，窑车8可以将炉体7转运。
40.所述的多晶氧化物的生产设备的生产工艺，包括以下步骤：
41.a、在炉体7的底部铺上高纯度的氧化物物料，三根电极15位于氧化物物料的上方，
保持0
‑
3cm的距离，三根电极15与水平面保持10
‑
15度的夹角，此时三根电极15纸件的间距较小，给三根电极15通电；
42.b、三根电极15产生电弧，形成高温加热区，逐步对底层的氧化物物料进行加热熔化，在熔化的过程中，顶升装置4向上顶起，三根电极15之间的间距逐步扩大，逐步向四周扩熔，实现对这层氧化物物料的逐步熔化；
43.c、每3
‑
10分钟重复添加氧化物物料，三根电极15位置复位，斜向移动装置向上移动，三根电极15高度提升，电弧对新添加的氧化物物料进行加热熔化，此时顶升装置4再次向上顶起，三根电极15之间的间距逐步扩大，实现对这层氧化物物料的逐步熔化；
44.d、每次添加氧化物物料都重复步骤c的操作，整个过程实现连续、逐步熔化，逐步致密化，有利于氧化物晶体逐步长大、逐步致密化，并且有利于排杂；
45.e、熔炼完成后，通过窑车8将炉体7移出来，并将溶液倒出，逐步冷却，形成氧化物晶体。
46.实施例2
47.在实施例1的基础上，所述的多晶氧化镁的生产设备的生产工艺，包括以下步骤：
48.a、在炉体7的底部铺上高纯度的氧化镁物料，三根电极15位于氧化镁物料的上方，保持1cm的距离，三根电极15与水平面保持11度的夹角，此时三根电极15纸件的间距较小，给三根电极15通电，保持电极电压100v，电流2000a；
49.b、三根电极15产生电弧，形成高温加热区，逐步对底层的氧化镁物料进行加热熔化，在熔化的过程中，顶升装置4向上顶起，三根电极15之间的间距逐步扩大，逐步向四周扩熔，实现对这层氧化镁物料的逐步熔化；
50.c、每5分钟重复添加氧化镁物料，三根电极15位置复位，斜向移动装置向上移动，三根电极15高度提升，电弧对新添加的氧化镁物料进行加热熔化，此时顶升装置4再次向上顶起，三根电极15之间的间距逐步扩大，实现对这层氧化镁物料的逐步熔化；
51.d、每次添加氧化镁物料都重复步骤c的操作，整个过程实现连续、逐步熔化，逐步致密化，有利于氧化镁晶体逐步长大、逐步致密化，并且有利于排杂；
52.e、熔炼完成后，通过窑车8将炉体7移出来，并将溶液倒出，逐步冷却，形成氧化镁晶体。
53.实施例3
54.在实施例1的基础上，所述的多晶氧化锆的生产设备的生产工艺，包括以下步骤：
55.a、在炉体7的底部铺上高纯度的氧化锆物料，三根电极15位于氧化锆物料的上方，保持2cm的距离，三根电极15与水平面保持13度的夹角，此时三根电极15纸件的间距较小，给三根电极15通电；
56.b、三根电极15产生电弧，形成高温加热区，逐步对底层的氧化锆物料进行加热熔化，在熔化的过程中，顶升装置4向上顶起，三根电极15之间的间距逐步扩大，逐步向四周扩熔，实现对这层氧化锆物料的逐步熔化；
57.c、每7分钟重复添加氧化锆物料，三根电极15位置复位，斜向移动装置向上移动，三根电极15高度提升，电弧对新添加的氧化锆物料进行加热熔化，此时顶升装置4再次向上顶起，三根电极15之间的间距逐步扩大，实现对这层氧化锆物料的逐步熔化；
58.d、每次添加氧化锆物料都重复步骤c的操作，整个过程实现连续、逐步熔化，逐步
致密化，有利于氧化锆晶体逐步长大、逐步致密化，并且有利于排杂；
59.e、熔炼完成后，通过窑车8将炉体7移出来，并将溶液倒出，逐步冷却，形成氧化锆晶体。
60.实施例4
61.在实施例1的基础上，所述的多晶氧化钇的生产设备的生产工艺，包括以下步骤：
62.a、在炉体7的底部铺上高纯度的氧化钇物料，三根电极15位于氧化钇物料的上方，保持3cm的距离，三根电极15与水平面保持13度的夹角，此时三根电极15纸件的间距较小，给三根电极15通电；
63.b、三根电极15产生电弧，形成高温加热区，逐步对底层的氧化钇物料进行加热熔化，在熔化的过程中，顶升装置4向上顶起，三根电极15之间的间距逐步扩大，逐步向四周扩熔，实现对这层氧化钇物料的逐步熔化；
64.c、每6分钟重复添加氧化钇物料，三根电极15位置复位，斜向移动装置向上移动，三根电极15高度提升，电弧对新添加的氧化钇物料进行加热熔化，此时顶升装置4再次向上顶起，三根电极15之间的间距逐步扩大，实现对这层氧化钇物料的逐步熔化；
65.d、每次添加氧化钇物料都重复步骤c的操作，整个过程实现连续、逐步熔化，逐步致密化，有利于氧化钇晶体逐步长大、逐步致密化，并且有利于排杂；
66.e、熔炼完成后，通过窑车8将炉体7移出来，并将溶液倒出，逐步冷却，形成氧化钇晶体。
67.对比例1
68.所述的多晶氧化物的生产设备的生产工艺，包括以下步骤：
69.a、在炉体内放置高纯度的氧化物物料，三根竖直向下的电极，电极通电，保持电极电压100v，电流2000a，采取三角形的点火方法进行点火，当电极温度达到高温，高温会将碳棒烧掉，四周形成溶液，将电极插入溶液内，由溶液导电，实现持续熔化，碳棒烧掉会污染周围的溶液，溶液等效电阻温度是逐步上升的过程，物料熔化不好，严重影响产品的质量，三根电极之间距离不动，只能上下升降，不能够实现逐步扩熔，逐步结晶；
70.b、重复添加氧化物物料，当熔化的过程中遇到绝缘材料，或持续加料的过程中没有溶液了，也就不导电了，无法继续熔化，此时，等炉体整体冷却之后，然后电极间新加碳棒，实现再次点火，炉体温度较高，冷却的时间较长；
71.c、熔炼完成后，通过窑车将炉体移出来，并将溶液倒出，逐步冷却，形成氧化物晶体。
72.对比例2
73.所述工艺与对比例1相同，唯一不同点为步骤a中，电极电压采用160v，电流采用30000a。