一种双频感应固态高频炉装置的制作方法

1.本实用新型属于氧化锆晶体生产装置，尤其涉及一种双频感应固态高频炉装置。


背景技术：

2.如图1所示，在氧化锆晶体的生产过程中，一般采用冷坩埚法工艺技术；传统冷坩埚法工艺技术生产氧化锆晶体的固态高频炉是由炉底盘、冷却循环系统、感应铜管、单一线圈构成。
3.生产过程中，高频电流通过线圈电磁场产生高温，进而熔化炉内的氧化锆粉料，在该过程中，线圈从下往上运动形成高低温差，在线圈逐步往上运动时，线圈下部炉内的液态氧化锆原料受到低温影响，开始结晶成固态的氧化锆晶体。
4.上述生产中，由于线圈的运动，会造成离开线圈加热高温区的结晶区域，出现突然的温度骤降，使炉内温场出现较大的差异，从而影响到炉内结晶体产生，造成晶体碎裂或内部出现裂纹等质量问题，使得最终得到优良的成品率仅在60％左右；而不合格的晶体材料又要重新回炉进行再加工生产，由此大大浪费了氧化锆原料的利用率，提高了单炉产品的成本。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种双频感应固态高频炉装置，能够形成两个不同的独立加温区，从而优化氧化锆结晶，提供产品质量。本实用新型的具体技术方案如下：
6.一种双频感应固态高频炉装置，包括：
7.炉盘；
8.若干在炉盘上呈阵列均匀分布的铜管；
9.第一线圈，所述第一线圈设置于铜管外侧，并可沿铜管的径向方向上下运动；以及
10.第二线圈，所述第二线圈设置于铜管外侧，并可沿铜管的径向方向上下运动；
11.其中，所述第二线圈设置于第一线圈的下侧。
12.所述第一线圈和第二线圈都能够沿铜管的径向方向实现上下运动，因此，在具体操作过程中，第二线圈可以根据第一线圈的运动情况调整其运动，从而避免氧化锆液体急速降温而导致优良产品率低的问题。
13.优选的，还包括：
14.第一升降机构，用于驱动第一线圈沿铜管的径向方向上下运动；以及
15.第二升降机构，用于驱动第二线圈沿铜管的径向方向上下运动。
16.利用两个升降机构分别实现第一线圈和第二线圈的上下运动，能够很快捷的达到控温目的。
17.优选的，所述第一线圈和第二线圈之间设有防干扰片。
18.所述防干扰片的设置能够避免感应磁场的干扰，以形成两个独立的高频磁场加温
区域。
19.优选的，所述第一线圈和第二线圈之间通过软接头软连接；所述防干扰片通过软接头固定。
20.由于第一线圈和第二线圈之间软连接，因此，第一线圈或第二线圈的单独运动并不受另一个线圈的状态影响；而防干扰片通过软接头固定，也很好的将防干扰片固定在第一线圈和第二线圈之间，从而很好的避免感应磁场的干扰。
21.优选的，还包括：
22.第一开关，所述第一开关与第一线圈电性连接；以及
23.第二开关，所述第二开关与第二线圈电性连接。
24.由于第一线圈和第二线圈的使用过程不尽相同，因此，通过第一开关和第二开关的设置，能够针对实际情况很好的进行控温。
25.优选的，还包括：
26.电流控制柜，所述电流控制柜分别与第一线圈和第二线圈电性连接；
27.其中，所述电流控制柜使第一线圈产生2600℃～3000℃的温度；所述电流控制柜使第二线圈产生1000℃～3000℃的温度。
28.在具体使用过程中，第二线圈主要为辅助保温的功能效果，避免第一线圈上移使下方的氧化锆液体受温度骤降而结晶，因此，由电流控制柜给予第一线圈和第二线圈不同的温度范围，以供工作人员实际使用。
29.优选的，还包括：
30.坩埚，所述坩埚设置于铜管内侧，所述坩埚包括中空结构的锅壁；以及
31.冷却循环设备，用于提供冷却介质；
32.其中，所述锅壁具有用于冷却介质进入和离开的进口和出口。
33.坩埚用于存放氧化锆粉末，在实际生产过程中，第一线圈和第二线圈的工作，使氧化锆粉末融化，此时，坩埚升温明显，由此，利用冷却循环设备，使冷却介质带走热量，由此外层的氧化锆粉末未熔，形成“冷坩埚熔壳”。
34.优选的，所述进口位于锅壁的上端，所述出口位于锅壁的下端。
35.冷却介质上进下出，避免了采用泵提升设备，也避免了冷却介质的循环效率低的问题。
36.和现有技术相比，本实用新型通过第一线圈和第二线圈的设置，避免了第一线圈向上移动时，使坩埚下方产生温度骤降，从而避免了氧化锆结晶效果不佳的问题；通过第一升降机构和第二升降机构，以及软接头的设置，使第一线圈和第二线圈之间的相对运动不受干涉影响，并且，通过软接头固定的防干扰片也很好的实现了第一线圈和第二线圈之间感应磁场的相互干扰。
附图说明
37.图1为现有技术的示意图；
38.图2为本实用新型实施例的示意图。
39.图中：1-炉盘；2-铜管；3-第一线圈；4-第二线圈；5-防干扰片；6-软接头。
具体实施方式
40.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
41.如图2所示，一种双频感应固态高频炉装置，包括炉盘1、若干在炉盘1上呈阵列均匀分布的铜管2，以及第一线圈3和第二线圈4；所述第一线圈3设置于铜管2外侧，并可沿铜管2的径向方向上下运动；所述第二线圈4设置于铜管2外侧，并可沿铜管2的径向方向上下运动；所述第二线圈4设置于第一线圈3的下侧。
42.在本实施例中，所述炉盘1为圆形结构，因此，铜管2的排布呈圆形阵列，由此，第一线圈3和第二线圈4为圆形；当然，在不同的实施例中，炉盘1也可以为多边形结构，相应的，铜管2排布成型的阵列结构适应于炉盘1的具体结构，线圈的形状也与上述结构相适应。
43.在第一线圈3和第二线圈4导通电流而同时升温时，会使炉内的氧化锆粉加快熔化结晶，原来单个高频磁场完成长晶需要约74h，本实施例提供的高频炉完成长晶只有约58h，熔料结晶效率提高约有20％和节约时间成本。
44.需要说明的是，在本实施例中，所述双频，即为两个线圈的共同作用。此外，两个线圈经受的电流为高频电流。此外，在附图中，展示的是装置其中一个侧面所能看到的线圈，实际上，线圈为完整的环形，同理于下文提及的防干扰片5.
45.为了更好的使用本实施例，还包括第一升降机构和第二升降机构；所述第一升降机构用于驱动第一线圈3沿铜管2的径向方向上下运动；所述第二升降机构用于驱动第二线圈4沿铜管2的径向方向上下运动。
46.在本实施例中，所述第一升降机构和第二升降机构可以是升降杆，例如气动升降杆、电动升降杆、液压升降杆等，升降杆的主动端与对应的线圈连接，即可实现该线圈的上下移动，其结构不仅简单，并且操作非常方便。
47.为了更好的使用本实施例，所述第一线圈3和第二线圈4之间设有防干扰片5。
48.在本实施例中，由于炉盘1为圆形结构，因此，所述防干扰片5为圆圈状；当然，在不同的实施例中，所述防干扰片5的形状与具体的炉盘1形状、线圈形状相适应。
49.本实施例中的双频感应固态高频炉是在传统的基础上新增加了第二线圈4和防干扰线圈，形成了上下双层可独立调节高度的双频感应线圈；这样很好的解决了炉内温场出现较大的差异，从而优化熔融原料的结晶，降低骤变温场所造成结晶体碎裂或内部有裂纹等质量问题。
50.为了更好的使用本实施例，所述第一线圈3和第二线圈4之间通过软接头6软连接；所述防干扰片5通过软接头6固定。
51.在本实施例中，所述软接头6为本领域技术人员所知道的零部件，其不影响第一线圈3和第二线圈4之间的相对运动。需要说明的是，防干扰片5设置于第一线圈3和第二线圈4之间即可，即在两个线圈之间的某个具体位置均可。
52.为了更好的使用本实施例，还包括第一开关和第二开关；所述第一开关与第一线圈3电性连接；所述第二开关与第二线圈4电性连接。
53.在本实施例中，所述第一开关和第二开关能够控制第一线圈3和第二线圈4的启闭。
54.为了更好的使用本实施例，还包括电流控制柜；所述电流控制柜分别与第一线圈3
和第二线圈4电性连接；所述电流控制柜使第一线圈3产生2600℃～3000℃的温度；所述电流控制柜使第二线圈4产生1000℃～3000℃的温度。
55.由于本实施例还设有电流控制柜，其分别于第一线圈3和第二线圈4电性连接，那么显而易见的是，所述电流控制柜和第一线圈3之间具有第一开关，所述电流控制柜和第二线圈4之间具有第二开关。
56.也就是说，在电流控制柜输出电流后，通过第一开关和第二开关的单独控制，即可实现对第一线圈3和第二线圈4的电流导通。需要说明的是，所述第一开关和第二开关可以是电流控制柜上的零部件。
57.为了更好的使用本实施例，还包括坩埚和冷却循环设备；所述坩埚设置于铜管2内侧，所述坩埚包括中空结构的锅壁；所述冷却循环设备用于提供冷却介质；所述锅壁具有用于冷却介质进入和离开的进口和出口；所述进口位于锅壁的上端，所述出口位于锅壁的下端。
58.在本实施例中，所述冷却循环设备所提供的循环介质为冷却水，在不同的实施例中，也可以是低温惰性气体。
59.在具体使用本实施例生产氧化锆晶体时，先打开第一开关，使电流导通至第一线圈3，此时电流通过磁场感应产生2600℃～3000℃高温，由此熔化炉内底层氧化锆粉料，待熔化到半熔融状态，再打开第二开关，使电流导通至第二线圈4，同样产生2600℃～3000℃高温，利用辅助加温加快炉内原料熔化速度，并放大加热距离的面积；氧化锆粉料完全熔化后，开启第一升降机构，使第一线圈3向上移动，此时进入引晶生长过程，利用温差作用使线圈底部熔化的氧化锆粉料结晶长晶体；然后控制第二线圈4电流磁场温度保持于1000℃～2600℃，通过该温度，对已经结晶长晶体进行保温恒温，降低第一线圈3高温上移产生温场骤降，促使优化结晶，避免出现温场温度骤降而产生碎裂或内部裂纹。根据第一线圈3的向上移动的距离，可通过第二升降机构控制第二线圈4实现适应性上下位置调整。
60.由此，通过本实施例的装置生产的氧化锆晶体能够得到75％左右的成品率，由此大大的提高了产品质量，降低了生产成本，增加了企业的经济效益。
61.以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。