CN108239784A - 区熔炉系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种区熔炉系统。上述区熔炉系统，包括电气控制设备，炉管，连续推舟设备，位于炉管内的石墨舟，感应器和区熔炉感应加热电源；感应器固定套接在炉管外部；石墨舟沿着炉管的轴向依次排布；感应器与区熔炉感应加热电源对应设置；石墨舟用于容置金属铸锭；电气控制设备用于：控制区熔炉感应加热电源，以调节区熔炉感应加热电源的输出参数；控制连续推舟设备推动炉管的进料口处的石墨舟以推动与石墨舟相邻的石墨舟向炉管的出料口处运动。采用以舟推舟的方式，推动各石墨舟依次通过多个感应器所在的加热区，完成多次区熔提纯，可以连续对进入炉管内的金属铸锭进行区熔提纯，也无需停机出料，生产效率高。

Description

区熔炉系统

技术领域

本发明涉及区熔炉领域，特别是涉及一种区熔炉系统。

背景技术

在半导体行业或其他行业中，由于对金属等原料的纯度要求高，我们常常需要用到金属铸锭的区熔提纯产物，例如对于金属铸锭，我们常需要对其再次进行加热熔融获取高纯度金属。主要是利用将含有杂质的晶态物质熔化后再结晶时的分凝现象将物质局部熔化形成狭窄的熔区，并令其沿锭长从一端缓慢地移动到另一端，重复多次使杂质尽量集中在两头，从而使中部材料被提纯，得到高纯度产物。目前，各企业多采用移动小车上固定有感应线圈，将感应线圈套接在石英管外部，通过移动小车带动感应线圈对石英管内部的金属铸锭进行区熔提纯，但发明人在实现过程中发现，传统技术中的区熔炉需要控制移动小车左右往复进行多次运动才能实现达到对金属铸锭的提纯要求，且出料时需要停机冷却出料，生产效率低。

发明内容

基于此，有必要针对生产效率低的问题，提供一种区熔炉系统。

本发明实施例一方面提供一种区熔炉系统，包括电气控制设备，炉管，连续推舟设备，位于炉管内的石墨舟，感应器和区熔炉感应加热电源；

感应器固定套接在炉管外部；

石墨舟沿着炉管的轴向依次排布；

感应器与区熔炉感应加热电源对应设置；

石墨舟用于容置金属铸锭；

电气控制设备用于：

控制区熔炉感应加热电源，以调节区熔炉感应加热电源的输出参数；

控制连续推舟设备推动炉管的进料口处的石墨舟以推动与石墨舟相邻的石墨舟向炉管的出料口处运动。

在其中一个实施例中，区熔炉感应加热电源包括：降压单元、整流单元、高频逆变单元、谐振单元、控制单元；谐振单元与区熔炉加热区的感应器耦合连接，用于为区熔炉加热；

降压单元、整流单元和高频逆变单元依次串接在外接电源和谐振单元之间；

控制单元用于分别控制整流单元中的各开关器件的通断和高频逆变单元中的各开关器件的通断，以调节谐振单元的输出参数。

在其中一个实施例中，区熔炉感应加热电源还包括辅助电源，辅助电源用于将外接电源的输出电压转换为控制单元的工作电压并为控制单元供电。

在其中一个实施例中，控制单元包括给定电路、控制驱动电路；

控制驱动电路用于输出脉冲信号至整流单元和高频逆变单元，脉冲信号用于控制整流单元中的各开关器件的通断和高频逆变单元中的各开关器件的通断；

给定电路连接控制驱动电路，且用于调节控制驱动电路输出的脉冲信号。

在其中一个实施例中，区熔炉感应加热电源还包括滤波单元，滤波单元的输入端接整流单元的输出端，滤波单元的输出端接高频逆变单元的输入端。

在其中一个实施例中，区熔炉系统还包括保护气体供给设备，冷却设备；

冷却设备与各感应器相应设置，且用于为感应器降温；

电气控制设备用于：

控制保护气体供给设备向炉管中通入保护气体；

控制冷却设备供给冷却水，以调节感应器的温度。

在其中一个实施例中，炉管内设置有多个用于容置石墨舟的区熔轨道；

连续推舟设备包括多路分舟装置；

多路分舟装置用于将石墨舟分配至各区熔轨道内。

在其中一个实施例中，各石墨舟设置有多个用于盛放金属铸锭的凹槽；

凹槽的排布方向垂直于石墨舟的移动方向。

在其中一个实施例中，区熔炉系统还包括炉机架；

炉管放置在炉机架上，且炉管的出料口所在高度略高于炉管的进料口所在高度。

在其中一个实施例中，区熔炉系统还包括回舟轨道，回舟轨道的两端分别与炉管的两端对接，回舟轨道上设有传送装置，位于炉管的出料口处的石墨舟在相邻的石墨舟的推动下进入回舟轨道的一端；

在传送装置的输送下移动至回舟轨道的另一端。

本发明提供的一个或多个实施例至少具有以下优点：本发明实施例提供的区熔炉系统包括电气控制设备，炉管，连续推舟设备，位于炉管内的石墨舟，固定套接在炉管外部的感应器和区熔炉感应加热电源，电气控制设备控制区熔炉感应加热电源，以调节区熔炉感应加热电源的输出参数，使感应器能够为炉管内提供一定的工作温度，电气控制设备控制连续推舟设备推动炉管的进料口处的石墨舟以推动与石墨舟相邻的石墨舟向炉管的出料口处运动，以推动石墨舟依次通过多个感应器所在的加热区，完成多次区熔提纯，且石墨舟沿着炉管的轴向依次排布，在不断推舟过程中，每个感应器与可以实现对依次通过该感应器所在的加热区域的石墨舟中的金属铸锭进行一次提纯，可以连续对进入炉管内的金属铸锭进行区熔提纯，也无需停机出料，生产效率高。

附图说明

图1为一个实施例中区熔炉系统的正视图；

图2为一个实施例中区熔炉系统的侧视图；

图3为一个实施例中区熔炉感应加热电源的结构示意图；

图4为另一个实施例中区熔炉感应加热电源的结构示意图；

图5为其中一个实施例中区熔炉感应加热电源的结构示意图；

图6为区熔炉系统的一个实施例中炉管和石墨舟相对位置关系的正视图；

图7为区熔炉系统的一个实施例中炉管和石墨舟相对位置关系的俯视图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明另一方面还提供一种区熔炉系统，如图1、图2所示，包括电气控制设备1，炉管2，连续推舟设备3，位于炉管2内的石墨舟4，感应器5和上述区熔炉感应加热电源6，感应器5固定套接在炉管2外部，石墨舟4沿着炉管2的轴向依次排布；感应器5与区熔炉感应加热电源6对应设置，石墨舟4用于容置金属铸锭。

电气控制设备1用于：控制区熔炉感应加热电源，以调节区熔炉感应加热电源6的输出参数；控制连续推舟设备3推动炉管2的进料口处的石墨舟4以推动与石墨舟4相邻的石墨舟4向炉管2的出料口处运动。

其中，炉管2用于为金属铸锭区熔提供封闭的反应环境，属于耐高温材料。区熔炉感应加热电源6与感应器5耦合连接，为感应器5提供磁场，感应器5发热，为金属铸锭熔炼提供一定的加热温度，多个区熔炉感应加热电源6可以提供多个加热温度。感应器5套在炉管2外部，为区熔炉内部提供加热环境，区熔炉感应加热电源6设置在炉管2外部，可以避免高温对电子元器件的损伤。感应器5的形状可以根据炉管2的形状定制，例如，感应器5可以为宽度为612mm、高度为76mm的矩形感应器5。

具体的，电气控制设备1控制区熔炉感应加热电源6工作，并通过调节区熔炉感应加热电源6中的控制单元，使其对应的感应器5产生一定的温度，为炉管2中的金属铸锭提供熔炼温度。然后电气控制设备1控制连续推舟设备3推动炉管2进料口处的石墨舟4向炉管2的出料口运动，然后炉管2进料口的石墨舟4可以推动与其在同一轨道上的相邻的石墨舟4向前运动，通过不断对进料口处新放置的石墨舟4进行推动，实现以舟推舟，此时，炉管2内的石墨舟4可以在完成一个感应器5的熔炼后，运动到下一相邻的感应器5加热区域进行下一次熔炼，从而实现对炉管2内所放置的石墨舟4上的金属铸锭的熔炼。其中，炉管2可以是内壁平滑，管壁壁厚均匀的炉管2。可选的，连续推舟设备3推动石墨舟4的行进速度可以为0-20mm/min。可选的，区熔炉感应加热电源6的输出功率可以是50KW，输出频率可以在200-600KHZ变化。

本发明实施例提供的这种区熔炉系统，在炉管2中设置多个感应器5，采用这种连续推舟的方式，可以使经过当前感应器5所在加热区域熔炼后的金属铸锭运动到下一个感应器5所在区域进行进一步熔炼，从而实现对金属铸锭不间断连续区熔，大大的提高了区域熔炼的效率，而且通过设置多个加热单元，可以实现对金属铸锭的多次熔炼，从而提高锭区熔提纯产物的纯度。例如，对锗金属铸锭，需要进行20次熔炼才能达到纯度要求，则可以在炉管2内设置20个感应器5，电气控制设备1控制连续推舟设备3连续推动进料口的石墨舟4到炉管2中进行熔炼，当推动进料口处的第二个石墨舟4时，第二个石墨舟4可以推动第一个石墨舟4从第一个感应器5的加热区域移动到下一个感应器5的加热区域进行熔炼，以此类推，当连续推舟设备3推动第21个石墨舟4进入炉管2内的同一轨道内进行熔炼时，第一个进入该轨道的石墨舟4中的金属铸锭已经完成20次熔炼，得到符合纯度要求的金属铸锭，进一步连续推舟，可以实现对第二个进入该轨道的石墨舟4中的金属铸锭的熔炼，区熔炉可以不停机连续工作。本发明实施例提供的区熔炉系统，不仅可以对金属锗锭的区域熔炼时，通过这种多个感应器5和连续推舟的模式结合，提高对锗的提纯精度、提高熔炼效率，还可以避免传统技术中区熔小车多次往复运动造成的连接线缆破损、断裂等问题，从而造成短路等安全问题。

在其中一个实施例中，如图3所示，区熔炉感应加热电源21包括：降压单元10、整流单元20、高频逆变单元30、谐振单元40、控制单元50；谐振单元40与区熔炉加热区的感应器52耦合连接，用于为区熔炉加热；降压单元10、整流单元20和高频逆变单元30依次串接在外接电源和谐振单元40之间；控制单元50用于分别控制整流单元20中的各开关器件的通断和高频逆变单元30中的各开关器件的通断，以调节谐振单元40的输出参数。

其中，感应器52是指可以与谐振单元40的输出通过电磁感应耦合、传递电能的器件。具体的，外接电源通过降压单元10，降压后生成三相交流电，三相交流电通过整流单元20，输出为直流电，控制单元50控制整流单元20中的各开关器件的通断，可以改变整流单元20中各开关器件的导通角，从而可以实现对整流单元20输出的直流电的功率进行调节，获得合适的输出功率，然后直流电经过高频逆变单元30后输出交流电，此时，控制单元50通过对高频逆变单元30中的各开关器件的通断进行相应控制，可以实现对高频逆变单元30输出的交流电的功率的调节，高频逆变单元30输出的交流电传输至谐振单元40，谐振单元40产生磁场能量，且与区熔炉加热去的感应器52通过磁场进行耦合连接，谐振单元40产生的磁场，转换为感应器52中的电能，感应器52发热，为区熔炉中的金属铸锭提供区域熔炼的温度条件。

区熔炉感应加热电源21通过降压单元10对外接电源进行前序处理，且利用控制单元50对整流单元20、高频逆变单元30进行协调控制，使得谐振单元40最后输出适合区熔炉区加热金属铸锭所需的功率，谐振单元40与感应器52耦合连接，感应器52通电生热，为区熔炉提供热量，这种无线感应加热电路，热利用率高，从而可以降低成本，且安全系数高，不会因线路老化、短路等产生生产安全隐患。

在其中一个实施例中，如图4所示，区熔炉感应加热电源21还包括辅助电源60，辅助电源60用于将外接电源的输出电压转换为控制单元50的工作电压并为控制单元50供电。

其中，辅助电源60是指将外接电源转换为控制单元50工作电压的电源适配器。具体的，辅助电源60一端连接外接电源，一端连接控制单元50，外接电源的电压经辅助电源60后，输出控制单元50的工作电压，为控制单元50供电。例如，外接电源为380V的三相电，控制单元50的工作电压为15V，则辅助电源60可以是输入380V、输出15V的电源适配器。

在其中一个实施例中，如图4所示，控制单元50包括给定电路51、控制驱动电路52；控制驱动电路52用于输出脉冲信号至整流单元20和高频逆变单元30，脉冲信号用于控制整流单元20中的各开关器件的通断和高频逆变单元30中的各开关器件的通断；给定电路51连接控制驱动电路52，且用于调节控制驱动电路52输出的脉冲信号。

其中，控制驱动电路52是指能够通过输出脉冲信号控制整流单元20和高频逆变单元30的电路，给定电路51是指可以调节控制驱动电路52的输出脉冲信号的电路。具体的，给定电路51连接驱动电路，调节控制驱动电路52输出的脉冲信号，然后控制驱动电路52输出的脉冲信号传输至整流单元20和高频逆变单元30，实现对整流单元20中的各开关器件和高频逆变单元30中的各开关器件的通断的控制，从而实现控制整流单元20输出直流电的功率和高频逆变单元30输出交流电的功率，最终实现对谐振单元40输出功率的调节。

在其中一个实施例中，如图4所示，区熔炉感应加热电源21还包括滤波单元70，滤波单元70的输入端接整流单元20的输出端，滤波单元70的输出端接高频逆变单元30的输入端。

具体的，滤波单元70一端接整流单元20的输出端，另一端接高频逆变单元30的输入端，整流单元20输出直流电后，滤波单元70接收该直流电信号，并对该直流电信号进行滤波，滤波单元70将滤波后的直流电信号传输给高频逆变单元30，高频逆变单元30对经过滤波后的平稳的直流电信号进行逆变处理，输出交流电信号，高频逆变单元30将该交流电信号传输至谐振单元40，使谐振单元40提供一定功率的输出，谐振单元40与感应器52耦合，使感应器52发热，为区熔炉提供锗锭熔炼的温度条件。

在其中一个实施例中，如图4所示，控制单元50还包括显示电路53；显示电路53与控制驱动电路52电连接，且用于显示控制驱动电路52获取的外接电源的输出参数、整流单元20的输出参数以及高频逆变单元30的输出参数。

其中，显示电路53用于显示区熔炉感应加热电源21的各种工作参数，这些工作参数包括输入电源的参数、直流电信号参数以及高频逆变单元30输出的交流电信号参数。具体的，显示电路53与控制驱动电路52连接，控制驱动电路52获取外接电源向降压单元10输入的电参数、整流单元20输出的直流电信号参数以及高频逆变单元30输出的交流电信号参数，然后控制驱动电路52将获取的这些参数传输给显示电路53，显示电路53将这些参数显示出来，供工作人员实时查看区熔炉感应加热电源21的工作参数。

在其中一个实施例中，如图4、图5所示，整流单元20包括三相晶闸管全波整流电路，三相晶闸管全波整流电路的输入端接降压单元10的输出端，三相晶闸管全波整流电路的输出端接高频逆变单元30的输入端；整流单元20中的各开关器件为三相晶闸管全波整流电路中的晶闸管；控制单元50用于控制三相晶闸管全波整流电路中的各晶闸管的通断，以调节整流单元20的输出参数。

具体的，降压单元10对外接电源输入的三相交流电进行降压处理后，生成的三相交流电经过三相晶闸管全波整流电路的三个输入端传输至整流单元20，同时，控制单元50的输出端接三相晶闸管全波整流电路中的各晶闸管，用于控制各晶闸管的通断，控制单元50可以通过输出脉冲信号的方式来控制各晶闸管的通断，通过调节脉冲信号，可以实现对三相晶闸管全波整流电路中的各晶闸管导通角的控制，从而实现对整流单元20输出的直流电信号的调节。

在其中一个实施例中，如图4、图5所示，三相晶闸管全波整流电路包括：分别对应连接在降压单元10的三相输出端和高频逆变单元30之间的三条交流调压支路，每一条交流调压支路均包括反并联连接的两个晶闸管；控制单元50用于控制各晶闸管的通断，以调节整流单元20的输出参数。例如可以通过对各晶闸管的通断状态控制，调节整流单元20的输出电压、输出电流等输出参数。

具体的，降压单元10的三相输出端分别于高频逆变单元30的三条交流调压支路连接，每一条交流调压支路上都包括一对反并联的晶闸管，分别为图3中的D1、D2、D3、D4、D5、D6，急降压单元10的每一个输出端都分别连接一个晶闸管的阳极和另一个晶闸管的阴极，且通过这两个晶闸管连接高频逆变单元30的输入端。控制单元50通过控制所述各晶闸管的通断状态，可以实现对整流单元20输出的直流电信号参数的调节。

在其中一个实施例中，如图5所示，滤波单元70包括续流二极管D7、第一电容C1、第二电容C2和第一电感L1；续流二极管D7的阳极接三相晶闸管全波整流电路的负输出端，续流二极管D7的阴极接三相晶闸管全波整流电路的正输出端；第一电容C1和第二电容C2串联后与续流二极管D7并联；第一电感L1的一端接续流二极管D7的阴极，另一端接第一电容C1。

具体的，整流单元20输出直流电信号至滤波单元70，滤波单元70中的LC滤波电路结构实现对直流电信号的滤波，然后滤波单元70将滤波后的直流电信号传输至高频逆变单元30。续流二极管D7在滤波单元70工作过程中，为LC滤波电路结构提供放电回路。

在其中一个实施例中，如图4和图5所示，高频逆变单元30包括全桥逆变电路，全桥逆变电路的输入端接整流单元20的输出端，全桥逆变电路的输出端接谐振单元40的输入端；控制单元50用于控制全桥逆变电路中的开关器件的通断，以调节高频逆变单元30的输出参数。例如，通过控制全桥逆变电路中的各开关器件的通断状态，可以实现对高频逆变单元30输出交流电压峰峰值、交流电压周期等。

具体的，全桥逆变电路一端接整流单元20的输出端，另一端接谐振单元40的输入端，整流单元20输出的直流电信号经过全桥逆变电路，输出为交流电信号。通过控制单元50可以实现对全桥逆变电路中的各开关器件的通断状态进行调节，从而改变全桥逆变电路输出的交流电信号，进一步影响谐振电路的输出。

可选的，全桥逆变电路的输入端接滤波单元70的输出端，全桥逆变电路的输出端接谐振单元40的输入端；控制单元50用于控制全桥逆变电路中的开关器件的通断，以调节高频逆变单元30的输出参数。

在其中一个实施例中，如图5所示，全桥逆变电路包括：第一开关器件VT1、第二开关器件VT2、第三开关器件VT3、第四开关器件VT4、第三电容C3、第四电容C4；整流单元20输出端口并联三条串联电路：第三电容C3和第四电容C4串联，第一开关器件VT1与第二开关器件VT2串联，第三开关器件VT3与第四开关器件VT4串联；从第一开关器件VT1和第二开关器件VT2串联电路的中点引出高频逆变单元30的第一输出端，从第三开关器件VT3和第四开关器件VT4串联电路的中点引出高频逆变单元30的第二输出端；控制单元50用于分别控制第一开关器件VT1、第二开关器件VT2、第三开关器件VT3和第四开关器件VT4的通断，以调节高频逆变单元30的输出参数。

具体的，整流单元20输出的直流电信号输出至全桥逆变电路的输入端，为全桥逆变电路中的各开关器件提供引脚高低电平，整流单元20的输出端并联三条串联电路，依次是第三电容C3和第四电容C4串联，第一开关器件VT1与第二开关器件VT2串联，第三开关器件VT3与第四开关器件VT4串联，控制单元50的输出端分别接第一至第四开关器件VT4的其余两个引脚，为该引脚提供高低电平，工作时，控制单元50输出脉冲信号控制各开关器件的引脚接入的电平的高低，从而可以实现对各开关器件通断状态的控制，实现全桥逆变，然后从第一开关器件VT1和第二开关器件VT2串联电路的中点引出高频逆变单元30的第一输出端，从第三开关器件VT3和第四开关器件VT4串联电路的中点引出高频逆变单元30的第二输出端，第一输出端和第二输出端构成高频逆变单元30的输出端，输出经全桥逆变电路后生成的交流电信号至谐振单元40。可选的，第一至第四开关器件(VT1～VT4)可以为晶闸管，整流单元20的正输出端分别接第三电容C3的一端、第一开关器件VT1的集电极、第三开关器件VT3的集电极，整流单元20的负输入端分别接第四电容C4的一端、第二开关器件VT2的射极、第四开关器件VT4的射极，控制单元50的输出端分别连接第一至第四开关器件VT4的基极和射极。可选的，全桥逆变电路包括：第一开关器件VT1、第二开关器件VT2、第三开关器件VT3、第四开关器件VT4、第三电容C3、第四电容C4；滤波单元70输出端口并联三条串联电路：第三电容C3和第四电容C4串联，第一开关器件VT1与第二开关器件VT2串联，第三开关器件VT3与第四开关器件VT4串联；从第一开关器件VT1和第二开关器件VT2串联电路的中点引出高频逆变单元30的第一输出端，从第三开关器件VT3和第四开关器件VT4串联电路的中点引出高频逆变单元30的第二输出端；控制单元50用于分别控制第一开关器件VT1、第二开关器件VT2、第三开关器件VT3和第四开关器件VT4的通断，以调节高频逆变单元30的输出参数。

在其中一个实施例中，如图5所示，谐振单元40包括第五电容C5和第二电感L2；第一输出端依次通过第五电容C5和第二电感L2连接第二输出端；第二电感L2与感应器52耦合连接。

其中，第二电感L2用于产生磁场，以使得区熔炉感应加热电源21能够与感应器52电磁耦合。具体的，高频逆变单元30输出交流电信号至谐振单元40，经第五电容C5和第二电感L2，第二电感L2产生电磁场，与区熔炉中的感应器52耦合，由于电磁感应，区熔炉中的感应器52生电、发热，为区熔炉提供加热环境。其中，感应器52可以是电磁线圈等磁性件。

在其中一个实施例中，如图1、图2所示，区熔炉系统还包括保护气体供给设备7，冷却设备8；冷却设备8与各感应器5相应设置，且用于为感应器5降温。

电气控制设备1用于：控制保护气体供给设备7向炉管2中通入保护气体；控制冷却设备8供给冷却水，以调节感应器5的温度。

其中，保护气体是指氢气或氮气等可以防止金属铸锭在熔炼过程中发生氧化或其他化学反应的气体。通入的冷却水量可以由当前熔炼所需条件决定。具体的，电气控制设备1控制保护气体供给设备7向各炉管2中通入适量的保护气体，通入一定量的保护气体后，此时认为管内已充满保护气体，电气控制设备1再控制区熔炉感应加热电源6工作，并通过调节区熔炉感应加热电源6中的控制单元，使其对应的感应器5产生一定的温度，且电气控制设备1同时控制冷却设备8供给冷却水，为与其对应设置的感应器5降温，使得感应器5稳定在熔炼金属所需的温度。其中，冷却水可以为透明、不浑浊、无沉淀物、PH范围为6-8、导电率≤600us/cm、进水温度不低于5℃，不高于30℃的冷却水，冷却设备8供给冷却水的进水压力可以为0.25-0.35Mpa，冷却水的流量可以15m³/h。

在其中一个实施例中，炉管2内设置有多个用于容置石墨舟4的区熔轨道；连续推舟设备3包括多路分舟装置；多路分舟装置用于将石墨舟4分配至各区熔轨道内。

其中，多路分舟装置用于对炉管2进料口处的石墨舟4进行轨道分配，将各石墨舟4分别推入不同的区熔轨道中，以使得各个区熔轨道中石墨舟4上承载的金属铸锭能够同时进行熔炼。具体的，多路分舟装置对进料口处的承载有金属铸锭的石墨舟4推送到指定的区熔轨道，并对下一个处于进料口的石墨舟4推到其对应的轨道中，采用多路分舟装置和多个区熔轨道，可以对多个石墨舟4中的金属铸锭进行同时加热熔炼，可以大大提高熔炼效率。

在其中一个实施例中，如图6、图7所示，各石墨舟4设置有多个用于盛放金属铸锭的凹槽41；凹槽41的排布方向垂直于石墨舟4的移动方向。具体的，在进行熔炼前，将金属铸锭放置在各凹槽41中，采用这种一舟多模的石墨舟4进行金属熔炼，可以大大提高熔炼效率。例如，一个石墨舟4可以包括10个凹槽41，石墨舟4尺寸可以为长590mm、宽440mm、高45mm的石墨舟4。

在其中一个实施例中，如图1、图2所示，区熔炉系统还包括炉机架9；炉管2放置在炉机架9上，且炉管2的出料口所在高度略高于炉管2的进料口所在高度。具体的，炉管2以一定的倾斜角度放置在炉机架9上，炉管2的出料口高于炉管2的进料口，以使得电气控制设备1向炉管2内通入保护气体时，气体受热向上流动，从而可以保证产生的废气能够从出料口排出，实现单轨气体保护。在其中一个实施例中，炉机架9包括炉管支架91和感应器固定支架92，炉管支架91用于固定炉管2，感应器固定支架92用于固定感应器5。

在其中一个实施例中，如图2所示，区熔炉系统还包括回舟轨道95，回舟轨道95的两端分别与炉管2的两端对接，回舟轨道95上设有传送装置94，位于炉管2的出料口处的石墨舟4在相邻的石墨舟4的推动下进入回舟轨道95的一端；在传送装置94的输送下移动至回舟轨道95的另一端。

其中，回舟轨道95是指能够实现将出料口的石墨舟4传送到进料口的轨道。具体的，当石墨舟4将炉管2内的某区熔轨道排布满时，在连续推舟设备3将进料口的新石墨舟4推入该区熔轨道时，出料口处便输出一石墨舟4、并进入到回舟轨道95的一端，传送装置94将回舟轨道95上的石墨舟4传送到回舟轨道95的另一端，即炉管2的进料口位置，为下一次金属熔炼作准备。

在其中一个实施例中，炉管2包括多段密封拼接的石英管。具体的，多段石英管组成炉管2，且相邻两炉管2之间密封连接，各石英管根据冷却设备8的冷却效果及相邻两感应器5之间的距离进行拼接。例如，炉管2内可以设置20个感应器5，并对应设置10个温度检测点，用于对各感应器5的温度进行检测并反馈至电气控制设备1，为电气控制设备1控制区熔炉感应加热设备的输出功率和冷却设备8的供水量提供依据。其中，相邻两石英管之间可以采用水套密封。可选的，每段石英管均可以为长630mm、宽612mm、高76mm、壁厚8mm的石英管。

可选的，区熔炉系统，还包括真空设备，真空设备包括真空泵，真空电磁阀和真空测试仪表组；电气控制设备1用于获取真空测试仪表组获取的各炉管2内的真空度参数，并根据真空度参数控制真空泵的工作状态以及真空电磁阀的开闭，使各炉管2内的真空度参数达到预设的真空度参数。其中，预设的真空度参数是指预先设置的炉管2内气体压强的阈值，例如，预设的真空度参数可以是0Pa。具体的，电气控制设备1控制真空泵工作，控制真空电磁阀断开，将炉管2内的气体吸出，降低炉管2内的压强，真空测试仪表组实时监测炉管2内的真空度参数，并将该真空度参数传送至电气控制设备1，电气控制设备1在检测倒真空度参数达到预设的真空度参数时，控制所述真空电磁阀和真空泵停止工作。然后电气控制设备1再控制保护气体供给设备7向炉管2中通入适量的保护气体。可选的，真空设备还包括真空分配罐，所述真空分配罐用于接收真空泵抽出的气体。当真空分配罐中有保护气体溢出时，电气控制设备1调节保护气体供给设备7的气体供给量。

在其中一个实施例中，炉管2两端分别包括第一封体和第二封体，第一封体为承载金属铸锭的石墨舟4的进料口；第二封体一端连接真空电磁阀及保护气体供给设备7，另一端连接炉管2密封。其中，相邻两炉管2上的第一封体和第二封体依次公差配合安装。可选的，炉管2可以是1Cr18Ni9Ti材料的石英管。

在其中一个实施例中，区熔炉系统还包括进料炉门和进料封门。进料炉门采用自动上下开启式密封门，且采用纳米防腐涂层处理，进料炉门口底配置气帘。炉门与炉管2连接处采用硅橡胶密封。

在其中一个实施例中，区熔炉系统还包括自动落料设备，自动落料设备包括翻斗和翻斗控制器；翻斗设置于炉管2进料口的上方；电气控制设备1用于控制翻斗控制器将翻斗中的金属铸锭翻转掉落至下方的石墨舟4中。

在其中一个实施例中，电气控制设备1与给定电路连接，且用于控制给定电路，以调节控制驱动电路的输出脉冲信号。

在其中一个实施例中，区熔炉系统还包括感应机构93，感应机构93包括多个感应单元，感应单元设置在炉管2中，用于感应舟的位置，并反馈传感器信号至电气控制设备1，电气控制设备1在收到传感器信号后，控制控制单元的输出脉冲信号以实现对感应器5的温度调节。可选的，感应机构93可以包括温服传感器。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种区熔炉系统，其特征在于，包括电气控制设备，炉管，连续推舟设备，位于所述炉管内的石墨舟，感应器和区熔炉感应加热电源；

所述感应器固定套接在所述炉管外部；

所述石墨舟沿着所述炉管的轴向依次排布；

所述感应器与所述区熔炉感应加热电源对应设置；

所述石墨舟用于容置金属铸锭；

所述电气控制设备用于：

控制所述区熔炉感应加热电源，以调节所述区熔炉感应加热电源的输出参数；

控制所述连续推舟设备推动所述炉管的进料口处的所述石墨舟以推动与所述石墨舟相邻的石墨舟向所述炉管的出料口处运动。

2.根据权利要求1所述的区熔炉系统，其特征在于，所述区熔炉感应加热电源包括：降压单元、整流单元、高频逆变单元、谐振单元、控制单元；所述谐振单元与区熔炉加热区的感应器耦合连接，用于为区熔炉加热；

所述降压单元、所述整流单元和所述高频逆变单元依次串接在外接电源和所述谐振单元之间；

所述控制单元用于分别控制所述整流单元中的各开关器件的通断和所述高频逆变单元中的各开关器件的通断，以调节所述谐振单元的输出参数。

3.根据权利要求2所述的区熔炉系统，其特征在于，所述区熔炉感应加热电源还包括辅助电源，所述辅助电源用于将所述外接电源的输出电压转换为所述控制单元的工作电压并为所述控制单元供电。

4.根据权利要求2所述的区熔炉系统，其特征在于，所述控制单元包括给定电路、控制驱动电路；

所述控制驱动电路用于输出脉冲信号至所述整流单元和所述高频逆变单元，所述脉冲信号用于控制所述整流单元中的各开关器件的通断和所述高频逆变单元中的各开关器件的通断；

所述给定电路连接所述控制驱动电路，且用于调节所述控制驱动电路输出的所述脉冲信号。

5.根据权利要求2所述的区熔炉系统，其特征在于，所述区熔炉感应加热电源还包括滤波单元，所述滤波单元的输入端接所述整流单元的输出端，所述滤波单元的输出端接所述高频逆变单元的输入端。

6.根据权利要求1所述的区熔炉系统，其特征在于，还包括保护气体供给设备，冷却设备；

所述冷却设备与各所述感应器相应设置，且用于为所述感应器降温；

所述电气控制设备用于：

控制所述保护气体供给设备向所述炉管中通入保护气体；

控制所述冷却设备供给冷却水，以调节所述感应器的温度。

7.根据权利要求1所述的区熔炉系统，其特征在于，所述炉管内设置有多个用于容置所述石墨舟的区熔轨道；

所述连续推舟设备包括多路分舟装置；

所述多路分舟装置用于将所述石墨舟分配至各所述区熔轨道内。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的区熔炉系统，其特征在于，各所述石墨舟设置有多个用于盛放金属铸锭的凹槽；

所述凹槽的排布方向垂直于所述石墨舟的移动方向。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的区熔炉系统，其特征在于，还包括炉机架；

所述炉管放置在所述炉机架上，且所述炉管的出料口所在高度略高于所述炉管的进料口所在高度。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的区熔炉系统，其特征在于，还包括回舟轨道，所述回舟轨道的两端分别与所述炉管的两端对接，所述回舟轨道上设有传送装置，位于所述炉管的出料口处的所述石墨舟在相邻的所述石墨舟的推动下进入所述回舟轨道的一端；

在所述传送装置的输送下移动至所述回舟轨道的另一端。