CN108548423A - 一种带有氧气循环使用系统的ito靶材烧结炉 - Google Patents

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王新会
马春元
宋蕊立
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Abstract

本发明公开了一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，所述氧气循环使用系统包括通过主管道首尾依次连通的用于对烧结炉排出的气体进行分析的气体分析单元、用于对排气进行压缩缓冲的加压单元、净化排气的净化单元以及向烧结炉内输送氧气的充气单元，所述气体分析单元的进气口与ITO靶材烧结炉排气口连通，充气单元的出气口与烧结炉进气口连通；所述氧气循环使用系统还包括分别与气体分析单元、加压单元、净化单元以及充气单元连接的控制器。能够将炉体内排出的氧气经过处理后重新输入炉体内部进行循环利用，氧气回收使用率为90%以上，降低了生产成本，消除了由于氧气排放而引发的安全隐患。

Description

一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉
技术领域
本发明涉及ITO靶材生产技术领域，特别是一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉。
背景技术
目前应用比较广泛的ITO靶材烧结方法为气氛烧结法，气氛烧结是在一定的气氛条件（氧气）工艺下对靶材素坯进行高温烧结，在烧结过程中通过对氧气工艺和烧结温度工艺的调节，有效控制靶材晶粒尺寸的生长，最终获得均匀的晶粒分布和高致密化的ITO靶材。气氛烧结法能大批量连续化生产，且设备投入少，但是在生产过程中，为了保持一定的氧气压力及氧气流场，烧结过程中需要向烧结炉内通入大量的氧气。现有技术中，从烧结炉排出的气体会直接排空，由于没有设置对氧气进行回收净化循环再利用的设备，因此排放的气体中存在大量氧气，不仅造成了资源的浪费，提高了生产成本，更重要的是还会存在火灾爆炸的安全事故隐患。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，能够将炉体内排出的氧气经过处理后重新输入炉体内部进行循环利用，进一步减少氧气用量，降低生产成本，消除由于氧气排放而引发的安全隐患。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，所述氧气循环使用系统包括通过主管道首尾依次连通的用于对烧结炉排出的气体进行分析的气体分析单元、用于对排气进行压缩缓冲的加压单元、净化排气的净化单元以及向烧结炉内输送氧气的充气单元，所述气体分析单元的进气口与ITO靶材烧结炉排气口连通，充气单元的出气口与烧结炉进气口连通；所述氧气循环使用系统还包括分别与气体分析单元、加压单元、净化单元以及充气单元连接的控制器。
上述一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，所述气体分析单元包括顺应烟气行走方向设置的氧分析仪和一级低压缓冲罐，一级低压缓冲罐中设置有监测罐内气压值的第一压力传感器，第一压力传感器和氧分析仪的输出端分别与控制器的输入端连接。
上述一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，所述氧分析仪和一级低压缓冲罐之间的主管道上设置有连接控制器输出端的手自动放空装置。
上述一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，所述加压单元包括对氧气进行压缩处理的氧气压缩装置和二级中压缓冲罐，二级中压缓冲罐内设置有第二压力传感器；所述二级中压缓冲罐的底部还设有新鲜纯氧补充管道，新鲜纯氧补充管道上设置有自动补气阀；所述第二压力传感器的输出端连接控制器的输入端，控制器的输出端分别与氧气压缩装置和自动补气阀的受控端连接。
上述一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，所述净化单元主要包括氧气纯化器。
上述一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，所述氧气循环使用系统还包括用于对氧气压缩装置以及氧气纯化器进行制冷的冷却单元。
上述一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，所述充气单元包括设置在主管道上的第一开关阀以及与第一开关阀下游主管道相连通用于向主管道内补入新鲜纯氧的补气管道，补气管道上设置有第二开关阀；所述第一开关阀和第二开关阀的受控端分别与控制器的输出端连接。
上述一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，与进气口连通的烧结炉内壁上设置有氧气分配器，氧气分配器设置有多个输出端口，每根输出端口分别连接一根氧气注入管，所有氧气注入管的输出端匀布在炉膛内待烧结ITO靶材的周侧。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明通过在烧结炉外部设置与炉体内部连通的氧气循环使用系统，能够将从炉体内排出的氧气经过补气、加压、净化、充气后，重新输入炉体内部循环利用，具有可循环利用氧气、可净化尾气、并消除由于氧气排放而引发的安全隐患等优点，在保证安全生产的基础上，减少了氧气用量，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
其中：1.烧结炉，2.氧分析仪，3.一级低压缓冲罐，4.氧气压缩装置，5.二级中压缓冲罐，6.氧气纯化器，7.新鲜氧气补充装置，8.自动补气阀，9.减压阀，10.手自动放空装置。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，通过在ITO靶材烧结炉外部设置氧气循环使用系统来是的烧结炉排出的富含氧气的气体得到回收利用。气循环使用系统的结构如图1所示，包括控制器以及通过主管道首尾依次连通的气体分析单元、加压单元、净化单元和充气单元，气体分析单元的进气口与ITO靶材烧结炉排气口连通，充气单元的出气口与烧结炉进气口连通；控制器分别与气体分析单元、加压单元、净化单元以及充气单元连接。
气体分析单元用于对烧结炉排出的气体进行分析；包括顺应烟气行走方向设置的氧分析仪2和一级低压缓冲罐3，一级低压缓冲罐3中设置有监测罐内气压值的第一压力传感器，第一压力传感器和氧分析仪2的输出端分别与控制器的输入端连接。其中，氧分析仪用于对烧结炉排出的气体进行分析，检测氧气成分；为保证氧分析仪的使用寿命，在氧分析仪与主管道连通的管路中设置有过滤器。一级低压缓冲罐用于对经过分析的排气进行缓冲。
氧分析仪2和一级低压缓冲罐3之间的主管道上设置有连接控制器输出端的手自动放空装置10，手自动放空装置包括两个并列设置的阀门，一个为手动阀门，另一个为自动阀门，自动阀门的受控端连接控制器的输出端。控制器根据第一压力传感器检测的一级低压缓冲罐内的气压值以及氧分析仪的气体分析结果控制手自动放空装置进行气体的排空处理。
加压单元用于对排气进行压缩缓冲，包括对氧气进行压缩处理的氧气压缩装置4和二级中压缓冲罐5，二级中压缓冲罐5内设置有第二压力传感器；二级中压缓冲罐5的底部还设有新鲜纯氧补充管道，新鲜纯氧补充管道上设置有自动补气阀8；第二压力传感器的输出端连接控制器的输入端，控制器的输出端分别与氧气压缩装置4和自动补气阀8的受控端连接。氧气压缩装置中设置有冷却单元，冷却单元可对氧气压缩装置进行冷却，冷却方式可选用风冷/水冷设备，用于对气体进行初步冷却。
净化单元用于净化排气，主要包括氧气纯化器6，氧气纯化器6中也设置有冷却单元，冷却单元可对氧气纯化器进行冷却，冷却方式可选用风冷/水冷设备，用于对净化后的气体进行冷却。
充气单元用于向烧结炉内输送氧气，包括设置在主管道上的第一开关阀以及与第一开关阀下游主管道相连通用于向主管道内补入新鲜纯氧的补气管道，补气管道上设置有第二开关阀，第一开关阀与氧气纯化器之间的主管道上设置有减压阀9，用于对净化后的氧气进行减压处理；第一开关阀和第二开关阀的受控端分别与控制器的输出端连接。
为保证氧气能够在烧结炉内均匀分布，本发明在与进气口连通的烧结炉内壁上设置了氧气分配器，氧气分配器设置有多个输出端口，每根输出端口分别连接一根氧气注入管，所有氧气注入管的输出端匀布在炉膛内待烧结ITO靶材的周侧。
本发明的工作原理如下所述。
1）补气过程：烧结炉排出气体后，通过氧分析仪进行成分分析，然后进入一级低压缓冲罐，传输过程中若压力过大可选择手动/自动进行放空，一级低压缓冲罐压力控制在0.02MPa。
2）加压过程：氧气从一级低压缓冲罐中流出进入加压单元，氧气压缩装置对气体进行初步冷却，冷却后的气体经过压缩后进入二级中压缓冲罐，二级中压缓冲罐的压力控制在0.4MPa，若经一级低压缓冲罐进入的氧气压力不够，则可通过控制自动补气阀8动作，来向二级缓冲罐中补充新鲜纯氧气。
3）净化过程：二级中压缓冲罐流出的气体经过二次风冷/水冷后进入氧气纯化器进行净化。
4）充气过程：净化后的氧气通过减压阀的调节进入烧结炉的供气入口，若净化后的氧气量不足，则控制第二开关阀打开向主管道中补充新鲜纯氧气。
本发明通过上述补气-加压-净化-充气过程，实现了氧气的可重复循环利用，可满足ITO靶材气氛烧结的生产需要，氧气回收使用率为90%以上，大大节约了生产成本。

Claims (8)

1.一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，其特征在于：所述氧气循环使用系统包括通过主管道首尾依次连通的用于对烧结炉排出的气体进行分析的气体分析单元、用于对排气进行压缩缓冲的加压单元、净化排气的净化单元以及向烧结炉内输送氧气的充气单元，所述气体分析单元的进气口与ITO靶材烧结炉排气口连通，充气单元的出气口与烧结炉进气口连通；所述氧气循环使用系统还包括分别与气体分析单元、加压单元、净化单元以及充气单元连接的控制器。
2.根据权利要求1所述的一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，其特征在于：所述气体分析单元包括顺应烟气行走方向设置的氧分析仪（2）和一级低压缓冲罐（3），一级低压缓冲罐（3）中设置有监测罐内气压值的第一压力传感器，第一压力传感器和氧分析仪（2）的输出端分别与控制器的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，其特征在于：所述氧分析仪（2）和一级低压缓冲罐（3）之间的主管道上设置有连接控制器输出端的手自动放空装置（10）。
4.根据权利要求1所述的一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，其特征在于：所述加压单元包括对氧气进行压缩处理的氧气压缩装置（4）和二级中压缓冲罐（5），二级中压缓冲罐（5）内设置有第二压力传感器；所述二级中压缓冲罐（5）的底部还设有新鲜纯氧补充管道，新鲜纯氧补充管道上设置有自动补气阀（8）；所述第二压力传感器的输出端连接控制器的输入端，控制器的输出端分别与氧气压缩装置（4）和自动补气阀（8）的受控端连接。
5.根据权利要求1所述的一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，其特征在于：所述净化单元主要包括氧气纯化器（6）。
6.根据权利要求4或5所述的一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，其特征在于：所述氧气循环使用系统还包括用于对氧气压缩装置以及氧气纯化器进行制冷的冷却单元。
7.根据权利要求1所述的一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，其特征在于：所述充气单元包括设置在主管道上的第一开关阀以及与第一开关阀下游主管道相连通用于向主管道内补入新鲜纯氧的补气管道，补气管道上设置有第二开关阀；所述第一开关阀和第二开关阀的受控端分别与控制器的输出端连接。
8.根据权利要求1所述的一种带有氧气循环使用系统的ITO靶材烧结炉，其特征在于：与进气口连通的烧结炉内壁上设置有氧气分配器，氧气分配器设置有多个输出端口，每根输出端口分别连接一根氧气注入管，所有氧气注入管的输出端匀布在炉膛内待烧结ITO靶材的周侧。
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