CN109796124A - 石英连熔炉去羟基、杂质装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石英连熔炉去羟基、杂质装置，包括上盖(1)，所述的上盖(1)中间位置设置通孔，用于容纳钨钼管(2)；所述的钨钼管(2)内部同轴设置钨铼热电偶(3)；所述的上盖(1)还设有步进电机(4)，步进电机(4)连接于钨钼管(2)。本发明可有效去除因生产工艺及材料本身所带来的羟基、气泡，且操作简单，见效快，在应用过程中大大提高生产效率及产品品质。

Description

石英连熔炉去羟基、杂质装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种石英管制造设备，具体来说，是一种石英连熔炉去羟基、杂质装置。

背景技术

二氧化硅是一种天然形成对矿物质，由于自然形成的条件原因使其存在一定数量的其它物质，统称为杂质，虽然在制作石英砂的过程中利用物理及化学方法去除了一部分，但或多或少的还一些无法去除，杂质在制作石英玻璃的过程中会严重影响其内在质量及外在质量：

1、内在质量对用户来说最为重要的应属羟基，以氢气为保护性气体的连熔炉熔制的石英玻璃，由于石英砂自身氧的存在，石英玻璃在熔制过程中会形成一定量的羟基，虽然薄壁石英管羟基可以通过真空脱羟的方式加热到1050℃经过3h即可脱出80％以上的羟基，但这样会增加生产成本。

2、外在质量大多指气泡、气线以及规格范导致的外观缺陷，规格的缺陷属制程中在做不当造成可通过人为控制解决，可是气泡气线的形成却大多是石英砂本身的内在质量引起，由于一些低熔点物质的存在，例如：钾、钠、锂，石英砂在投入连熔炉的熔制过程中，低熔点杂质在800-1400度气化，气化的杂质由于比重大于大气压，自身浮力无法排出，大量的杂质气体在石英熔融过程中聚集在一起夹杂在液态石英溶液中即形成了气线或气泡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可有效去除因生产工艺及材料本身所带来的羟基、气泡的石英连熔炉去羟基、杂质装置。

本发明采用如下技术手段实现：一种石英连熔炉去羟基、杂质装置，包括上盖，所述的上盖中间位置设置通孔，用于容纳钨钼管；所述的钨钼管内部同轴设置钨铼热电偶；所述的上盖还设有步进电机，步进电机连接于钨钼管。

钨铼热电偶用于监测吹高度的温度，传输给控制器；步进电机连接控制器，接收指令向上或向下移动。

所述的钨钼管底部侧面沿着管体的圆周方向均匀布置出气孔。用于保护钨铼热电偶及向1400度料层输送气体。

所述的上盖为冂型，并且设于钨坩埚的顶部，其固定支架，密封钨管。

所述的钨钼管一侧设置混合气体接入口；所述的钨钼管与混合气体接入口相互垂直设置。混合气体接入口用于向1400度以上的料层输入氢氦混合气体。

所述的上盖上还设有支架，所述的步进电机设置于支架上。固定步进电机，保证步进电机带动钨管上下移动。

还设有控制器，所述的步进电机、钨铼热电偶均电连接于控制器，控制器为避免炉温变化，设定1400度温度值，接收热电偶温度信号，测温点高于或低于1400度，指令步进电机向上或向下移动，达到向1400度以上区域吹气的目的。

本发明还公开了石英连熔炉去羟基、杂质的方法：包括如下步骤：钨铼热电偶测到温度后，把温度信号传递给控制器，控制器接收到信号后，若温度高于1400度，步进电机启动带动钨钼管自动升高，升高至1400度停止；若低于1400度时，随着原料温度向下降，下降至1400度。

本发明通过设置可以插入炉内的钨铼热电偶并且热电偶可以随着步进电机上下作直线运动，直接利用气体浮力准确地将1400℃层中钾、钠、锂的气化离子及高温游离的氧原子去除。

本发明可有效去除因生产工艺及材料本身所带来的羟基、气泡，且操作简单，见效快，在应用过程中大大提高生产效率及产品品质。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中D部放大图。

其中1-上盖，2-钨钼管，3-钨铼热电偶，4-步进电机，5-出气孔，6-钨坩埚，7-支架，8-控制器。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行进一步详述：

实施例：

如图1，本发明涉及一种石英连熔炉去羟基、杂质装置，包括上盖1，上盖1中间位置设置通孔，用于容纳钨钼管2；钨钼管2内部同轴设置钨铼热电偶3；钨钼管带着热电偶伸入炉体中，上盖1还设有步进电机4，步进电机4连接于钨钼管2。

具体来说，上盖1为冂型，并且设于钨坩埚6的顶部，钨钼管2一侧设置混合气体接入口9；钨钼管2与混合气体接入口9相互垂直设置。上盖1上还设有支架7，步进电机4设置于支架7上，钨钼管2底部侧面沿着管体的圆周方向均匀布置出气孔5。

本发明还设有控制器8，步进电机4、钨铼热电偶3均电连接于控制器8。

石英连熔炉的上炉盖一般会平均分布至少6个孔，主要用于生产过程中出现结盖方便处理，日常使用的为3个，两个下料孔用于原料投入，1个用于排气，本设备可充分利用剩余空洞，将2只或3只带有热电偶的吹起管插入原料中。

从石英连熔炉的炉体结构来看从石英砂的投入到熔融分为三个阶段：

1.上层的生料区：常温投入石英砂原材料，随着炉口的连续出料不断下沉，在炉温不变的情况下，越往下在炉内待的时间就越长，温度就越高，因为石英的变形点约为1450度，所以将0-1400度定为生料区。(即图中的C区)；

2.中部为半熔融状态区域；图中的B区；

3.底部为石英液态区域；图中的A区。

工作步骤及原理：

首先将常温的石英砂原材料由投入口投入，随着温度渐渐升高，到达800-1400度期间石英砂中的低熔点物质(钾、钠、锂)开始气化，氧原子开始游离，氢氦混合气体由输入口输入石英砂的料层内，利用氢气及氦气的上浮力将气化的钾、钠、锂离子及游离的氧原子带出炉体，从而减少和降低液态石英中的气泡和羟基的存在。

由于低熔点物质钾、钠、锂气化温度在800-1400度之间，处于连熔炉的上部，石英砂的变形点在1450-1650度之间，所以吹入气体的位置应保持在上部1400度的位置最佳(可根据原料的耐温程度进行调节)，如果位置过低将影响石英化料，位置过高则导致未完全气化的杂质被留在石英料液内。

一、氢氦混合气体：

通入氢气、氦气混合气体后，氢气的作用是让钨坩埚氧化还原。同时氢氦混合气体深入1400度的料层中，氢气与氦气的浮力可将800-1400度之间钾、钠、锂气化的离子与高温状态下游离的氧原子通过上排气口带出连熔炉。

二、钨铼热电偶及自动升降：

钨铼热电偶测到温度后，把温度信号传递给控制器，控制器接收到信号后，若温度高于1400度，步进电机启动带动钨钼管自动升高，升高至1400度停止，在此，步进电机和钨钼管之间可以通过蜗轮蜗杆实现传动或者齿轮啮合传动等方式；若低于1400度时，随着原料温度向下降，下降至1400度。由于熔制石英管受产能、原料的影响，炉温会产生变化，软化点会上升或下降，为了保持吹气点的准确性，加装热电偶，感受温度变化，通过补偿导线传到控制器，控制器指令步进电机自动升降。直接利用气体浮力将钾、钠、锂的气化离子及高温游离的氧原子去除。

本发明可有效去除因生产工艺及材料本身所带来的羟基、气泡，且操作简单，见效快，在应用过程中大大提高生产效率及产品品质。

Claims (7)

1.一种石英连熔炉去羟基、杂质装置，其特征在于：包括上盖(1)，所述的上盖(1)中间位置设置通孔，用于容纳钨钼管(2)；所述的钨钼管(2)内部同轴设置钨铼热电偶(3)；所述的上盖(1)还设有步进电机(4)，步进电机(4)连接于钨钼管(2)。

2.如权利要求1所述的石英连熔炉去羟基、杂质装置，其特征在于：所述的钨钼管(2)底部侧面沿着管体的圆周方向均匀布置出气孔(5)。

3.如权利要求1所述的石英连熔炉去羟基、杂质装置，其特征在于：所述的上盖(1)为冂型，并且设于钨坩埚(6)的顶部。

4.如权利要求1所述的石英连熔炉去羟基、杂质装置，其特征在于：所述的钨钼管(2)一侧设置混合气体接入口(9)；所述的钨钼管(2)与混合气体接入口(9)相互垂直设置。

5.如权利要求4所述的石英连熔炉去羟基、杂质装置，其特征在于：所述的上盖(1)上还设有支架(7)，所述的步进电机(4)设置于支架(7)上。

6.如权利要求1-5中任一项所述的石英连熔炉去羟基、杂质装置，其特征在于：还设有控制器(8)，所述的步进电机(4)、钨铼热电偶(3)均电连接于控制器(8)。

7.一种石英连熔炉去羟基、杂质的方法，其特征在于：包括如下步骤：

钨铼热电偶(3)测到温度后，把温度信号传递给控制器(8)，控制器(8)接收到信号后，若温度高于1400度，步进电机(4)启动带动钨钼管(2)自动升高，升高至1400度停止；若低于1400度时，随着原料温度向下降，下降至1400度。