CN110498595B - 石英厚壁管二次成型装置及成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石英厚壁管二次成型装置，包括炉体和牵引机构，炉体包括炉壳、上端盖、下底板、感应加热线圈、上感应加热件、中心杆、下部保温件和成型台；炉壳内具有贯穿炉体的炉腔，上端盖和下底板分设于炉壳的上下两端，上端盖上开设有定位槽和氮气孔，下底板上设有下料口和氮气孔；感应加热线圈设于炉壳内，上感应加热件为中空柱形结构件，其设于炉腔内并悬挂于炉壳上壁；中心杆位于炉腔内，通过定位槽定位，其中设有通孔；上感应加热件的下端连接有成型台，成型台具有锥形缩口，成型台的下端设有下部保温件。本发明还公开了使用上述装置的二次成型方法。本发明的二次成型装置，能够将超公差的厚壁管进行再次成型，有效的节约原材料。
Description
技术领域
本发明涉及石英管技术领域，具体涉及一种石英厚壁管二次成型装置及成型方法。
背景技术
石英管在半导体、光通讯等领域的使用的范围很广泛。常见的薄壁石英管有规格有很多，但是直接做出来石英厚壁管(壁厚>15mm)目前的还是很少。目前生产石英厚壁管的方法是主要有二种加工工艺：1)将石英棒经过掏孔工艺，直接制成厚壁石英管；2)二步法拉制成型。这两种工艺成型的厚壁石英管都是用新的原材料，使用完出现质量问题，直接做报废处理。目前有厚壁管对接工艺，但是这样做的厚壁管会有壁厚限制，使用上有一定的局限性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种石英厚壁管二次成型装置，该二次成型装置能够对报废的厚壁管进行再次成型，有效的节约了原材料，且能够将短管变成长管，做到材料的重复性使用。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种石英厚壁管二次成型装置，包括炉体和牵引机构，所述炉体包括炉壳、上端盖、下底板、感应加热线圈、上感应加热件、中心杆、下部保温件和成型台；所述炉壳内具有贯穿所述炉体的炉腔，所述上端盖和下底板分别设于炉壳的上下两端，上端盖上开设有定位槽和氮气孔，下底板上设有下料口和氮气孔；
感应加热线圈设于炉壳内，上感应加热件为中空柱形结构件，其设于所述炉腔内，并悬挂于与炉壳上壁；所述中心杆位于所述炉腔内，其通过所述定位槽定位，中心杆中设有通孔以通入氮气；所述上感应加热件与中心杆之间形成用于放置待成型石英件的空腔；上感应加热件的下端连接有成型台，所述成型台具有锥形缩口，成型台的下端设有下部保温件；所述牵引机构设于所述下料口处，用于成型坯体的牵引移出。
进一步地，所述上感应加热件的内径为150～250mm。
进一步地，所述中心杆的外径为15～85mm。
进一步地，所述成型台出口的内径为70～160mm。
进一步地，所述下部保温件的长度为250～500mm。
进一步地，所述中心杆的下端形成为锥形口。
进一步地，所述上感应加热件与成型台之间采用可拆装式连接。
本发明另一方面还提供了一种石英厚壁管二次成型方法，该二次成型方法使用前述的二次成型装置，并包括以下步骤：
S1、将超公差的石英厚壁管端面切平并清洗干净，保证其有效长度大于200mm；
S2、将经步骤S1处理的石英厚壁管悬挂静放至炉腔内感应加热区，然后通过上盖板和下底板上的氮气孔及中心杆的内部通孔向炉腔内通入氮气，以将空气置换出去，直至下料口检测不到氧气；上盖板和下底板上氮气孔的氮气流量为5～15L/min，中心杆内部通孔的氮气流量为3～8L/min；
S3、利用牵引机构的顶端将下料口封住；
S4、开始预加热，预加热速度为20～45℃/min，加热至500℃～850℃，保温30～45min；
S5、继续加热至1500℃～1800℃，加热速度为50～70℃/min，保温30～60min；
S6、再继续加热至2100～2300℃，加热速度为60～80℃/min，观察下料口，直至材料流出承接至牵引机构；
S7、利用牵引机构牵引石英厚壁管坯体从出料口下移，出料速度为10～70mm/min；
S8、在此期间不断的观察出料情况，根据材料的粗细调整加热的温度。
进一步地，步骤S2中，采用单段待成形石英件上料或多段待成型石英件组合上料。
本发明的有益效果：
本发明的石英厚壁管二次成型方法，对超公差的厚壁管再次成型，有效的节约原材料，且能够将短管变成长管；其次，本发明的成型方法相当于再次成型，有效地减少了材料内部的气泡缺陷，提高了材料内部的质量；再次，本发明的成型设备属于半自动化，方便操作，有效的降低了劳动强度。
附图说明
图1是本发明一实施例的二次成型装置的结构示意图；
图中标号说明：1、炉壳；2、上端盖；3、下底板；4、感应加热线圈；5、中心杆；6、上感应加热件；7、下部保温件；8、成型台；9、牵引机构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1所示，本发明的石英厚壁管二次成型装置，包括炉体和牵引机构9，所述炉体包括炉壳1、上端盖2、下底板3、感应加热线圈4、上感应加热件6、中心杆5、下部保温件7和成型台8。
炉壳1内具有贯穿所述炉体的炉腔，上端盖2与炉壳1的上端匹配，下底板3与炉壳1的下端匹配，其中上端盖2预留有定位槽和氮气孔，其中设置定位槽的目的是为了放置中心杆5。下底板3上开设有氮气孔和下料口。
感应加热线圈4设于炉壳1内，上感应加热件6为中空柱形结构件，其悬挂于炉腔内。优选地，上感应加热件6的内径为150～250mm。
中心杆5位于炉腔内，其与上感应加热件6与中心杆5之间形成用于放置石英材料的空间，并在成型时决定石英管的内径。中心杆5通过上端盖2上的定位槽定位，以防止在成型过程中，中心杆5发生晃动，导致石英管偏壁现象。中心杆5中设有通孔，在成型时通过该通孔通入氮气，既能防止中心杆5被氧化，另外还能降低石英厚壁管的收缩。优选地，中心杆5的外径为15～85mm。本发明中，中心杆5的下端形成为锥形口，有利于调整成型厚壁管的内孔的大小。
上感应加热件6的下端连接有成型台8，成型台8为高温集中区域，其具有锥形缩口。成型台8出口的内径优选为70～160mm。感应加热线圈4通过上感应加热件6间接加热石英材料，且感应加热线圈4的有效加热温度集中在成型台8的上半部分。本发明中，上感应加热件6与成型台8之间采用可拆装式连接，有利于更换不同的成型台8，以制备不同外径的石英厚壁管。
成型台8的下端设有下部保温件7，下部保温件7主要起到对成型后坯体的保温作用，保温区的有效高度区间250～500mm，从而防止石英厚壁管过快冷却或者不均匀导致变形。
牵引机构9设于下料口处，用于成型坯体的牵引移出。本发明中，牵引机构9优选使用伺服系统，例如牵引丝杆，可以设定和调整出料速度，有利于稳定石英厚壁管的壁厚稳定性。
本发明还提供了一种石英厚壁管二次成型方法，该二次成型方法使用前述的二次成型装置，并包括以下步骤：
S1、将超公差的石英厚壁管端面切平并清洗干净，保证其有效长度大于200mm；
S2、将经步骤S1处理的石英厚壁管悬挂静放至炉腔内感应加热区，然后通过上盖板和下底板上的氮气孔及中心杆的内部通孔向炉腔内通入氮气，以将空气置换出去，直至下料口检测不到氧气；上盖板和下底板上氮气孔的氮气流量为5～15L/min，中心杆内部通孔的氮气流量为3～8L/min；
S3、利用牵引机构的顶端将下料口封住；
S4、开始预加热，预加热速度为20～45℃/min，加热至500℃～850℃，保温30～45min；
S5、继续加热至1500℃～1800℃，加热速度为50～70℃/min，保温30～60min；
S6、再继续加热至2100～2300℃，加热速度为60～80℃/min，观察下料口，直至材料流出承接至牵引机构；
S7、利用牵引机构牵引石英厚壁管坯体从出料口下移，出料速度为10～70mm/min；
S8、在此期间不断的观察出料情况，根据材料的粗细调整加热的温度。
本发明中，厚壁管端面处理，为了成型的过程的均匀上料，这样可以做到连续上料，尽可能的利用材料。连续上料的优点是，有利于连续成型，且有效降低材料的利用率。上料时既可以采用单段石英厚壁管上料，也可以多段石英厚壁管组合上料。
本发明中，超公差的石英厚壁管由于是具有通孔的材料，易做吊装，这样放置的时候不会出现材料的破损。
本发明中，通入氮气，阻止外界的空气进入，从而提高加热件的使用寿命，且有效的加快了厚壁管的冷却速度，有利于成型。
实施例1
利用
的石英管为原料，经本发明的二次成型方法，成功改型成
的石英厚壁管。进料速度为18～24mm/min，出料速度为20～30mm/min。
实施例2
利用
的石英管为原料，经本发明的二次成型方法，成功改型成
的石英厚壁管。进料速度为20～25mm/min，出料速度为18～24mm/min。
实施例3
利用
的石英管为原料，经本发明的二次成型方法，成功改型成
的石英厚壁管。进料速度为20～25mm/min，出料速度为24～30mm/min。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (7)
1.一种石英厚壁管二次成型装置，包括炉体和牵引机构，其特征在于，所述炉体包括炉壳、上端盖、下底板、感应加热线圈、上感应加热件、中心杆、下部保温件和成型台；所述炉壳内具有贯穿所述炉体的炉腔，所述上端盖和下底板分别设于炉壳的上下两端，上端盖上开设有定位槽和氮气孔，下底板上设有下料口和氮气孔；
感应加热线圈设于炉壳内，上感应加热件为中空柱形结构件，其设于所述炉腔内，并悬挂于与炉壳上壁；所述中心杆位于所述炉腔内，其通过所述定位槽定位，中心杆中设有通孔以通入氮气；所述上感应加热件与中心杆之间形成用于放置待成型石英件的空腔；上感应加热件的下端连接有成型台，所述成型台具有锥形缩口，成型台的下端设有下部保温件；所述牵引机构设于所述下料口处，用于成型坯体的牵引移出，利用牵引机构的顶端将下料口封住；所述中心杆的下端形成为锥形口，所述上感应加热件与成型台之间采用可拆装式连接。
2. 如权利要求1所述的石英厚壁管二次成型装置，其特征在于，所述上感应加热件的内径为150～250 mm。
3.如权利要求1所述的石英厚壁管二次成型装置，其特征在于，所述中心杆的外径为15～85mm。
4.如权利要求1所述的石英厚壁管二次成型装置，其特征在于，所述成型台出口的内径为70～160mm。
5.如权利要求1所述的石英厚壁管二次成型装置，其特征在于，所述下部保温件的高度为250～500mm。
6.一种石英厚壁管二次成型方法，其特征在于，所述成型方法使用如权利要求1-5任一项所述的二次成型装置，并包括以下步骤：
S1、将超公差的石英厚壁管端面切平并清洗干净，保证其有效长度大于200 mm；
S2、将经步骤S1处理的石英厚壁管悬挂静放至炉腔内感应加热区，然后通过上盖板和下底板上的氮气孔及中心杆的内部通孔向炉腔内通入氮气，以将空气置换出去，直至下料口检测不到氧气；上盖板和下底板上氮气孔的氮气流量为5～15 L/min，中心杆内部通孔的氮气流量为3～8L/min；
S3、利用牵引机构的顶端将下料口封住；
S4、开始预加热，预加热速度为20～45℃/min，加热至500℃～850℃，保温30～45min；
S5、继续加热至1500℃～1800℃，加热速度为50～70℃/min，保温30～60min；
S6、再继续加热至2100～2300℃，加热速度为60～80℃/min，观察下料口，直至材料流出承接至牵引机构；
S7、利用牵引机构牵引石英厚壁管坯体从出料口下移，出料速度为10～70mm/min；
S8、在此期间不断的观察出料情况，根据材料的粗细调整加热的温度。
7.如权利要求6所述的石英厚壁管二次成型方法，其特征在于，步骤S2中，采用单段石英厚壁管上料或多段石英厚壁管组合上料。
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