CN201534872U - 一种应用于区域熔炼高纯金属设备中的加热装置 - Google Patents

Abstract

一种应用于区域熔炼高纯金属设备中的加热装置，涉及一种冶金设备部件，尤其是一种区域熔炼高纯金属设备中所使用的部件。本实用新型的一种应用于区域熔炼高纯金属设备中的加热装置，由数个绕制而成的高频加热铜线圈组成，并在高频加热铜线圈中设置出水口和入水口，其特征在于该高频加热铜线圈紧密绕制的每匝线圈之间设置了绝缘层，并由固定卡将各匝线圈卡住固定。本实用新型高频加热铜线圈，其产生的熔区比传统的线圈明显变窄，更加符合区域熔炼提纯原理，提纯效果更加明显。且该装置加工工艺简单，结构科学合理，使用安全可靠，能节省一定的人力物力，有益于推进节能环保的发展。

Description

一种应用于区域熔炼高纯金属设备中的加热装置

技术领域

本实用新型涉及一种冶金设备部件，尤其是一种区域熔炼高纯金属设备中所使用的部件。

背景技术

区域熔炼法是上个世纪50年代初期发展起来的一项合成技术，此技术主要为半导体工业提供高纯度的晶体。之后，人们利用这一技术来提纯金属材料。目前，国际国内采用的区域熔炼高纯金属装置主要由三个部分构成，高频发生器控制柜、移动装置和加热装置。其中，加热装置是一个高频炉铜线圈，该线圈根据所提纯金属的熔点设定相应的熔化温度，绕制相应结构的铜线圈，因此，高频铜线圈的绕制形式和尺寸多种多样。

在进行区域熔炼过程中，位于铜线圈位置的金属被线圈电磁感应加热熔化，熔化液体的宽度即为熔区的宽度。随着线圈的匀速移动，沿线圈前进方向一侧的锗金属不断被熔化，另一侧则不断冷却凝固，由于分离系数小于1的杂质从固体向液体扩散，经过一定次数的区熔，实现将杂质从一端赶到另一端，达到提纯金属的目的。可见，如果要提高区域熔炼的效率，就需要保证提纯金属的充分熔化，因而需要线圈在设定的加热温度下，同时控制较窄的熔区，缩短杂质扩散的路径。

现有的区域熔炼高纯金属设备中使用的高频炉铜线圈在绕制时每匝线圈的轴向宽度较宽，而且每匝线圈之间的间隙也较宽，使得熔区较宽，为80～100mm，因此其区熔效果不理想，其区熔合格率大约只有61％。

发明内容

本实用新型所要解决的就是现有的区域熔炼高纯金属设备中使用的高频炉铜线圈的熔区较宽的问题，提供一种新型结构的高频加热铜线圈，其熔区相对变窄，其区熔合格率相应提高。

本实用新型的一种应用于区域熔炼高纯金属设备中的加热装置，由数个绕制而成的高频加热铜线圈组成，并在高频加热铜线圈中设置出水口和入水口，其特征在于该高频加热铜线圈紧密绕制的每匝线圈之间设置了绝缘层，并由固定卡将各匝线圈卡住固定。

上述的绝缘层和固定卡采用绝缘材料，该材料不仅耐高温，电绝缘，而且绝缘层材料的特点是不会太多影响线圈的制作宽度。

所述的固定卡在每个高频加热铜线圈中配置3个，以平均120°的角度卡在圆形高频加热铜线圈的外周边。

绕制铜线圈的铜管截面为长方形，由圆形截面的铜管压制而成，并以窄边为熔区方向绕制成高频加热铜线圈，这样，使得采用同一种型号铜管经改造后绕制的线圈总宽度减少，但其材料成本保持不变。

本实用新型的加热装置，由双排高频加热铜线圈构成，冷却方式为在双排高频加热铜线圈的电源进、出端各设置一个入水口，在上、下排高频加热铜线圈之间设置一个出水口。原结构只从一个入水口入水，冷却水流经所有高频加热铜线圈后从另一端出水，本实用新型的结构使得冷却效果提高，减轻了线圈内壁形成水垢的情况。

上述的高频加热铜线圈外部采用耐高温电绝缘材料进行包裹，操作更加安全，避免了原线圈金属铜管不包裹，存在安全隐患的问题。

本实用新型高频加热铜线圈，其产生的熔区比传统的线圈明显变窄，更加符合区域熔炼提纯原理，提纯效果更加明显。且该装置加工工艺简单，结构科学合理，使用安全可靠，能节省一定的人力物力，有益于推进节能环保的发展。

附图说明

图1本实用新型结构示意图

图2是高频加热单线圈结构示意图

图3是图2的A部分放大图

图4是固定卡结构示意图

其中，高频加热铜线圈1，绝缘层2，固定卡3，入水口4，出水口5

具体实施方式

实施例1：一种应用于区域熔炼高纯锗金属设备中的加热装置，该加热装置的高频加热铜线圈的熔区温度设定并控制在1050℃，此时锗金属处于熔化状态并具有一定的流动性。该加热装置由铜管绕制成的8个高频加热铜线圈1组成，将其串联焊接，呈上下两排对齐排列，每层有4个高频加热铜线圈1。该加热装置一侧上下两排高频加热铜线圈1均设置入水口4，另一侧则只设置一出水口5。绕制线圈的铜管由外径为12mm的紫铜管加工成长宽比为3比1的方管，要求管壁没有因加工产生明显机械损伤，外表面比较光滑。该高频加热铜线圈1以方铜管的窄边为熔区方向紧密绕制4匝线圈，每匝线圈包裹绝缘层2，并由固定卡3将高频加热铜线圈1的各匝线圈固定卡住。

采用本实施例结构的高频加热铜线圈，其线圈的轴向宽度大约为23.5mm，而如果采用同规格的紫铜管加工成原结构的高频加热铜线圈则其线圈的轴向宽度将大于60mm，因此高频加热铜线圈达到同样的温度时，由于熔区减窄，将使区熔效果更好。对未经改造的原线圈与本实施例结构的线圈进行多次生产实践得出表1所列的实验数据。

表1：

表1表明，本实用新型的区熔合格率有比较明显的提高，原来需要10次达到的区熔合格率现在只需要6次，因此很大程度上提高了加热设备的效率，不仅节约了人力物力，而且对节能环保也起到相当的作用。

另外，采用双头入水的冷却方式比单头入水的冷却方式，在相同时间内，其冷却效果更加明显，避免了使铜管内壁结水垢，一定程度上能够延长本装置的使用寿命

Claims (6)

1.一种应用于区域熔炼高纯金属设备中的加热装置，由数个绕制而成的高频加热铜线圈(1)组成，并在高频加热铜线圈(1)中设置出水口(5)和入水口(4)，其特征在于该高频加热铜线圈(1)紧密绕制的每匝线圈之间设置了绝缘层(2)，并由固定卡(3)将各匝线圈卡住固定。

2.如权利要求1所述的一种应用于区域熔炼高纯金属设备中的加热装置，其特征在于高频加热铜线圈(1)中的绝缘层(2)和固定卡(3)采用绝缘材料。

3.如权利要求1所述的一种应用于区域熔炼高纯金属设备中的加热装置，其特征在于所述的固定卡(3)在每个高频加热铜线圈(1)中配置3个，以平均120°的角度卡在圆形高频加热铜线圈(1)的外周边。

4.如权利要求1所述的一种应用于区域熔炼高纯金属设备中的加热装置，其特征在于所述的高频加热铜线圈(1)是由截面为长方形的铜管以窄边为熔区方向绕制而成，长方形截面的铜管由圆形截面的铜管压制而成。

5.如权利要求1所述的一种应用于区域熔炼高纯金属设备中的加热装置，其特征在于由双排高频加热铜线圈(1)构成，冷却方式为在双排高频加热铜线圈的电源进、出端各设置一个入水口(4)，在上、下排高频加热铜线圈(1)之间设置一个出水口(5)。

6.如权利要求1所述的一种应用于区域熔炼高纯金属设备中的加热装置，其特征在于高频加热铜线圈(1)外部包裹耐高温电绝缘材料。

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