CN207418903U - 一种用于高纯镉提纯感应式水平区熔炉 - Google Patents
一种用于高纯镉提纯感应式水平区熔炉 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于高纯镉提纯感应式水平区熔炉，区熔炉的工作台架上装有充气装置、放气装置、吸真空装置、传动装置、PLC触摸屏控制系统和移动平台；工作台架上固定有石英管炉体，炉体内设有石英舟；感应加热装置上有多组内设感应加热圈的加热支架，石英舟位于感应加热圈内。PLC触摸屏控制系统控制感应加热装置产生高频电流使感应加热圈产生强磁场发出高热，加热熔化石英舟内镉，控制感应加热圈移动速度与方向，使感应加热圈从石英舟的首端移动到尾端数次，将镉金属熔化成液态在石英舟中，杂质会富集在镉锭头部。冷却后，去掉棒料头部含杂部分，得到提纯后的高纯镉产品。该区熔炉结构简单，预热时间短，控温精准，熔区可控，节能环保，效率高，寿命长。
Description
一、技术领域
本实用新型涉及一种金属材料加工提纯装置，尤其是一种用于高纯镉提纯感应式水平区熔炉。
二、背景技术
镉为银白色金属，在接近绝对零度时有超导性。镉在空气中相当稳定，高温下易被空气和水氧化，生成三氧化二镉。镉主要用于制造新型照明光源镉灯；镉可作反应堆的控制材料；镉化合物在炼油工业中可作催化剂。镉是一种吸收中子的优良金属，制成棒条可在原子反应炉内减缓核子连锁反应速率，而且在锌-镉电池中颇为有用。在实际应用中，必须将镉高度提纯后应用到产品中，才能保证产品质量，才能在应用中发挥出应有的技术效果。
目前，提纯镉使用的设备多为电阻式加热方式的区熔提纯设备，而电阻式区熔设备对半导体材料进行提纯效果还可，对金属材料提纯始终达不到理想的效果。究其原因是金属材料导热性能好，传感灵敏，而电阻式控温传达指令滞后，实际温度和指令有误差，控温不精准，温控精度差，热区控制不稳定，熔区长度很难控制，设备预热时间长。因此电阻式区熔不能生产出很好的金属类高纯产品镉。如公开号为CN101210346A的中国发明专利“水平区熔生长碲锌镉单晶的装置和方法”，是对II-VI族管带半导体化合物中碲锌镉的区熔提纯与碲锌镉的单晶生长设备，该设备的热熔区由多个依次排列的小炉子组成。不足之处是电阻式加热区熔控温不精准，预热时间长，多炉体加热耗能高，结构复杂，特别是多工位同时加热熔区长度很难控制，不适合镉提纯应用。所以，需要研究出一种适用于高度提纯镉的设备，来满足镉的工业应用。
三、发明内容
为了解决现有技术的不足，本实用新型的目的是要提供一种用于高纯镉提纯感应式水平区熔炉。该区熔炉结构简单，预热时间短，控温精准，熔区可控，节能环保，效率高，寿命长。
实现本实用新型的目的采用的技术方案是：该感应式水平区熔炉包括工作台架、炉体支架、石英管炉体、感应加热装置、充气装置、放气装置、吸真空装置、传动装置、PLC触摸屏控制系统和移动平台；工作台架上安装有充气装置、放气装置、吸真空装置、传动装置、PLC触摸屏控制系统和移动平台；工作台架上靠炉体支座固定有石英管炉体，石英管炉体内设有石英舟，石英舟内装有镉材料；石英管炉体两端固定有可使石英管封闭的不锈钢密封套，充气装置、放气装置、吸真空装置分别通过不锈钢密封套与石英管内腔相连接；工作台架下面安装有可调节高低的地脚，台架上的传动装置连接有移动平台，移动平台上固定有感应加热装置，感应加热装置的上端连接有多组加热支架，加热支架内装有感应加热圈，石英管炉体位于感应加热圈内；PLC触摸屏控制系统与感应加热装置和伺服电机相连接。
设备启动后，PLC触摸屏控制系统精确控制高频感应加热装置，装置将三相工频交流电转变为频率为20kHZ高频电流，高频电流使感应加热圈产生高强度磁场发出高热，加热熔化石英舟内镉金属。当加热达到一定温度后，镉金属熔化，控制感应加热圈移动速度与方向，使感应加热圈从石英舟的首端移动到尾端数次，将镉金属熔化成液态在石英舟中。由于液态镉金属的分配系数不同，杂质会富集在镉锭头部。冷却后，取出镉金属棒料去掉头部含杂部分，其中部为提纯后的高纯镉产品。
本实用新型用于高纯镉提纯感应式水平区熔炉提纯高纯镉具有以下优点：
(1)、该区熔炉最大的特点是采用感应式加热，感应式加热彻底克服了电阻式加热控温不精准，温控精度差，热区控制不稳定，熔区长度很难控制，设备预热时间长的不足。感应式加热区熔炉结构决定其预热时间短，控温精准，熔区可控，节能环保。
(2)感应加热装置的上端连接的加热支架和感应加热圈为多组，每组都是一个独立的高频电源，可根据每一个工位实际区熔情况，分别进行不同的温度控制，更可以根据生产需求，关闭不需要的工位，从而提高了生产效率，减少能源浪费，效率高，节能环保。
(3)、通过更换不同宽度的加热支架和感应加热圈，可以控制熔区宽度，结合速度控制，使熔区宽度小于20mm，提高了区熔提纯效果。
(4)、采用恒温控制，控制精确高；采用PLC触摸屏控制，控制精确灵活，并且可以实现工艺曲线自动控制及记录功能；使用安全，设计有完善的保护功能，具有频率上/下限保护、逆变过流保护、相位差保护等先进的功能，对感应器开路、短路、打火等故障的保护更加有效，能保证设备的安全、稳定运行。
(5)、石英管炉体密封采用不锈钢法兰式压盖连接，加料端采用不锈钢快卸法兰式结构，结构简单，密封性能高，拆卸方便，易于操作，可实现快速装卸原料。
总之，该感应式水平区熔炉结构简单，预热时间短，控温精准，熔区可控，节能环保，效率高，寿命长，实用可靠，重量轻，造价低，可根据客户需求定制工位数量，及石英管炉体口径大小，满足实验型和生产型的不同需求。
四、附图说明
图1是本实用新型一种用于高纯镉提纯感应式水平区熔炉的结构示意图。
图2是本实用新型一种用于高纯镉提纯感应式水平区熔炉的侧面示意图。
图中：石英舟1，石英管炉体26，不锈钢密封套3，充气装置44，放气装置70，吸真空装置5，PLC触摸屏控制系统6，传动装置8，感应加热装置19，移动平台10，加热圈支架11，炉体支座121，工作台架13，感器加热圈14。
五、具体实施方式
在附图中，本实用新型用于一种用于高纯镉提纯感应式水平区熔炉，该感应式水平区熔炉包括工作台架、炉体支架、石英管炉体、感应加热装置、充气装置、放气装置、吸真空装置、传动装置、PLC触摸屏控制系统和移动平台；工作台架13上安装有充气装置44、放气装置70、吸真空装置5、传动装置8、PLC触摸屏控制系统6和移动平台10；工作台架13上靠炉体支座121固定有石英管炉体26，石英管炉体26内设有石英舟1，石英舟1内装有镉材料；石英管炉体26两端固定有可使石英管封闭的不锈钢密封套3，充气装置44、放气装置70、吸真空装置5分别通过不锈钢密封套3与石英管炉体26的内腔相连接；吸真空装置5将石英管炉体26内腔抽真空达到一定负压后，再通过充气装置44接口向空腔内充入一种或多种保护气体达到微正压，同时将放气装置7阀门打开将气体放入特定器皿中，实现保护气体循环流动。工作台架13下面安装有可调节高低的地脚，可通过调节地脚高度，使石英管炉体26产生一定倾斜角度，满足水平区熔方向角度的需求。台架上的传动装置8连接有移动平台10，移动平台10上固定有感应加热装置19，感应加热装置19的上端连接有多组加热支架11和感应加热圈14(本发明为9组)，加热支架11内装有感应加热圈14，石英管炉体26位于感应加热圈14内；每组加热支架11和感应加热圈14都是一个独立的高频电源，可根据每一个工位实际区熔情况，分别进行不同的温度控制，更可以根据生产需求，关闭不需要的工位，减少效能浪费。加热支架11和感应加热圈14可制成不同的宽度，通过更换不同宽度的加热支架和感应加热圈，可以控制熔区宽度，结合速度控制，可提高了区熔提纯效果。伺服电机通过传动装置8带动移动平台10移动，移动平台10带动感应加热装置19移动，致使加热支架11和感应加热圈14移动。PLC触摸屏控制系统6与感应加热装置19和伺服电机相连接。PLC触摸屏控制系统精确控制高频感应加热装置，装置将三相工频交流电转变为频率为20kHZ高频电流，高频电流使感应加热圈产生高强度磁场发出高热，加热熔化石英舟内镉金属。当加热达到一定温度后，所述的一定温度为321℃，镉金属熔化，控制感应加热圈移动速度与方向，使感应加热圈从石英舟的首端移动到尾端数次，将镉金属熔化成液态在石英舟中。由于液态镉金属的分配系数不同，杂质会富集在镉锭头部。冷却后，取出镉金属棒料去掉头部含杂部分，其中部为提纯后的高纯镉产品。
Claims (2)
1.一种用于高纯镉提纯感应式水平区熔炉，该感应式水平区熔炉包括工作台架、炉体支架、石英管炉体、感应加热装置、充气装置、放气装置、吸真空装置、传动装置、PLC触摸屏控制系统和移动平台；所述的工作台架(13)上安装有充气装置(44)、放气装置(70)、吸真空装置(5)、传动装置(8)、PLC触摸屏控制系统(6)和移动平台(10)；工作台架(13)上靠炉体支座(121)固定有石英管炉体(26)，石英管炉体(26)内设有石英舟(1)，石英舟(1)内装有镉材料；石英管炉体(26)两端固定有可使石英管封闭的不锈钢密封套(3)，充气装置(44)、放气装置(70)、吸真空装置(5)分别通过不锈钢密封套(3)与石英管炉体(26)的内腔相连接；其特征在于：所述的工作台架(13)下面安装有可调节高低的地脚，台架上的传动装置(8)连接有移动平台(10)，移动平台(10)上固定有感应加热装置(19)，感应加热装置(19)的上端连接有多组加热支架(11)和感应加热圈(14)，加热支架(11)内装有感应加热圈(14)，石英管炉体(26)位于感应加热圈(14)内；PLC触摸屏控制系统(6)与感应加热装置(19)和伺服电机相连接。
2.如权利要求1所述的一种用于高纯镉提纯感应式水平区熔炉，其特征在于：所述的加热支架(11)和感应加热圈(14)可制成不同的宽度。
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Cited By (2)
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| CN107675248A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-02-09 | 锦州华新电力电子有限公司 | 一种用于高纯镉提纯感应式水平区熔炉 |
| CN107868978A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-04-03 | 葫芦岛华源科技有限公司 | 一种在感应式区熔炉生产高纯镉的工艺方法 |
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