一種石英玻璃熔化爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于石英玻璃加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石英玻璃熔化爐。
【背景技術(shù)】
[0002]作為慣性約束核聚變(Inertial confinement fus1n，簡(jiǎn)稱ICF)理想的光學(xué)材料之一，大口徑紫外光學(xué)石英玻璃(ZS)被廣泛應(yīng)用于ICF裝置中的空間濾波器、開關(guān)窗口、診斷分束板、連續(xù)相位板、聚焦靶鏡、分束取樣光柵等元器件，是ICF研制不可或缺的基礎(chǔ)材料。同時(shí)該材料也廣泛用于航空航天及1C行業(yè)。
[0003]紫外光學(xué)石英玻璃一般采用化學(xué)氣相沉積法CVD進(jìn)行生產(chǎn)，該方法用于制作后續(xù)加工用的石英玻璃錠料。為了能得到滿足實(shí)際使用的合適尺寸石英玻璃產(chǎn)品就需要將化學(xué)氣相沉積法生產(chǎn)的坨料用石英玻璃熔化設(shè)備通過高溫熔化手段進(jìn)行二次成型。
[0004]現(xiàn)有的石英玻璃熔化設(shè)備合成石英玻璃錠的尺寸和光學(xué)均勻性達(dá)不到使用要求，而且生產(chǎn)效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種石英玻璃熔化爐。
[0006]本發(fā)明的石英玻璃熔化爐，包括:爐體、加熱器、反射屏及隔熱屏、裝料機(jī)構(gòu)、取料機(jī)構(gòu)，其中隔熱屏緊貼爐體內(nèi)壁安裝，反射屏覆蓋在隔熱屏上，加熱器懸掛安裝在爐體內(nèi)部及隔熱屏上，裝料機(jī)構(gòu)在爐體外與爐體上部連接，取料機(jī)構(gòu)在爐體外與爐體底部連接。
[0007]所述的爐體，包括:籽晶旋轉(zhuǎn)提升裝置、副爐筒、上爐蓋、裝料口、中爐筒、坩禍旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)、爐底盤、坩禍托盤，籽晶旋轉(zhuǎn)提升裝置安裝在副爐筒頂部，副爐筒下部與上爐蓋的裝料口通過法蘭連接，上爐蓋安裝在中爐筒頂部，坩禍旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)安裝在爐底盤中心位置，坩禍托盤為可移動(dòng)部件放置在坩禍旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)上，爐底盤通過取料機(jī)構(gòu)頂升與中爐筒緊密接觸，爐底盤與中爐筒連接處內(nèi)部有密封圈密封，外部用卡扣固定連接。
[0008]所述的爐體采用雙層水冷結(jié)構(gòu)，爐體外壁中空，冷卻水通過栗送從進(jìn)水口流入，從出水口流出，給爐體外壁降溫。
[0009]所述的加熱器分為主加熱器和下補(bǔ)償加熱器，主加熱器安裝在爐體的中爐筒內(nèi)壁，下補(bǔ)償加熱器安裝在爐體的爐底盤內(nèi)壁。
[0010]所述的反射屏為多層結(jié)構(gòu)，且每層屏均為小塊搭接，各層之間用支撐條隔開。
[0011 ]所述的隔熱屏內(nèi)層為碳?xì)?，外層包裹鉬片
所述的裝料機(jī)構(gòu)與副爐筒用轉(zhuǎn)軸連接，副爐筒旋轉(zhuǎn)打開可露出上爐蓋頂部的裝料口，通過裝料口裝入石英錠料。
[0012]所述的籽晶旋轉(zhuǎn)提升裝置安裝于副爐筒上，控制爐體內(nèi)熔制的石英錠料提升和旋轉(zhuǎn)。
[0013]所述的爐底盤上安裝有坩禍旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)，控制爐體內(nèi)坩禍托盤的升降和旋轉(zhuǎn)，且與爐底盤連接的取料機(jī)構(gòu)，可控制爐底盤向下打開，供叉車臂進(jìn)入取出坩禍托盤及熔制后的廣品。
[0014]本發(fā)明的石英玻璃熔化爐可以滿足各類大尺寸(最大可到φ800mm X 200mm(直徑*厚度))光學(xué)石英玻璃(包括紫外光學(xué)石英玻璃(ZS)、紅外光學(xué)石英玻璃(HS)、可見光學(xué)石英玻璃(KS))的二次成型處理生產(chǎn)。本發(fā)明的石英玻璃熔化爐采用上裝料、下取料工作方式，爐腔為全密閉結(jié)構(gòu)，內(nèi)潔凈度高，均溫區(qū)溫場(chǎng)均勻，升降溫速度快，在爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)了石英玻璃熔體的升降和旋轉(zhuǎn)過程。經(jīng)本發(fā)明的石英玻璃熔化爐二次成型后的產(chǎn)品具有均溫性好(均勻性好)、無析晶情況等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的石英玻璃熔化爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的石英玻璃熔化爐的爐體(1)部件結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的石英玻璃熔化爐加熱器(2)的布置示意圖；
圖中，1.爐體 2.加熱器 3.反射屏 4.隔熱屏 5.裝料機(jī)構(gòu) 6.取料機(jī)構(gòu) 101.籽晶旋轉(zhuǎn)提升裝置 102.副爐筒 103.上爐蓋 104.裝料口
105.中爐筒 106.坩禍旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu) 107.爐底盤 108.坩禍托盤 201.主加熱器、202.下補(bǔ)償加熱器。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例具體說明本發(fā)明。
[0017]圖1為本發(fā)明的石英玻璃熔化爐的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本發(fā)明的石英玻璃熔化爐1，包括:爐體1、加熱器2、反射屏3及隔熱屏4、裝料機(jī)構(gòu)5、取料機(jī)構(gòu)6，其中隔熱屏4緊貼爐體內(nèi)壁1安裝，反射屏3覆蓋在隔熱屏4上，加熱器3懸掛安裝在爐體1內(nèi)部及隔熱屏4上，裝料機(jī)構(gòu)5在爐體1外與爐體1上部連接，取料機(jī)構(gòu)6在爐體1外與爐體1底部連接。
[0018]圖2為本發(fā)明的石英玻璃熔化爐的爐體(1)部件結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，所述的爐體1包括籽晶旋轉(zhuǎn)提升裝置101、副爐筒102、上爐蓋103、裝料口 104、中爐筒105、坩禍旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)106、爐底盤107、坩禍托盤108;籽晶旋轉(zhuǎn)提升裝置101安裝在副爐筒102頂部，副爐筒102下部與上爐蓋103的裝料口 104通過法蘭連接，上爐蓋103安裝在中爐筒105頂部，坩禍旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)106安裝在爐底盤107中心位置，坩禍托盤108為可移動(dòng)部件放置在坩禍旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)106上，爐底盤107通過取料機(jī)構(gòu)6頂升與中爐筒105緊密接觸，爐底盤與中爐筒連接處內(nèi)部有密封圈密封，外部用卡扣固定連接。
[0019]所述的爐體1采用雙層水冷結(jié)構(gòu)，爐體1外壁中空，冷卻水通過栗送從進(jìn)水口流入，從出水口流出，給爐體1外壁降溫。
[0020]圖3為本發(fā)明的石英玻璃熔化爐加熱器(2)的布置示意圖，如圖3所示，所述的加熱器2分為主加熱器201和下補(bǔ)償加熱器202，主加熱器201安裝在爐體1的中爐筒105內(nèi)壁，下補(bǔ)償加熱器202安裝在爐體1的爐底盤107內(nèi)壁。
[0021]所述的反射屏3為多層結(jié)構(gòu)，且每層屏均為小塊搭接，各層之間用支撐條隔開。
[0022]所述的隔熱屏4內(nèi)層為碳?xì)郑鈱影f片。
[0023 ]所述的裝料機(jī)構(gòu)5與副爐筒102用轉(zhuǎn)軸連接，副爐筒10 2旋轉(zhuǎn)打開可露出上爐蓋10 3頂部的裝料口 104，通過裝料口 104裝入石英錠料。
[0024]所述的籽晶旋轉(zhuǎn)提升裝置101安裝于副爐筒102上，控制爐體1內(nèi)熔制的石英錠料提升和旋轉(zhuǎn)。
[0025]所述的爐底盤107上安裝有坩禍旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)106，控制爐體1內(nèi)坩禍托盤108的升降和旋轉(zhuǎn)，且與爐底盤107連接的取料機(jī)構(gòu)6，可控制爐底盤107向下打開，供叉車臂進(jìn)入取出坩禍托盤108及熔制后的產(chǎn)品。
[0026]具體工作過程為:啟動(dòng)裝料機(jī)構(gòu)5，提升副爐筒102使其與上爐蓋103脫離接觸，將副爐筒102旋轉(zhuǎn)90度使上爐蓋103頂部的裝料口 104露出。用籽晶旋轉(zhuǎn)提升裝置101將石英錠料提升至副爐筒102內(nèi)部，關(guān)閉副爐筒102，通過裝料口 104將副爐筒102里的石英玻璃錠料放入坩禍托盤108上的坩禍中心位置。打開水冷系統(tǒng)并啟動(dòng)真空系統(tǒng)對(duì)爐體抽真空，至5Pa。啟動(dòng)坩禍旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)106提升裝置，使其按1?lOrpm速度旋轉(zhuǎn)。給加熱器2通電加熱爐體1內(nèi)部，升溫速率控制為8.5°C/min。當(dāng)爐體1內(nèi)部升溫到1600°C后，停止抽真空并在爐體1內(nèi)充入氬氣，使?fàn)t體1內(nèi)壓力升到0.015MPa的微正壓狀態(tài)。調(diào)整升溫速率為1.5°C/min，爐體1內(nèi)部繼續(xù)升溫到1830°C并保持。保溫狀態(tài)結(jié)束后，利用加熱器2控制爐體1內(nèi)部緩慢降溫至80°C，降溫過程根據(jù)工藝要求分為多個(gè)降溫速率的階段，最高降溫速率控制為8°C/min。啟動(dòng)取料機(jī)構(gòu)6打開爐底盤107，用坩禍升降機(jī)構(gòu)106頂升坩禍托盤108使坩禍托盤108下方可以插入叉車臂，用叉車取出坩禍托盤108及坩禍，得到熔制的石英玻璃。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種石英玻璃熔化爐，其特征在于，所述的熔化爐包括:爐體(1)、加熱器(2)、反射屏(3)及隔熱屏(4)、裝料機(jī)構(gòu)(5)、取料機(jī)構(gòu)(6);所述的隔熱屏(4)緊貼爐體(1)內(nèi)壁安裝，反射屏(3)覆蓋在隔熱屏(4)上，加熱器(3)懸掛安裝在爐體(1)內(nèi)部及隔熱屏(4)上，裝料機(jī)構(gòu)(5)在爐體(1)外與爐體(1)上部連接，取料機(jī)構(gòu)(6)在爐體(1)外與爐體(1)底部連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石英玻璃熔化爐，其特征在于，所述的爐體(1)包括籽晶旋轉(zhuǎn)提升裝置(101)、副爐筒(102)、上爐蓋(103)、裝料口(104)、中爐筒(105)、坩禍旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)(106)、爐底盤(107)、坩禍托盤(108);所述的籽晶旋轉(zhuǎn)提升裝置(101)安裝在副爐筒(102)頂部，副爐筒(102)下部與上爐蓋(103)的裝料口(104)通過法蘭連接，上爐蓋(103)安裝在中爐筒(105)頂部，坩禍旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)(106)安裝在爐底盤(107)中心位置;所述的坩禍托盤(108)放置在坩禍旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)(106)上，爐底盤(107)通過取料機(jī)構(gòu)(6)頂升與中爐筒(105)緊密接觸，爐底盤(107)與中爐筒(105)連接處內(nèi)部有密封圈密封，外部用卡扣固定連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石英玻璃熔化爐，其特征在于，所述的爐體(1)采用雙層水冷結(jié)構(gòu)，爐體(1)外壁中空，冷卻水通過栗送從進(jìn)水口流入，從出水口流出，給爐體(1)外壁降溫。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石英玻璃熔化爐，其特征在于，所述的加熱器(2)分為主加熱器(201)和下補(bǔ)償加熱器(202)，主加熱器(201)安裝在爐體(1)的中爐筒(105)內(nèi)壁，下補(bǔ)償加熱器(202)安裝在爐體(1)的爐底盤(107)內(nèi)壁。5.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的石英玻璃熔化爐，其特征在于，所述的反射屏(3)為多層結(jié)構(gòu)，每層反射屏(3 )用小塊搭接，各層之間用支撐條隔開。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的石英玻璃熔化爐，其特征在于，所述的隔熱屏(4)內(nèi)層為碳?xì)?，外層包裹鉬片。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石英玻璃熔化爐，其特征在于，所述的裝料機(jī)構(gòu)(5)與副爐筒(102)通過轉(zhuǎn)軸連接，副爐筒(102)旋轉(zhuǎn)打開可露出上爐蓋(103)頂部的裝料口(104)，通過裝料口(104)裝入石英錠料。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石英玻璃熔化爐，其特征在于，所述的籽晶旋轉(zhuǎn)提升裝置(101)安裝于副爐筒(102 )上，控制爐體(1)內(nèi)熔制的石英錠料提升和旋轉(zhuǎn)。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石英玻璃熔化爐，其特征在于，所述的爐底盤(107)上安裝有坩禍旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)(106)，控制爐體(1)內(nèi)坩禍托盤(108)的升降和旋轉(zhuǎn);與爐底盤(107)連接的取料機(jī)構(gòu)(6)，控制爐底盤(107)向下打開，叉車臂伸入爐體(1)取出坩禍托盤(108)及恪制后的廣品。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種石英玻璃熔化爐，所述的熔化爐采用上裝料、下取料工作方式，爐腔為全密閉結(jié)構(gòu)，在爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)了石英玻璃熔體的升降和旋轉(zhuǎn)過程，成型過程中潔凈度高，均溫區(qū)溫場(chǎng)均勻，升降溫效率高，成型后的光學(xué)石英玻璃產(chǎn)品均溫性好（均勻性好）、無析晶情況。本發(fā)明的石英玻璃熔化爐適用于各類大尺寸（最大可到?800mm×200mm（直徑*厚度））的光學(xué)石英玻璃（包括紫外光學(xué)石英玻璃、紅外光學(xué)石英玻璃和可見光學(xué)石英玻璃）的二次成型處理。
【IPC分類】C30B11/00, C30B28/06, C30B29/18
【公開號(hào)】CN105463565
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510826018
【發(fā)明人】蔣立新, 張國(guó)武, 達(dá)君, 唐劍, 李建均, 陳彬
【申請(qǐng)人】四川神光石英科技有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年11月25日