多晶氧化物的生产设备及生产工艺
阅读说明：本技术 多晶氧化物的生产设备及生产工艺 (Production equipment and production process of polycrystalline oxide ) 是由 王光强 李岩 韩雍雍 王龙友 祁宝 于 2021-02-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及氧化物晶体制备技术领域,具体涉及一种多晶氧化物的生产设备及生产工艺,包括炉体和电极,炉体上设置进料口,所述电极倾斜设置,所述电极通过连接件连接着传动系统,所述传动系统包括将电极顶升的顶升装置,以及将电极斜向移动的斜向移动装置；本发明对物料的熔化过程是从一个点向四周熔,逐步扩熔,适合结晶,熔的越来越大,再逐步上升,随时可以控制溶液,控制加热点,很容易点火。(The invention relates to the technical field of oxide crystal preparation, in particular to production equipment and a production process of polycrystalline oxide, and the production equipment comprises a furnace body and an electrode, wherein a feed inlet is formed in the furnace body, the electrode is obliquely arranged, the electrode is connected with a transmission system through a connecting piece, and the transmission system comprises a jacking device for jacking the electrode and an oblique moving device for obliquely moving the electrode; the melting process of the material of the invention is from one point to the surrounding, gradually expands and melts, is suitable for crystallization, gradually increases, can control solution at any time, controls heating points, and is easy to ignite.)
技术领域
本发明涉及氧化物晶体制备技术领域，具体涉及一种多晶氧化物的生产设备及生产工艺。
背景技术
氧化物为绝缘材料，纯度越高，绝缘性越好，越不容易熔炼，目前市场上主要产品为氧化锆及复合氧化锆、氧化镁、锆刚玉、镁钙、镁铝尖晶石、镁铝球、氧化钇、钛酸铝，目前传统的生产设备及工艺存在以下问题：
(1)、在熔炼这些产品时，传统的生产工艺必须是高功率(500KFA-15000KFA)、高电压(130V-160V)、高电流(8000A-30000A)，才能够达到超高熔化温度。当低电流时，达不到熔化温度，这样会出现半生料，熔化的溶液和未熔化的溶液不利于一致性，不利于致密化、结晶。因为一般的材料的熔点都小于两千度，只有超高温材料才需要超高温。
(2)、目前国内传统的电弧炉所采用的电极全部是与竖直向下、采取三角形的点火方法，三根电极之间距离是不动的，只能升降，采用碳棒将3电极接起来，在底部点火，高温会将碳棒烧掉，四周形成溶液，由溶液导电，实现持续熔化，点火熔化后，碳棒会烧掉，还会污染溶液。当熔化的过程中遇到绝缘材料，或持续加料的过程中没有溶液了，也就不导电了，无法继续熔化，除非炉体整体冷却之后，然后新加碳棒，实现再次点火，要不无法实现二次点火，因为炉体温度较高，冷却时间较长，这严重影响了生产效率。
(3)传统工艺采用埋弧熔炼法，将电极插入溶液内，将溶液等效为电阻，来进行物料的熔化，等效的电阻温度是逐步上升的过程，物料熔化不好，严重影响产品的质量。
发明内容
为了解决上述技术问题中的不足，本发明的目的在于：提供一种多晶氧化物的生产设备及生产工艺，采用倾斜电极，明弧操作的方法，能够起到瞬间随时点火，逐步熔化的效果。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：
所述多晶氧化物的生产设备，包括炉体和电极，炉体上设置进料口，所述电极倾斜设置，所述电极通过连接件连接着传动系统，所述传动系统包括将电极顶升的顶升装置，以及将电极斜向移动的斜向移动装置。
优选地，所述电极包括三根电极，三根电极彼此呈夹角设置，三根电极在水平面的投影互成120度，三根电极的底端存在一定的距离，三根电极的底端的电弧连线呈小正三角形或交点状，三根电极之间与水平面呈10—90度的夹角。
优选地，所述斜向移动装置包括支架，支架的两侧设置滑轨，支架上设置丝杠，所述丝杠的外侧套接滑块，所述滑块的一侧设置夹套，夹套分为两部分，为弧形结构，通过螺栓紧固连接，滑块与夹套的一部分固定连接，所述夹套套接在电极的外侧，滑块的另一侧设置滑轮，滑轮与滑轨配合使用，使用时，夹套的两部分套住电极，用螺栓固定住即可，具体的，支架的上部和下部均设置承载板，承载板的中部开有螺纹孔，所述丝杠插装在螺纹孔内。
优选地，所述顶升装置的一端铰接在炉体上，另一端铰接在支架的外侧，顶升装置可以驱动支架上下动作。
优选地，所述炉体的上部设置平台，平台的上端设置下吊耳，支架的外侧设置上吊耳，所述顶升装置的一侧通过上吊耳与支架相铰接，另一侧通过下吊耳与平台相铰接，顶升装置可以绕上吊耳和下吊耳上的轴进行转动。
优选地，所述顶升装置包括油缸、气缸或者液压杆，也可以采用去他的动作机构，只要能够实现顶升即可。
优选地，所述支架的上部设置电机，所述电机与丝杠传动连接，所述电机固定在支架上侧的承载板上。
优选地，炉体的下部设置窑车，所述窑车的下部设置万向轮，窑车可以将炉体转运。
所述的多晶氧化物的生产设备的生产工艺，包括以下步骤：
a、在炉体的底部铺上高纯度的氧化物物料，三根电极位于氧化物物料的上方，保持0-3cm的距离，三根电极与水平面保持10-15度的夹角，此时三根电极纸件的间距较小，给三根电极通电；
b、三根电极产生电弧，形成高温加热区，逐步对底层的氧化物物料进行加热熔化，在熔化的过程中，顶升装置向上顶起，三根电极之间的间距逐步扩大，逐步向四周扩熔，实现对这层氧化物物料的逐步熔化；
c、每3-10分钟重复添加氧化物物料，三根电极位置复位，斜向移动装置向上移动，三根电极高度提升，电弧对新添加的氧化物物料进行加热熔化，此时顶升装置再次向上顶起，三根电极之间的间距逐步扩大，实现对这层氧化物物料的逐步熔化；
d、每次添加氧化物物料都重复步骤c的操作，整个过程实现连续、逐步熔化，逐步致密化，有利于氧化物晶体逐步长大、逐步致密化，并且有利于排杂；
e、熔炼完成后，通过窑车将炉体移出来，并将溶液倒出，逐步冷却，形成氧化物晶体。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采取低功率(300KFA-5000KFA)，低电压(90V-150V)，低电流(800A-10000A)操作，电压达到数值范围后，实现低压操作，高温熔化。
(2)本发明生产设备的三根电极，采用倾斜式放置，互成120度夹角，便于调整与水平面的夹角，电极直接对着物料，可直接瞬间、随时点火，点火的频率很高。
(3)本发明采用明弧操作的方法，电极与液面保持一定的距离(似接触似不接触)，靠电弧熔化物料，解决了生产过程中因停炉、停电无法二次点火的问题，通过斜向移动装置和顶升装置对电极的调整，能够实现逐步熔化、逐步结晶的目的，保证物料的纯度，有利于排除杂质。实现生产高质量晶体生产及节能的效果。电弧的温度一直处于最高温度。
(4)本发明对物料的熔化过程是从一个点向四周熔，逐步扩熔，适合结晶，熔的越来越大，再逐步上升，随时可以控制溶液，控制加热点，很容易点火。
(5)本发明生产设备的电极既可以从炉体的顶部插入到炉体内部，也可以从炉体的侧部插入到炉体的内部。
(6)本发明对熔炼氧化锆及复合氧化锆、氧化镁、锆刚玉、镁钙、镁铝尖晶石、镁铝球、氧化钇、钛酸铝等，形成多晶体，都具有较好的效果。
附图说明
图1本发明结构示意图；
图2本发明传动系统结构示意图；
图3本发明斜向移动装置结构示意图。
图中：1、电机；2、支架；3、上吊耳；4、顶升装置；5、平台；6、固定座；7、炉体；8、窑车；9、下吊耳；10、滑轮；11、滑块；12、滑轨；13、丝杠；14、夹套；15、电极。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：
实施例1
如图1-3所示，本发明所述多晶氧化物的生产设备，包括炉体7和电极15，炉体7上设置进料口，物料由进料口加入，所述电极15倾斜设置，所述电极15通过连接件连接着传动系统，所述传动系统包括将电极15顶升的顶升装置4，以及将电极15斜向移动的斜向移动装置。
其中，所述电极15包括三根电极15，三根电极15彼此呈夹角设置，三根电极15在水平面的投影互成120度，三根电极15的底端存在一定的距离，三根电极15的底端的电弧连线呈小正三角形或交点状，三根电极15之间与水平面呈10—90度的夹角。
其中，所述斜向移动装置包括支架2，平台5的上端设置固定座6，支架2铰接在固定座6上，支架2支架2的两侧设置滑轨12，支架2上设置丝杠13，所述丝杠13的外侧套接滑块11，所述滑块11的一侧设置夹套14，夹套14分为两部分，为弧形结构，通过螺栓紧固连接，滑块11与夹套14的一部分固定连接，所述夹套14套接在电极15的外侧，滑块11的另一侧设置滑轮10，滑轮10与滑轨12配合使用，使用时，夹套14的两部分套住电极15，用螺栓固定住即可，可以根据实际需要调整电极15的位置，用夹套14固定，具体的，支架2的上部和下部均设置承载板，承载板的中部开有螺纹孔，所述丝杠13插装在螺纹孔内，所述支架2的上部设置电机1，所述电机1与丝杠13传动连接，所述电机1固定在支架2上侧的承载板上。具体动作时，电机1驱动丝杠13，进而带动滑块11沿滑轨12上下移动，进而带动电极15移动。
其中，所述顶升装置4包括油缸、气缸或者液压杆，也可以采用去他的动作机构，只要能够实现顶升即可，所述顶升装置4的一端铰接在炉体7上，另一端铰接在支架2的外侧，顶升装置4可以驱动支架2上下动作，所述炉体7的上部设置平台5，平台5的上端设置下吊耳9，支架2的外侧设置上吊耳3，所述顶升装置4的一侧通过上吊耳3与支架2相铰接，另一侧通过下吊耳9与平台5相铰接，顶升装置4可以绕上吊耳3和下吊耳9上的轴进行转动。
另外，炉体7的下部设置窑车8，所述窑车8的下部设置万向轮，窑车8可以将炉体7转运。
所述的多晶氧化物的生产设备的生产工艺，包括以下步骤：
a、在炉体7的底部铺上高纯度的氧化物物料，三根电极15位于氧化物物料的上方，保持0-3cm的距离，三根电极15与水平面保持10-15度的夹角，此时三根电极15纸件的间距较小，给三根电极15通电；
b、三根电极15产生电弧，形成高温加热区，逐步对底层的氧化物物料进行加热熔化，在熔化的过程中，顶升装置4向上顶起，三根电极15之间的间距逐步扩大，逐步向四周扩熔，实现对这层氧化物物料的逐步熔化；
c、每3-10分钟重复添加氧化物物料，三根电极15位置复位，斜向移动装置向上移动，三根电极15高度提升，电弧对新添加的氧化物物料进行加热熔化，此时顶升装置4再次向上顶起，三根电极15之间的间距逐步扩大，实现对这层氧化物物料的逐步熔化；
d、每次添加氧化物物料都重复步骤c的操作，整个过程实现连续、逐步熔化，逐步致密化，有利于氧化物晶体逐步长大、逐步致密化，并且有利于排杂；
e、熔炼完成后，通过窑车8将炉体7移出来，并将溶液倒出，逐步冷却，形成氧化物晶体。
实施例2
在实施例1的基础上，所述的多晶氧化镁的生产设备的生产工艺，包括以下步骤：
a、在炉体7的底部铺上高纯度的氧化镁物料，三根电极15位于氧化镁物料的上方，保持1cm的距离，三根电极15与水平面保持11度的夹角，此时三根电极15纸件的间距较小，给三根电极15通电，保持电极电压100V，电流2000A；
b、三根电极15产生电弧，形成高温加热区，逐步对底层的氧化镁物料进行加热熔化，在熔化的过程中，顶升装置4向上顶起，三根电极15之间的间距逐步扩大，逐步向四周扩熔，实现对这层氧化镁物料的逐步熔化；
c、每5分钟重复添加氧化镁物料，三根电极15位置复位，斜向移动装置向上移动，三根电极15高度提升，电弧对新添加的氧化镁物料进行加热熔化，此时顶升装置4再次向上顶起，三根电极15之间的间距逐步扩大，实现对这层氧化镁物料的逐步熔化；
d、每次添加氧化镁物料都重复步骤c的操作，整个过程实现连续、逐步熔化，逐步致密化，有利于氧化镁晶体逐步长大、逐步致密化，并且有利于排杂；
e、熔炼完成后，通过窑车8将炉体7移出来，并将溶液倒出，逐步冷却，形成氧化镁晶体。
实施例3
在实施例1的基础上，所述的多晶氧化锆的生产设备的生产工艺，包括以下步骤：
a、在炉体7的底部铺上高纯度的氧化锆物料，三根电极15位于氧化锆物料的上方，保持2cm的距离，三根电极15与水平面保持13度的夹角，此时三根电极15纸件的间距较小，给三根电极15通电；
b、三根电极15产生电弧，形成高温加热区，逐步对底层的氧化锆物料进行加热熔化，在熔化的过程中，顶升装置4向上顶起，三根电极15之间的间距逐步扩大，逐步向四周扩熔，实现对这层氧化锆物料的逐步熔化；
c、每7分钟重复添加氧化锆物料，三根电极15位置复位，斜向移动装置向上移动，三根电极15高度提升，电弧对新添加的氧化锆物料进行加热熔化，此时顶升装置4再次向上顶起，三根电极15之间的间距逐步扩大，实现对这层氧化锆物料的逐步熔化；
d、每次添加氧化锆物料都重复步骤c的操作，整个过程实现连续、逐步熔化，逐步致密化，有利于氧化锆晶体逐步长大、逐步致密化，并且有利于排杂；
e、熔炼完成后，通过窑车8将炉体7移出来，并将溶液倒出，逐步冷却，形成氧化锆晶体。
实施例4
在实施例1的基础上，所述的多晶氧化钇的生产设备的生产工艺，包括以下步骤：
a、在炉体7的底部铺上高纯度的氧化钇物料，三根电极15位于氧化钇物料的上方，保持3cm的距离，三根电极15与水平面保持13度的夹角，此时三根电极15纸件的间距较小，给三根电极15通电；
b、三根电极15产生电弧，形成高温加热区，逐步对底层的氧化钇物料进行加热熔化，在熔化的过程中，顶升装置4向上顶起，三根电极15之间的间距逐步扩大，逐步向四周扩熔，实现对这层氧化钇物料的逐步熔化；
c、每6分钟重复添加氧化钇物料，三根电极15位置复位，斜向移动装置向上移动，三根电极15高度提升，电弧对新添加的氧化钇物料进行加热熔化，此时顶升装置4再次向上顶起，三根电极15之间的间距逐步扩大，实现对这层氧化钇物料的逐步熔化；
d、每次添加氧化钇物料都重复步骤c的操作，整个过程实现连续、逐步熔化，逐步致密化，有利于氧化钇晶体逐步长大、逐步致密化，并且有利于排杂；
e、熔炼完成后，通过窑车8将炉体7移出来，并将溶液倒出，逐步冷却，形成氧化钇晶体。
对比例1
所述的多晶氧化物的生产设备的生产工艺，包括以下步骤：
a、在炉体内放置高纯度的氧化物物料，三根竖直向下的电极，电极通电，保持电极电压100V，电流2000A，采取三角形的点火方法进行点火，当电极温度达到高温，高温会将碳棒烧掉，四周形成溶液，将电极插入溶液内，由溶液导电，实现持续熔化，碳棒烧掉会污染周围的溶液，溶液等效电阻温度是逐步上升的过程，物料熔化不好，严重影响产品的质量，三根电极之间距离不动，只能上下升降，不能够实现逐步扩熔，逐步结晶；
b、重复添加氧化物物料，当熔化的过程中遇到绝缘材料，或持续加料的过程中没有溶液了，也就不导电了，无法继续熔化，此时，等炉体整体冷却之后，然后电极间新加碳棒，实现再次点火，炉体温度较高，冷却的时间较长；
c、熔炼完成后，通过窑车将炉体移出来，并将溶液倒出，逐步冷却，形成氧化物晶体。
对比例2
所述工艺与对比例1相同，唯一不同点为步骤a中，电极电压采用160V，电流采用30000A。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种溶剂热制备多晶SnSe的方法