一种超高温电炉的制作方法

本实用新型属于电炉炉膛设计领域，尤其涉及一种LGYL1800型超高温电炉的炉膛结构设计。

背景技术：

近年来随着集成电路、铁电薄膜、超导薄膜和红外技术的迅速发展，对蓝宝石单晶材料提出了更高的要求，即尺寸大、质量高和成本低。生长大尺寸蓝宝石单晶时，其工艺过程十分复杂，晶体生长质量控制困难。如在生长过程中系统内的温场控制不当，极易引起晶体内的应力集中，造成晶体在后续加工和使用过程中发生破碎。除此而外，应力集中的存在不仅会增加位错、裂痕等微观、宏观缺陷的含量，还常常伴随着裂纹的出现。

蓝宝石晶体的生长方法主要有提拉法、泡生法和温度梯度法等几种，随着生长技术的不断开发，长出的蓝宝石晶体的质量也不断增大，同时长晶品质也不断提高。为了提高质量，切割出的晶片需在高温下空气气氛中(或有氧气氛中)退火(通常退火温度在1700℃以上)。而国内生产的高温电炉如已公开的申请号为201310347878.8所设计的由于炉膛材料使用的限制(多使用氧化铝纤维板)造成实际使用温度为1600～1650℃，达不到蓝宝石退火使用温度；要么其炉膛实际使用尺寸不够，而有的蓝宝石切割出的晶片尺寸很大，且在升温过程中需通入氩气等惰性气体保护，退火效率低、价格高，比如常用的高温管式炉。另外有的高温电炉虽然使用温度能够达到，但为了保证高温时炉膛不坍顶，其炉膛炉顶结构为拱顶结构，这样做带来了设计和更换材料的不方便，如已公开的申请号为201320484432.5专利所设计的。此外，激光晶体等光学晶体也面临着相同的问题。因此迫切需要研发一种高温电炉，能够同时满足以上条件。

技术实现要素：

实用新型目的：本实用新型提供一种LGYL1800型超高温电炉的炉膛结构设计，炉膛顶部为平顶结构，炉膛尺寸可自由设计，与相应的高温电炉的使用要求相适应。

技术方案：为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种超高温电炉，包括电力系统控制柜，炉膛预留区，设在炉膛预留区下方的物料自动升降系统，所述炉膛预留区是一个空心的长方体结构，炉膛内部由若干块氧化锆纤维板平铺而成，氧化锆纤维板外部再包覆硅酸铝纤维棉，所述氧化锆纤维板经真空吸滤成型制成；在炉堂顶部设有一组孔洞，通过电力系统控制柜控制物料自动升降系统升降。

进一步地，所述氧化锆纤维板的组分为c-ZrO2+Y2O3≥99.9％，密度为1.5±0.2g/cm3，1000℃的热面热导率≤0.1W/(m·K)。

进一步的，所述炉膛顶部由8块氧化锆纤维板平铺而成，顶部的尺寸为490mm×340mm。

进一步地，孔洞部分为硅钼棒加热体预留区。

进一步地，孔洞数量为12。

进一步地，所述炉膛预留区呈长方体，炉膛正面由11层氧化锆纤维板构成，每层纤维板由5块纤维板基板错缝拼接而成，正面炉膛的尺寸为490mm×340mm。

进一步地，所述炉膛预留区炉膛侧面由11层氧化锆纤维板构成，每层纤维板由5块纤维板基板错缝拼接而成，侧面炉膛的尺寸为340mm×340mm。

本实用新型在综合比较了多种炉膛材料的性能及研究高温电炉结构基础之上，公司以自己生产的氧化锆纤维隔热制品为基础，自主研发了一种新型高温电炉，最高使用温度在空气气氛中高达1800℃，并设计了一种炉膛结构，且能根据客户使用要求，设计不同的炉膛尺寸。

有益效果：本实用新型相对于现有高温电炉壳体而言，具备以下优点：

1.炉膛材料采用自制的氧化锆纤维板经真空吸滤成型制得，纤维板的使用温度≥2200℃，1000℃的热面热导率≤0.1W/(m·K)，由于氧化锆纤维板具有高熔点和低热导率，炉膛的保温效果好，也即能耗低，最高使用温度在空气气氛中高达1800℃。

2.炉膛顶部采用平板结构，取代了传统高温电炉的拱顶结构，采用氧化锆纤维板既保证了炉顶的强度，又使结构简单，更换炉顶材料更方便。

附图说明

图1超高温电炉的炉膛预留区结构图。

图2超高温电炉的炉膛预留区结构主视图。

图3超高温电炉的炉膛预留区结构俯视图。

图4超高温电炉的炉膛预留区结构侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

实施例1

将自制的全稳定立方相氧化锆短纤维、氧化锆粉体和氧化锆溶胶按照一定比例经制浆、成型、高温烧结、机加工处理等步骤，生产出具有一定形状和尺寸并满足一定使用要求的氧化锆纤维板单元。纤维板的平均密度约为1.5±0.2g/cm³，主晶相为c-ZrO₂，其中ZrO₂+Y₂O₃含量≥99.9％，1000℃的热面热导率≤0.1W/(m·K)。

如图1所示，一种超高温电炉的炉膛结构图，包括电力系统控制柜1，炉膛预留区2，设在炉膛预留区2下方的物料自动升降系统3，所述炉膛预留区2是一个空心的长方体结构，炉膛内部由若干块氧化锆纤维板平铺而成，氧化锆纤维板外部再包覆硅酸铝纤维棉，所述氧化锆纤维板经真空吸滤成型制成；在炉堂顶部设有一组孔洞，通过电力系统控制柜1控制物料自动升降系统3升降。

从图2主视图中我们可以看到，炉膛正面由11层氧化锆纤维板构成，每层纤维板由5块纤维板基板错缝拼接而成。正面炉膛的尺寸为490mm×340mm。从图3俯视图中可以看到，炉膛顶部由8块氧化锆纤维板平铺而成，氧化锆纤维板外部再包覆硅酸铝纤维棉。打孔部分为硅钼棒加热体预留区。顶部的尺寸为490mm×340mm，其中硅钼棒共12根。从图4侧视图中可以看到，炉膛侧面由11层氧化锆纤维板构成，每层纤维板由5块纤维板基板错缝拼接而成，侧面炉膛的尺寸为340mm×340mm。

这样做的目的，一方面炉膛材料采用氧化锆纤维板，由于氧化锆纤维板具有高熔点和低热导率，炉膛的保温效果很好，此外，纤维板外包覆硅酸铝纤维毯，进一步降低其四周缝隙的传热，因此能耗低。另一方面，炉膛顶部采用平板结构，取代了传统高温电炉的拱顶结构，既保证了炉顶的强度，又使结构简单，更换炉顶材料更方便。

实施例2

炉膛结构也是采用同样的方式，总体是一个空心的长方体结构。仅是尺寸上的变化，炉膛正面由10层氧化锆纤维板构成，每层纤维板由10块纤维板基板错缝拼接而成，这样可以使氧化锆纤维板之间结合更紧密。正面炉膛的尺寸为950mm×400mm。炉膛顶部由16块氧化锆纤维板平铺而成，打孔部分为硅钼棒加热体预留区，共24根硅钼棒。顶部的尺寸为950mm×440mm。炉膛侧面由10层氧化锆纤维板构成，每层纤维板由5块纤维板基板错缝拼接而成，侧面炉膛的尺寸为440mm×400mm。

实施例3

炉膛结构也是采用同样的方式，炉膛正面由10层氧化锆纤维板构成，每层纤维板由18块纤维板基板错缝拼接而成，这样可以使氧化锆纤维板之间结合更紧密。正面炉膛的尺寸为2160mm×340mm。炉膛顶部由36块氧化锆纤维板平铺而成，氧化锆纤维板外部再包覆硅酸铝纤维棉。打孔部分同样为硅钼棒加热体预留区，共44根硅钼棒。顶部的尺寸为2160mm×440mm。炉膛侧面由10层氧化锆纤维板构成，每层纤维板由5块纤维板基板错缝拼接而成，侧面炉膛的尺寸为440mm×340mm。

随着炉膛尺寸的增大，对于氧化锆纤维板的使用要求更高，而自制的氧化锆纤维板仍能满足，为制造大型高温电炉提供了保证，也满足了客户的使用条件。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。