可用于ito靶材烧结的气氛钟罩炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种工业用烧结炉，尤其涉及一种气氛钟罩炉。
【背景技术】
[0002]ITO靶材是氧化铟和氧化锡粉末按一定比例混合后经过一系列的生产工艺加工成型，再高温气氛烧结(160(TC以上，通氧气烧结)形成的黑灰色陶瓷半导体。ITO靶材是一种新型的铟锡氧化物特种功能陶瓷材料，是稀散金属铟的深加工高新技术产品。ITO靶材是生产透明导电膜玻璃极其重要的材料之一，加之价格昂贵，生产制作工艺难度较大，至今仍是国际市场短缺的材料，目前国际上只有少数发达国家能够生产高性能的ITO靶材。
[0003]按目前的生产工艺分，ITO靶材主要有三种制备方法:热压法、热等静压法和气氛烧结法。然而前两种制备方法由于存在工艺上固有的一些缺陷，产品质量难以得到质的提升。采用烧结法工艺制备ITO靶材，需要特定的烧结炉，窑炉最高温度要求达到1600°C，因这种装备技术含量高，国内尚未掌握该窑炉的制造技术。并且，这种高温窑炉维护工作量很大，现有技术很难保证有效的售后服务。虽然部分国外厂家有尝试生产此类型的烧结炉，但结构异常复杂，且设备价格昂贵。
[0004]因此，对ITO靶材的核心设备——大型气氛烧结炉进行设计和改进，使其更加适应自身工艺的需求，进而促进ITO靶材研发生产水平的提高，这是目前本领域技术人员亟待的解决的问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低、维护方便、烧结效果好、且特别适用于ITO靶材烧结的气氛钟罩炉。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为一种可用于ITO靶材烧结的气氛钟罩炉，包括炉体、炉架、冷却系统、气氛控制调节管道系统和温度控制系统，所述炉体为一安装于炉架上的中空结构，内部的腔体设置为炉膛，炉体的底部设有作为活动炉门的窑车，且窑车作为活动炉门关闭时能与炉体形成密封连接，所述炉膛的顶部及四周的内壁上设置有高温耐火材料层，所述炉体的顶部安装有加热元件并向下延伸至炉膛内，所述冷却系统的冷却风管道穿过炉体底部的侧壁并通向炉膛内，所述气氛控制调节管道系统的通气管路穿过炉体底部的侧壁并通向炉膛内，所述温度控制系统包括安装于炉体上的多个测温热电偶。
[0007]上述本实用新型的技术方案中，通过对加热元件的布设方向进行改进，使得整个气氛钟罩炉的温度场分布更加均匀，温区的控制更加容易，更加容易满足ITO靶材高温加热的要求；另外通过将冷却风管道和通气管路布设在炉体的底部位置，使得气氛气体的进气更加均匀，冷却效率更加高效，更符合ITO靶材的烧结特点和要求。
[0008]上述本实用新型的气氛钟罩炉中，优选的，所述窑车装设于轨道上，且窑车通过一与其连接的升降机构实现其作为活动炉门的启闭。
[0009]上述本实用新型的气氛钟罩炉中，更优选的，所述窑车作为活动炉门关闭时，窑车通过轻质纤维毯密封结合砂封的双密封模式与炉体形成密封连接。具体的，轻质纤维毯密封结构优选是指所述窑车与炉体底部的高温耐火材料层直接接触的部分设置有一轻质纤维毯。所述砂封的密封结构优选包括设置于窑车周围边缘处的砂封槽和设置于炉体底部的双层砂封刀，所述砂封槽位于轻质纤维毯的外侧，所述双层砂封刀设置于炉体底部的高温耐火材料层下方，且双层砂封刀对接插入所述砂封槽实现砂封。
[0010]在上述优选的密封结构中，本实用新型首先在窑车与窑口的高温耐火材料层直接接触的部分设置了一层耐高温的轻质纤维毯，该轻质纤维毯特别优选是硅酸铝纤维毯(其中Al2O3含量高于95% )，其具有容重小、弹性好、耐高温、可压缩性强等特点，当窑车上升时，轻质纤维毯被压缩成常态的一半高度，能够起到很好的初步密封隔绝作用，防止了高温气流的流动。在此基础上，我们又进一步优选设计了一套砂封系统。传统的砂封结构一般只使用单个砂封刀片，由于砂封槽内部的密封砂经过多次使用后，可能会出现砂子表面不平整现象，局部高或者局部低，从而使得砂封刀局部也会出现未完全插入砂中的情况，造成高温气体溢出，上述优选的技术方案采用了双层砂封刀模式，两片尺寸相同的砂封刀同时插入到砂封槽内，这样一方面由于砂面不平整造成泄漏的概率少了一半，另一方面如果双层砂封刀和密封砂都接触充分，在双层砂封刀之间就会形成一道空气隔层，由于空气的导热系数很低，能有效的降低窑车和窑口外钢壳的表面温度，在起到节能的同时还可起到安全防护作用。
[0011]上述本实用新型的气氛钟罩炉中，优选的，所述炉体顶部设有穿过炉顶钢板及炉顶高温耐火材料层的安装孔，所述加热元件为U形硅钥棒，U形硅钥棒穿过所述安装孔竖直向下伸入炉膛内；且加热元件沿炉膛周围布置，加热元件所在的平面与炉膛内壁垂直正交。
[0012]上述本实用新型的气氛钟罩炉中，优选的，所述高温耐火材料层是由多个耐火材料组块拼装而成，各耐火材料组块之间相互挤压形成一密封整体；所述耐火材料组块通过外锚固方式固定在炉体的外钢壳上。由于炉膛内部无内锚固方式所需要的填充物，这便减少了透火的可能性。
[0013]上述本实用新型的气氛钟罩炉中，优选的，所述冷却系统包括一提供冷却风的离心风机，离心风机进口端配置空气过滤器，出口端安装气控阀门并通过管道(优选不锈钢管)连接到一根母管上，母管上均匀开设有多个进气小管，各进气小管连接到炉体底部的冷却风管道。
[0014]上述本实用新型的气氛钟罩炉中，优选的，所述气氛控制调节管道系统还包括设置在通气管路上的压力开关、减压阀、电磁阀和玻璃转子流量计。通过玻璃转子流量计可以控制进入炉体内部各点的气氛气体流量，从而调节控制炉体内部的气氛。
[0015]上述本实用新型的气氛钟罩炉中，优选的，所述炉体的顶部设有排气孔，所述排气孔上设有下盖板，下盖板上开设有大孔径通孔；下盖板的大孔径通孔上设有上盖板，上盖板上设有小孔径通孔；上盖板由一驱动装置驱动其开启或关闭大孔径通孔。
[0016]上述本实用新型的气氛钟罩炉中，优选的，所述炉体为矩形柱状，所述炉体的两长边底部的侧壁上开设有连通冷却风管道和通气管路的进气孔，各进气孔在穿过高温耐火材料层的部分均埋设陶瓷套管；所述测温热电偶在靠近炉体顶部四个角落的位置安装，并将炉膛划分为四个加热区域。为了更好地控制炉体内的加热温度及温度场的分布，可以通过增设温度控制模块并根据各温区的测量值对炉内的温度进行相应的调节。
[0017]为了便于更加智能化的控制整个气氛钟罩炉，同时优化人机交互界面，可以对上述本实用新型的气氛钟罩炉配备控制系统，使所述窑车的驱动系统、窑车的升降机构、冷却系统、气氛控制调节管道系统以及温度控制系统等都与控制系统相连接，并通过常规的控制模块对整个气氛钟罩炉进行综合控制。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0019]1、本实用新型提供了一种可用于大尺寸ITO靶材的烧结设备，而现有其他的烧结炉很难适用于大尺寸ITO靶材的烧结；