CN212560511U - 立方锆蓝宝石生长晶体炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种立方锆蓝宝石生长晶体炉该晶体炉包括炉体，所述炉体外敷设有用于加热的感应铜管，所述炉体的长度与宽度之比大于1。利用高频电流感应频率特性，在不影响中心晶体熔化的前提下炉体的长度，提高炉体容积，从而增加产量。

Description

立方锆蓝宝石生长晶体炉

技术领域

本实用新型涉及一种用于合成立方锆蓝宝石的生长晶体炉。

背景技术

宝石级合成立方氧化锆又称苏联钻，均质性晶体，硬度高达8.5，折射率2.17，耐温2000多度，因此已被广泛运用于航天航空、光学领域、耐温材料、珠宝首饰、民用材料上。近几年国内生产立方氧化锆晶体市场竞争激烈，适者生存，基本上处于稳定状态。且目前生产技术可以国外生产技术相媲美，不管在产品产量、质量上都有竞争力，前景非常可观。

目前，合成立方氧化锆晶体主要方法还是冷坩埚法为主，全世界均使用圆形高频感应炉。如图1所示，感应炉直径普遍在1m～1.2m，然后加料熔炼化锆原料粉，采用升降机以3～12mm升降感应线圈提升法长晶。想要扩大单炉产量，只有加提高功率加大感应炉，但目前工艺感应炉直径最多只能做到1.5m，其原因在于直径越大中心距离越大，位于中心的原料就越不好熔化，使得晶体透明度差质量达不到要求。

利用现有的晶体炉生产蓝宝石，单炉产量低、单晶体较少、电费成本高。目前国内外生产工艺都差不多，基本达到瓶颈，中心无法熔化长晶，这也是限制生产立方氧化锆晶体企业发展主要原因。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种立方锆蓝宝石生长晶体炉，利用扁形的炉体替代现有的圆形炉体，既能保证炉体中心原料的熔融确保晶体质量，又能在加热功率不变的前提下提高产量。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为采用一种立方锆蓝宝石生长晶体炉，包括炉体，所述炉体外敷设有用于加热的感应铜管，所述炉体的长度与宽度之比大于1。利用高频电流感应频率特性，在不影响中心晶体熔化的前提下炉体的长度，提高炉体容积，从而增加产量。

作为一种改进，所述炉体的长度与宽度之比为2。

作为一种进一步的改进，所述炉体的宽度为1～1.2m，长度为2～2.4m，高度为0.8～1m。

作为另一种更进一步的改进，所述炉体的横截面为长圆形。

作为一种改进，所述感应铜管竖直设置，其底部与集箱底盘连接；所述集箱底盘上设置有冷却水入口及冷却水出口。使得每根感应铜管内部冷却水压力一致，确保冷却效果。

作为一种改进，所述集箱底盘顶面设置有凸台。传统的炉体底盘是平面设计的，在生产中，需要用厚约15～20cm粉料进行打底，用以隔阻熔料高温烧坏底盘以及底盘的污染物；新型长圆炉的底盘是中间凸出，周边凹陷，凸出底盘部分增大了冷却水的面积，增强了冷却性，所以不需要粉料打底的工艺程序，并底盘的污染物可以顺着熔融液体流到周边凹陷底盘处，就不会影响到上面结晶的内部质量。

本实用新型还提供一种利用上述晶体炉合成立方锆蓝宝石的方法，包括以下步骤：

A.配比粉料；将二氧化锆粉料、氧化钇和稀有元素着色剂按照比例均匀混合搅拌制成；

B.加料；将配置好的粉料及块料按比例填充进炉体内；

C.点火；在炉体内摆放若干碳棒，碳棒被摆放成与炉体一致的形状；开机点火；

D.熔料；将加热功率提升至500～1200KW；

E.拉晶；采用提拉法进行拉晶；

F.取晶；待炉体内温度降至常温后将晶体取出。

作为一种优选，步骤B中，粉料和块料的比例为1∶2。

作为一种优选，步骤C中，所述碳棒距炉边的距离为15～25cm。

作为一种优选，步骤D中，熔料时间为24～30小时。

作为一种优选，步骤E中，感应铜管的升降速度为5～15mm/h。

本实用新型的有益之处在于：具有上述结构的晶体炉以及具有上述步骤的蓝宝石合成方法，利用扁状的炉体替代现有的圆形炉体，在功率不变情况下，既能确保原料中心熔融，晶体生长好，又能提高炉体的容量从而能提高2倍左右产量。在节能方面作用明显，大大降低电力成本，竞争优势明显。

附图说明

图1为现有晶体炉的结构示意图。

图2为本实用新型中晶体炉的结构示意图。

图3为本实用新型的剖视图。

图中标记：1炉体、2感应铜管、3冷却水入口、4冷却水出口、5集箱底盘、6凸台。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

如图2、图3所示，本实用新型提供一种立方锆蓝宝石生长晶体炉，包括炉体1，所述炉体1外敷设有用于加热的感应铜管2，所述感应铜管2竖直设置，其底部与集箱底盘5连接；所述集箱底盘5上设置有冷却水入口3及冷却水出口4。所述炉体1的长度与宽度之比大于1。最好炉体1的长度与宽度之比为2。具体的，炉体1的宽度为1～1.2m，长度为2～2.4m，高度为0.8～1m。

炉体1的横截面为长圆形。所谓长圆形，及由两个半圆和一个矩形拼合而成的形状。两个半圆的直径与矩形的短边相等。

集箱底盘5顶面设置有凸台6。凸台6的形状与炉体一致。

本实用新型还提供利用上述晶体炉合成立方锆蓝宝石的方法，包括以下步骤：

A.配比粉料；将二氧化锆粉料、氧化钇和稀有元素着色剂按照比例均匀混合搅拌制成；

B.加料；将配置好的粉料与块料按1∶2的比例填充进炉体内；

C.点火；在炉体内摆放若干碳棒，碳棒被摆放成与炉体一致的形状，碳棒距炉边的距离为15～25cm，即碳棒摆放成一个小的长圆形；摆放完毕后，开机点火；

D.熔料；根据晶体炉的大小，将加热功率提升至500～1200KW；熔料时间为24～30小时。

E.拉晶；采用提拉法进行拉晶；感应铜管的升降速度为5～15mm/h。

F.取晶；待炉体内温度降至常温后将晶体取出。

传统圆形炉与***电磁感应线圈的点火熔料磁场距离是等同较远，所以在熔料过程中，只能增加用电功率和工艺时间去慢慢熔料，造成熔料时间太长，会影响炉体内粉料熔化温度不均匀，使其炉内中心熔料无法良好结晶，产生多晶体或者碎裂晶体，不能完好结晶为单晶体；而新型长圆炉与***电磁感应线圈的点火熔料磁场距离是等同较短，所以在熔料过程中，在同等功率情况下能够加快并缩短炉体内粉料熔化所需工艺时间，节约了时间和减少了多余耗能。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。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的精神和范围内，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。

Claims (5)

1.一种立方锆蓝宝石生长晶体炉，包括炉体，所述炉体由若干用于加热的感应铜管围成，其特征在于：所述炉体的长度与宽度之比大于1；所述感应铜管竖直设置，其底部与集箱底盘连接；所述集箱底盘上设置有冷却水入口及冷却水出口。

2.根据权利要求1所述的一种立方锆蓝宝石生长晶体炉，其特征在于：所述炉体的长度与宽度之比为2。

3.根据权利要求1所述的一种立方锆蓝宝石生长晶体炉，其特征在于：所述炉体的宽度为1～1.2m，长度为2～2.4m，高度为0.8～1m。

4.根据权利要求1所述的一种立方锆蓝宝石生长晶体炉，其特征在于：所述炉体的横截面为长圆形。

5.根据权利要求1所述的一种立方锆蓝宝石生长晶体炉，其特征在于：所述集箱底盘顶面设置有凸台。

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