專利名稱：一種石英棒連熔爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)石英棒的熔爐。
背景技術(shù)：
隨著新技術(shù)、新材料不斷涌現(xiàn)，石英玻璃產(chǎn)品也越來越受到重視。在芯片行業(yè)，對石英棒的要求特別高，而高質(zhì)量的石英棒的生產(chǎn)技術(shù)只有德美日等少數(shù)幾個國家掌握和控制。目前我國生產(chǎn)的石英棒除了質(zhì)量不夠高以外，還存在產(chǎn)品質(zhì)量也難以控制和穩(wěn)定的問題。石英棒質(zhì)量不高的原因很多，其中色芯問題是影響石英棒質(zhì)量的關(guān)鍵因素。色芯問題降低了石英棒的透明度，對石英棒的色溫產(chǎn)生影響，從而降低了石英棒的質(zhì)量。石英棒色芯問題是高質(zhì)量石英棒生產(chǎn)過程中的重大難題，原因在于色芯問題難以在生產(chǎn)中實時監(jiān)控，色芯問題在生產(chǎn)時難以察覺，但在退火后，色芯問題就顯露出來。石英棒連熔爐是生產(chǎn)石英棒的設(shè)備。水晶粉在石英棒連熔爐的保護氣體環(huán)境下熔融成液態(tài)石英，液態(tài)石英冷卻拉成石英棒?，F(xiàn)有技術(shù)下，保護氣體必須帶有還原性，比如氫氣、或氫氦混合氣、或氫氮混合氣，還原性的保護氣體能夠?qū)⒂晌锪蠋氲奈⒘垦趸蛴沙睔馍傻难踹€原成蒸氣隨著熱氣流排出爐外。而加入還原性的氫氣后，液態(tài)石英在氫氣氣氛下會還原成一氧化硅或硅等其他雜物，從而導(dǎo)致色芯問題。一方面保護氣體必須要帶有還原性，一方面又必須控制保護氣體的還原性，使得保護氣體中還原性的氫氣含量，以及保護氣體與液態(tài)石英的接觸控制都成為至關(guān)重要的因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是石英棒生產(chǎn)的色芯問題。為解決上述問題，本發(fā)明采用的方案如下
一種石英棒連熔爐，包括爐體、進(jìn)氣口、排氣口。其中進(jìn)氣口處安裝有導(dǎo)氣盤。導(dǎo)氣盤上包括有多個導(dǎo)氣孔。導(dǎo)氣盤上的導(dǎo)氣孔，進(jìn)一步包括擴散傾斜角，使得氣體進(jìn)入爐體產(chǎn)生擴散的效果或者并進(jìn)一步在包括有旋流傾斜角，使得氣體進(jìn)入爐體后產(chǎn)生旋流效果。本發(fā)明的技術(shù)效果包括1、 現(xiàn)有技術(shù)下，保護氣體進(jìn)入爐體后，分布嚴(yán)重不均，使得部分液態(tài)石英未得到應(yīng)有的保護效果，而部分液態(tài)石英產(chǎn)生過度還原反應(yīng)，而本發(fā)明的導(dǎo)氣盤擴散了保護氣進(jìn)入爐體后的分布，使得保護氣體對液態(tài)石英的作用均衡。2、導(dǎo)氣盤上的氣孔包括擴散傾斜角和旋流傾斜角，使得氣體進(jìn)入爐體產(chǎn)生擴散和旋流效果，使得保護氣體與液態(tài)石英的接觸更為均勻。3、氣流的旋流的效果帶動與液態(tài)石英表面相接觸的保護氣體的流動，使得保護氣體與液態(tài)石英的接觸更為均勻。


圖1是本發(fā)明基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明技術(shù)效果對比圖。圖3是本發(fā)明圓形導(dǎo)氣盤立體結(jié)構(gòu)示意圖。AB線表示的是導(dǎo)氣孔中心切面。圖4是本發(fā)明導(dǎo)氣盤安裝在進(jìn)氣口處的剖視圖。圖5是實施例3中沿著圖3中AB線的剖視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例1 如圖1所示，一種石英棒連熔爐，包括爐體1、進(jìn)氣口 2、排氣口 3。其中進(jìn)氣口 I包括導(dǎo)氣盤4。導(dǎo)氣盤4上包括有多個導(dǎo)氣孔。進(jìn)氣口 2和排氣口 3都位于爐體I的頂部。其中進(jìn)氣口 2位于爐體I頂部的中心位置，而排氣口 3位于爐體頂部的邊緣，導(dǎo)氣盤的存在使得保護氣體進(jìn)入爐體后擴散，從而使得保護氣體與液態(tài)石英的接觸更為均勻。如圖2所示，圖2顯示了現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明保護氣體進(jìn)入爐體后氣流流向的對比。左圖是現(xiàn)有技術(shù)下，保護氣體進(jìn)入爐體后氣流流向；右圖為本發(fā)明保護氣體進(jìn)入爐體后氣流流向。圖中帶箭頭的曲線表示爐體內(nèi)的氣流流向；波浪曲線表示液態(tài)石英的液面；帶箭頭的直線表示，保護氣體通過進(jìn)氣口和排氣口進(jìn)出爐體的氣流流向。由圖2給出的圖示可以非常清楚顯示出，本發(fā)明導(dǎo)氣盤的作用下，保護氣體進(jìn)入爐體后由點成面，擴散顯著，從而使得保護氣體與液態(tài)石英的接觸更為均勻的技術(shù)效果。導(dǎo)氣盤可以是圓形或多邊形，或其他形狀。本發(fā)明優(yōu)先采用圓形或正多邊形，比如正八邊形結(jié)構(gòu)。圓形導(dǎo)氣盤如圖3所示，導(dǎo)氣盤4底下分布有多個導(dǎo)氣孔41。導(dǎo)氣盤在進(jìn)氣口處的安裝，如圖4所示，導(dǎo)氣盤4安裝在爐體頂部，爐體的頂壁11包括有進(jìn)氣口 2，其中導(dǎo)氣盤4包括邊板42和底板43，底板43包括有多個導(dǎo)氣孔41。邊板42和底板以及爐體的頂壁11之間構(gòu)成導(dǎo)氣腔44。由進(jìn)氣口 2進(jìn)入的保護氣體通過導(dǎo)氣腔44后進(jìn)入導(dǎo)氣孔41再進(jìn)入爐體內(nèi)。導(dǎo)氣孔在導(dǎo)氣盤上的分布，可以按圓周排列，也可以按網(wǎng)格排列。導(dǎo)氣盤的大小、導(dǎo)氣孔在導(dǎo)氣盤上的分布的密度數(shù)量、導(dǎo)氣孔直徑等參數(shù)根據(jù)爐體大小、保護氣體流速以及導(dǎo)氣盤與液態(tài)石英液面的距離等參數(shù)確定。由于爐體內(nèi)是封閉空間，保護氣體的氣體流速是一個非常重要的參數(shù)，如果速度小了，氣體流無法到達(dá)液態(tài)石英液面就從排氣口排出了 ；如果氣流速度大了，除了流動氣流帶走大量的熱量造成能耗浪費，還導(dǎo)致保護氣體和液態(tài)石英接觸嚴(yán)重不均。另外保護氣體從導(dǎo)氣孔進(jìn)入爐體后，產(chǎn)生氣流柱，由于氣體粘滯效果，帶動周圍氣體的流動使得氣流柱直徑擴大，導(dǎo)氣盤多個導(dǎo)氣孔，產(chǎn)生的氣流柱最終合并成一體，形成面向氣流。一方面，面向氣流的形成需要有一定的距離，這一距離受導(dǎo)氣盤與液態(tài)石英液面的距離限制。另一方面，面向氣流的形成與保護氣體的流速相關(guān)，如果保護氣體的流速過大，則面向氣流形成的距離較大。再者，保護氣體氣流速度又與導(dǎo)氣孔直徑的大小、導(dǎo)氣盤導(dǎo)氣孔數(shù)量以及進(jìn)氣口進(jìn)氣壓有關(guān)。由此可見，確定導(dǎo)氣盤的大小、導(dǎo)氣孔在導(dǎo)氣盤上的分布的密度數(shù)量、導(dǎo)氣孔直徑等參數(shù)是非常復(fù)雜的。在實際的應(yīng)用中，可以通過測試獲得最佳效果的導(dǎo)氣孔在導(dǎo)氣盤上的分布的密度數(shù)量、導(dǎo)氣孔直徑的數(shù)據(jù)。實施例2
在實施例1的基礎(chǔ)上，導(dǎo)氣盤的大小，由于受到排氣口以及物料進(jìn)口等裝置的限制。為了盡量擴散由進(jìn)氣口進(jìn)入的保護氣體，導(dǎo)氣孔可以包括擴散傾斜角。導(dǎo)氣孔包括有擴散傾斜角是指以導(dǎo)氣盤中心為中心，導(dǎo)氣孔自上而下向外傾斜。如圖4所示，圖4為經(jīng)過導(dǎo)氣盤中心的剖面圖，其中Z為導(dǎo)氣盤中心線，導(dǎo)氣孔41自上而下向相反于導(dǎo)氣盤中心線Z的角度向外傾斜，形成擴散傾斜角。導(dǎo)氣孔擴散傾斜角的存在使得由經(jīng)導(dǎo)氣盤導(dǎo)出保護氣體的氣流形成氣流扇面。實現(xiàn)了前述的擴散保護氣體的目的。這使得導(dǎo)氣盤不需要太大。擴散傾斜角的大小需要根據(jù)導(dǎo)氣盤的大小以及爐體大小、導(dǎo)氣盤與液態(tài)石英液面的距離等參數(shù)確定。實施例3
在實施例1的基礎(chǔ)上，導(dǎo)氣孔可以包括旋流傾斜角。旋流傾斜角是指導(dǎo)氣孔中心切面上存在一定的傾斜角。如圖3所示，AB線表示的導(dǎo)氣孔中心切面是指與導(dǎo)氣孔和導(dǎo)氣盤中心相垂直，且與導(dǎo)氣盤中心線平行的平面。旋流傾斜角如圖5所示，圖5為沿著圖3中AB線表示的導(dǎo)氣孔中心切面的剖視圖。導(dǎo)氣孔41包括有旋流傾斜角C。所有導(dǎo)氣孔的傾斜方向一致，即以導(dǎo)氣盤的中心為中心按順時針傾斜或者按逆時針傾斜。導(dǎo)氣孔旋流傾斜角的存 在使得從導(dǎo)氣孔進(jìn)入爐體的氣流沿與導(dǎo)氣盤中心線相切的方向運動，從而使得氣流圍繞導(dǎo)氣盤中心線做旋流運動。一方面，保護氣體在爐體內(nèi)的旋流運動延長了氣流至液態(tài)石英液面的距離，導(dǎo)氣孔進(jìn)入的氣流合并效果更好，與液態(tài)石英液面的接觸更為均勻；另一方面，氣流與液態(tài)石英液面之間存在相對流動，從而帶動與液態(tài)石英表面相接觸的保護氣體的流動，造成對液態(tài)石英上面未熔水晶粉料攪動的效果，避免保護氣體只作用于液態(tài)石英液面，從而更好地達(dá)到保護氣體保護的作用。旋流傾斜角的角度在5-15度之間。需要說明的是1、導(dǎo)氣孔上的擴散傾斜角與旋流傾斜角可以并存。2、本發(fā)明的關(guān)鍵點在于進(jìn)氣口處的導(dǎo)氣盤。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，爐體其他的部分，如加熱裝置、保溫設(shè)計、進(jìn)料口和出料口的設(shè)計等等不構(gòu)成對本發(fā)明權(quán)利要求保護范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種石英棒連熔爐，包括爐體、進(jìn)氣口、排氣口 ；其特征在于，所述的進(jìn)氣口處安裝有導(dǎo)氣盤，導(dǎo)氣盤上包括有多個導(dǎo)氣孔。
2.如權(quán)利要求1所述的石英棒連熔爐，其特征在于，所述的導(dǎo)氣孔包括擴散傾斜角。
3.如權(quán)利要求1所述的石英棒連熔爐，其特征在于，所述的導(dǎo)氣孔包括旋流傾斜角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種石英棒連熔爐，包括爐體、進(jìn)氣口、排氣口。其中進(jìn)氣口處安裝有導(dǎo)氣盤。導(dǎo)氣盤上包括有多個導(dǎo)氣孔。導(dǎo)氣孔包括有擴散傾斜角和旋流傾斜角，使得保護氣體進(jìn)入爐體產(chǎn)生擴散和旋流效果。使得保護氣體對液態(tài)石英的作用均勻，避免了保護氣體對液態(tài)石英作用不足的問題以及過還原問題，從而減少石英棒色芯問題。
文檔編號C03B20/00GK103011552SQ20131000083
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者呂德潤, 濮曉明, 濮陽坤, 龐海濤, 王婧姝, 李永望, 顧國良, 王光才, 陶明頓, 張堯 申請人:連云港福東天佑照明電器有限公司