高溫真空燒結(jié)爐的爐襯結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高溫?zé)Y(jié)爐技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高溫真空燒結(jié)爐的爐襯結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]上面提及的高溫真空燒結(jié)爐是在“工欲其善必先利其器”的背景下誕生的，以屬于類金剛石氮化物范疇的氮化鋁(ALN)基片為例，由于其具有并非限于以下諸方面的長處:熱導(dǎo)率高，約為20W/m.k，接近BeO和SiC，并且是Al2O3的五倍以上；熱膨脹系數(shù)小，在4.5X106°C，與Si (3.5?4X10 6°C)以及GaAs (6X 10 6°C )相當(dāng)；電性能特性優(yōu)異，具體而言，介電常數(shù)、介質(zhì)損耗、體電阻率和介電強(qiáng)度十分優(yōu)異；機(jī)械性能理想，抗折強(qiáng)度高于Al2O3和BeO陶瓷；純度高、光傳播持性好和無毒；等等，因而受到人們的器重。但是，由于氮化鋁的燒結(jié)溫度較高，約在2000°C左右，因而不論是爐體結(jié)構(gòu)還是加熱裝置以及與爐體相關(guān)的輔助設(shè)施均具有嚴(yán)苛的要求，也就是說常規(guī)的高溫?zé)Y(jié)爐無法勝任對氮化鋁或類似材料的高溫?zé)Y(jié)。
[0003]在公開的中國專利文獻(xiàn)中可見諸關(guān)于高溫真空燒結(jié)爐的技術(shù)信息，如發(fā)明專利申請公布號CN102331175A (高溫真空燒結(jié)爐)、CN1352375A (電阻加熱式超高溫真空燒結(jié)爐)、CN104776714A (高溫真空燒結(jié)爐用紅外測溫裝置及高溫真空燒結(jié)爐)、CN104792151A (采用液壓升降裝置的高溫真空燒結(jié)爐)和CN104236314A (—種用于氮化鋁燒結(jié)的高溫?zé)Y(jié)爐加熱系統(tǒng))，等等。
[0004]并非限于上面例舉的專利申請方案均未提及作為核心部件的爐襯結(jié)構(gòu)，然而如業(yè)界所知，爐襯結(jié)構(gòu)的合理與否直接關(guān)系到燒結(jié)溫度的均勻，進(jìn)而關(guān)系到對產(chǎn)品的燒結(jié)質(zhì)量。對此，本申請人作了積極的探索與反復(fù)的設(shè)計，終于形成了下面將要介紹的技術(shù)方案，并且在采取了保密措施下經(jīng)實驗證明是切實可行的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種有助于顯著改善對爐管腔內(nèi)的產(chǎn)品的燒結(jié)溫度的均勻性而藉以保障對產(chǎn)品的燒結(jié)質(zhì)量的高溫真空燒結(jié)爐的爐襯結(jié)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明的任務(wù)是這樣來完成的，一種高溫真空燒結(jié)爐的爐襯結(jié)構(gòu)，包括一爐殼，該爐殼具有一爐殼冷卻機(jī)構(gòu)、并且在爐殼上配接有爐管抽真空接口、爐筒抽真空接口、保護(hù)氣體管接口和電極接口，在爐殼的長度方向的左端端口和右端端口的部位各擴(kuò)設(shè)有一爐殼法蘭邊，并且在對應(yīng)于該爐殼法蘭邊的部位配設(shè)有一爐殼端蓋；一爐管，該爐管設(shè)置在所述爐殼內(nèi)，并且位于爐殼的中心位置，在該爐管的爐管腔內(nèi)以并行于爐管腔的長度方向并且位于爐管腔的底部設(shè)置有一爐床，所述爐管抽真空接口與所述爐管的爐管腔相通；一保護(hù)氣體引入機(jī)構(gòu)，該保護(hù)氣體引入機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述爐管腔內(nèi)，并且在對應(yīng)于所述保護(hù)氣體管接口的位置伸展到爐殼外與保護(hù)氣體供給源管路連接；一爐管加熱機(jī)構(gòu)，該爐管加熱機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述爐管外，并且在對應(yīng)于所述電極接口的位置伸展到爐殼外與饋電機(jī)構(gòu)電氣連接，所述的爐襯結(jié)構(gòu)包括:一爐筒，該爐筒以套置于所述爐管外的狀態(tài)并且同時以并行于所述爐殼的長度方向的狀態(tài)設(shè)置在爐殼的爐殼腔內(nèi)，并且該爐筒的爐筒外壁與爐殼的爐殼腔壁之間保持有空間，藉由該空間構(gòu)成為爐殼腔通風(fēng)道，所述爐筒抽真空接口與該爐殼腔通風(fēng)道相通，在爐筒的長度方向的左端端口和右端端口的部位各嵌置有一爐筒門蓋圈，該爐筒門蓋圈與所述的爐殼法蘭邊平齊；一爐筒內(nèi)套，該爐筒內(nèi)套設(shè)置在爐筒的爐筒腔內(nèi)并且與爐筒腔的腔壁貼觸；所述爐管的外壁與所述爐筒內(nèi)套之間保持有空間，藉由該空間構(gòu)成為爐管加熱機(jī)構(gòu)腔，所述爐管加熱機(jī)構(gòu)設(shè)置在該爐管加熱機(jī)構(gòu)腔內(nèi)；所述的爐筒由一組爐筒節(jié)段組成，相鄰爐筒節(jié)段之間彼此嵌配，并且在對應(yīng)于所述爐筒門蓋圈的中央?yún)^(qū)域的位置配設(shè)有用于對爐筒的爐筒腔封閉的爐筒門蓋，所述的一組爐筒節(jié)段和爐筒門蓋均由石墨制成；所述的爐筒內(nèi)套為碳纖維襯套；所述的爐管由石墨碳纖維制成；所述爐筒門蓋圈的內(nèi)壁構(gòu)成為錐形面，并且在爐筒門蓋圈朝向所述爐筒的一側(cè)構(gòu)成有一爐筒嵌腔，而在爐筒門蓋背對爐筒的一側(cè)的邊緣部位并且圍繞爐筒門蓋圈的圓周方向開設(shè)有一石墨環(huán)嵌槽，在該石墨環(huán)嵌槽內(nèi)嵌設(shè)有一石墨環(huán)，所述的爐筒門蓋的圓周面與所述錐形面相配合。
[0007]在本發(fā)明的一個具體的實施例中，在所述的爐殼上設(shè)置有與所述爐管的爐管腔相通的壓力檢測器安裝接口、溫度測定器安裝接口、熱電偶安裝接口和紅外線探測器安裝接口，并且在爐殼上還設(shè)置有與所述爐管加熱機(jī)構(gòu)腔相通的加熱機(jī)構(gòu)腔溫度檢測器安裝接口 ；所述的一組爐筒節(jié)段中的各兩相鄰的爐筒節(jié)段通過互為補(bǔ)償?shù)墓?jié)段嵌槽相互嵌配。
[0008]在本發(fā)明的另一個具體的實施例中，所述的爐殼冷卻機(jī)構(gòu)包括一爐殼冷卻隔套、一組冷卻介質(zhì)引入接口和一組熱介質(zhì)引出接口，爐殼冷卻隔套構(gòu)成于所述爐殼上，一組冷卻介質(zhì)引入接口在對應(yīng)于爐殼的長度方向的下部的位置以間隔狀態(tài)構(gòu)成于爐殼上并且由冷卻介質(zhì)引入管路與冷卻介質(zhì)供給源連接，該組冷卻介質(zhì)引入接口均與爐殼冷卻隔套相通，一組熱介質(zhì)引出接口在對應(yīng)于爐殼的長度方向的上部的位置以間隔狀態(tài)構(gòu)成于爐殼上并且由熱介質(zhì)引出管路與所述冷卻介質(zhì)供給源連接而形成冷卻介質(zhì)循環(huán)回路，該組熱介質(zhì)引出接口均與爐殼冷卻隔套相通。
[0009]在本發(fā)明的又一個具體的實施例中，在所述爐殼的長度方向的左端和右端并且在對應(yīng)于所述爐殼法蘭邊背對所述爐殼端蓋的一側(cè)的位置圍繞爐殼的圓周方向以間隔狀態(tài)固定有銷軸座，在銷軸座上通過銷軸鉸接有一鎖緊螺桿，并且在該鎖緊螺桿的末端配設(shè)有一手輪，在所述的爐殼端蓋朝向爐殼的一側(cè)并且在對應(yīng)于爐殼法蘭邊的位置擴(kuò)設(shè)有一爐殼端蓋法蘭邊，在該爐殼端蓋法蘭邊背對爐殼法蘭邊的一側(cè)并且圍繞爐殼端蓋法蘭邊的圓周方向以間隔狀態(tài)固定有數(shù)量與所述銷軸座的數(shù)量相等以及位置相對應(yīng)的端蓋鎖定爪，藉由所述鎖緊螺桿探入或退出端蓋鎖定爪的鎖定爪槽并且對所述手輪作順時針或逆時針的操作而使?fàn)t殼端蓋對爐殼的端口封閉或解除封閉，在所述爐殼上并且在伴隨于所述銷軸座的位置還固定有一對爐殼鉸鏈座，而在所述的爐殼端蓋上并且在對應(yīng)于一對爐殼鉸鏈座的位置固定有一對爐殼端蓋鉸鏈連接頭，該對爐殼端蓋鉸鏈連接頭各通過連接頭銷軸與一對爐殼鉸鏈座鉸接；在爐殼端蓋上構(gòu)成有端蓋冷卻介質(zhì)隔套，該端蓋冷卻介質(zhì)隔套通過構(gòu)成于爐殼端蓋上的并且與端蓋冷卻介質(zhì)隔套相通的端蓋冷卻介質(zhì)引入接口和端蓋熱介質(zhì)引出接口與冷卻介質(zhì)供給源形成循環(huán)冷卻回路，并且在爐殼端蓋上還設(shè)置有一用于對所述爐管的爐管腔的腔口以及對所述爐管加熱機(jī)構(gòu)腔的腔口封閉或解除封閉的端蓋密封機(jī)構(gòu)，在所述的爐殼腔通風(fēng)道內(nèi)并行于爐殼腔通風(fēng)道以間隔狀態(tài)設(shè)置有用于對所述爐筒定位的爐筒墊塊。
[0010]在本發(fā)明的再一個具體的實施例中，所述的端蓋密封機(jī)構(gòu)包括動圈驅(qū)動作用缸、動圈支承連接座、動圈、蓋板座架、彈簧壓板、后蓋板、爐筒封閉蓋、爐管蓋和護(hù)圈，動圈驅(qū)動作用缸以水平懸臂狀態(tài)固定在所述爐殼端蓋背對所述爐殼的一側(cè)，并且位于爐殼端蓋的邊緣部位，該動圈驅(qū)動作用缸的動圈驅(qū)動作用缸柱伸展到爐殼端蓋的爐殼端蓋腔內(nèi)，動圈支承連接座在爐殼端蓋腔內(nèi)與爐殼端蓋固定，護(hù)圈通過一組護(hù)圈固定座以騰空于爐殼端蓋腔的腔底壁的狀態(tài)與腔底壁固定，并且在該護(hù)圈的底部的中央位置開設(shè)有一護(hù)圈通風(fēng)孔，而在護(hù)圈的側(cè)壁上開設(shè)有一對蓋板座架銷軸調(diào)整孔，該對蓋板座架銷軸調(diào)整孔圍繞護(hù)圈的側(cè)壁的圓周方向彼此相隔180°而處于相互面對面的狀態(tài)，在護(hù)圈的底壁上并且在對應(yīng)于所述動圈驅(qū)動作用缸柱的位置開設(shè)有一作用缸柱讓位孔，動圈在對應(yīng)于護(hù)圈的外側(cè)的位置設(shè)置在爐殼端蓋腔內(nèi)，并且在該動圈上設(shè)置有一動圈支承連接座連接螺釘和一作用缸柱固定座，在該作用缸柱固定座上配設(shè)有一作用缸柱固定連接螺釘，動圈支承連接座連接螺釘與所述的動圈支承連接座連接，而作用缸柱固定連接螺釘與動圈驅(qū)動作用缸柱的末端端面上的作用缸柱端面螺孔連接，并且在動圈上開設(shè)有一對動圈銷軸孔，該對動圈銷軸孔圍繞動圈的圓周方向彼此相隔180°并且與所述的一對蓋板座架銷軸調(diào)整孔相對應(yīng)，蓋板座架對應(yīng)于動圈內(nèi)，并且該蓋板座架通過一對蓋板座架銷軸螺釘在穿過所述的一對動圈銷軸孔后探入到所述的一對蓋板座架銷軸調(diào)整孔內(nèi)與護(hù)圈連接，在蓋板座架上還固定有一組蓋板座圈，并且在蓋板座架的中央位置固定有蓋板座架螺桿，彈簧壓板與蓋板座架背對后蓋板的一側(cè)固定，并且同時與蓋板座架螺釘?shù)幕抗潭?，后蓋板擱置在所述的一組蓋板座圈上，并且在該后蓋板的中央位置開設(shè)有一后蓋板螺桿孔，該后蓋板螺桿孔套置在蓋板座架螺桿上，爐筒封閉蓋在對應(yīng)于后蓋板背對蓋板座架的一側(cè)的位置通過開設(shè)于其中央位置的爐筒封閉蓋螺桿孔設(shè)置在蓋板座架螺桿上，并且在該爐筒封閉蓋朝向爐管蓋的一側(cè)固定有一保溫隔熱蓋板，在爐管蓋的中央位置開設(shè)有一爐管蓋螺套孔，在該爐管蓋螺套孔內(nèi)設(shè)置有一爐管蓋螺套，該爐管蓋螺套的中央構(gòu)成有一螺套內(nèi)螺紋孔，該螺套內(nèi)螺紋孔與蓋板座架螺桿的末端的螺套連接螺紋頭螺紋連接，并且在爐管蓋螺套探出爐管蓋螺套孔的部位螺紋配設(shè)有一用于對爐管蓋挾持的爐管蓋螺母，該螺管蓋螺母的螺母孔同樣與所述的螺套連接螺紋頭螺紋連接；在對應(yīng)于所述爐殼的右端的所述爐殼端蓋上設(shè)置有一風(fēng)扇冷卻機(jī)構(gòu)。
[0011]在本發(fā)明的還有一個具體的實施例中，所述的風(fēng)扇冷卻機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、電機(jī)水冷卻套和風(fēng)扇，電機(jī)在對應(yīng)于所述爐殼端蓋的中央位置通過電機(jī)固定座以水平臥置狀態(tài)固定在爐殼端蓋上，該電機(jī)的電機(jī)軸伸展到所述爐殼端蓋腔內(nèi)，電機(jī)水冷卻套以密封狀態(tài)設(shè)置在電機(jī)上，在該電機(jī)水冷卻套上設(shè)置有進(jìn)水接口和出水接口，出水接口通過連通管與構(gòu)成于電機(jī)的電機(jī)軸承座上的電機(jī)軸承座進(jìn)水口連接，在電機(jī)軸承座上構(gòu)成有一電機(jī)軸承座出水口，進(jìn)水接口和電機(jī)軸承座出水口各通過管路與水循環(huán)冷卻裝置管路連接，風(fēng)扇在對應(yīng)于所述護(hù)圈通風(fēng)孔的位置與電機(jī)軸固定。
[0012]在本發(fā)明的更而一個具體的實施例中，在所述的爐管上并且在對應(yīng)于所述保護(hù)氣體接口的位置通過螺母固定有一螺母接頭，所述的保護(hù)氣體引入機(jī)構(gòu)包括一保護(hù)氣體引入管和一組保護(hù)氣體出氣管，保護(hù)氣體引入管的一端在對應(yīng)于保護(hù)氣體接口的位置插入保護(hù)氣體接口內(nèi)并且在穿過所述爐筒后與所述螺母接頭螺紋配合連接，另一端探出保護(hù)氣體接口與所述保護(hù)氣體供給源管路連接，一組保護(hù)氣體出氣管彼此在端部通過保護(hù)氣體連通管串聯(lián)連接，并且該組保護(hù)氣體出氣管各通過間隔分布的出氣管吊耳與爐管的爐管腔的爐管腔腔壁固定，在該組保護(hù)氣體出氣管的長度方向各以間隔狀態(tài)開設(shè)有保護(hù)氣體引出孔，在一組保護(hù)氣體出氣管中的位于中間的一根保護(hù)氣體出氣管的長度方向的居中位置配設(shè)有一三通接頭，該三通接頭同樣與所述螺母接頭螺紋配合連接并且與保護(hù)氣體引入管的管腔相通，所述的一組保護(hù)氣體出氣管、保護(hù)氣體連通管、出氣管吊耳和三通接頭均由石墨碳纖維制成。
[0013]在本發(fā)明的進(jìn)而一個具體的實施例中，所述電極接口位于所述爐殼的長度方向的中部并且該電極接口的數(shù)量有圍繞爐殼的圓周方向以等距離間隔狀態(tài)分布的一組；在所述爐筒上并且在對應(yīng)于所述電極接口的位置開設(shè)有數(shù)量與電極接口的數(shù)量相等的石墨電極柱孔；所述饋電機(jī)構(gòu)的數(shù)量與電極接口的數(shù)量相等并且與電極接口固定連接；所述爐管加熱機(jī)構(gòu)包括數(shù)量與所述饋電機(jī)構(gòu)的數(shù)量相等的一組石墨加熱單元和一組石墨電極柱，一組石墨加熱單元圍繞所述爐管的圓周方向以等距離間隔狀態(tài)設(shè)置在所述爐管加熱機(jī)構(gòu)腔內(nèi)，并且該組石墨加熱單元各由一組石墨加熱棒和一對石墨導(dǎo)電連接條組成，一組石墨加熱棒既彼此間隔又相互在長度方向保持并行，一對石墨導(dǎo)電連接條中的其中一枚石墨導(dǎo)電連接條與一組石墨加熱棒的一端端部連接，而一對石墨導(dǎo)電連接條中的另一枚石墨導(dǎo)電連接條與一組石墨加熱棒的另一端端部連接，一組石墨電極柱的底部各構(gòu)成有一石墨棒連接座，該石墨棒連接座與所述的一組石墨加熱單元中的兩相鄰的石墨加熱單元連接，而一組石墨電極柱的上部在對應(yīng)于所述石墨電極柱孔的位置與所述的饋電機(jī)構(gòu)連接，并且在該組石墨電極柱的上部的外