專利名稱：用于冷坩堝制備高純金屬氧化物的啟動熔化裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冷坩堝制備高純金屬氧化物技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于冷坩堝制備高純金屬氧化物的啟動熔化裝置和方法。
背景技術(shù)：
采用冷坩堝中電磁感應(yīng)加熱制取高純高密度氧化鋁是一種行之有效的方法，冷坩堝是采用數(shù)十根水冷金屬管圍成，冷坩堝外部的感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電磁場，感應(yīng)電磁場透過銅管間的間隙作用于冷坩堝內(nèi)的原料。如果原料是導體，則可以感應(yīng)出感應(yīng)電流，從而對原料進行感應(yīng)加熱。對于大多數(shù)金屬氧化物(如氧化鋁，氧化鎂，二氧化硅)，其固態(tài)為非導體，無法直接進行感應(yīng)加熱，而這些金屬氧化物在熔融狀態(tài)下是導體。因此采用冷坩堝熔煉這些金屬氧化物時，需要通過某些方法產(chǎn)生少量的熔融金屬氧化物，通過熔融氧化物在感應(yīng)電磁場中的進一步加熱，從而帶動周圍氧化物的熔融。這個過程稱為啟動熔化。常規(guī)的啟動熔化方法是向原料中(即高純氧化物中)加入少量的同種金屬或石墨來實現(xiàn)。金屬熔化后會被空氣中的氧所氧化，形成與原料相同的金屬氧化物，石墨會在空氣中氧化成二氧化碳氣體排出。理論上這些方法可以實現(xiàn)，但實際應(yīng)用過程中，金屬和石墨很難被完全氧化，在原料中形成殘留物，帶入了大量的金屬元素或碳元素，從而對高純氧化物造成污染。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種采用金屬或石墨作為啟動熔體時不會產(chǎn)生雜質(zhì)殘留問題的用于冷坩堝制備高純金屬氧化物的啟動熔化裝置和方法。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種用于冷坩堝制備高純金屬氧化物的啟動熔化裝置，包括石墨棒、氧化鋁陶瓷管和升降系統(tǒng)，所述氧化鋁陶瓷管連接于升降系統(tǒng)上，所述石墨棒插入高純氧化鋁陶瓷管內(nèi)，在氧化鋁陶瓷管與石墨棒之間留有間隙，且二者通過氧化鋁陶瓷螺栓連接。所述氧化鋁陶瓷管與石墨棒之間的間隙為1-2_。所述氧化鋁陶瓷管上端設(shè)置有氬氣進入口。所述升降系統(tǒng)包括齒條、齒輪、滾輪和導柱，所述齒條通過支臂連接于氧化鋁陶瓷管的外表面上，且與固定連接于固定平臺上的齒輪嚙合，所述支臂還與滾輪連接，所述滾輪與連接于固定平臺上的導柱配合，可沿導柱上下運動。一種用于冷坩堝制備高純金屬氧化物的啟動熔化方法，包括如下步驟I)將坩堝內(nèi)裝填原料粉體，所述原料粉體高度超過電磁感應(yīng)線圈上沿高度；2)將石墨棒插入原料粉體中，插入深度為電磁感應(yīng)線圈線圈下沿深度；3)將氬氣從氧化鋁陶瓷管上端的氬氣進入口送入，氬氣從氧化鋁陶瓷管和石墨棒之間的間隙流出，調(diào)節(jié)至合適流量，使氬氣覆蓋住原料粉體上部的石墨棒及原料粉體上表面；4 )開啟感應(yīng)線圈的電源，對石墨棒進行感應(yīng)加熱；5)石墨棒快速升溫并逐步熔化周圍的原料粉體，當形成足夠的熔體時，通過自動升降機構(gòu)將高純石墨棒移出坩堝。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是本發(fā)明通過氧化鋁陶瓷管和升降系統(tǒng)作用于高純石墨棒，對高純金屬氧化物粉末進行啟動熔化，用氬氣對高純石墨棒進行保護，避免了高純石墨棒與氧氣直接接觸，點燃后通過自動升降系統(tǒng)將高純石墨棒從冷坩堝中提出，保證了啟熔材料在原料中無殘留并可重復使用，對熔化的高純金屬氧化物不產(chǎn)生污染。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1俯視圖。圖1中1.坩堝，2.電磁感應(yīng)線圈，3.石墨棒，4.氧化鋁陶瓷螺栓，5.氧化鋁陶瓷管，6.齒條，7.齒輪，8.固定平臺，9.滾輪，10.導柱，11.支臂，12.氬氣進入口。圖中箭頭表示氬氣流動方向。
具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下一種用于冷坩堝制備高純金屬氧化物的啟動熔化裝置，該裝置包括石墨棒3、氧化鋁陶瓷管5和升降系統(tǒng)，高純石墨棒3插入高純氧化鋁陶瓷管5內(nèi)，二者通過氧化鋁陶瓷螺栓4連接。氧化鋁陶瓷管5的內(nèi)徑略大于高純石墨棒3的外徑，在石墨棒3與氧化鋁陶瓷管5之間留有間隙，可以為1-2_，在氬氣進入口 12向氧化鋁陶瓷管5內(nèi)通入保護氣(氬氣)。氬氣氬氣一方面可以保護石墨棒3不會在空氣中燃燒，避免石墨棒消耗，同時還可以保護氧化鋁陶瓷管5不被石墨棒的高溫熔化。氧化鋁陶瓷管5固定于一個升降系統(tǒng)上，啟動熔化后，通過升降系統(tǒng)帶動氧化鋁陶瓷管5將高純石墨棒從冷坩堝內(nèi)沿Z向移出。升降系統(tǒng)包括齒條6、齒輪7、滾輪9和導柱10，齒條6通過支臂11連接于氧化鋁陶瓷管5的外表面上，且與固定連接于固定平臺8上的齒輪7嚙合，所述支臂11還與滾輪9連接，所述滾輪9與連接于固定平臺8上的導柱10配合，可沿導柱10上下運動。一種用于冷坩堝制備高純金屬氧化物的啟動熔化方法，包括如下步驟I)將坩堝2內(nèi)裝填原料粉體，所述原料粉體高度超過電磁感應(yīng)線圈I上沿高度；2)將石墨棒3插入原料粉體中，插入深度為電磁感應(yīng)線圈I線圈下沿深度；3)將氬氣從氧化鋁陶瓷管5上端的氬氣進入口 12送入，氬氣從氧化鋁陶瓷管5和石墨棒3之間的間隙流出，調(diào)節(jié)至合適流量，使氬氣覆蓋住原料粉體上部的石墨棒及原料粉體上表面；4 )開啟感應(yīng)線圈I的電源，對石墨棒3進行感應(yīng)加熱；5)石墨棒3快速升溫并逐步熔化周圍的原料粉體，當形成足夠的熔體時，通過自動升降機構(gòu)將高純石墨棒3移出坩堝。
本發(fā)明通過氧化鋁陶瓷管和升降系統(tǒng)作用于高純石墨棒，對高純金屬氧化物粉末進行啟動熔化，用氬氣對高純石墨棒進行保護，避免高純石墨棒與氧氣直接接觸，點燃后通過自動升降系統(tǒng)將高純石墨棒從冷坩堝中提出，保證了啟熔材料在原料中無殘留并可重復使用，對熔化的高純金屬氧化物不產(chǎn)生污染。
權(quán)利要求
1.一種用于冷坩堝制備高純金屬氧化物的啟動熔化裝置，其特征在于，包括石墨棒 (3)、氧化鋁陶瓷管(5)和升降系統(tǒng)，所述氧化鋁陶瓷管(5)連接于升降系統(tǒng)上，所述石墨棒(3)插入高純氧化鋁陶瓷管(5)內(nèi)，在氧化鋁陶瓷管(5)與石墨棒(3)之間留有間隙，且二者通過氧化鋁陶瓷螺栓(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于冷坩堝制備高純金屬氧化物的啟動熔化裝置，其特征在于，所述氧化鋁陶瓷管(5)與石墨棒(3)之間的間隙為1-2_。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于冷坩堝制備高純金屬氧化物的啟動熔化裝置，其特征在于，所述氧化鋁陶瓷管(5 )上端設(shè)置有氬氣進入口( 12 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于冷坩堝制備高純金屬氧化物的啟動熔化裝置，其特征在于，所述升降系統(tǒng)包括齒條(6)、齒輪(7)、滾輪(9)和導柱(10)，所述齒條(6)通過支臂 (11)連接于氧化鋁陶瓷管(5)的外表面上，且與固定連接于固定平臺(8)上的齒輪(7)嚙合，所述支臂(11)還與滾輪(9)連接，所述滾輪(9)與連接于固定平臺(8)上的導柱(10)配合，可沿導柱(10)上下運動。
5.一種用于冷坩堝制備高純金屬氧化物的啟動熔化方法，其特征在于，包括如下步驟1)將坩堝(2)內(nèi)裝填原料粉體，所述原料粉體高度超過電磁感應(yīng)線圈(I)上沿高度；2)將石墨棒(3)插入原料粉體中，插入深度為電磁感應(yīng)線圈(I)線圈下沿深度；3)將氬氣從氧化鋁陶瓷管(5)上端的氬氣進入口送入，氬氣從氧化鋁陶瓷管(5)和石墨棒(3)之間的間隙隙流出，調(diào)節(jié)至合適流量，使氬氣覆蓋住原料粉體上部的石墨棒及原料粉體上表面；4)開啟感應(yīng)線圈(I)的電源，對石墨棒(3)進行感應(yīng)加熱；5)石墨棒(3)快速升溫并逐步熔化周圍的原料粉體，當形成足夠的熔體時，通過自動升降機構(gòu)將高純石墨棒(3)移出坩堝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于冷坩堝制備高純金屬氧化物的啟動熔化裝置和方法，該裝置包括石墨棒、氧化鋁陶瓷管和升降系統(tǒng)，所述氧化鋁陶瓷管連接于升降系統(tǒng)上，所述石墨棒插入高純氧化鋁陶瓷管內(nèi)，在氧化鋁陶瓷管與石墨棒之間留有間隙，且二者通過氧化鋁陶瓷螺栓連接。本發(fā)明的方法是通過將氧化鋁陶瓷管和升降系統(tǒng)作用于高純石墨棒，對高純金屬氧化物粉末進行啟動熔化，用氬氣對高純石墨棒進行保護，避免了高純石墨棒與氧氣直接接觸，點燃后通過自動升降系統(tǒng)將高純石墨棒從冷坩堝中提出，保證了啟熔材料在原料中無殘留并可重復使用，對熔化的高純金屬氧化物不產(chǎn)生污染。
文檔編號F27B14/06GK102997661SQ20121048897
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者朱林, 唐皇哉, 張清勇 申請人:睿為科技(天津)有限公司