專利名稱：一種石英棒連熔爐的制作方法
技術領域：
本發明涉及生產石英棒的熔爐。
背景技術：
隨著新技術、新材料不斷涌現，石英玻璃產品也越來越受到重視。在芯片行業，對石英棒的要求特別高，而高質量的石英棒的生產技術只有德美日等少數幾個國家掌握和控制。目前我國生產的石英棒除了質量不夠高以外，還存在產品質量也難以控制和穩定的問題。石英棒質量不高的原因很多，其中色芯問題是影響石英棒質量的關鍵因素。色芯問題降低了石英棒的透明度，對石英棒的色溫產生影響，從而降低了石英棒的質量。石英棒色芯問題是高質量石英棒生產過程中的重大難題，原因在于色芯問題難以在生產中實時監控，色芯問題在生產時難以察覺，但在退火后，色芯問題就顯露出來。石英棒連熔爐是生產石英棒的設備。水晶粉在石英棒連熔爐的保護氣體環境下熔融成液態石英，液態石英冷卻拉成石英棒。現有技術下，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將由物料帶入的微量氧或由潮氣生成的氧還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石英的接觸控制都成為至關重要的因素。
發明內容
本發明所要解決的問題是石英棒生產的色芯問題。為解決上述問題，本發明采用的方案如下
一種石英棒連熔爐，包括爐體、進氣口、排氣口。其中進氣口處安裝有導氣盤。導氣盤上包括有多個導氣孔。導氣盤上的導氣孔，進一步包括擴散傾斜角，使得氣體進入爐體產生擴散的效果或者并進一步在包括有旋流傾斜角，使得氣體進入爐體后產生旋流效果。本發明的技術效果包括1、 現有技術下，保護氣體進入爐體后，分布嚴重不均，使得部分液態石英未得到應有的保護效果，而部分液態石英產生過度還原反應，而本發明的導氣盤擴散了保護氣進入爐體后的分布，使得保護氣體對液態石英的作用均衡。2、導氣盤上的氣孔包括擴散傾斜角和旋流傾斜角，使得氣體進入爐體產生擴散和旋流效果，使得保護氣體與液態石英的接觸更為均勻。3、氣流的旋流的效果帶動與液態石英表面相接觸的保護氣體的流動，使得保護氣體與液態石英的接觸更為均勻。
圖1是本發明基本結構示意圖。
圖2是本發明技術效果對比圖。圖3是本發明圓形導氣盤立體結構示意圖。AB線表示的是導氣孔中心切面。圖4是本發明導氣盤安裝在進氣口處的剖視圖。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合說明書附圖對本發明做進一步詳細說明。實施例1 如圖1所示，一種石英棒連熔爐，包括爐體1、進氣口 2、排氣口 3。其中進氣口 I包括導氣盤4。導氣盤4上包括有多個導氣孔。進氣口 2和排氣口 3都位于爐體I的頂部。其中進氣口 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，導氣盤的存在使得保護氣體進入爐體后擴散，從而使得保護氣體與液態石英的接觸更為均勻。如圖2所示，圖2顯示了現有技術與本發明保護氣體進入爐體后氣流流向的對比。左圖是現有技術下，保護氣體進入爐體后氣流流向；右圖為本發明保護氣體進入爐體后氣流流向。圖中帶箭頭的曲線表示爐體內的氣流流向；波浪曲線表示液態石英的液面；帶箭頭的直線表示，保護氣體通過進氣口和排氣口進出爐體的氣流流向。由圖2給出的圖示可以非常清楚顯示出，本發明導氣盤的作用下，保護氣體進入爐體后由點成面，擴散顯著，從而使得保護氣體與液態石英的接觸更為均勻的技術效果。導氣盤可以是圓形或多邊形，或其他形狀。本發明優先采用圓形或正多邊形，比如正八邊形結構。圓形導氣盤如圖3所示，導氣盤4底下分布有多個導氣孔41。導氣盤在進氣口處的安裝，如圖4所示，導氣盤4安裝在爐體頂部，爐體的頂壁11包括有進氣口 2，其中導氣盤4包括邊板42和底板43，底板43包括有多個導氣孔41。邊板42和底板以及爐體的頂壁11之間構成導氣腔44。由進氣口 2進入的保護氣體通過導氣腔44后進入導氣孔41再進入爐體內。導氣孔在導氣盤上的分布，可以按圓周排列，也可以按網格排列。導氣盤的大小、導氣孔在導氣盤上的分布的密度數量、導氣孔直徑等參數根據爐體大小、保護氣體流速以及導氣盤與液態石英液面的距離等參數確定。由于爐體內是封閉空間，保護氣體的氣體流速是一個非常重要的參數，如果速度小了，氣體流無法到達液態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，還導致保護氣體和液態石英接觸嚴重不均。另外保護氣體從導氣孔進入爐體后，產生氣流柱，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，導氣盤多個導氣孔，產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，這一距離受導氣盤與液態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，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氣孔直徑的大小、導氣盤導氣孔數量以及進氣口進氣壓有關。由此可見，確定導氣盤的大小、導氣孔在導氣盤上的分布的密度數量、導氣孔直徑等參數是非常復雜的。在實際的應用中，可以通過測試獲得最佳效果的導氣孔在導氣盤上的分布的密度數量、導氣孔直徑的數據。實施例2
在實施例1的基礎上，導氣盤的大小，由于受到排氣口以及物料進口等裝置的限制。為了盡量擴散由進氣口進入的保護氣體，導氣孔可以包括擴散傾斜角。導氣孔包括有擴散傾斜角是指以導氣盤中心為中心，導氣孔自上而下向外傾斜。如圖4所示，圖4為經過導氣盤中心的剖面圖，其中Z為導氣盤中心線，導氣孔41自上而下向相反于導氣盤中心線Z的角度向外傾斜，形成擴散傾斜角。導氣孔擴散傾斜角的存在使得由經導氣盤導出保護氣體的氣流形成氣流扇面。實現了前述的擴散保護氣體的目的。這使得導氣盤不需要太大。擴散傾斜角的大小需要根據導氣盤的大小以及爐體大小、導氣盤與液態石英液面的距離等參數確定。實施例3
在實施例1的基礎上，導氣孔可以包括旋流傾斜角。旋流傾斜角是指導氣孔中心切面上存在一定的傾斜角。如圖3所示，AB線表示的導氣孔中心切面是指與導氣孔和導氣盤中心相垂直，且與導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線表示的導氣孔中心切面的剖視圖。導氣孔41包括有旋流傾斜角C。所有導氣孔的傾斜方向一致，即以導氣盤的中心為中心按順時針傾斜或者按逆時針傾斜。導氣孔旋流傾斜角的存 在使得從導氣孔進入爐體的氣流沿與導氣盤中心線相切的方向運動，從而使得氣流圍繞導氣盤中心線做旋流運動。一方面，保護氣體在爐體內的旋流運動延長了氣流至液態石英液面的距離，導氣孔進入的氣流合并效果更好，與液態石英液面的接觸更為均勻；另一方面，氣流與液態石英液面之間存在相對流動，從而帶動與液態石英表面相接觸的保護氣體的流動，造成對液態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石英液面，從而更好地達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、導氣孔上的擴散傾斜角與旋流傾斜角可以并存。2、本發明的關鍵點在于進氣口處的導氣盤。本領域技術人員理解，爐體其他的部分，如加熱裝置、保溫設計、進料口和出料口的設計等等不構成對本發明權利要求保護范圍的限制。
權利要求
1.一種石英棒連熔爐，包括爐體、進氣口、排氣口 ；其特征在于，所述的進氣口處安裝有導氣盤，導氣盤上包括有多個導氣孔。
2.如權利要求1所述的石英棒連熔爐，其特征在于，所述的導氣孔包括擴散傾斜角。
3.如權利要求1所述的石英棒連熔爐，其特征在于，所述的導氣孔包括旋流傾斜角。
全文摘要
本發明公開了一種石英棒連熔爐，包括爐體、進氣口、排氣口。其中進氣口處安裝有導氣盤。導氣盤上包括有多個導氣孔。導氣孔包括有擴散傾斜角和旋流傾斜角，使得保護氣體進入爐體產生擴散和旋流效果。使得保護氣體對液態石英的作用均勻，避免了保護氣體對液態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 優先權日2013年1月5日
發明者呂德潤, 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