惠 濤 賈書雄 李 路 李 雯 陳 鵬 白培杰

(咸陽(yáng)陶瓷研究設(shè)計(jì)院 陜西 咸陽(yáng) 712000)

前言

石英陶瓷坩堝使用條件極其苛刻，對(duì)外觀缺陷、內(nèi)在質(zhì)量、尺寸精度等都有嚴(yán)格的要求。其生產(chǎn)工藝及干燥過(guò)程直接影響著坩堝的外觀缺陷與內(nèi)在質(zhì)量，因此干燥在生產(chǎn)中的作用不容忽視。我國(guó)現(xiàn)階段陶瓷制品的干燥普遍采用室式干燥器，其門的打開方式與密封效果直接影響著干燥器的產(chǎn)品合格率和生產(chǎn)效率。

1 石英陶瓷坩堝的定義及其制備工藝

1.1 定義

石英陶瓷坩堝全稱為高純?nèi)廴谑⑻沾邵釄?二氧化硅含量≥99.9%)，是以高純?nèi)廴谑樵献龀傻奶沾少|(zhì)坩堝。一般情況下，它的形狀主要有方形和圓筒形。其中，方形的高純石英坩堝用在多晶硅鑄錠環(huán)節(jié)，充當(dāng)多晶硅化料和長(zhǎng)晶的容器；圓形的高純石英坩堝則用在單晶硅中拉單晶的環(huán)節(jié)。

1.2 制備工藝

石英陶瓷坩堝有注漿成形法和注凝成形法2種成形方法。

注漿成形法是將已配制好的石英陶瓷漿料注入高性能的石膏模具中成形，依靠石膏模具的吸水性使?jié){料凝固，得到石英坩堝坯體，再經(jīng)過(guò)干燥、燒成，最終得到石英陶瓷坩堝。此方法在陶瓷生產(chǎn)工藝中使用時(shí)間較長(zhǎng)，易于掌握，是目前使用的較為普遍的成形方法。因其使用石膏模具固化漿料脫模時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率相對(duì)較低。制備的產(chǎn)品密度高，耐磨性好，顯氣孔率低。

注凝成形法是在初配的石英陶瓷漿料中加入一種有機(jī)添加劑，并注入特殊模具成形，漿料中的單體分子會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)形成凝膠網(wǎng)絡(luò)，從而使石英陶瓷漿料固化成為陶瓷坯體，經(jīng)干燥、高溫?zé)Y(jié)得到石英陶瓷坩堝。使用此方法成形具有一定的技術(shù)難度，因而目前國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)廠家掌握。該成形方法成形的坯體能夠快速成形，易于脫模，而且脫模后強(qiáng)度較高，適用于大規(guī)?？焖倩a(chǎn)，是未來(lái)發(fā)展的方向。制備的坩堝具有很高的生坯強(qiáng)度，更適合制作超大尺寸產(chǎn)品。同時(shí)其結(jié)構(gòu)均勻，具有優(yōu)異的抗熱震能力和耐高溫能力。

干燥在兩種石英陶瓷坩堝生產(chǎn)工藝過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，干燥器升降門對(duì)坯體的干燥質(zhì)量不容忽視，下面就將我們開發(fā)設(shè)計(jì)的干燥器升降門機(jī)構(gòu)做一詳細(xì)介紹：

2 干燥器升降門機(jī)構(gòu)介紹

2.1 干燥器升降門機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)

石英陶瓷坩堝干燥器設(shè)備升降門的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1-啟門電機(jī)支撐架 2-鋼絲繩 3-密封門 4-滑道 5-限位滾輪 6-壓板 7-加緊裝置 8-啟門電視 9-滾筒 10-密封條 11-滾筒支撐架 12-安全裝置

干燥器升降門機(jī)構(gòu)主要由升降門電機(jī)、支撐架、滾筒、鋼絲繩、加緊裝置、安全裝置等部件組成。

2.2 升降門機(jī)構(gòu)工作原理

最新的外置式卷門電機(jī)作為動(dòng)力來(lái)源，用鏈條將動(dòng)力轉(zhuǎn)移到滾筒上，借助滾筒的旋轉(zhuǎn)使門完成升降。放到產(chǎn)品前，點(diǎn)擊升降門電機(jī)上升按鈕，電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)并且?guī)?dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼絲繩隨之被纏繞在轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒上與鋼絲繩連接的門被提升起來(lái)，到達(dá)上限位后立即停止；放入產(chǎn)品，然后點(diǎn)擊升降門電機(jī)下降按鈕，電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)并且?guī)?dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼絲繩被轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒釋放，與鋼絲繩連接的門平穩(wěn)下降，到達(dá)下限位后立即停止，并借助門的自重完成密封。

2.3 升降門機(jī)構(gòu)主要參數(shù)

1) 提升重量：300 kg;

2) 滾筒規(guī)格：直徑138 mm×2 924 mm；

3) 提升速度：1.8 m/min;

4) 配備功率：210 W;

5) 提升高度：1 800 mm。

2.4 升降門機(jī)構(gòu)特點(diǎn)

1) 選用最新的外置式卷門電機(jī)，價(jià)格低廉，采購(gòu)方便。配備專用遙控器，可遠(yuǎn)距離操控啟動(dòng)、停止；并配有手動(dòng)裝置，以備故障時(shí)應(yīng)急操作。

2) 整個(gè)支撐架采用型材制作，不需要特殊加工，可靠耐用不易變形，制作安裝簡(jiǎn)便。

3) 利用槽鋼自身的特點(diǎn)，不需要深加工更不需要另外制作安裝滑道，使門在其內(nèi)壁空間內(nèi)自由滑動(dòng)，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，而且置于其中的門能非常方便的拆卸?；琅c干燥室鋼結(jié)構(gòu)主體采用高強(qiáng)度螺栓連接，地面用膨脹螺栓固定，使整個(gè)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐用。

4) 滾筒預(yù)先焊接成可調(diào)節(jié)的，安裝時(shí)一邊與電機(jī)采用活動(dòng)式扣接；另一邊根據(jù)實(shí)際需要，調(diào)節(jié)滾筒長(zhǎng)度，將其搭接在固定板上。

5) 特殊設(shè)計(jì)的密封體系，根據(jù)密封門高度、提升高度和門厚度設(shè)計(jì)加緊裝置、安裝位置及其方式。加緊裝置設(shè)計(jì)為斜面帶直段式，當(dāng)門下降通過(guò)斜面時(shí)，利用門自身重量，使門同時(shí)受到向內(nèi)與向下的力，迫使與門框緊密貼合。通過(guò)直段繼續(xù)向下時(shí)，僅受到向下的重力，到達(dá)下限停止。貼合處采用耐高溫、耐腐蝕、重復(fù)使用率高的特殊設(shè)計(jì)的空心橡膠材料作為密封原件，方便擠壓變形，工作時(shí)受到向內(nèi)與向下的作用力，使其徹底完成密封，效率可達(dá)到98%以上。此體系密封件設(shè)置在門框上，方便更換。

6) 特殊設(shè)計(jì)的安全裝置，在完全不影響升降門提升的情況下，自動(dòng)鎖定，防止因門出現(xiàn)意外自由降落造成危險(xiǎn)，當(dāng)門需要下降時(shí)用手動(dòng)解除鎖定。

7) 此種機(jī)構(gòu)幾乎不占用多余空間。普通的對(duì)開式門需要大約為7 m2(門的操作空間)，要占用大量的門前空間。而此機(jī)構(gòu)緊靠門框設(shè)置，可以說(shuō)不需要操作空間，門前可以臨時(shí)堆放空窯車，方便其它干燥室裝窯，空間利用率較高。

2.5 開發(fā)的升降門機(jī)構(gòu)與普通的對(duì)開式門的對(duì)比(見(jiàn)表1)

表1 升降門(已開發(fā))與普通對(duì)開門的對(duì)比

3 結(jié)語(yǔ)

此機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)成功將有效地減少了陶瓷干燥器門縫熱氣體的溢出，從而使門內(nèi)附近的熱氣體能夠更加均勻的循環(huán)流動(dòng)，保證了干燥器內(nèi)部熱氣均勻性，大大提升了整個(gè)設(shè)備的產(chǎn)品合格率。這種機(jī)構(gòu)已在多個(gè)石英陶瓷坩堝廠家得到應(yīng)用，效果顯著，受到了用戶以及業(yè)內(nèi)人士的一致好評(píng)。