專(zhuān)利名稱(chēng)：一種超大口徑石英玻璃管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石英玻璃管的生產(chǎn)方法，特別是一種超大口徑石英玻璃管的制造方法。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)石英玻璃管，均采用常規(guī)的氣煉、電熔一步法，所使用的鎢坩鍋口徑較小、連熔爐熱熔總量較低，所出產(chǎn)品含氣泡、氣線密度高，尺寸公差較大，不能滿足生產(chǎn)Φ520mm以上超大口徑石英玻璃管的技術(shù)需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的超大口徑石英玻璃管的制造方法。·本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一種超大口徑石英玻璃管的制造方法，其特點(diǎn)是，其步驟如下(I)連熔法生產(chǎn)石英玻璃母管將純度為99. 998%的石英砂原料投入到連熔爐的O750mm鎢坩鍋中進(jìn)行熔煉，所述的鎢坩鍋的直徑和長(zhǎng)度可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，優(yōu)選Φ750mm、長(zhǎng)度2000mm，這樣可以增加熔化原料的時(shí)間，以便排出熔料中的氣體雜質(zhì)，提高熔料的純度，減少成型石英管的氣泡氣線的數(shù)量；爐內(nèi)的溫度保持在2000°C 2300°C，經(jīng)通電熔融的石英料液高溫?zé)岢恋砗螅ㄟ^(guò)排氣孔排出氣體雜質(zhì)和料液雜質(zhì)后，料液進(jìn)入成型器料臺(tái)進(jìn)行成型，所述的連熔爐內(nèi)的成型器芯桿的直徑Φ380ι πΓΦ410πιπι，成型器料臺(tái)的直徑Φ420ι πΓΦ445mm,再經(jīng)過(guò)變頻控制的牽引機(jī)向下拉制成型，得到Φ320ι πΓΦ480mm、壁厚10 mm的大口徑抗高溫變形的石英玻璃母管；
(2)擴(kuò)管成型將石英玻璃母管的兩端分別裝夾在二次成型機(jī)的左、右卡頭上，控制成型機(jī)中間托盤(pán)裝置上的加熱器，點(diǎn)火，火焰溫度達(dá)1700°C，同時(shí)，左、右兩個(gè)卡頭以均勻速度做同步高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為50(Γ1200轉(zhuǎn)/分鐘當(dāng)火焰溫度使石英玻璃母管局部處于熔融狀態(tài)時(shí)，石英玻璃母管受離心力影響，向外擴(kuò)張，此時(shí)利用裝夾在中間托盤(pán)裝置上的石墨輪控制著二次成型管的最終直徑，隨著擴(kuò)管過(guò)程的進(jìn)行，加熱器在緩慢的勻速向左運(yùn)動(dòng)，右卡頭同時(shí)做直線勻速移動(dòng)，同時(shí)加熱器與右卡頭的直線移動(dòng)速度和距離受石英玻璃母管的熔融程度控制；
(3)后處理當(dāng)二次成型管達(dá)到預(yù)設(shè)的直徑后，轉(zhuǎn)送到切機(jī)，將兩端裝夾的廢料切除；接著送去酸洗車(chē)間，進(jìn)行清洗；酸洗結(jié)束后，轉(zhuǎn)送超聲波清洗，然后進(jìn)行退火處理，消除二次成型管的應(yīng)力，最后對(duì)二次成型管進(jìn)行質(zhì)檢。二次成型管的壁厚、直徑與以下生產(chǎn)環(huán)節(jié)的幾個(gè)方面有關(guān)
1、生產(chǎn)車(chē)間的工況環(huán)境有關(guān)；
2、加熱裝置的伺服系統(tǒng)均勻移動(dòng)有關(guān)；
3、右卡頭伺服系統(tǒng)的均勻移動(dòng)及旋轉(zhuǎn)有關(guān)；
4、計(jì)算的準(zhǔn)確度有關(guān)。
在生產(chǎn)中減少二次成型管的氣線方法
1、對(duì)石英母管中存在的較大氣線，預(yù)先采取高溫火燒及填料的方法消除；
2、對(duì)石英母管中存在的細(xì)小氣線，可以在石英母管二次成型的過(guò)程中予以消除。本發(fā)明采用一步連熔法生產(chǎn)、二次擴(kuò)管成型技術(shù)，可以得到直徑Φ520πιπι、壁厚5mm以上各種規(guī)格的超大口徑石英玻璃管。制作時(shí)先一步成型為大口徑抗高溫變形石英玻璃母管，在擴(kuò)管時(shí)，通過(guò)調(diào)整離心閥尺寸，石英管的成型尺寸可逐步擴(kuò)大；在擴(kuò)管過(guò)程中，經(jīng)微調(diào)離心閥，即可生產(chǎn)出Φ520πιπι、壁厚5mm以上各種不同規(guī)格的超大口徑石英玻璃管，而且產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，可抗1300°C 1500°C的高溫，變形率< 3%，良品率在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上提高了 15%左右。本發(fā)明可用于12英寸以上超大規(guī)模集成電路硅片高溫?cái)U(kuò)散反應(yīng)容器中，且可重復(fù)使用。
具體實(shí)施方式
具體描述本發(fā)明的技術(shù)方案，以便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，而不構(gòu)成對(duì)其他權(quán)利的限制。實(shí)施例I，一種超大口徑石英玻璃管的制造方法，其步驟如下(I)連熔法生產(chǎn)石英玻璃母管將純度為99. 998%的石英砂原料投入到連熔爐的Φ750πιπι、長(zhǎng)度2000mm鎢坩鍋中進(jìn)行熔煉，爐內(nèi)的溫度保持在2000°C，經(jīng)通電熔融的石英料液高溫?zé)岢恋砗螅ㄟ^(guò)排氣孔排出氣體雜質(zhì)和料液雜質(zhì)后，料液進(jìn)入成型器料臺(tái)進(jìn)行成型，所述的連熔爐內(nèi)的成型器芯桿的直徑Φ380ι πι，成型器料臺(tái)的直徑C>420mm，再經(jīng)過(guò)變頻控制的牽引機(jī)向下拉制成型，得到Φ 320mm、壁厚10 mm的大口徑抗高溫變形的石英玻璃母管；
(2)擴(kuò)管成型將Φ320mm大口徑石英玻璃母管的兩端分別裝夾在二次成型機(jī)的左、右卡頭上，人工控制成型機(jī)中間托盤(pán)裝置上的加熱器，自動(dòng)送氣，氫、氧分開(kāi)供給，點(diǎn)火，火焰溫度達(dá)1700°C，同時(shí)，左、右兩個(gè)卡頭以均勻速度做同步高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為50(Γ1200轉(zhuǎn)/分鐘(兩個(gè)卡頭的轉(zhuǎn)速受石英玻璃母管直徑及加熱器送熱量控制)，當(dāng)火焰溫度使石英玻璃母管局部處于熔融狀態(tài)時(shí)，石英玻璃母管受離心力影響，向外擴(kuò)張，此時(shí)利用裝夾在中間托盤(pán)裝置上的石墨輪控制著二次成型管的最終直徑；
隨著擴(kuò)管過(guò)程的進(jìn)行，加熱器在緩慢的勻速向左運(yùn)動(dòng)，右卡頭同時(shí)做直線勻速移動(dòng)(移動(dòng)方向由石英玻璃母管及二次成型管的關(guān)系決定，其計(jì)算公式為重量=
根據(jù)這個(gè)公式來(lái)確定石英玻璃母管與二次成型管之間的比
IxlO6
例關(guān)系，并最終確定右卡頭的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度)，同時(shí)加熱器與右卡頭的直線移動(dòng)速度和距離受石英玻璃母管的熔融程度控制，即可生產(chǎn)出Φ520πιπι、壁厚5mm超大口徑石英玻璃管；
(3)后處理當(dāng)二次成型管達(dá)到預(yù)設(shè)的直徑后，轉(zhuǎn)送到切機(jī)，將兩端裝夾的廢料切除；接著送去酸洗車(chē)間，進(jìn)行清洗；酸洗結(jié)束后，轉(zhuǎn)送超聲波清洗，然后進(jìn)行退火處理，消除二次成型管的應(yīng)力，最后對(duì)二次成型管進(jìn)行質(zhì)檢，質(zhì)檢的項(xiàng)目主要包括二次成型管的壁厚、直徑及氣線。實(shí)施例2，一種超大口徑石英玻璃管的制造方法，其步驟如下(I)連熔法生產(chǎn)石英玻璃母管將純度為99. 998%的石英砂原料投入到連熔爐的Φ 750mm、長(zhǎng)度2000mm鎢坩鍋中進(jìn)行熔煉，爐內(nèi)的溫度保持在2200°C，經(jīng)通電熔融的石英料液高溫?zé)岢恋砗螅ㄟ^(guò)排氣孔排出氣體雜質(zhì)和料液雜質(zhì)后，料液進(jìn)入成型器料臺(tái)進(jìn)行成型，所述的連熔爐內(nèi)的成型器芯桿的直徑Φ400mm,成型器料臺(tái)的直徑Φ435mm,再經(jīng)過(guò)變頻控制的牽引機(jī)向下拉制成型，得到Φ420_的大口徑抗高溫變形的石英玻璃母管；
(2)擴(kuò)管成型將Φ420πιπι的大口徑石英玻璃母管的兩端分別裝夾在二次成型機(jī)的左、右卡頭上，人工控制成型機(jī)中間托盤(pán)裝置上的加熱器，自動(dòng)送氣，氫、氧分開(kāi)供給，點(diǎn)火，火焰溫度達(dá)1700°C，同時(shí)，左、右兩個(gè)卡頭以均勻速度做同步高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為50(Γ1200轉(zhuǎn)/分鐘(兩個(gè)卡頭的轉(zhuǎn)速受石英玻璃母管直徑及加熱器送熱量控制)，當(dāng)火焰溫度使石英玻璃母管局部處于熔融狀態(tài)時(shí)，石英玻璃母管受離心力影響，向外擴(kuò)張，此時(shí)利用裝夾在中間托盤(pán)裝置上的石墨輪控制著二次成型管的最終直徑；
隨著擴(kuò)管過(guò)程的進(jìn)行，加熱器在緩慢的勻速向左運(yùn)動(dòng)，右卡頭同時(shí)做直線勻速移動(dòng)(移動(dòng)方向由石英玻璃母管及二次成型管的關(guān)系決定，其計(jì)算公式為重量
=趣二雙學(xué)化座,根據(jù)這個(gè)公式來(lái)確定石英玻璃母管與二次成型管之間的·IxlO6
比例關(guān)系，并最終確定右卡頭的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度)，同時(shí)加熱器與右卡頭的直線移動(dòng)速度和距離受石英玻璃母管的熔融程度控制，即可生產(chǎn)出Φ620πιπι、壁厚5mm超大口徑石英玻
璃管；
(3)后處理當(dāng)二次成型管達(dá)到預(yù)設(shè)的直徑后，轉(zhuǎn)送到切機(jī)，將兩端裝夾的廢料切除；接著送去酸洗車(chē)間，進(jìn)行清洗；酸洗結(jié)束后，轉(zhuǎn)送超聲波清洗，然后進(jìn)行退火處理，消除二次成型管的應(yīng)力，最后對(duì)二次成型管進(jìn)行質(zhì)檢，質(zhì)檢的項(xiàng)目主要包括二次成型管的壁厚、直徑及氣線。實(shí)施例3，一種超大口徑石英玻璃管的制造方法，其步驟如下(I)連熔法生產(chǎn)石英玻璃母管將純度為99. 998%的石英砂原料投入到連熔爐的Φ750πιπι、長(zhǎng)度2000mm鎢坩鍋中進(jìn)行熔煉，爐內(nèi)的溫度保持在2300°C，經(jīng)通電熔融的石英料液高溫?zé)岢恋砗螅ㄟ^(guò)排氣孔排出氣體雜質(zhì)和料液雜質(zhì)后，料液進(jìn)入成型器料臺(tái)進(jìn)行成型，所述的連熔爐內(nèi)的成型器芯桿的直徑Φ410ι πι，成型器料臺(tái)的直徑C>445mm，再經(jīng)過(guò)變頻控制的牽引機(jī)向下拉制成型，得到Φ480_的大口徑抗高溫變形的石英玻璃母管；
(2)擴(kuò)管成型將Φ480πιπι的大口徑石英玻璃母管的兩端分別裝夾在二次成型機(jī)的左、右卡頭上，人工控制成型機(jī)中間托盤(pán)裝置上的加熱器，自動(dòng)送氣，氫、氧分開(kāi)供給，點(diǎn)火，火焰溫度達(dá)1700°C，同時(shí)，左、右兩個(gè)卡頭以均勻速度做同步高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為50(Γ1200轉(zhuǎn)/分鐘(兩個(gè)卡頭的轉(zhuǎn)速受石英玻璃母管直徑及加熱器送熱量控制)，當(dāng)火焰溫度使石英玻璃母管局部處于熔融狀態(tài)時(shí)，石英玻璃母管受離心力影響，向外擴(kuò)張，此時(shí)利用裝夾在中間托盤(pán)裝置上的石墨輪控制著二次成型管的最終直徑；
隨著擴(kuò)管過(guò)程的進(jìn)行，加熱器在緩慢的勻速向左運(yùn)動(dòng)，右卡頭同時(shí)做直線勻速移動(dòng)(移動(dòng)方向由石英玻璃母管及二次成型管的關(guān)系決定，其計(jì)算公式為重量
=_3:_____^______^_____^___________2__〗_____,根據(jù)這個(gè)公式來(lái)確定石英玻璃母管與二次成型管之間的
1x10
比例關(guān)系，并最終確定右卡頭的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度)，同時(shí)加熱器與右卡頭的直線移動(dòng)速度和距離受石英玻璃母管的熔融程度控制，即可生產(chǎn)出Φ680πιπι、壁厚5mm超大口徑石英玻璃管；
(3)后處理當(dāng)二次成型管達(dá)到預(yù)設(shè)的直徑后，轉(zhuǎn)送到切機(jī)，將兩端裝夾的廢料切除；接著送去酸洗車(chē)間，進(jìn)行清洗；酸洗結(jié)束后，轉(zhuǎn)送超聲波清洗，然后進(jìn)行退火處理，消除二次成型管的應(yīng)力，最后對(duì)二次成型管進(jìn)行 質(zhì)檢，質(zhì)檢的項(xiàng)目主要包括二次成型管的壁厚、直徑及氣線。
權(quán)利要求
1.一種超大口徑石英玻璃管的制造方法，其特征在于，其步驟如下(1)連熔法生產(chǎn)石英玻璃母管將純度為99. 998%的石英砂原料投入到連熔爐的Φ750πιπι鎢坩鍋中進(jìn)行熔煉，爐內(nèi)的溫度保持在2000°C 2300°C，經(jīng)通電熔融的石英料液高溫?zé)岢恋砗螅ㄟ^(guò)排氣孔排出氣體雜質(zhì)和料液雜質(zhì)后，料液進(jìn)入成型器料臺(tái)進(jìn)行成型，所述的連熔爐內(nèi)的成型器芯桿的直徑Φ380ι πΓΦ410πιπι，成型器料臺(tái)的直徑Φ420ι πΓΦ445mm,再經(jīng)過(guò)變頻控制的牽引機(jī)向下拉制成型，得到Φ320ι πΓΦ480mm、壁厚10 mm的大口徑的石英玻璃母管； (2)擴(kuò)管成型將石英玻璃母管的兩端分別裝夾在二次成型機(jī)的左、右卡頭上，控制成型機(jī)中間托盤(pán)裝置上的加熱器，點(diǎn)火，火焰溫度達(dá)1700°C，同時(shí)，左、右兩個(gè)卡頭以均勻速度做同步高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為50(Γ1200轉(zhuǎn)/分鐘，當(dāng)火焰溫度使石英玻璃母管局部處于熔融狀態(tài)時(shí)，石英玻璃母管受離心力影響，向外擴(kuò)張，此時(shí)利用裝夾在中間托盤(pán)裝置上的石墨輪控制著二次成型管的最終直徑，隨著擴(kuò)管過(guò)程的進(jìn)行，加熱器在緩慢的勻速向左運(yùn)動(dòng)，右卡頭同時(shí)做直線勻速移動(dòng)，同時(shí)加熱器與右卡頭的直線移動(dòng)速度和距離受石英玻璃母管的熔融程度控制； (3)后處理當(dāng)二次成型管達(dá)到預(yù)設(shè)的直徑后，轉(zhuǎn)送到切機(jī)，將兩端裝夾的廢料切除；接著送去酸洗車(chē)間，進(jìn)行清洗；酸洗結(jié)束后，轉(zhuǎn)送超聲波清洗，然后進(jìn)行退火處理，消除二次成型管的應(yīng)力，最后對(duì)二次成型管進(jìn)行質(zhì)檢。
全文摘要
一種超大口徑石英玻璃管的制造方法，制作時(shí)通過(guò)連熔法生產(chǎn)方式先一步成型為大口徑抗高溫變形石英玻璃母管，再進(jìn)行擴(kuò)管成型，在擴(kuò)管時(shí)，通過(guò)調(diào)整離心閥尺寸，石英管的成型尺寸可逐步擴(kuò)大；在擴(kuò)管過(guò)程中，經(jīng)微調(diào)離心閥，即可生產(chǎn)出Φ520mm、壁厚5mm以上各種不同規(guī)格的超大口徑石英玻璃管，而且產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，可抗1300℃~1500℃的高溫，變形率＜3%，良品率在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上提高了15％左右。本發(fā)明可用于12英寸以上超大規(guī)模集成電路硅片高溫?cái)U(kuò)散反應(yīng)容器中，且可重復(fù)使用。
文檔編號(hào)C03B20/00GK102887624SQ20121007860
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者成士林 申請(qǐng)人:連云港市東海縣宏偉石英制品有限公司