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剛玉管高溫炸裂原因分析

發(fā)布時間:2020-06-03  瀏覽次數(shù):8819

高溫管式爐立式管式爐,氣氛CVD系統(tǒng),使用剛玉爐管做加熱腔高純剛玉爐管(或剛玉制品),在利用其高純高溫的優(yōu)質(zhì)特性的同時,我們必須要遵循剛玉材質(zhì)的固有特性(抗熱震性相對較差,不耐急冷急熱),在使用過程中謹(jǐn)慎操作,不當(dāng)操作會造成爐管或坩堝的炸裂(不會使用的親,請慎重采購)為提高高純剛玉制品的使用壽命,減少因使用不當(dāng)造成損壞所帶來的損失,特提出以下幾點(diǎn)建議供用戶參考:

一、造成爐管或坩堝炸裂的原因分析:
A.溫差太大:

  1.在使用高溫爐管(或剛玉制品)的時候升溫和降溫速度最好控制5 度/分鐘,越慢越好。急冷急熱是導(dǎo)致剛玉爐管斷管的主要原因之一,常壓下使用溫度一般不要超過1650℃;

  2 .請始終保持管內(nèi)清潔,用后及時清理爐管內(nèi)壁,不要?dú)埩粢恍悠吩诠軆?nèi),以避免發(fā)生化學(xué)反應(yīng),高溫區(qū)應(yīng)避免雜質(zhì)混入,尤其是金屬碎屑及含K2O、Na2O、CaO、SiO2等的非金屬礦物原料等,否則易形成低溫共熔物而使剛玉管損壞開裂;

  3 .在放樣和取樣時不要高于150度 ,且要緩慢的從邊緣向中心推進(jìn)。高溫送樣和取樣是造成剛玉管斷裂主要原因,不得用低溫物體觸碰高溫的爐管,避免將剛玉管直接插入高溫的爐膛中。降溫時要程序降溫至300度以后自然冷卻,升降溫速率控制到5℃左右,不能用風(fēng)冷或用冷卻水間接降溫。應(yīng)避免高純剛玉爐管局部驟冷驟熱,尤其是熱態(tài)的剛玉管應(yīng)避免直接放在常溫狀態(tài)下的耐火磚或耐火纖維毯上,否則很容易炸裂。同時也避免溫度高蓄熱量大的燒結(jié)物在剛玉爐管內(nèi)觸壁移動,如需移動,移動時溫度梯度最好控制在200℃以內(nèi)。

4.在需要通氣氛場所,氣流量不要過大,以每分鐘10~50個氣泡為宜,避免冷氣體流量過大造成爐管溫差過大,使?fàn)t管斷裂,高溫下,由于氣體膨脹,氣泡量會增多,不要減少進(jìn)氣量,避免降溫時由于進(jìn)氣量的減少造成密封水倒吸進(jìn)爐管,造成爐管炸裂;

5.剛玉管在使用中要在管中放隔熱塞(每側(cè)一個或兩個),位置是熱區(qū)和冷區(qū)之間的位置,以減小溫度梯度造成的炸裂。

B.重力形變:
  高溫使用剛玉爐管,建議在管子兩側(cè)加托架,以免造成管子因為重力變形斷裂;

C. 其它原因:

1.在剛玉爐管里面燒的樣品,特別是要燒到1300℃左右的樣品,含水量要少(含水量是指:吸附水,結(jié)晶水和在加熱過程中生成的水);含水量多的樣品建議先將樣品120度左右預(yù)燒一下,排干水分,再放入到剛玉爐管內(nèi)燒結(jié)反應(yīng);

  2.新買的爐管子要在5℃/min的升溫速率下,升溫到1300℃烘烤一次然后再用于工作,以消除應(yīng)力和污染物;

  3.建議升溫速度不要過快的,升溫速度5~8℃/min,極限速度最快10℃/min,降溫要設(shè)置降溫曲線,最佳升溫速率不得高于10℃/min,降溫速率應(yīng)低于10℃/min
(一定要設(shè)置降溫速率,切忌在高溫處直接停止程序)

  4.建議升降溫速率:500℃以下≤5℃/min;

                    500-800℃≤10℃/min;

                    800-1000℃≤5℃/min;

                   1000-1400℃≤3℃/min;

                   1400-1600℃≤2℃/min

5、為盡量避免由于溫度梯度變化大而導(dǎo)致高純剛玉爐管斷裂,建議爐管內(nèi)管堵(或反射屏)位置盡量不要與管外保溫棉(或隔熱支撐處)位置重疊,根據(jù)使用經(jīng)驗,管堵外拉一些,都會相應(yīng)的提高剛玉管的使用壽命。

6、高純剛玉爐管屬脆硬性材料,對于不同的使用條件和工藝方法,剛玉管的使用壽命不盡相同,其受使用溫度、升降溫速率、氣氛、燒結(jié)物揮發(fā)、環(huán)境溫度以等影響很大。望使用用戶能結(jié)合自身工藝特點(diǎn),總結(jié)出一套最適合使用條件的操作規(guī)范。

二、造成爐管形變原因分析:

 1.常溫下使用溫度長時間超過1600度,由于重力原因造成爐管彎曲變形;

 2.長時間高溫≧1500℃時,爐管處于逐漸軟化狀態(tài),應(yīng)盡量在常壓下(流動保護(hù)氣氛下)使用,爐管內(nèi)的絕對正向壓力≧0.15Mpa時會造成爐管向外外鼓肚子。若爐管抽真空,反向壓力≦0.05Mpa時 ,會造成爐管向內(nèi)形變 。