Индукционная тигельная печь Советский патент 1984 года по МПК F27D11/06 

Изобретение относится к металлур гии, в частности к индукционным тигельным печам для выплавки полу,проводниковых натериалов. Известны индукционные печи для плавки кремниевых сплавов и для силицирования материалов, содержащие каркас, в котором размещен инду тор, охватывающий графитовый тигель отделенный от индуктора геплоизоляционн№1 слоем Cl 3. Недостатком этих печей является вытекание расплавленного кремния сквозь микропоры графитового тигля и последующий прожог трубки индуктора при перегреве расплава свыше . Наиболее близкой к изобретению является индукционная тигельная печь, содержащая индуктор, холодный тигель, в который установлен графитовый тигель, причем оба тигля уста новлены без зазора между собой 2 Однако известная печь не имеет достаточной стойкости из-за вытекания расплава сквозь микропоры графитового тигля и попадания его на холодный тигель, что может прИвести к выходу последнего из строя. Цель изобретения -. повьшение сто кости графитового тигля., Эта цель достигается тем, что в индукционной тигельной печи, содержащей индуктор, холодный тигель, в который устанбвлен графитовый тигел между холодным и графитовьвчи. тиглями выполнен зазор, заполненный элек тротеплоизоляционным материалом и равньй на высоте, охваченной индукTopoMj 1 - 5% внутреннего диаметра холодного тигля. . На чертеже изображена предлагаемая печь, разрез. Индукционнай тигельная печь имеет индуктор 1, охватывающий холодный тигель, состоящий из отдельных взаимозаменяемых водоохлаждаемых трубчатых металлических секций 2. В нижней части холодного тиг ля установлен водоохлаждаемый поддо 3, на котором установлен коаксиальн холодному тиглю 2 графитовьй тигель Зазор между графитовым тиглем 4 и охлаждаемым поддоном 3 заполнен теплоизоляционной засьшкой 5, например, из плавленного магнезита. Зазор между тиглями 2 и 4 заполнен электрвтеплоизоляционным материалом например, порошком двуокиси циркони являющимся неэлектропроводным при высоких (порядка ,1800-2000с) температурах. Величина зазора равна на высоте, охваченной ицдуктором, 1 - 5% внутреннего диаметра холодного тигля. В плавильном пространстве тигля 4 помещен предназначенный для плавления кремний. Индукционная тигельная печь работает следующим образом. В плавильное пространство тигля 4 помещают шихтовые материалы, например кремний, включают на нагрев индуктор 1 и перегревают графитовый тигель 4 до заданной температуры, например до 2600С. Затем в полученньй расплав погружают детали, предназначенные для их силицирования. Поокончании процесса силицирования детали извлекают и вместо HIIX погружают новые. При проведении процесса силицйро вания часть расплава проникает CKBO3S микропоры тигля 4 в зазор между тиглями 2 и 4, в,котором находится слой электротеплоизоляционного материала 6, в котором расплав застыг вает и вновь становится- неэлектро- проводным и не экранирует тигель 4. Рас.плав, попавщйй в слой теплоизоляци нного материала 6, также застывает, чем уменьшаются тепловые потери через днище тигля 4. Для исключения явления экранирования графита необходимо, чтобы толщина слоя-кремния в зазоре между тиглями не превьппала критическую величину. Нижний предел величины зазора предложен не менее 1% от внутреннего диаметра холодного тигля, так как при меньшем зазоре (Графитовый тигель практически невозможно вс:тавить в холодный тигель, а . учитывая, что графит при нагревании расширяется, то при меньшем зазоре графит, расширяясь, может повредить холодный тигель. Например, при диаметре холодного тигля 100 мм (тигли меньшего диаметра в процессах силицирования не применяются) минимальный зазор между тиглями составляет 1мм. Верхний предел величины зазора не должен превышать 5% от внутреннего диаметра холодного тигля, так как при зазоре большего размера эффект экранирования графи- . та кремнием начинает,существенно влиять на вьщеление мощности в графите .

J . 1128084 ,4

Экономическая.эффективность изоб- Учитывая это, предлагаемую электроретения может быть подсчитана в печь целесообразно комплектовать каждом отдельном случае применения одним плавильный.узлом, что пози зависит от размеров печи и харак- воляет получить экономический эффект ,тера технологического процесса. На- 5 70000 руб. от снижения стоимости пример, использование предлагаемой печи. Кроме того, значительно српечи в процессах силицирования де- :кращаются эксплуатационные зат-. талей позволяет увеличить срок слэше- раты, связанные с расходом гра-бы плавильного тигля как минимум фита и изготовлением 1 рафитовых в два раза на печах типа ОКБ-1541, Ю тиглей.

ИНДУКЦИОННАЯ ТИГЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ, содержащая индуктор, холодный тьгель, в который установлен графитовый тигель, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости графитового тигля, между холодным и графитовым тиглями вьтолнен зазор, заполненный электротеплоизоляционным материалом и равный на высоте, охваченной индуктором, 1-5% внутреннего диаметра холодного тигля. (Л ,1 00 00 ||