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剛玉管高溫炸裂原因分析

發布時間:2020-06-03  瀏覽次數:249

高溫管式爐,立式管式爐,氣氛CVD系統,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質特性的同時,我們必須要遵循剛玉材質的固有特性(抗熱震性相對較差,不耐急冷急熱),在使用過程中謹慎操作,不當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,減少因使用不當造成損壞所帶來的損失,特提出以下幾點建議供用戶參考:

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 .請始終保持管內清潔,用后及時清理爐管內壁,不要殘留一些樣品在管內,以避免發生化學反應,高溫區應避免雜質混入,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。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,不能用風冷或用冷卻水間接降溫。應避免高純剛玉爐管局部驟冷驟熱,尤其是熱態的剛玉管應避免直接放在常溫狀態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物在剛玉爐管內觸壁移動,如需移動,移動時溫度梯度最好控制在200℃以內。

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,使爐管斷裂,高溫下,由于氣體膨脹,氣泡量會增多,不要減少進氣量,避免降溫時由于進氣量的減少造成密封水倒吸進爐管,造成爐管炸裂;

5.剛玉管在使用中要在管中放隔熱塞(每側一個或兩個),位置是熱區和冷區之間的位置,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度左右預燒一下,排干水分,再放入到剛玉爐管內燒結反應;

  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,降溫要設置降溫曲線,最佳升溫速率不得高于10℃/min,降溫速率應低于10℃/min
(一定要設置降溫速率,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致高純剛玉爐管斷裂,建議爐管內管堵(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,根據使用經驗,管堵外拉一些,都會相應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、燒結物揮發、環境溫度以等影響很大。望使用用戶能結合自身工藝特點,總結出一套最適合使用條件的操作規范。

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,應盡量在常壓下(流動保護氣氛下)使用,爐管內的絕對正向壓力≧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 ,會造成爐管向內形變 。

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