[发明专利]连熔法生产大尺寸石英筒工艺、石英筒及其应用

说明书

本发明公开了一种连熔法生产大尺寸石英筒工艺，包括如下步骤：连熔炉预热，添加原材料，石英筒成型，拉制石英筒，使所述石英筒被缓慢匀速拉出；石英筒尺寸调节，通过调整所述石英筒承接机构与石英筒之间的向上的支撑力和挤压摩擦力，改变所述石英筒的拉出速率，获得所需尺寸的所述石英筒，所述石英筒的直径为300‑600mm，壁厚为20‑100mm；石英筒切割，对输出稳定的所述石英筒进行切割。可应用于半导体加工，高温制造领域。

技术领域

本发明涉及石英筒加工技术领域，尤其涉及一种连熔法生产大尺寸石英筒工艺、石英筒及其应用。

背景技术

石英是一种物理性质和化学性质均十分稳定的矿产资源，晶体属三方晶系的氧化物矿物，即低温石英。

作为一种重要的石英制品，石英筒的传统工艺是首先生产石英铸碇，再进行切割生产石英筒。上述工艺材料利用率低，成本高，并且由于石英铸碇生成过程中内部会产生气泡，因此质量较差。尤其是大尺寸的石英玻璃管，生产难度极大，质量也无法保证。

业内连熔法目前还没有成熟的生产大尺寸的石英筒，即石英大筒的先例。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种连熔法生产大尺寸石英筒工艺，以解决上述技术问题。

一种连熔法生产大尺寸石英筒工艺，包括如下步骤：

连熔炉预热，给加热机构供电，使连熔炉的坩埚内形成梯级的加热区域；

添加原材料，通过加料口向所述连熔炉的坩埚内连续加入石英砂；

石英筒成型，石英砂经所述加热区域充分熔化，排出气体后，经成型器成型，并由炉口输出；

拉制石英筒，由所述连熔炉输出的石英筒靠重力下移，进入设置于所述连熔炉下方的石英筒承接机构，所述石英筒通过设置在石英承接机构通过石英筒轴向向上的支撑力和石英筒侧面的挤压摩擦力，使所述石英筒被缓慢匀速拉出；

石英筒尺寸调节，通过调整所述石英筒承接机构与石英筒之间的向上的支撑力和挤压摩擦力，改变所述石英筒的拉出速率，获得所需尺寸的所述石英筒；

石英筒切割，对输出稳定的所述石英筒进行切割。

进一步地，所述石英筒的直径为300-600mm，壁厚为20-100mm。

进一步地，所述梯级的加热区域是指在连熔炉内形成由上到下形成三个区域，分别为预热区，熔融区和成型区，所述预热区温度为1300-1750℃，所述熔融区温度为1800-2450℃，所述成型区温度为1750-2150℃。

进一步地，所述石英筒的拉出速率为5-30mm/min。

进一步地，控制切割设备在切割所述石英筒的同时，与所述石英筒保持相同的速率下降，所述切割设备持续被冷却。

进一步地，所述石英筒向下移动的速率为v＝(D²-d²)/(k*T)，其中v为石英筒移动速率，单位为cm/min，所述，D为石英筒外径，单位为mm，d为石英筒内径，单位为mm，T为成型区温度，单位为℃，k为系数，单位为(mm²*min)/(cm*℃)，其中k＝0.12-18。

进一步地，所述k(mm²*min)/(cm*℃)＝D²*S/Q，其中D为石英筒外径，单位为mm，S为石英筒壁厚，单位为mm，Q为平衡系数，等于1800000(cm*mm*℃/min)。

进一步地，所述石英筒的尺寸通过调整口模与芯模来改变。

进一步地，提供一种石英筒，所述石英筒为采用上述的生产工艺制备而成。