GB/T10067.414-2018
电热和电磁处理装置基本技术条件第414部分：工业宝石炉
Basicspecificationforelectroheatingandelectromagneticprocessinginstallations—Part414:Industrialgemfurnace
- 中国标准分类号（CCS）K61
- 国际标准分类号（ICS）25.180.10
- 实施日期2019-01-01
- 文件格式PDF
- 文本页数12页
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电热和电磁处理装置基本技术条件第414部分：工业宝石炉
国家标准 GB/T10067.414一2018 电热和电磁处理装置基本技术条件 第414部分:工业宝石炉 Basicspeecifieationforelectroheatingandelectromagneticprocessinginstalations- Part414:Industrialgemfurnace 2018-06-07发布 2019-01-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB:/T10067.414一2018 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 产品分类 设计和制造 性能要求 试验方法 8 检验规则 标志包装、运输和贮存 10订购与供货
GB:/T10067.414一2018 前 言 GB/T10067《电热和电磁处理装置基本技术条件》分为以下部分 第1部分:通用部分 第2部分:电弧加热装置; 第21部分:大型交流电弧炉; 第3部分:感应电热装置 第31部分:中频无心感应炉; 第32部分;电压型变频多台中频无心感应炉成套装置; 第33部分;工频无心感应熔铜炉; 部分:晶体管式高频感应加热装置; 第35部分;中频真空感应熔炼炉; 第 4部分:间接电阻炉 第41部分;网带式电阻加热机组 第42部分:推送式电阻加热机组; 第43部分;强迫对流井式电阻炉 第44部分箱式电阻炉 第45部分;真空淖火炉; 第46部分;罩式电阻炉 第47部分;真空热处理和钉焊炉; 第48部分;台车式电阻炉 第49部分;自然对流井式电阻炉; 第410部分;单晶炉 第411部分;电热浴炉" 第412部分;箱式淬火炉 第413部分;实验用电阻炉 第414部分;工业宝石炉 第415部分;多晶硅铸锭炉; -第5部分;高频介质加热设备; 第8部分电渣重熔炉 本部分为GB/T10067的第414部分
本部分按照GB/T1.l一2009给出的规则起草
本部分由电器工业协会提出 本部分由全国工业电热设备标准化技术委员会(SAC/TC121)归口
本部分起草单位;江苏华盛天龙光电设备股份有限公司、哈尔滨奥瑞德光电技术股份有限公司、西 安电炉研究所有限公司、元亮科技有限公司常州市乐萌压力容器有限公司、国家电炉质量监督检验中 心、江苏星特亮科技有限公司、电工技术学会电热专业委员会
本部分主要起草人:李留臣、左洪波、余维江、柳祝平、潘燕萍、李琨、徐海波、束天和,袁芳兰、张永武、 周正星、咎场
GB:/T10067.414一2018 电热和电磁处理装置基本技术条件 第414部分工业宝石炉 范围 GB/T10067的本部分规定了工业宝石炉的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志,包装、 运输和贮存及订购与供货
本部分适用于高真空或在保护气氛低正压条件下采用不同长晶方法(如提拉法、泡生法、导模法,热 交换法、温度梯度法、堆蜗下降法等)生长宝石晶体的工业宝石炉,其他工业宝石炉也可参照使用
规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的
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GB/T150.1一2011压力容器第1部分;通用要求 GB/T2900.23-2008电工术语工业电热装置 GB3095一2012环境空气质量标准 电热装置的安全第1部分;通用要求 GB5959.12005 GB8978一1996污水综合排放标准 GB/T10066.12004 电热设备的试验方法第1部分:通用部分 GB T 10066.4一2004电热设备的试验方法第4部分;间接电阻炉 /T 10067.1-2005电热装置基本技术条件第1部分;通用部分 GB 电热装置基本技术条件第4部分;间接电阻炉 GB/T10067.4一2005 GB/T10067.410一2014电热装置基本技术条件第410部分单晶炉 GB12348一2008工业企业厂界环境噪声排放标准 GB16297一1996大气污染物综合排放标准 JB/T9691一1999电热设备产品型号编制方法 术语和定义 GB/T2900.23一2008,GB/T10067.4一2005,GB/T10067.4102014界定的以及下列术语和定义 适用于本文件 3.1 工业宝石炉industr tria#em furnace 在高真空或在保护气氛低正压条件下采用不同长品方法(如提拉法,泡生法、导模法,热交换法、温 度梯度法、堆蜗下降法等)生长宝石晶体的工业电热设备
3.2 提拉轴pullershaft 用于固定籽晶实现晶体生长提拉及旋转,同时进行热量传输配合热场实现晶体生长所需温度梯度
GB/T10067.414一2018 的运动杆件
3.3 堆塌轴crucibleshaft 用于支撑堆蜗实现晶体生长熔池液面旋转,同时进行热量传输配合热场实现晶体生长所需温度梯 度的运动杆件
3.4 提拉法cz0chralskimethod 宝石晶体的一种长晶方法,即原料被加热熔化至熔体后,通过固体籽晶末端与液面接触形成具有温 度差的固液界面,逐浙冷凝生长出与固体籽晶结构相同的晶体,固体籽晶通过提拉轴缓速旋转提拉上 升,实现固液界面上连续长晶
3.5 泡生法kyropouosmelthod 宝石晶体的一种长晶方法,即原料被加热熔化至熔体后,固体籽晶末端与液面接触,通过热交换器 实现熔体之间热量交换,生长出与固体籽晶结构相同的晶体,固体籽晶通过提拉轴缓速提拉上升形成品 颈,待晶体生长速率稳定后,以控制加热功率变化速率的方式,使品体从上而下逐渐生长成一个整体 晶锭
3.6 导模法edgedefinedilm-fedgrowth 宝石晶体的一种长晶方法,即原料被加热熔化至熔体后,.将带有带毛细通道的金属模具(熔点高于 晶体)放人熔体中,熔体通过毛细作用被吸至金属模具表面与固体籽晶接触,随固体籽晶提拉而连续 长晶
3.7 热交换法heatexehangermethod 宝石晶体的一种长晶方法,即将底部中心安放固体籽晶的甘蜗固定在热交换器上,通过控制热场使 固体籽晶被加热熔化时剩余一定固体,通过控制热交换器,使晶体生长区内产生下冷上热的温度梯度 在堆蜗底部籽晶引导下,生长出与籽晶结构相同的晶体
3.8 温度梯度法temperaturegradienttechnique 宝石晶体的一种长晶方法,即将底部中心安放固体籽晶的墉蜗固定在水冷墉蜗轴上,通过控制热场 使固体籽晶被加热熔化时剩余一定固体,通过控制加热功率,在籽晶周围产生具有一定温度梯度的热 场,实现晶体由下向上长晶
3.9 堆塌下降法vertiealradientfreezemethod 宝石晶体的一种长晶方法,即通过加热器(分为上下两部份,上部温度高,下部温度低)产生温度梯 度,通过堆蜗下降,使晶体生长固液界面与加热器位置相对固定,实现晶体长晶
产品分类 4.1型号参数 按照JB/T9691一1999,工业宝石炉型号参数及代号规定如下所示:
GB:/T10067.414一2018 B 改进号 工作室内径， ,cm 晶体生长方式 -加热方式(电阻式R,感应式L -宝石炉 示例;BE-75指工作室内径为75mm,采用感应加热的导模法宝石炉 晶体生长方式包括提拉法,泡生法、导模法、热交换法,温度梯度法、堆塌下降法等,各生长方式代号 见表1
表1晶体生长方式及代号 名 称 生长方法代号 产品名称举例 BLC90 提拉法 泡生法 BRK-80 导模法 E BLE-75 热交换法 H BRH-85 温度梯度法 BRT-85 堆蜗下降法 BRV-90 4.2分类 4.2.1工业宝石炉按宝石晶体种类或长晶方法进行分类
4.2.2工业宝石炉按宝石晶体种类分为多个品种,主要以工业蓝宝石炉为主
4.2.3工业宝石炉按长晶方法分为多个品种,如提拉法宝石炉、泡生法宝石炉、导模法宝石炉、热交换 法宝石炉、温度梯度法宝石炉、堆蜗下降法宝石炉等
设计和制造 5.1炉体构成 工业宝石炉主要由主机(包括机架、炉体、提拉轴、基座轴)以及抽气系统、充气系统、水冷系统、加热 和保温系统、电源及控制装置等组成， 5.2材料 所有处于炉室内的材料应适应设计规定的气氛、,真空度、温度,以及相关产品对材质的要求,并在该 环境下保持稳定的成分和性能
5.3炉体 炉体应采用水冷结构
简体,炉门的设计和制造应符合GB/T150.1一2011的规定
炉体内表面应光洁平滑
内壁应用不锈钢材料制成
炉体的设计应把热胀冷缩引起的变形,以及通过绝热层的热损失限制到最小程度
GB/T10067.414一2018 5.4晶体提拉系统 工业宝石炉根据长晶工艺的需要配置晶体提拉系统,同时进行热量传输,配合热场实现晶体生长的 温度梯度的形成,实现引晶,长晶及晶体提升等过程
5.5加热系统 工业宝石炉的加热系统应(根据长晶工艺要求可由用户自行设计制造)满足高温煅烧、原料熔化、晶 体生长、保温退火等阶段的工艺要求
常用的加热方式有电阻式(R)和感应式(L)
工业宝石炉加热元件的引出部分应确保人身安全、真空密封和正常工作
输出电压、电流、功率应在零至额定范围内连续可调
输出电压、电流、功率的稳定度不大于0.5%， 调节分辨率应不大于1%
5.6保温系统 保温系统用于保证能量充分利用、工艺过程中温度梯度的稳定保证以及炉室的正常工作等;保温系 统主要有隔热材料组成,常用隔热材料有鸽钼金属板、氧化皓、氧化铝、多晶莫来石制品、石墨毡等
5.7工作电压 不同生长方法宝石炉的工作电压应在产品技术参数中规定
在工作电压范围内和正常工作条件 下,炉内应不产生火花放电
5.8水冷系统 水冷系统应能使炉壳的筒体和炉门的表面温度不超过6.7的规定,同时在水压不足或压力过高时 应有指示或报警信号
对水冷系统水质的要求: 碱性pH值69; aa bb 氯离子浓度<10mg/L 碳酸钙浓度<50mg/L(不加人化学试剂); c d 悬浮物<10mg/L 溶解氧量一10mg/几
e 5.9抽气系统 工业宝石炉的抽气系统由真空泵组(机械泵.扩散泵和分子裂等入,管道.阀门.冷阱、控制系统、.真空 计等组成
系统中应装有自动阀门,以便在发生停电事故时自动关闭,防止空气和真空泵油进人炉内
5.10充气系统 工业宝石炉的充气系统通常是由气体流量控制单元来实现
可根据不同的生产工艺具体规定不同 的充气压力数值,并设置有快速充气控制系统
5.11环境保护 工业宝石炉及零部件生产过程中的环境空气污染应符合GB3095一2012和GB16297一1996的 规定
GB:/T10067.414一2018 5.12污水排放 工业宝石炉及零部件生产过程中的污水排放应符合GB8978一1996的规定
5.13噪声 工业宝石炉生产在使用过程中的噪声应符合GB12348一2008的规定
5.14测量、控制、记录 5.14.1概述 工业宝石炉应配备专门的控制柜,用来安装仪器、仪表和控制元件等
控制系统应配备速度控制单 元,温度控制单元、称重控制单元、冷却水温度显示、报警、运行状态报警装置和继电控制单元等
5.14.2一般要求 工业宝石炉的测量、控制和记录应符合GB/T10067.42005中5.2.9(除5.2.9.6外)的各项规定和 本部分的5.l4.3一5.14.9的规定
5.14.3炉温控制系统 工业宝石炉炉温控制系统主要由测温传感器、信号处理器,控制仪器等实现对炉温的闭环控制,也 可通过控制加热功率实现炉温的控制
对温度控制如有不同要求可在产品购销合同中提出
5.14.4称重控制系统 提拉法、泡生法等宝石炉的称重控制系统通过称重传感器对晶体的生长过程进行控制
对不同的 生长方式和炉型可选择配置不同规格的称重传感器
5.14.5真空仪表 工业宝石炉应配备真空测量仪,用来测量1×10Pa5×10-Pa之间的真空度
不同生长方法宝 石炉的真空度要求可根据不同的生产工艺具体规定并配置不同的真空测量仪表
5.14.6压力表 工业宝石炉应配备压力表,用来显示宝石炉炉内压力
5.14.7防爆机构 对于炉室内工作压力为正压(大于1个大气压)的宝石炉,应在相对安全位置设置防爆机构
5.14.8 自动化 工业宝石炉应采用自动控制系统
产品的主要技术功能G速度控制,温度控制、功率或电压控制等》 整个晶体生长过程可为用户提供使用方便,友好的人机交互界面,实现晶体生长过程自动 应完善可靠
化控制
5.14.9报警和保护装置 工业宝石炉应具备非正常工作条件报警,包括失电保护,炉压报警、水压水温报警等,宝石炉的提拉 轴与基座轴应具有超程报警和保护装置
GB/T10067.414一2018 5.15安全 工业宝石炉生产的设备安全要求应符合GB5959.1一2005的规定 6 性能要求 6.1 -般要求 工业宝石炉的触电防护措施、绝缘电阻、绝缘耐压、控制电路、冷却系统、气路系统、联锁报警系统等 技术要求应符合GB/T10066.1一2004第7章规定,工业宝石炉其他技术要求应符合6.26.8规定
6.2极限真空度 工业宝石炉的极限真空度应能达到产品所规定的极限真空度,通常范围为6.67×10-了Pa1.0Pa
6.3空炉抽气时间 工业宝石炉应能在60min内抽气到炉子所要求的极限真空度
6.4压升率 工业宝石炉的压升率应不超过2Pa/h
6.5运动参数相对偏差 工业宝石炉在其速度控制系统的调速范围内,各项运动参数的实际测量值与指示计的指示值(或显 示值)的相对偏差应不大于5%
6.6速度百分偏差 工业宝石炉在其速度控制系统的调速范围内,各项运动参数的速度百分偏差应不大于2%;各运动 机构运转应工作灵活,在正常晶体生长工艺条件下应无明显振动
最高表面温度 6.7 工业宝石炉炉体的最高表面温度应不超过55C
6.8炉温稳定度 工业宝石炉的炉温稳定度应不超过士0.5C
试验方法 7.1一般要求 工业宝石炉的触电防护措施、绝缘电阻,绝缘耐压,控制电路、冷却系统、气路系统,联锁报警系统等 项目的试验应按GB/T10066.1一2004规定执行,工业宝石炉其他性能试验应按7.2一7.8规定执行
7.2极限真空度 按GB/T10066.1一2004中7.1.10.1的规定执行
GB:/T10067.414一2018 7.3空炉抽气时间 按GB/T10066.1一2004中7.1.10.2的规定执行 7.4压升率 按GB/T10066.1一2004中7.1.10.3的规定执行,用关闭法测量
7.5运动参数相对偏差的测量 在规定的速度范围内,提拉轴及基座轴处于某一(任意选定)位置,取某一(任意设定)速度(指示计 指示值或显示值),用秒表和百分表(或千分表)测量该速度下两轴上升速度;用秒表测量两轴旋转速度
测量时间以1min计
测量5次 相对偏差按式(1)计算
U显一U'渊 ×100% ? AU M 式中 速度相对偏差,%; Au 速度指示值(或显示值),单位为毫米每分(mm/min)或转每分(r/min) Ug 速度实际测量值,单位为毫米每分(mm/min)或转每分(r/min).
U川 7.6速度百分偏差测量 在规定的速度范围内,提拉轴及基座轴处于某一(任意选定)位置,用秒表和百分表(或千分表)每间 隔5min测量某一(任意设定)速度下两轴上升速度;或用秒表测量某一(任意设定)转速下的两轴旋转 速度
每次测量时间以1min计,测量5次
速度百分偏差按式(2)计算
大-U小 ×100% v2= U平 式中: AU 速度百分偏差,% -实测速度最大值,单位为毫米每分(mm/min)或转每分(r/min); V大 实测速度最小值,单位为毫米每分(mm/min)或转每分(r/min); U小 -实测速度平均值,单位为毫米每分(n D)或转每分(r/min). U必 mm/min 7.7最高表面温度 按GB/T10066.1一2004中7.2.1的规定执行
7.8炉温稳定度 按GB/T10066.4一2004中6.16的规定执行
检验规则 8.1工业宝石炉的检验应按GB/T10067.1一2005第7章和以下各条进行
8.2工业宝石炉出厂检验项目包括 触电防护措施; a
GB/T10067.414一2018 b 绝缘电阻; e 绝缘耐压; d 控制电路 ee 冷却系统; 气路系统; 联锁报警系统 日 h 极限真空度; 空炉抽气时间; 压升率 运动参数相对偏差; k 速度百分偏差
8.3工业宝石炉型式检验项目包括 全部出厂检验项目在型式检验条件下); a 最高表面温度 b e' 炉温稳定度
g 标志,包装运输和贮存 9.1 -般要求 工业宝石炉的标志、包装,运输和贮存应符合GB/T10067.1一2005第8章的规定
9.2其他要求 除另有要求外,工业宝石炉的铭牌上应标出下列各项 产品的型号和名称; a b) 晶体规格,mm 电源电压,V; c 相数 d 额定功率,kw 工作电压,V; 工作室尺寸， ，mm; 8 h 极限真空度,Pa; 压升率,Pa/h 工作真空度,Pa 产品编号; k 制造日期; D m制造厂名称(对出口产品应标明国名) 10 订购与供货 10.1工业宝石炉的订购与供货应按GB/T10067.1一2005第9章的规定
0.2需方有下列特殊要求时,可向供方提出 对单位制电源电压、电源频率等的要求(见GB/T10067.1一2005中5.1.1.1); a b) 对使用环境的不同要求(见GB/T10067.1一2005中5.1.2);
GB:/T10067.414一2018 要求在水冷系统中提供循环冷却系统或其中部分装置,如机械致冷装置,水冷却塔装置或水净 化装置等;应提出具体技术要求(见GB/T10067.1一2005中5.1.3.1); d 对安全和环境保护的附加要求(见GB/T10067.1一2005中5.1.5.1); 对涂漆的不同要求(见GB/T10067.1一2005中5.2.7) e fD 对包装的特殊要求(见GB/T10067.1一2005中8.2) 对电源的不同要求(见GB/T10067.4一2005中5.2.2). 8 供方应尽可能满足需方的各项特殊要求,但实际可供需方选择的特殊要求项目由供方参照本部分 决定,其他要求由供需双方商定
工业宝石炉GB/T10067.414-2018的电热和电磁处理装置基本技术条件
工业宝石炉是一种常用于金属材料加热处理的设备，广泛应用于冶金、机械、航空、航天等领域。而电热和电磁处理装置则是工业宝石炉中非常重要的组成部分，它主要用来实现对金属材料的加热、保温、淬火、回火、退火等热处理过程。下面将对工业宝石炉GB/T10067.414-2018中电热和电磁处理装置的基本技术条件进行介绍。 1.电热处理装置 电热处理装置是工业宝石炉中最常见的一种处理方式。在工业宝石炉中，通过电阻丝或电极将电能转化为热能，从而实现对金属材料的加热。电热处理装置的基本技术条件主要包括以下几个方面： （1）电源功率和电压：电热处理装置的功率和电压需要根据材料的种类、尺寸和加热温度等因素进行选择。 （2）加热速率：加热速率一般需要控制在适当范围内，以确保金属材料的加热均匀性和稳定性。 （3）温度控制精度：工业宝石炉中需要对金属材料的加热温度进行精确控制，电热处理装置需要具备高精度的温度控制系统。 2.电磁处理装置 电磁处理装置则是通过电磁场作用于金属材料来实现加热、保温、淬火、回火、退火等热处理过程。与传统的电热处理装置相比，电磁处理装置具有加热速度快、能耗低、加热均匀性好等优点。其基本技术条件主要包括以下方面： （1）电磁场频率和功率：电磁处理装置的频率和功率需要根据金属材料的种类、尺寸和加热温度等因素进行选择。 （2）感应线圈形式：电磁处理装置可以采用多种不同形式的感应线圈，包括自耦、互感、铁心等形式。 （3）温度控制精度：电磁处理装置需要具备高精度的温度控制系统，以确保金属材料的加热均匀性和稳定性。 总之，电热和电磁处理装置是工业宝石炉中重要的组成部分，其基本技术条件对于实现金属材料的高效加热和热处理至关重要。随着科技的发展，电磁处理装置在工业宝石炉中的应用也越来越广泛。未来，随着工业宝石炉技术的不断发展和完善，电热和电磁处理装置将会得到更加广泛的应用和发展。
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