可连续生产的节能型石英熔融炉的设计

摘要

目前属于高能耗的石英熔融炉存在一些共性问题:加热不均匀导致熔融石英一级品率低、间歇性生产产量低、一次性石墨电极的使用导致生产成本高、外表面温度高导致能源浪费。本文针对这些问题，提出了一种可连续生产的节能型石英熔融炉，并展开相关研究工作。
　　具体工作如下:
　　1)对可连续生产的节能型石英熔融炉的生产原料的粒径进行了优化研究，同时对可能用到的石英容器原材料进行了选择。
　　从材料的导热性能、熔点、价格等方面考虑，选定石墨作为石英容器的材料。应用中频炉电磁感应炉加热不同粒径的石英砂原料，观察石英温度随时间的变化曲线，得到结论:粒径越小，熔融所需要的时间越长。对比不同粒径的熔融石英品质，得到结论:当石英原料粒径在5-7mm范围内，熔融石英品质最高。
　　2)设计可连续生产的节能型石英熔融炉的加热系统、保温系统、进出料系统。选择电阻加热的加热方式，将热源设计在石英原料的外围，以石墨作为加热体材料，设计方形石墨加热体，设计加热系统与外界电源之间的连接件;从节能、降低成本等目的出发，设计三层保温层结构，选择各保温层材料，确定三层保温材料的尺寸厚度;根据石英原料特点，选择螺旋给料机、丝杆升降机作为进出料设备，并对进出料设备进行选型设计。
　　3)运用数值仿真技术，分别对一、二、三层加热系统在各种进出料速度为下生产优劣性进行比较，选择双层加热结构以进出料速度0.7mm/s为石英熔融炉的最佳运行工况。

目录

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摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 熔融石英的应用前景

1．1．2 熔融石英原料介绍

1．1．2 常用石英熔融炉背景简介

1．2 国内石英熔融炉发展现状

1．3 本文拟研究的主要工作内容

2 石英砂粒径对熔融石英品质的影响分析

2．1 超高温环境下石英砂容器材料的选择

2．2 不同粒径石英砂原料的分选

2．2．1 鄂式破碎机

2．2．2 磨粉机

2．2．3 振筛机

2．3 石英熔融实验

2．3．1 石英熔融实验设备

2．3．2 中频电磁感应炉的实验步骤

2．4 粒径对石英熔融质量影响的实验结果分析

2．5 本章小结

3 可连续生产的节能型石英熔融炉的设计

3．1 熔炉加热热源部分的设计

3．1．1 加热方式的选择

3．1．2 电阻加热热源材料的选择

3．1．2 加热组件位置的确定

3．1．4．石墨加热组件尺寸的设计

3．2 保温部分的设计

3．2．1 保温层的结构设计

3．2．2 保温材料的选择

3．2．3 石英熔融炉保温层参数设计

3．3 加热系统与进出料速度的匹配设计

3．3．1 数值仿真技术

3．3．2 数值仿真结果分析

3．4 进出料系统设计

3．4．1 给料机的种类选择

3．4．2 升降机的种类选择

3．4．3 螺旋给料机的选型设计

3．4．4 升降机的选型

3．5 本章小结

4 石英熔融炉实验平台搭建

4．1 实验加热系统的搭建

4．2 进出料系统的安装

4．3 炉体保温层填充

4．4 测温监控系统的搭建

4．5 本章小结

5 工作总结及展望

5．1 本文结论

5．2 后续工作及展望

致谢

参考文献