CN106219949B - 一种大规格光腌膜基板用合成石英玻璃锭的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生产大规格光腌膜基板用合成石英玻璃锭的生产方法，属石英玻璃生产技术领域。氢气和氧气在燃烧器中燃烧产生水蒸气后与燃烧器下料管中气态四氯化硅反应产生二氧化硅颗粒。二氧化硅颗粒在立式沉积炉中的砣面上沉积熔化成石英玻璃锭。本发明提高了沉积效率，降低了生产能耗。解决了传统立式工艺多余废气极易不均匀的沉积在炉壁及烟道壁，长时间沉积后影响到抽风大小，造成合成石英玻璃锭无法正常生长，且生长效率低，供料系统得不到稳定，导致大规格光腌膜基板用合成石英玻璃锭的生产无法突破的问题。采用本发明方法，可以生产重量1000公斤以上，直径在700毫米以上的石英玻璃锭，沉积速率可达800g/h，生产效率提高1.8－1.5倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产大规格光腌膜基板用合成石英玻璃锭的生产方法，属石英玻璃生产技术领域。
背景技术
目前生产光腌膜基板用的石英玻璃锭，是采用传统立式工艺进行合成，该工艺生产过程中，炉膛内产生的多余废气极易不均匀的沉积在炉壁及烟道壁上，长时间沉积后必定影响到抽风大小，从而造成供料系统不能稳定供料，致使合成石英玻璃锭生长效率低，严重者甚至造成合成石英玻璃锭无法正常生长，由此导致大规格光腌膜基板用合成石英玻璃锭的生产无法突破。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种可有效提高沉积效率，降低生产能耗，解决现有工艺的废气沉积在炉壁及烟道壁上，造成供料系统不能稳定供料，致使合成石英玻璃锭生长效率低，严重者甚至造成合成石英玻璃锭无法正常生长问题的生产大规格光腌膜基板用合成石英玻璃锭的生产方法。
本发明的技术方案是：
一种生产大规格光腌膜基板用合成石英玻璃锭的生产方法，其特征在于：包括下述步骤：
1)、首先通过氢氧燃烧器对立式沉积炉炉膛进行预热，即氢氧燃烧器预热过程中的氢氧气总量由每小时3.5立方米逐步增加，增加的方法是观察炉温，先快速升温至800℃，然后按每小时10—20℃的升温速度逐步将炉温预热到1000—1100℃，
2）、在炉温预热到1000—1100℃时快速升温并稳定控制在1300—1400℃；炉温预热时间不少于50小时，温度稳定后的氢氧气总量为每小时30立方米；
3）、当炉温预热到1300—1400℃时，料面温度达到1700℃以上时，同时将四氯化硅（液态）置入至蒸发罐中，并加热蒸发罐至60—70℃，以使蒸发罐中的四氯化硅汽化，同时通过控制蒸发罐使其形成稳定的蒸汽压；
4）、当料面温度达到1750℃以上时，蒸发罐内的蒸汽压达到900Torr-1000Torr时,开启连通氢氧燃烧器下料管的控制阀，使蒸发罐内的四氯化硅气体以4-10Slm的流量进入氢氧燃烧器的下料管；
5）、在四氯化硅气体进入氢氧燃烧器下料管的同时，通过气压调节器的控制柜设定好沉积炉炉口和排气管口大气压力的检测值，使炉口压力和排气口大气压力差控制在5-30Pa之间；
6）、进入氢氧燃烧器的四氯化硅气体从下料管的端口喷出后，与氢气和氧气在燃烧器中燃烧产生的水蒸气在高温下混合后即可反应生成二氧化硅微粒，保持料面温度在1750-1800℃，生长过程中产生的多余废气和废料被气压调节器均匀的抽出炉外；
7）、当气压调节器检测到炉口压力和排气口大气压力差大于或小于5-30Torr时，气压调节器的控制柜启动调节风机反或正向转动，使炉口压力和排气口大气压力差始终控制在5-30Torr之间，进而使炉内压力自动维持在正常范围内。
8）、二氧化硅微粒在立式沉积炉中的沉积料面上融化沉积，从而形成合成石英玻璃锭，由此完成大规格光腌膜基板用合成石英玻璃锭的生产。
所述氢氧燃烧器的氢、氧气比例为2.0～2.5:1。
所述二氧化硅微粒在立式沉积炉中的沉积速率为800克每小时。
步骤1）所述立式沉积炉由炉体和耐火材料构成的炉膛构成，炉膛的外壁上设置有隔热保温层，隔热保温层与炉体之间设置有环形风道，环形风道的顶部设置有多个出风口，环形风道的底部设置有多个进风口；所述的炉膛上设置有顶盖，顶盖的中间部位内装有氢氧燃烧器，炉膛一侧设置有炉口，炉口与环形风道连通。
步骤5）所述气压调节器由连通管、调节风机、排气管、气压检测探头和控制柜构成，连通管与排气管上分别设置有压检测探头；连通管与排气管之间设置有调节风机；气压检测探头和调节风机分别与控制柜连接；气压调节器通过连通管与立式沉积炉的炉口连通。
本发明的优点如下：
1、本发明采用封闭的立式沉积炉和气压调节器，能自动控制稳定炉内压力，达到稳定炉内气氛的目的，改善了二氧化硅沉积环境，克服了立式工艺中不能生产超大尺寸石英玻璃锭的缺陷，生长过程中多余的废气与废料被均匀的抽出炉外，生长效率能得到显著提高，从而得到沉积均匀的大块石英玻璃。
2、本发明的氢氧燃烧器，能够充分利用热能，有效控制炉温，提高料面温度，达到提高沉积效率，能耗降低，节约能源的目的。
3、本发明采用蒸发罐进行供料，能稳定控制蒸汽压来控制四氯化硅下料量，从而可有效避免因温度变化导致上料不稳现象。
附图说明
图1为本发明的立式沉积炉和气压调节器的结构示意图。
图中：1、氢氧燃烧器，2、炉体，3、炉膛，4、环形风道，5、炉口，6、蒸发罐，7、控制柜，8、排气管，9、连通管，10、调节风机，11、气压检测探头。
具体实施方式
首先通过氢氧燃烧器1对立式沉积炉炉膛进行预热，立式沉积炉由炉体2和耐火材料构成的炉膛3构成，炉膛3的外壁上设置有隔热保温层，隔热保温层与炉体2之间设置有环形风道4，环形风道4的顶部设置有多个出风口，环形风道4的底部设置有多个进风口；炉膛3上设置有顶盖，顶盖的中间部位装有氢氧燃烧器1，炉膛一侧设置有炉口5，炉口5与环形风道4连通。
氢氧燃烧器1预热过程中的氢氧气总量由每小时3.5立方米逐步增加，增加的方法是观察炉温，先快速升温至800℃，然后按每小时10—20℃的升温速度逐步将炉温预热到1000—1100℃。当炉温预热到1000—1100℃，快速升温并稳定控制在1300—1400℃；炉温预热时间不少于50小时，温度稳定后的氢氧气总量为每小时30立方米；在炉温预热到1300—1400℃时，料面温度达到1750℃以上时，同时将四氯化硅（液态）置入至蒸发罐6中，并加热蒸发罐6至60—70℃，以使蒸发罐6中的四氯化硅气化，同时通过控制蒸发罐6使其形成稳定的四氯化硅蒸汽压。当炉温达到1300—1400℃，料面温度达到1750℃以上时，蒸发罐6内的蒸汽压达到900Torr-1200Torr时, 开启连通氢氧燃烧器1下料管的蒸发罐6控制阀，使蒸发罐6内的四氯化硅气体以4-10Slm的流量通过连通管道进入氢氧燃烧器1的下料管。在四氯化硅气体进入氢氧燃烧器1下料管的同时，通过气压调节器的控制柜7设定好沉积炉炉口和排气管8口大气压力的检测值，使沉积炉炉口压力和气压调节器排气口大气压力差控制在5-30Pa之间。
气压调节器由连通管9、调节风机10、排气管8、气压检测探头11和控制柜7构成，连通管9与排气管8上分别设置有压检测探头11；连通管9与排气管8之间设置有调节风机10；气压检测探头11和调节风机10分别与控制柜7连接；气压调节器通过连通管9与立式沉积炉的炉口5连通。
进入氢氧燃烧器1的四氯化硅气体从下料管的端口喷出后，与2.0～2.5:1的氢气和氧气在燃烧器中燃烧产生的水蒸气混合后即可反应生成二氧化硅微粒，并使料面温度达到1750-1800℃，生长过程中产生的多余废气和废料被气压调节器均匀的抽出炉外。
当气压调节器检测到炉口5压力和排气口大气压力差大于或小于5-30Pa时，气压调节器的控制柜7启动调节风机10反或正向转动，使炉口压力和排气口大气压力差始终控制在5-30Pa之间，进而使炉内压力自动维持在正常范围内。二氧化硅微粒在立式沉积炉中的沉积砣面上以800克每小时的沉积速率融化沉积，从而形成合成石英玻璃锭，由此完成大规格光腌膜基板用合成石英玻璃锭的生产。
本发明相比现有工艺，其结果如下：
通过上面可以看出，本发明的方法，可以生产重量达800公斤，直径在600--700毫米的合成石英玻璃锭，沉积速率可达800克每小时，与传统的生长方式相比，生产效率提高1.8－2倍。
Claims (1)
1.一种生产大规格光腌膜基板用合成石英玻璃锭的生产方法，其特征在于：包括下述步骤：
1)、首先通过氢氧燃烧器（1）对立式沉积炉的炉膛（3）进行预热，即氢氧燃烧器（1）预热过程中的氢氧气总量由每小时3.5立方米逐步增加，增加的方法是观察炉温，先快速升温至800℃，然后按每小时10—20℃的升温速度逐步将炉温预热到1000—1100℃；
2）、在炉温预热到1000—1100℃时快速升温并稳定控制在1300—1400℃；炉温预热时间不少于50小时，温度稳定后的氢氧气总量为每小时30立方米；
3）、当炉温预热到1300—1400℃时，同时将四氯化硅置入至蒸发罐（6）中，并加热蒸发罐（6）至60—70℃，以使蒸发罐（6）中的四氯化硅气化，同时通过控制蒸发罐（6）使其形成稳定的蒸汽压；
4）、当炉温达到1300—1400℃，料面温度达到1750℃以上时，蒸发罐（6）内的蒸汽压达到900Torr-1200Torr时,开启连通氢氧燃烧器（1）下料管的控制阀，使蒸发罐（6）内的四氯化硅气体以4-10Slm的流量进入氢氧燃烧器（1）的下料管；
5）、在四氯化硅气体进入氢氧燃烧器（1）下料管的同时，通过气压调节器的控制柜（7）设定好沉积炉炉口和排气管口大气压力的检测值，使炉口（5）压力和排气口大气压力差控制在5-30Pa之间；
6）、进入氢氧燃烧器（1）的四氯化硅气体从下料管的端口喷出后，与氢气和氧气在燃烧器中燃烧产生的水蒸气后混合后即可反应生成二氧化硅微粒，并使砣面温度达到1750℃以上,生长过程中产生的多余废气和废料被气压调节器均匀的抽出炉外；
7）、当气压调节器检测到炉口（5）压力和排气口大气压力差大于或小于5-30Pa时，气压调节器的控制柜（7）启动调节风机（10）正或反向转动，使炉口（5）压力和排气口大气压力差始终控制在5-30Pa之间，进而使炉内压力自动维持在正常范围内；
8）、二氧化硅微粒在立式沉积炉中的沉积砣面上融化沉积，从而形成合成石英玻璃锭，由此完成大规格光腌膜基板用合成石英玻璃锭的生产；
所述氢氧燃烧器（1）的氢、氧气比例为2.0～2.5:1；
所述二氧化硅微粒在立式沉积炉中的沉积速率为800克每小时；
步骤1）所述立式沉积炉由炉体（2）和耐火材料构成的炉膛（3）构成，炉膛（3）的外壁上设置有隔热保温层，隔热保温层与炉体之间设置有环形风道（4），环形风道（4）的顶部设置有多个出风口，环形风道（4）的底部设置有多个进风口；所述的炉膛（3）上设置有顶盖，顶盖的中间部位设置有下料孔，下料孔内装有氢氧燃烧器（1），炉膛（3）一侧设置有炉口（5），炉口（5）与环形风道（4）连通；
步骤5）所述气压调节器由连通管（9）、调节风机（10）、排气管（8）、气压检测探头（11）和控制柜（7）构成，连通管（9）与排气管（8）上分别设置有压检测探头（11）；连通管（9）与排气管（8）之间设置有调节风机（10）；气压检测探头（11）和调节风机（10）分别与控制柜（7）连接；气压调节器通过连通管（9）与立式沉积炉的炉口（5）连通。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A Production Method of Synthetic Quartz Glass Ingot for Large Size Photocured Film Substrate Effective date of registration: 20230925 Granted publication date: 20190115 Pledgee: China Everbright Bank Co.,Ltd. Jingzhou Branch Pledgor: HUBEI FEILIHUA QUARTZ GLASS Co.,Ltd. Registration number: Y2023980058350 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20190115 Pledgee: China Everbright Bank Co.,Ltd. Jingzhou Branch Pledgor: HUBEI FEILIHUA QUARTZ GLASS Co.,Ltd. Registration number: Y2023980058350 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A production method for synthetic quartz glass ingots used in large-scale photo cured film substrates Granted publication date: 20190115 Pledgee: China Everbright Bank Co.,Ltd. Jingzhou Branch Pledgor: HUBEI FEILIHUA QUARTZ GLASS Co.,Ltd. Registration number: Y2024980043943 |