磁光玻璃专用高温炉设计.pdf

机械设计与制造
第2期
Machinery Design Manufacture
2011年2月
文章编号:1001-3997(2011)02-0028-03
磁光玻璃专用高温炉设计
王俊锋董继先
陕西科技大学机电工程学院化工机械研究中心,西安710021)
The design of dedicated high-temperature furnace of magneto-optical glass
WANG Jun-feng. DONG Ji-xian
Chemical Machinery Research Center, College of Mechanical Electrical Engineering, Shaanxi University
of' Science &Tech
i'an 710021. China)
摘要磁光玻璃专用高温炉是一种新型实验室高温炉,分为上下两部分,上部炫化搅拌,自动浇
注,下部退火,整个过程处于高温环境,且相对隔绝了空气污柒,提高了磁光玻璃熔化成型的质量,有效
消除磁光玻璃中的气泡,条纹等缺陷,有利于提高磁光玻璃的 Verdet常数和增大磁光玻璃的尺寸
I Abstract The dedicated high-temperaure furnace ofmageto-oplical glass is a new laboratory Hi
关键词;磁光玻璃;高温炉; Verdet常数
i emperature furnace, which is diided into to parts. The upper part is used to melting, min and automatic i
i casting ond he lower port of annealing The entire process is in a / lemperature enironment, and relative-i
Ly isolated of the air pollution, which increasethe guality of magneto-optical glass s melting and forming, an
ectively eliminate of magnetooptical glass bubbles, streaks and other defects in mageto-optical glass. lt is
help lo improve magneto-optical glass s Verdet constant and increase the size of magneto-optical glass.
Key words: Magneto-optical glass; High-temperature furnace; Verdet constant
中图分类号:T16文献标识码:A
磁光玻璃是具有磁光效应的非晶体玻璃,在可见光和红外
区具有优良的透光性,各向同性,能够形成各种复杂的形状,容
易制得大尺寸制品;在光学、电学、磁学信息、通讯和军事等领
泛应用,可制成具有各种功能的磁光器件,如磁光隔离器、磁光电
流传感器、磁光电流传感器、磁光开关等,也能够拉制成光纤
因此对磁光玻璃的研究和制作就越来越收到广泛的关注,磁
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光玻璃一般分为:逆磁玻璃和顺磁玻璃。逆磁玻璃,在外加磁场中,
含有惰性气体电子层结构离子的玻璃昴逆磁性, Verdet常数0。顺
磁玻璃含Pr、c*、 Nd*,b"Dy等稀上离子, Verdet常数<0
实验室主要研究稀土元素T4O掺ABS玻璃和GBS玻璃,
及稀土离子对玻璃成玻性能的影响,来提高玻璃的 Verdet常数。
Tb2O3掺杂磁光玻璃用铂金坩埚在高温炉中1450℃下熔融,保温2h
再以℃hin的速率缓慢降温至1400℃,保温1h,然后取出在750℃
图1高温炉结构图
的铸铁磨具浇注成型,最后放人退火炉进行退火,消除磁光玻璃的应1活动卡火2永磁低速电机3.销搅拌器4.电机固定架5.下限固定卡夹
力和光学不均匀性。检测磁光玻璃费尔德常数Ⅴ最大值为-0389,达
6.上部1700硅钼棒7上部刚玉炉膛8.A12O2纤维9铂金坩埚
到同类磁光玻璃的领先水平,但是尺寸较小,不到100m,且出现少
10坩埚固定座1.铂金流道管12.下部1700硅钼棒13.上顶架
14-15.耐热钢模及O型衬垫16.下部帯齿条的上推杆17壳体
量气泡、结石、条纹的缺陷,严重影响磁光璃的品质和 Verdet常数。
18.齿轮电机及自锁机构
为了消除磁光玻璃的缺陷,获得大尺寸的高品质的产品,在
熔制和热处理上进行优化,設计一部磁光玻璃专用高温炉。如象1具体设计过程
1所示,它由上下两部分组成,上半部分对玻璃原料进行熔化,当
设计条件:工作最高温度为1550℃,无气体保护
玻璃被搅拌器搅拌均匀且液完全熔化后,从坩底流到下半部分1.1上部熔化搅拌部分
的模具中,自接在下部进行退火处理。
炉膛:尺寸为200x200x300,炉膛材料为刚玉。
搅拌器的搅拌作用使得玻璃液更加均匀,排除大量气泡,保
坩埚及固定座:铂金坩埚位100x150,底部带有30x10铂
证玻璃液高品质地嫆化;熔化后直接浇注,防止空气的污染,高温金流道管,固定座为圆台型,材料为刚玉,如图2所示。
状态下保温退火,有效地消除热应力和预防气泡、条纹的出现。
热点偶:选用B型铂铑热电偶,直径为16mm,长度为500mm,
次来稿日期:2010-04-1]火基金项目:中俄国际合作项目(2009FR50520)