Устройство для зонной плавки

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗОННОЙ ПЛАВКИ, включающее горизонтально расположенный герметичный контейнер и нагреватель , установленный с внешней сторбны контейнера с возможностью возвратно-поступательного перемещения, о тличающееся тем, что, с целью повышения чистоты материала слитка путем разделения готового слитка на мерные части без разгерметизации контейнера, последний снабжен ;поперечньми перегородками, имеющими форму части поперечного сечения контейнера , и установлен с возможностью поворота относительно горизонтальной оси. (Л С ел СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК зш С 30 В 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3601677/23-26 (22) 07.06.83 (46) 30.07.84. Вюл. Ф 28 (72) Г.Н. Шпырко, С.С. Крафчик, М.И. Головей и В.И. Голинка (53) 621.315.592(088.8) (56) 1. Вильке К.Т. Выращивание кристаллов. Л., "Недра", 1977, с.414.

2. Авторское свидетельство СССР

У 899738, кл. С 30 В 13/00, 1980.

3. Вильке К.Т. Выращивание кристаллов, Л., "Недра", 1977, с. 312 (прототип).,.SU, 1! 05519 А (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗОННОЙ ПЛАВКИ, включающее горизонтально расположен- ный герметичный контейнер и нагреватель, установленный с внешней сторЬны контейнера с возможностью возвратно-поступательного перемещения-, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чистоты материала слитка путем разделения готового слитка на мерные части без разгерме тизации контейнера, последний снабжен поперечными перегородками, имеющими форму части поперечного сечения контейнера, и установлен с возможностью поворота относительно горизонтальной оси. е

1.1 0557 9

Изобретение относится к очистке эонной плавкой и может быть использовано при получении особочистых металлов, сплавов и химических соединений ° 5

При очистке веществ зонной плавкой весьма актуальной является задача предотвращения загрязнения слитка вещества при последующих операциях, в частности при разделении его на 10 части с различным содержанием примесей. Такое разделение проводят механически после извлечения слитка из контейнера, что приводит к загрязнению вещества из-за контакта его с 15 внешней средой, в том числе и с режущим инструментом. Кроме того, разделение слитков особочистых веществ на части .ханическим способом является довольно трудоемким процессом. 20

Известно устройство для зонной плавки, включающее нагреватель, механизм перемещения и горизонтально расположенный контейнер протяженной формы в виде открытой лодочки, которой 25 расположено вещество, подлежащее зонной плавке (1 1.

Данное устройство работает следующим Образом.

В контейнер помещают вещество, подвергающееся зонной плавке. С помощью нагревательного устройства создают зону с температурой, превышающей температуру плавления вещества. Посредством механизма перемещения передвигают контейнер или нагреватель вдоль оси контейнера. При этом расплавленная зона перемещается от одного конца слитка к другому. За счет неравенства коэффициента распределе- 4 ния примесей единице происходит смещение примесей к одному из концов слитка в зависимости от величины коэффициента распределения для данной примеси. После прохода расплавленной зоны вдоль слитка контейнер или нагреватель быстро перемещают в исходное положение и повторяют процесс зонной плавки.

Известно устройство для зонной плавки, включающие нагреватель, механизм перемещения, открытый контейнер, протяженной формы с одним отверстием на дне для слива расплава в установленную под ним емкость (2 ), 55

Однако для практического использования очищенного эонной плавкой слитка вещества с различным содержакием примесей по слитку необходимо пос.те извлечения слитка из контейнера механически разделить его ка части, что приводит к загрязнению слитка.

Кроме того, контейнер является открытым> что служит дополнительным нсточ ником загрязнения очищаемого вещества окружающей средой.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для зоккой плавки, включающее горизонтально расположенный герметичный контейнер и кагреватель, установленный с внешней стороны контейнера с возможностью возвратно-поступательного перемещения f 3 7.

Устройство работает следующим образом.

B контейнер помещают вещество, подвергающееся зонкой плавке. Затем контейнер вакуумируют, при необходимости заполняют инертным газом и внутренний объем контейнера изолируют от окружающей среды. С помощью нагревательного устройства создают зону с температурой, превышающей температуру плавления очищаемого вещества, а затем посредством механизма перемещения передвигают контейнер или нагреватель вдоль оск контейнера от качала до конца очищаемого слитка.

Вследствие различной растворимости примесей в твердой фазе и в расплавке, т.е. неравенства коэффициента распределения примесей единице, происходит перераспределение примесей вдоль слитка, После достижения конца очищаемого слитка контейнер или нагреватель переводят в исходное положение и процесс зокной плавки многократ но повторяют до установления конечного распределения примесей в очищаемом слитке, Массоперенос при зонной плавке устраняют наклонением очищаемого слитка ка экспериментально опре1 деляемый угол. Применение контейнера закрытого типа позволяет изолировать очищаемый слиток от окружающей среды.

Недостатками устройства являются невозможность разделения очищенного зонкой плавкой слитка вещества на части с различным содержанием примесей до извлечения слитка из контейнера и следовательно невозможность сохранения чистоты очищенного зонной плавкой вещества ввиду неизбежности механического разделения слитка посче извлечения его из контейнера.

110551

Цель изобретения — повышение чистоты материала слитка путем разделения готового слитка на мерные части без разгерметизации контейнера.

Указанная цель достигается тем, что в .устройстве для зонной плавки, включающем горизонтально расположенный герметичный контейнер и нагреватель, установленный с внешней стороны контейнера с возможностью возвратно- 1О поступательного перемещения, контейнер снабжен поперечными перегородками, имеющими форму части поперечного сечения контейнера, и установлен с возможностью поворота относитеЛьно горизонтальной оси.

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство, разрез; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1.

Устройство для зонной плавки со- 2п держит нагреватель 1 и механизм его перемещения (не показан), замкнутый контейнер 2 протяженной формы, на внутренней поверхности которого установлены перегородки 3, расположенные перпендикулярно продольной оси контейнера 2. Форма перегородок 3 повторяет часть поперечного сечения полости контейнера 2, отсекаемую плоскостью, пересекающей полость кон-ЗО тейнера. К контейнеру 2 соосно его продольной оси прикреплены стержни

4, которые введены в отверстия втулок 5. Внутри контейнера 2 расположено вещество 6, подвергаемое зонной

35 плавке.

Устройство работает следующим образом.

В контейнер 2 помещают вещество

6, подвергающееся зонной плавке, за- 4О тем контейнер вакуумируют и внутренний объем его изолируют от внешней среды. В исходном положении контейнер

2 установлен горизонтально таким образом, что перегородки 3 располоI жены над очищаемым веществом 6, а нагреватель 1 напротив одного из концов контейнера 2. В зоне нагревателя

1 устанавливают температуру, превыI шающую температуру плавления вещества 6. При этом на конце слитка образуется расплавленная зона. Посредством механизма перемещения нагреватель 1 перемещают вдоль слитка.

Ы том же направлении перемещается и расплавленная зона. За счет раз55

9 4 личия растворимости примесей в твердой и жидкой фазах вещества 6 происходит перераспределение примесей вдоль слитка вещества 6. После прохода нагревателя 1 вдоль всего слитка вещества 6, нагреватель ускоренно перемещают в исходное положение и процесс зонной плавки повторяется.

После окончания очистки вещества 6 зонной плавкой контейнер 2 поворачивают вокруг продольной оси на 180, вследствие чего слиток вещества 6 располагается над перегородками 3.

При таком положении контейнера проводят зонную плавку вещества 6. При этом вещество 6, расплавляясь, последовательно распределяется между перегородками 3. За счет того, что слиток вещества 6 плавится постепенно по .мере прохождения нагревателя вдоль контейнера 2, в каждый иэ промежутков между перегородками 3 попадает часть слитка, характеризуемая определенной концентрацией:примесей. После окончания зонной плавки вещество 6 в виде отдельных частей извлекают из контейнера 2.

Таким образом, применение устройства позволяет проводить разделение слитка вещества на отдельные части до извлечения вещества из контейнера, что дает возможность избежать загрязнения слитка вещества при его разделении.

По сравнению с базовым объектом устройство позволяет разделять слитки вещества на отдельные части до извлечения его из контейнера и исключает необходимость механического разделения слитка после извлечения его из контейнера, что предотвращает загрязнение очищенного вещества при разделении его на части с различным содержанием примесей.

Проведена зонная очистка серебра и теллура и разделение их на части с использованием предлагаемого устройства и устройства, выбранного в качестве базового объекта. Химикоспектральным методом определено содержание примесей на идентичных участках слитков, соответствующих началу прохождения эоны.

В таблице приведено содержание примесей в слитках серебра и теллура, . очищенных зонной плавкой.

1105519

Содержание элементов, вес.Х

Металл

Ge

Fe

Со

Си

Очистка с использованием базового объекта

4 104 10 3 10 1 1О 5 10 1 !О

1 10 2-10 1 10 3 "10 -10 2.10

Очистка с использованием предлагаемого устройства

5 -10

1 .10

1 10"

5.10 2 -10

1 -10

Составитель Г. Золотова

Редактор Л. Авраменко Техред Л.Коцюбняк Корректор О. Билак

Заказ 5552/20

Тираж 352 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Серебро

Теллур

4 10 1 1О

1 -10 2 -10

1.10

4 -10