20世紀90年代以來，隨著科技的不斷發(fā)展與進步，稀土材料以其優(yōu)良的特性在各個領域中獲得廣泛的用途，且用量日增，效益較高。稀土金屬的提純方法主要有兩大類——熔鹽電解法和金屬熱還原法，而本設備主要是采用區(qū)熔法來提純稀土材料，以獲得純度較高的稀土金屬。
一、主要技術規(guī)范
TDL-FZ50型區(qū)熔爐，是在惰性氣體氛圍中以中頻電源加熱，將稀土金屬棒局部加熱至熔融狀態(tài)，使易溶于液相的雜質往熔區(qū)遷移方向移動(即頂端)，而難溶于液相的雜質則沉積在熔區(qū)移動方向相反方向的固相(末端)，經(jīng)多次區(qū)熔后，切去金屬棒的兩端，保留中間部分，再次區(qū)熔，以獲得更高純度的稀土金屬的專用設備。
1、主要技術規(guī)范:
電源:三相，50Hz，380V±5％
加熱溫度:1500 C
冷爐極限真空度: 6.67x10-3pa
充氣壓力: ~ 0.08MPa
爐室尺寸: φ500mmX900mm
爐腔容積: 約140L
上軸有效行程: 400mm
下軸有效行程: 300mm
主機高度: 約3000mm
2、運動參數(shù)：
上、下軸拉速: 1-100mm/h
上、下軸轉速: 1-30r.p.m
上、下軸快速: 手動控制
二、結構組成及機械傳動簡述
TDL-FZ50型區(qū)熔爐主要由底座、下傳動、爐體、上傳動及真空系統(tǒng)、電控部分組成。結構及傳動原理詳見。

上軸升降機構：上傳動部件是籽晶桿直線和旋轉運動的導向和傳動機構。由稀土永磁直流力矩機(2)通過諧波減速器(3)與精密滾珠絲杠(5)相連，經(jīng)直線導軌 (4)導向，拖動滑塊(7)實現(xiàn)籽晶桿的慢速運動。另外，通過手輪(9)，經(jīng)過一對齒輪以及諧波減速器的傳動帶動滾珠絲杠的快速運動。在諧波減速器的蝸桿軸端，裝有電磁離合制動器，在正常工作時，必須將手輪脫開，使得電磁制動器吸合，手輪快速鎖死，以確保提純工作順利進行。如需調整和快速升降籽晶桿(8)軸向位置時，則需將手輪壓入牙嵌式離合器，制動器則脫開，實現(xiàn)快速升降。
上軸旋轉機構：籽晶桿的旋轉運動由稀土永磁直流力矩電機(6)經(jīng)楔型皮帶直接驅動，在完成自身旋轉的同時，隨滑塊一起上下運動。籽晶桿的位置和提純的長度可由側面的標尺讀出。另外，在籽晶桿的上下極限位置設有自動報警裝置，當超過籽晶桿的極限位置時，自動報警，以確保設備的安全性。
下傳動的結構與傳動原理與上傳動相同，不再贅述。
三、機械結構特點
TDL—FZ50型區(qū)熔爐是根據(jù)我校多年 的成熟經(jīng)驗設計而成的。結構合理，傳動性能穩(wěn)定，有先進的電控技術，操作簡便，安全可靠。
1、主爐體結構
本設備的主爐體由爐室和爐門構成。爐室為圓柱形雙層不銹鋼(304L）水冷焊接結構，內(nèi)壁全部采用雙面氬弧焊，并經(jīng)過加熱去應力處理，提高了其抗腐蝕性能。爐門為弧形雙層水冷結構，并在爐門中部設有觀察窗，便于在提純工作進行中，觀察爐內(nèi)的工作狀態(tài)。爐室與爐門之間通過鉸鏈連接，并且有密封裝置，這樣保證了爐體在工作過程中的密封性。爐體上設有熱偶測溫口，以便采用熱偶對溫度場進行監(jiān)測。爐體的后方連接三通管道，下口與真空機組相連，后口為感應加熱電源引入口。爐膛底部設有兩個電極，并配有安裝感應線圈的支桿，可進行小范圍的高度調節(jié)。籽晶桿和坩堝桿分別通過爐體頂部和底部的密封裝置，伸進爐膛做為裝卡材料和支撐坩堝用，它們均為空心桿件，在工作過程中，用冷水強制冷卻，在整個工作過程中，會使用冷水不斷的循環(huán)冷卻，致爐體及真空機組的溫度保持常溫。
3.2、提拉裝置
在上傳動及下傳動結構中，均采用稀土永磁式直流力矩機，在高速和低速長期運轉情況下，性能穩(wěn)定，維護方便。其次，采用HJG系統(tǒng)D級直線導軌在長度為0．5m到1m之間，滑塊與導軌基準面之間的小于10μm。 定位高，承載大，體積小，長期維持機械高使用狀態(tài)，使上、下傳動系統(tǒng)結構緊湊，安裝方便，采用這種方式其相對運動零件滑動摩擦系數(shù)很小(0．002—0．005)，克服了爬行問題。另外，精密滾珠絲杠副的行程指標可以達到在任意300mm行程內(nèi)的變動量不超過2．3μm，全長行程內(nèi)的變動量不超過2．6μm。由此可以看出，該機構的是非常高的，=== 能夠確保被提純稀土金屬的高純度。
四、電器控制
上、下軸提拉和旋轉分別由四套力矩機組驅動。其兩套系統(tǒng)經(jīng)電器系統(tǒng)控制后，在工作范圍內(nèi)可以在任一速度上穩(wěn)定運動，且運行平穩(wěn)，無振動。完夠滿足提純工藝對運動的要求。
為了更好的使上軸和下軸升降保持同步，在上下軸的電機上各自配有一個旋轉編碼器(見圖l中編號1)，其輸出送給升、降速度可編程數(shù)顯表，可以通過電控柜來控制上下軸的旋轉與升降，使它們在提純過程中保持同步運動。
五、結束語
TDL-FZ50型區(qū)熔爐經(jīng)過認真科學的設計，嚴格精細的加工和安裝調試，各項技術指標都達到了設計要求。通過用戶的使用情況表明，該設備的機械電器性能可靠，運行平穩(wěn)，受到了用戶的一致好評。

本文摘自《國際電子材料》