專利名稱：多晶硅鑄錠爐的硅液溢流保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多晶硅鑄錠爐的硅液溢流保護(hù)系統(tǒng)，屬多晶硅鑄 錠爐的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
硅Si是光伏產(chǎn)業(yè)中最重要的一種基礎(chǔ)材料，硅在地殼中含量豐 富，僅次于氧，達(dá)25.7%。純凈的硅熔點(diǎn)1414°C，用于太陽(yáng)能級(jí)多 晶硅純度一般在99.99%以上。硅在高溫熔煉、燒結(jié)中， 一般所用容 器多為石英坩堝，在硅的熔點(diǎn)1414。C附近，坩堝的石英材料會(huì)變得 松軟，因此需要在石英坩堝外再用耐火材料或由高純石墨制成的堅(jiān)硬 外殼坩堝的支撐，使其具有足夠的溫度和潔度特性?，F(xiàn)有的多晶硅鑄錠爐，在硅液溢流保護(hù)上，主要采用金屬熔斷絲 保護(hù)技術(shù)。具體操作上是沿坩堝下面保溫板四周圍繞固定金屬熔斷 絲，當(dāng)硅液溢流時(shí)，硅液滴附在熔斷絲上面，使金屬絲熔斷產(chǎn)生報(bào)警， 從而提醒用戶采取措施。實(shí)際應(yīng)用中，此項(xiàng)保護(hù)技術(shù)存在眾多不可靠 因素首先，鋪設(shè)在爐體底部的金屬熔斷絲位置存在偏差或在長(zhǎng)期使 用中被挪移原來(lái)位置不被糾正，當(dāng)硅液溢流時(shí)，不能保證硅液準(zhǔn)確及 時(shí)滴在熔斷絲上面；其次是當(dāng)坩堝破裂發(fā)生大面積溢流時(shí)，硅液即使 熔斷了金屬熔斷絲，但大量的硅液聚集在爐體底部，極有可能對(duì)爐體 金屬部件造成損壞，嚴(yán)重的話會(huì)引起重大設(shè)備事故，甚至人身安全。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)計(jì)合理，能有效避免硅液對(duì)爐體損傷 的多晶硅鑄錠爐的硅液溢流保護(hù)系統(tǒng)。本發(fā)明為多晶硅鑄錠爐的硅液溢流保護(hù)系統(tǒng)，包括爐體，置于爐 體內(nèi)底部帶保溫底板的保溫籠體，置于保溫籠體內(nèi)帶石英坩堝和石墨 坩堝的熱交換臺(tái)，其特征在于石墨坩堝的底部?jī)蛇呴_設(shè)有導(dǎo)流溝，保 溫底板的兩邊開設(shè)有導(dǎo)流孔，爐體的底部與導(dǎo)流孔的對(duì)應(yīng)位置設(shè)有硅 液溢流承接容器，硅液溢流承接容器內(nèi)設(shè)有帶控制器的金屬熔斷絲。所述爐體的底部還可設(shè)有巖棉，硅液溢流承接容器置于巖棉上， 以進(jìn)一步提高對(duì)爐體的保護(hù)效果。所述巖棉的中部還可設(shè)有中心護(hù)套和凸臺(tái)套管，可進(jìn)一步防止硅 液與爐體的直接接觸。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，通過由導(dǎo)流溝、導(dǎo)流孔、帶金屬熔斷絲的硅液 溢流承接容器構(gòu)成的匯流導(dǎo)流系統(tǒng)的作用，能有效防止承裝硅液的坩 堝在發(fā)生破裂或其它原因?qū)е鹿枰阂绯鰰r(shí)，流向爐體底部的硅液在爐 體底部堆積，高溫硅液熱能燒穿爐體鋼板，從而引發(fā)災(zāi)難性事故的現(xiàn) 象發(fā)生。避免了硅液對(duì)爐體的損傷。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖2為圖1所示A部分的放大結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖1所示B部分的放大結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明使用狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明主要由底部帶巖棉10的爐體1，置于爐體1內(nèi)底部帶保 溫底板6的保溫籠體5，置于保溫籠體5內(nèi)帶石英坩堝2和石墨坩堝 3的熱交換臺(tái)4，置于巖棉10中部的中心護(hù)套12和凸臺(tái)套管11，開 設(shè)于石墨坩堝3底部?jī)蛇叺膶?dǎo)流溝13，開設(shè)于保溫底板6兩邊的導(dǎo) 流孔14，置于爐體1底部的巖棉10上與導(dǎo)流孔14對(duì)應(yīng)位置的硅液 溢流承接容器7，置于硅液溢流承接容器7內(nèi)帶控制器9的金屬熔斷 絲8等構(gòu)成?？刂破?置于爐體1外；石墨坩堝3由高純石墨制成， 能承受二千多攝氏度的高溫，在硅液熔化中，同時(shí)支撐石英坩堝2在 高溫下因軟化現(xiàn)象不至于發(fā)生癱落。使用時(shí)，將石英坩堝2放入石墨坩堝3內(nèi)，在石英坩堝2中裝滿 多晶硅原材料15，用推車將裝好多晶硅原材料15的石英坩堝2和石 墨坩堝3送入爐體1內(nèi)，并擱放在熱交換臺(tái)4上，調(diào)整位置讓石英坩 堝2和石墨坩堝3居中放置于熱交換臺(tái)4上面，以保證石墨坩堝3上 面的導(dǎo)流溝13與下面保溫底板6上面的導(dǎo)流孔14基本對(duì)齊。裝爐完 畢后，合緊爐體l，蓋上保溫籠體5，按正常生產(chǎn)工藝流程繼續(xù)進(jìn)行 下一步操作。加熱數(shù)十小時(shí)后，此時(shí)石英坩堝2內(nèi)的多晶硅原材料15已完全 熔化成硅液，如無(wú)誤，硅液將進(jìn)入結(jié)晶階段。 一般多晶硅在鑄錠過程 中，在熔化與結(jié)晶兩個(gè)階段，容易發(fā)生硅液溢流，如因某種原因，硅 液溫度過高，會(huì)發(fā)生沸騰濺出或泛出；或石英坩堝2前道處理缺陷或 者是石英坩堝本身質(zhì)量問題等等缺陷問題未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)時(shí)，高溫會(huì)促
使石英坩堝發(fā)生破裂。在發(fā)生這種危急情況時(shí)，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)， 后果將不堪設(shè)想！此時(shí)本發(fā)明所起的作用是當(dāng)硅液溢流時(shí)，硅液沿 著石英坩堝2外壁按附圖4所示箭頭方向往下流，在石墨坩堝3底板導(dǎo)流溝13的匯流導(dǎo)引下，沿保溫底板6的導(dǎo)流孔14流入硅液溢流承 接容器7內(nèi)，此時(shí)高溫硅液熔斷金屬熔斷絲8，金屬熔斷絲8 —熔斷 即熔斷報(bào)警，通知給控制器9，控制器9發(fā)出蜂鳴報(bào)警聲，通知用戶 前來(lái)處理，同時(shí)控制器9也會(huì)相應(yīng)地作自動(dòng)化緊急處理。當(dāng)進(jìn)入硅液 溢流緊急處理時(shí)，在控制器9作用下立即提起保溫籠體2，并從爐體 頂部充入大量冷卻氣體(一般為惰性氣體氬氣、氦氣)，強(qiáng)制冷卻可 使硅液按每分鐘約l(TC速度冷卻。當(dāng)大量的硅液從破裂的石英坩堝2 往下流時(shí)，布置在保溫底板6下面的硅液溢流承接容器7可完全容納 流入的硅液，即使有部分硅液未能承接在硅液溢流承接容器7內(nèi)而是 沿爐體1底部流向中心位置，此時(shí)，由于中心護(hù)套12的隔離作用， 也避免了硅液與爐體的直接接觸。在隨后的緊急冷卻過程中，硅液在 巖棉10和保溫底板6上、硅液溢流承接容器7內(nèi)成固化狀16,從而 避免因高溫硅液直接與爐體i發(fā)生接觸，引起熔穿爐體材料，導(dǎo)致冷 卻水暴露在高溫低壓爐腔內(nèi)，急劇氣化引發(fā)的爆炸事故。從上述描述中可以看出，匯流導(dǎo)流系統(tǒng)在硅液發(fā)生小面積溢流時(shí) 即可及時(shí)產(chǎn)生報(bào)警，提醒用戶及時(shí)采取措施，避免更大的溢流事故發(fā) 生；當(dāng)發(fā)生大面積溢流時(shí)，硅液溢流承接容器7避免了硅液與爐體1 的大面積接觸而引發(fā)的事故。爐體1底部的中心護(hù)套12也能隔離硅 液的與爐體的直接接觸。
權(quán)利要求
1、一種多晶硅鑄錠爐的硅液溢流保護(hù)系統(tǒng)，包括爐體(1)，置于爐體(1)內(nèi)底部帶保溫底板(6)的保溫籠體(5)，置于保溫籠體(5)內(nèi)帶石英坩堝(2)和石墨坩堝(3)的熱交換臺(tái)(4)，其特征在于石墨坩堝(3)的底部?jī)蛇呴_設(shè)有導(dǎo)流溝(13)，保溫底板(6)的兩邊開設(shè)有導(dǎo)流孔(14)，爐體(1)的底部與導(dǎo)流孔(14)的對(duì)應(yīng)位置設(shè)有硅液溢流承接容器(7)，硅液溢流承接容器(7)內(nèi)設(shè)有帶控制器(9)的金屬熔斷絲(8)。
2、 按權(quán)利要求1所述多晶硅鑄錠爐的硅液溢流保護(hù)系統(tǒng)，其特 征在于所述爐體(1)的底部還設(shè)有巖棉(10)，硅液溢流承接容器(7) 置于巖棉(10)上。
3、 按權(quán)利要求2所述多晶硅鑄錠爐的硅液溢流保護(hù)系統(tǒng)，其特 征在于所述巖棉(10)的中部還設(shè)有中心護(hù)套(12)和凸臺(tái)套管(11)。
全文摘要
一種多晶硅鑄錠爐的硅液溢流保護(hù)系統(tǒng)，屬多晶硅鑄錠爐的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)領(lǐng)域，主要由底部帶巖棉(10)的爐體(1)，置于爐體內(nèi)底部帶保溫底板(6)的保溫籠體(5)，置于保溫籠體內(nèi)帶石英坩堝(2)和石墨坩堝(3)的熱交換臺(tái)(4)，置于巖棉中部的中心護(hù)套(12)和凸臺(tái)套管(11)，開設(shè)于石墨坩堝底部?jī)蛇叺膶?dǎo)流溝(13)，開設(shè)于保溫底板兩邊的導(dǎo)流孔(14)，置于爐體底部的巖棉(10)上與導(dǎo)流孔(14)對(duì)應(yīng)位置的硅液溢流承接容器(7)，置于硅液溢流承接容器內(nèi)帶控制器(9)的金屬熔斷絲(8)等構(gòu)成。通過由導(dǎo)流溝、導(dǎo)流孔、帶金屬熔斷絲的硅液溢流承接容器構(gòu)成的匯流導(dǎo)流系統(tǒng)的作用，能有效避免硅液對(duì)爐體的損傷。
文檔編號(hào)F27B14/20GK101158549SQ20071007053
公開日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月23日
發(fā)明者衛(wèi)國(guó)軍, 孫海梁, 徐芳華, 杰 高 申請(qǐng)人:浙江精工科技股份有限公司;紹興縣精工機(jī)電研究所有限公司