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：
本實(shí)用新型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&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,用于太陽能級多 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)1414i:附近，坩堝的石英材料會變得 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期使 用中被挪移原來位置不被糾正，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，極有可能對爐體 金屬部件造成損壞，嚴(yán)重的話會引起重大設(shè)備事故，甚至人身安全。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種設(shè)計(jì)合理，能有效避免硅液對爐體 損傷的多晶硅鑄錠爐的硅液溢流保護(hù)系統(tǒng)。本實(shí)用新型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，其特征在于石墨坩堝的底部兩邊開設(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)套和凸臺套管，可進(jìn)一步防止硅 液與爐體的直接接觸。本實(shí)用新型設(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 的柑堝在發(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。避免了硅液對爐體的損傷。


圖1為本實(shí)用新型的整體結(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為本實(shí)用新型使用狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型主要由底部帶巖棉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4，置于巖棉10中部的中心護(hù)套12和凸臺套管11， 開設(shè)于石墨坩堝3底部兩邊的導(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夕卜；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)本實(shí)用新型所起的作用是當(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 用戶前來處理，同時(shí)控制器9也會相應(yīng)地作自動化緊急處理。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1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(4)，其特征在于石墨坩堝(3)的底部兩邊開設(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)和凸臺套管(11)。
專利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(4)，置于巖棉中部的中心護(hù)套(12)和凸臺套管(11)，開設(shè)于石墨坩堝底部兩邊的導(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，能有效避免硅液對爐體的損傷。
文檔編號F27B14/00GK201081540SQ20072011361
公開日2008年7月2日 申請日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月23日
發(fā)明者衛(wèi)國軍, 孫海梁, 徐芳華, 杰 高 申請人: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