專利名稱：多晶硅鑄錠用高純石英坩堝專用燒結(jié)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及太陽能多晶硅鑄錠用高純石英坩堝專用燒結(jié)爐。
二背景技術(shù)：
在太陽能光伏行業(yè)多晶硅鑄錠前，都需要對噴涂過氮化硅粉的高純石英坩堝 進(jìn)行燒結(jié)處理，坩堝的內(nèi)在質(zhì)量直接影響到鑄錠工序的順利進(jìn)行。目前，在世界 上只有德國具有生產(chǎn)此設(shè)備的技術(shù)，國內(nèi)太陽能生產(chǎn)線上均選用進(jìn)口設(shè)備，進(jìn)口 設(shè)備坩堝燒結(jié)處理時，坩堝在爐膛內(nèi)豎放(開口朝側(cè)面放置)，易引起坩堝熱態(tài) 變形，也不利于有害氣體排放；鑄錠時，坩堝開口朝上使用，熱態(tài)下使用方向的 不一致，也易形成內(nèi)部應(yīng)力；爐體下部采用砂封，密封效果不好，影響溫度場的 分布；從而幾個方面影響坩堝的內(nèi)在質(zhì)量和使用效果。另外，進(jìn)口設(shè)備采用耐火 磚作為爐膛，耗能較大，進(jìn)口設(shè)備不具備降溫曲線精確控制的功能。本新型采用 新穎的結(jié)構(gòu)解決了進(jìn)口設(shè)備存在的不足，完善了降溫工藝的程序調(diào)節(jié)功能，具有 較強(qiáng)的實用性。
三、發(fā)明內(nèi)容
本實用新型提供一種多晶硅鑄錠用高純石英坩堝專用燒結(jié)爐，該爐溫度均勻 性高，坩堝擺放方式合理，燒結(jié)工藝完全自動化，耗能低，處理的坩堝質(zhì)量好。
本實用新型的目的是由下述技術(shù)方案實現(xiàn)的 一種多晶硅鑄錠用高純石英坩 堝專用燒結(jié)爐，它包括爐體、同步升降系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、可控降溫系統(tǒng)、臺車和 軌道構(gòu)成，爐體為一個可升降鐘罩型爐體，爐體內(nèi)部為方型，爐體罩在可水平運 動的臺車上，坩堝水平擺放在臺車上，爐體內(nèi)的加熱系統(tǒng)其設(shè)置多個溫區(qū)采用五面加熱，加熱元件分別布置在爐體四周和頂部，加熱元件在同一平面內(nèi)均勻布置， 高度方向呈現(xiàn)下密上疏的規(guī)律分布，爐體頂部的加熱元件，其外套碳化硅管內(nèi)， 爐體與同步升降系統(tǒng)用關(guān)節(jié)軸承鉸接連接，同步升降系統(tǒng)為單獨兩套液壓單元或 兩套機(jī)械升降裝置組成，同步升降系統(tǒng)中油缸驅(qū)動爐體，實現(xiàn)爐體同步升降，同 步升降系統(tǒng)用螺釘固定在軌道上，可控降溫系統(tǒng)中的伺服減速電機(jī)、調(diào)頻風(fēng)機(jī)、 電動閥門、排氣閥門、進(jìn)氣管分別與爐體連接；可控降溫系統(tǒng)中的調(diào)頻風(fēng)機(jī)和電 動閥門用螺栓連接固定在爐體側(cè)下部，并與進(jìn)氣管連接，伺服減速電機(jī)與排氣閥 門用連桿相連固定在爐頂上，加熱系統(tǒng)側(cè)部加熱元件繞成螺旋狀，內(nèi)穿高溫陶瓷 管，高溫陶瓷管架在豎梁槽、側(cè)墻上，所述豎梁和側(cè)墻采用JM-26輕質(zhì)剛玉莫來 石磚砌成，爐體下部有進(jìn)氣管，上部有排氣管。爐體的側(cè)頂部爐膛纖維硬板用較 深臺階或槽插成一體，用輕質(zhì)耐火材料砌成，外層選用硅酸鋁纖維板、無石棉硅 鈣板等輕質(zhì)節(jié)能材料。爐頂、爐壁用高溫陶瓷錨固件固定。爐體與臺車之間接觸 部分設(shè)有密封纖維紙，實現(xiàn)可靠密封。 本實用新型具有如下優(yōu)點和特點
1、 由于本實用新型采用鐘罩式結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)了坩堝擺放方向與鑄錠使用的 一致，消除了柑堝燒結(jié)應(yīng)力，避免了柑堝的熱態(tài)變形。
2、 由于本實用新型釆用輕質(zhì)耐火纖維材料作為爐膛，因此，蓄熱小，保溫 效果好，升溫快，電耗低。
3、由于本實用新型采用升溫和降溫工藝的程序控制，產(chǎn)品一致性好，產(chǎn)品質(zhì) 量高。
4、 由于本實用新型采用同步升降裝置，實現(xiàn)了爐體與臺車的有效密封，降低 了爐內(nèi)氣流層流，有利于溫度場的均勻。
5、 由于本實用新型采用多溫區(qū)控制及加熱功率的特殊布置，溫度均勻性好。6、由于本實用新型采用頂部加熱絲外套碳化硅管，加強(qiáng)頂部遠(yuǎn)紅外線輻射功 能，有利于坩堝內(nèi)表面致密氮化硅保護(hù)膜的形成。
本實用新型多晶硅鑄錠用高純石英坩堝專用燒結(jié)爐，消除坩堝燒結(jié)處理時產(chǎn) 生的應(yīng)力和熱態(tài)變形，提高爐膛溫度均勻性，有利于坩堝表面生成致密的氮化硅 保護(hù)層，保證了高純石英坩堝在多晶硅鑄錠時的高溫強(qiáng)度和抗腐蝕能力。加強(qiáng)了 設(shè)備的節(jié)能效果，實現(xiàn)降溫工藝的程序控制，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
四、

以下結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步說明。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型的上部遠(yuǎn)紅外加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實用新型的爐體與臺車密封局部圖。
其中i—爐體 2同步升降系統(tǒng)2a—_一油缸3一一加熱系統(tǒng)
3a—一加熱元件3b-—-溫度傳感器3c—--碳化硅陶瓷管4一--可控降溫系 統(tǒng)4a----伺服減速電機(jī) 4b----調(diào)頻風(fēng)機(jī) 4c--一電動閥門 4d----排 氣閥門4e一——進(jìn)氣管5----臺車 5a---密封纖維紙 6----軌道
7——坩堝
五、 實現(xiàn)方式
參照附圖，本實用新型涉及一種多晶硅鑄錠用高純石英坩堝專用燒結(jié)爐，它 包括爐體(1)、同步升降系統(tǒng)(2)、加熱系統(tǒng)(3)、可控降溫系統(tǒng)(4)、臺車(5) 和軌道(6)構(gòu)成，爐體(1)為一個可升降鐘罩型爐體，爐體(1)內(nèi)部為方型， 爐體罩在可水平運動的臺車(5)上，坩堝(7)水平擺放在臺車上，爐體(1)內(nèi) 的加熱系統(tǒng)(3)其設(shè)置多個溫區(qū)采用五面加熱，加熱元件(3a)分別布置在爐體(1)四周和頂部，加熱元件(3a)在同一平面內(nèi)均勻布置，高度方向呈現(xiàn)下密上 疏的規(guī)律分布，爐體(1)頂部的加熱元件(3a)，其外套碳化硅管(3c)內(nèi)，利 用碳化硅陶瓷管(3c)將熱以遠(yuǎn)紅外線的方式傳給坩堝(7)。加熱系統(tǒng)(3)側(cè)部 加熱元件(3a)繞成螺旋狀，內(nèi)穿高溫陶瓷管，高溫陶瓷管架在豎梁槽、側(cè)墻上， 所述豎梁和側(cè)墻采用JM-26輕質(zhì)剛玉莫來石磚砌成。加熱系統(tǒng)(3)中加熱元件 (3a)、溫度傳感器(3b)布置在爐體(1)內(nèi)，臺車(5)上擺放坩堝(7)。爐體(1) 下部有進(jìn)氣管，上部有排氣管。爐體(1)的側(cè)頂部爐膛纖維硬板用較深臺階或槽 插成一體，用輕質(zhì)耐火材料砌成，外層選用硅酸鋁纖維板、無石棉硅鈣板等輕質(zhì) 節(jié)能材料。爐頂、爐壁用高溫陶瓷錨固件固定。
爐體(1)與同步升降系統(tǒng)(2)用關(guān)節(jié)軸承鉸接連接，同步升降系統(tǒng)(2)單 獨兩套液壓單元或兩套機(jī)械升降裝置組成，同步升降系統(tǒng)(2)中油缸(2a)驅(qū)動爐 體(1)，實現(xiàn)爐體(1)同步升降，同步升降系統(tǒng)(2)用螺釘固定在軌道(6)上， 通過調(diào)速閥精密調(diào)速或變頻器頻率調(diào)整實現(xiàn)油缸(2a)或機(jī)械裝置的同步升降， 設(shè)置兩套系統(tǒng)，可以有效避免系統(tǒng)間由于載荷不同產(chǎn)生干擾。
可控降溫系統(tǒng)(4)中伺服減速電機(jī)(4a)、調(diào)頻風(fēng)機(jī)(4b)、電動闊門(4c)、排 氣閥門(4d)、進(jìn)氣管(4e)與爐體(1)連接，，可控降溫系統(tǒng)中的調(diào)頻風(fēng)機(jī)(4b) 和電動閥門(4c)用螺栓連接固定在爐體側(cè)下部，并與進(jìn)氣管(4e)連接，伺服 減速電機(jī)(4a)與排氣閥門(4d)用連桿相連固定在爐頂上，降溫時，可控降溫 系統(tǒng)(4)工作，通過儀表輸出信號控制加熱功率輸出、自動開啟進(jìn)氣管(4e)中電 動閥門(4c)、排氣閥門(4d)開度(通過伺服減速電機(jī)4a調(diào)節(jié))、調(diào)頻風(fēng)機(jī)(4b)工 作頻率等控制降溫速度，并用PLC智能系統(tǒng)設(shè)定啟動優(yōu)先級，逐步調(diào)節(jié)，實現(xiàn)降 溫工藝的程序控制。
同步升降系統(tǒng)(2)泄壓后，爐體(1)自身重量施壓，作用于臺車(5),爐體(1)與臺車(5)中的接觸部分設(shè)有密封纖維紙(5a),可實現(xiàn)可靠密封。工作 時，將裝好坩堝(7)的臺車(5)沿軌道(6)推到爐體(1)下部，通過同步升 降系統(tǒng)(2)驅(qū)動爐體(1)，使?fàn)t體(1)壓在臺車(5)上，啟動加熱系統(tǒng)(3), 開始升溫、保溫工序，再根據(jù)降溫需要自動啟動可控降溫系統(tǒng)(4)，完成整個工 藝。
權(quán)利要求1、一種多晶硅鑄錠用高純石英坩堝專用燒結(jié)爐，它包括爐體(1)、同步升降系統(tǒng)(2)、加熱系統(tǒng)(3)、可控降溫系統(tǒng)(4)、臺車(5)和軌道(6)構(gòu)成，其特征在于爐體(1)為一個可升降鐘罩型爐體，爐體(1)內(nèi)部為方型，爐體罩在可水平運動的臺車(5)上，坩堝(7)水平擺放在臺車上，爐體(1)內(nèi)的加熱系統(tǒng)(3)其設(shè)置多個溫區(qū)采用五面加熱，加熱元件(3a)分別布置在爐體(1)四周和頂部，加熱元件(3a)在同一平面內(nèi)均勻布置，高度方向呈現(xiàn)下密上疏的規(guī)律分布，爐體(1)頂部的加熱元件(3a)，其外套碳化硅管(3C)內(nèi)，爐體(1)與同步升降系統(tǒng)(2)用關(guān)節(jié)軸承鉸接連接，同步升降系統(tǒng)(2)單獨兩套液壓單元或兩套機(jī)械升降裝置組成，同步升降系統(tǒng)(2)中油缸(2a)驅(qū)動爐體(1)，實現(xiàn)爐體(1)同步升降，同步升降系統(tǒng)(2)用螺釘固定在軌道(6)上，可控降溫系統(tǒng)(4)中伺服減速電機(jī)(4a)、調(diào)頻風(fēng)機(jī)(4b)、電動閥門(4c)、排氣閥門(4d)、進(jìn)氣管(4e)與爐體(1)連接，加熱系統(tǒng)(3)中加熱元件(3a)、溫度傳感器(3b)布置在爐體(1)內(nèi)，臺車(5)上擺放坩堝(7)。
2、 如權(quán)利要求1所述的多晶硅鑄錠/fJ高純石英坩堝專用燒結(jié)爐，其特征 在于加熱系統(tǒng)(3)側(cè)部加熱元件(3a)繞成螺旋狀，內(nèi)穿高溫陶瓷管， 高溫陶瓷管架在豎梁槽、側(cè)墻上，所述豎梁和側(cè)墻采用JM-26輕質(zhì)剛玉莫來 石磚砌成。
3、 如權(quán)利要求1所述的多晶硅鑄錠用高純石英坩堝專用燒結(jié)爐，其特征 在于爐體(1)下部有進(jìn)氣管，h部有排氣管。
4、 如權(quán)利要求1所述的多晶硅鑄錠用高純石英坩堝專用燒結(jié)爐，其特 征在于爐體的側(cè)頂部爐膛纖維硬板用較深臺階或槽插成一體，用輕質(zhì)耐火 材料砌成，外層選用硅酸鋁纖維板、無石棉硅鈣板輕質(zhì)節(jié)能材料，爐頂、爐 壁用高溫陶瓷錨固件固定。
5、 如權(quán)利要求1所述的多晶硅鑄錠用高純石英坩堝專用燒結(jié)爐，其特征在于爐體(1)與臺車(5)之間接觸部分設(shè)有密封纖維紙(5a)。
專利摘要本實用新型涉及太陽能多晶硅鑄錠用高純石英坩堝專用燒結(jié)爐。它包括爐體、同步升降系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、可控降溫系統(tǒng)、臺車和軌道構(gòu)成，它有一個可升降鐘罩型爐體，爐體內(nèi)部為方型，所述爐體罩在可水平運動的臺車上，坩堝水平擺放在臺車上，所述爐體內(nèi)部四周及頂部鑲嵌螺旋型加熱絲，爐體內(nèi)沿垂直方向設(shè)置不同加熱區(qū)，爐體下部有進(jìn)氣管，上部有排氣管，爐體外殼與同步升降裝置連接。爐體采用同步升降系統(tǒng)，靠爐體重量密封，提高密封效果和溫度均勻性；爐膛頂部布置加熱元件，加強(qiáng)了頂部遠(yuǎn)紅外線輻射，使坩堝水平放置，避免坩堝應(yīng)力產(chǎn)生；自動程序降溫系統(tǒng)，提高了自動化程度；輕質(zhì)耐火材料的選用，節(jié)能效果顯著。
文檔編號C04B35/64GK201313871SQ20082002917
公開日2009年9月23日 申請日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者周練訓(xùn), 朱振明, 陳躍峰 申請人:咸陽華光窯爐設(shè)備有限公司