專利名稱：新型碳纖維保溫材料及多晶鑄錠爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型碳纖維保溫材料。
背景技術(shù)：
鑄造法生長(zhǎng)多晶硅晶體是一個(gè)高能耗的過程。能耗成本在總非硅成本里所占的比重較大，能耗成本明顯大幅上升，如何有效地降低晶體生長(zhǎng)過程的能耗將顯得至關(guān)重要。用于鑄錠爐的碳纖維保溫材料需要具有良好的結(jié)構(gòu)性能和保溫性能。具有良好結(jié)構(gòu)性的碳纖維保溫材料有碳纖維硬氈和碳纖維固化氈。硬氈的壽命明顯長(zhǎng)于固化氈，硬氈的保溫性略差于固化氈或與固化氈相當(dāng)。但這兩種傳統(tǒng)碳纖維保溫材料的熱導(dǎo)率分布均勻性差，易誘發(fā)多晶晶體中微晶和硬質(zhì)雜質(zhì)團(tuán)的形成。用于多晶鑄錠爐的傳統(tǒng)碳纖維保溫材料保溫性差致使能耗高，同時(shí)加速如絕緣陶瓷片、絕緣陶瓷墊片、石墨加熱板及碳纖維保溫材料等高溫輔材老化，間接地增加運(yùn)營成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可提高保溫性能的新型碳纖維保溫材料。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。新型碳纖維保溫材料，其特征在于，包括碳纖維硬氈層和碳纖維軟氈層；碳纖維硬氈層與碳纖維軟氈層層疊設(shè)置。優(yōu)選地是，所述碳纖維硬氈層與碳纖維軟氈層通過可拆卸方式連接或者不可拆卸方式連接。優(yōu)選地是，所述不可拆卸方式為通過膠粘劑粘接。優(yōu)選地是，所述可拆卸方式為通過螺釘、鉚釘、螺栓及螺栓與螺母相配合連接。優(yōu)選地是，所述的碳纖維硬氈層層數(shù)為二層以上；兩層以上的碳纖維硬氈層間隔設(shè)置；碳纖維硬氈層之間設(shè)置有碳纖維軟氈層。優(yōu)選地是，所述的碳纖維軟氈層層數(shù)為二層以上。優(yōu)選地是，所述的碳纖維硬氈層層數(shù)為兩層以上；兩層以上的碳纖維硬氈層間隔設(shè)置；每?jī)蓪犹祭w維硬氈層之間設(shè)置有一層或兩層以上的碳纖維軟氈層。優(yōu)選地是，所述碳纖維硬氈層與碳纖維軟氈層、多層碳纖維軟氈層之間通過不可拆卸乎連接、可拆卸連接中的一種或兩種連接方式。優(yōu)選地是，所述不可拆卸連接方式為通過膠粘劑粘接。優(yōu)選地是，所述可拆卸連接方式為通過螺釘、鉚釘、螺栓或螺栓與螺母相配合連接。優(yōu)選地是，所述碳纖維硬氈層與碳纖維軟氈層的側(cè)面、多層碳纖維軟氈層的側(cè)面涂覆有封閉層。優(yōu)選地是，所述的封閉層為石墨漆、石墨紙和碳布中的一種或幾種。
優(yōu)選地是，所述的碳纖維硬氈層抗壓強(qiáng)度:0.12-1.6Mpa，抗折強(qiáng)度:1.5-2.0Mpa0本發(fā)明中的碳纖維保溫材料可用于多晶鑄錠爐、單晶爐、單晶熱場(chǎng)等需要保溫的各種高溫裝置中。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種保溫性能好的多晶鑄錠爐。多晶鑄錠爐，其特征在于，包括前述的新型碳纖維保溫材料。本發(fā)明中:碳纖維硬氈材料具有良好的結(jié)構(gòu)性，其可以做起結(jié)構(gòu)作用的支撐部件，但其熱導(dǎo)率分布均勻性較差。碳纖維軟氈材料具有優(yōu)越的保溫性能且熱導(dǎo)率分布較均勻，其可以用于增強(qiáng)保溫作用，而多層軟氈疊加可以使材料的熱導(dǎo)率分布更均勻。實(shí)際使用時(shí)，將硬氈材料層作為最外層、軟氈材料層作為內(nèi)層，對(duì)各層的側(cè)面做石墨漆、石墨紙、碳布等涂層處理或者不做涂層處理。涂層能夠阻擋硅蒸汽及腐蝕性氣體的侵蝕而有利于提高材料的抗侵蝕能力，以提聞材料的使用壽命。將本發(fā)明在GT solar DSS450爐臺(tái)上試用，與傳統(tǒng)的碳纖維硬氈保溫材料相比，使用本發(fā)明材料的爐臺(tái)能耗大幅降低，可以降低15-20%。本發(fā)明材料的熱導(dǎo)率分布更均勻熱穩(wěn)定性更好，微晶的發(fā)生頻率較傳統(tǒng)材料明顯下降。由于能耗大幅降低，饋入電流減少，力口熱部件的發(fā)熱功率降低，發(fā)熱區(qū)溫度降低，可以使如絕緣陶瓷片、絕緣墊片、陶瓷管、石墨加熱板及碳纖維保溫材料等高溫輔材的使用壽命明顯提升，平均提高了 2-3個(gè)月，從而間接地進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。


圖1實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。圖2實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3的A-A剖視圖。圖5為實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為DSS鑄錠爐結(jié)構(gòu)示意圖的側(cè)剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述:實(shí)施例1圖1為實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，新型碳纖維保溫材料，其包括碳纖維硬氈層I及兩層碳纖維軟氈層2。碳纖維硬氈層I及兩層碳纖維軟氈層2依次層疊疊加，各層之間不通過連接裝置或連接材料連接。實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是保溫性好但不易搬移和拆裝。實(shí)施例2圖2實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，新型碳纖維保溫材料，其包括碳纖維硬氈層I及兩層碳纖維軟氈層2。碳纖維硬氈層I及兩層碳纖維軟氈層2依次層疊。碳纖維硬氈層I與碳纖維軟氈層2、兩層碳纖維軟氈層2之間的層疊接觸面均通過膠粘劑層3粘接。膠粘劑層厚度為2-5mm。實(shí)施例3
如圖3所示、圖4所示，新型碳纖維保溫材料，其包括碳纖維硬氈層I及兩層碳纖維軟氈層2。碳纖維硬氈層I及兩層碳纖維軟氈層2依次層疊。碳纖維硬氈層I與碳纖維軟氈層2、兩層碳纖維軟氈層2之間的層疊接觸面均通過膠粘劑層3粘接。膠粘劑層厚度為2-5_。其側(cè)端面設(shè)置有涂層5。涂層5為石墨漆。涂層5可封閉碳纖維硬氈層I與碳纖維軟氈層2構(gòu)成的端面。涂層5還可以使用石墨紙或者碳布代替。此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是易搬移和拆裝。涂層可以有效地阻擋揮發(fā)性氣體侵入而提高材料的特別軟氈材料的抗侵蝕性，從而大幅提高材料的使用壽命。實(shí)施例4圖5為實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，新型碳纖維保溫材料，其包括兩層碳纖維硬氈層I。兩層碳纖維硬氈層I之間設(shè)置有兩層碳纖維軟氈層2。碳纖維硬氈層I與碳纖維軟氈層2、兩層碳纖維軟氈層2均通過螺栓4連接。螺栓4數(shù)目為多個(gè)。具體數(shù)目可根據(jù)保溫材料的表面積確定。以上實(shí)施例中，碳纖維硬氈層抗壓強(qiáng)度:0.12-1.6Mpa，抗折強(qiáng)度:1.5-2.0Mpa0以上實(shí)施例中，可以進(jìn)行另外的組合。各層之間的連接方式也可以采用粘接和螺栓連接相結(jié)
口 ο實(shí)施例5如圖6所示為GT DSS鑄錠爐保溫材料應(yīng)用實(shí)例。如圖6所示，此應(yīng)用實(shí)例由六面碳纖維板構(gòu)成的方形保溫盒，其包含上大頂板保溫面、前后左右四個(gè)側(cè)保溫面、大底板保溫面。其中大頂板6最外兩層采用厚度各為25mm的碳纖維硬氈層61和碳纖維硬氈層62。碳纖維硬氈層61和碳纖維硬氈層62之間為厚度各為IOmm的碳纖維軟氈層63、碳纖維軟氈層64、碳纖維軟氈層65及碳纖維軟氈層66。各層之間通過膠粘劑層粘接，粘接層厚度約2-5mm。大底板8由I塊厚度50mm的上大底板和I塊厚度40mm的下大底板構(gòu)成。上大底板采用圖2示材料結(jié)構(gòu)，其最外層為一塊厚度為20mm的碳纖維硬氈層82。碳纖維硬氈層82下方為厚度各為IOmm碳纖維軟氈層83、碳纖維軟氈層84及碳纖維軟氈層85。上大底板中的各層之間的接觸面均粘接，膠粘劑層厚度2-5mm。下大底板為厚度為40mm的碳纖維硬氈層81。上大底板疊放于下大底板之上。此保溫盒有前后、左右四個(gè)側(cè)保溫面，四個(gè)側(cè)保溫面分別采用四塊側(cè)保溫板，四塊側(cè)板結(jié)構(gòu)相同。圖中僅示出了側(cè)板5和側(cè)板7。每塊側(cè)板由側(cè)保溫內(nèi)板和側(cè)保溫外板構(gòu)成。側(cè)保溫外板與側(cè)保溫內(nèi)板采用螺栓連接。以側(cè)板5為例說明，側(cè)板5均采用兩層碳纖維硬氈層和四層碳纖維軟氈層。外側(cè)的碳纖維硬氈層51、碳纖維軟氈層52和碳纖維軟氈層53構(gòu)成側(cè)保溫外板。側(cè)保溫外板的3層材料的2個(gè)接觸面均采用膠粘劑層粘接。內(nèi)側(cè)的碳纖維硬氈層54、碳纖維軟氈層55和碳纖維軟氈層56構(gòu)成側(cè)保溫內(nèi)板。側(cè)保溫內(nèi)板的3層材料的2個(gè)接觸面均采用膠粘劑粘接。每層碳纖維硬氈層厚度為25mm。每層碳纖維軟氈層厚度為10mm。碳纖維軟租層53與碳纖維軟租層56之間不粘接。實(shí)施例5所述的所示的GT DSS鑄錠爐安裝試用。應(yīng)用結(jié)果表明，與單純?cè)囉锰祭w維硬氈相比，使用本發(fā)明的材料后其能耗要低得多，長(zhǎng)晶階段的功率消耗約低15-20%。若按每產(chǎn)出一個(gè)多晶晶錠消耗電能3500度計(jì)，本發(fā)明每爐次至少可以節(jié)約電耗500-700度。由于能耗降低則饋入電流減少、發(fā)熱功率降低、如陶瓷絕緣套、陶瓷墊片、陶瓷管等的使用壽命提高了 2-3個(gè)月。即使用本發(fā)明后的直接和間接運(yùn)營成本大幅降低。本發(fā)明中的實(shí)施例僅用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，并不構(gòu)成對(duì)權(quán)利要求范圍的限制，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可以想到的其他實(shí)質(zhì)上等同的替代，均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.新型碳纖維保溫材料，其特征在于，包括碳纖維硬氈層和碳纖維軟氈層；碳纖維硬氈層與碳纖維軟氈層層疊設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型碳纖維保溫材料，其特征在于，所述碳纖維硬氈層與碳纖維軟氈層通過可拆卸方式連接或者不可拆卸方式連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型碳纖維保溫材料，其特征在于，所述不可拆卸方式為通過膠粘劑粘接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型碳纖維保溫材料，其特征在于，所述可拆卸方式為通過螺釘、鉚釘、螺栓及螺栓與螺母相配合連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型碳纖維保溫材料，其特征在于，所述的碳纖維硬氈層層數(shù)為二層以上；兩層以上的碳纖維硬氈層間隔設(shè)置；碳纖維硬氈層之間設(shè)置有碳纖維軟氈層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型碳纖維保溫材料，其特征在于，所述的碳纖維軟氈層層數(shù)為二層以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型碳纖維保溫材料，其特征在于，所述的碳纖維硬氈層層數(shù)為兩層以上；兩層以上的碳纖維硬氈層間隔設(shè)置；每?jī)蓪犹祭w維硬氈層之間設(shè)置有一層或兩層以上的碳纖維軟氈層。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一權(quán)利要求所述的新型碳纖維保溫材料，其特征在于，所述碳纖維硬氈層與碳纖維軟氈層、多層碳纖維軟氈層之間通過不可拆卸乎連接、可拆卸連接中的一種或兩種連接方式。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的新型碳纖維保溫材料，其特征在于，所述不可拆卸連接方式為通過膠粘劑粘接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的新型碳纖維保溫材料，其特征在于，所述可拆卸連接方式為通過螺釘、鉚釘、螺栓或螺栓與螺母相配合連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一權(quán)利要求所述的新型碳纖維保溫材料，其特征在于，所述碳纖維硬氈層與碳纖維軟氈層的側(cè)面、多層碳纖維軟氈層的側(cè)面涂覆有封閉層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的新型碳纖維保溫材料，其特征在于，所述的封閉層為石墨漆、石墨紙和碳布中的一種或幾種。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型碳纖維保溫材料，其特征在于，所述的碳纖維硬租層抗壓強(qiáng)度:0.12-1.6Mpa，抗折強(qiáng)度:1.5-2.0Mpa0
14.晶鑄錠爐，其特征在于，包括權(quán)利要求1-13任一權(quán)利要求所述的新型碳纖維保溫材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型碳纖維保溫材料，其特征在于，包括碳纖維硬氈層和碳纖維軟氈層；碳纖維硬氈層與碳纖維軟氈層層疊設(shè)置。與傳統(tǒng)的碳纖維硬氈保溫材料相比，使用本發(fā)明材料的爐臺(tái)能耗大幅降低，可以降低15-20％。本發(fā)明材料的熱導(dǎo)率分布更均勻熱穩(wěn)定性更好，微晶的發(fā)生頻率較傳統(tǒng)材料明顯下降。由于能耗大幅降低，饋入電流減少，加熱部件的發(fā)熱功率降低，發(fā)熱區(qū)溫度降低，可以使如絕緣陶瓷片、絕緣墊片、陶瓷管、石墨加熱板及碳纖維保溫材料等高溫輔材的使用壽命明顯提升，平均提高了2-3個(gè)月，從而間接地進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C30B11/00GK103085358SQ20111034217
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者李會(huì)吳 申請(qǐng)人:上海摩根特種材料有限公司