專(zhuān)利名稱(chēng)：：用于多晶硅結(jié)晶爐爐壁保護(hù)的內(nèi)襯及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于多晶硅結(jié)晶爐爐壁保護(hù)的石英內(nèi)襯及其制造方法。
背景技術(shù)：
：當(dāng)今世界電力供應(yīng)漸趨緊張，加之熱電耗能太大，為減少能源消耗，開(kāi)發(fā)可替代的綠色能源，光伏產(chǎn)業(yè)孕育而生，并在近兩年內(nèi)得到猛進(jìn)發(fā)展。由于光伏產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展時(shí)間較短，各方面的技術(shù)還不能夠于之相并進(jìn)，比如多晶爐方面還存在很多不成熟方面，因而導(dǎo)致多晶爐在硅錠結(jié)晶時(shí)漏硅現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。一旦漏出硅液就會(huì)對(duì)多晶爐造成傷害，因硅的1450°流入多晶爐底部，可以迅速的侵蝕不銹鋼爐體，而不銹鋼爐體夾心層里是冷卻水，如果被擊穿，冷卻水迅速汽化而發(fā)生爆炸。曾經(jīng)在2005年發(fā)生過(guò)此類(lèi)事件，造成兩人以上傷亡。給企業(yè)帶來(lái)了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，直接影響威脅著操作人員的生命安全。為減少經(jīng)濟(jì)損失，保障工作人員的生命安全，設(shè)計(jì)一種多晶爐的爐壁保護(hù)內(nèi)襯，迫在眉睫，具有十分重大的意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種用于多晶硅結(jié)晶爐爐壁保護(hù)的內(nèi)襯及其制造方法。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)用于多晶硅結(jié)晶爐爐壁保護(hù)的內(nèi)襯，特點(diǎn)是所述內(nèi)襯的形狀呈規(guī)則的半球形不透明立體結(jié)構(gòu)，上部敞開(kāi)；內(nèi)襯的成分質(zhì)量百分含量為二氧化硅>99.6Wt%，氧化鋁<800ppm，氧化鐵<40ppm，其余組分為不可避免的雜質(zhì)。進(jìn)一步地，上述的用于多晶硅結(jié)晶爐爐壁保護(hù)的內(nèi)襯，所述內(nèi)襯的壁厚在2mm60mm。更進(jìn)一步地，上述的用于多晶硅結(jié)晶爐爐壁保護(hù)的內(nèi)襯，所述內(nèi)襯的內(nèi)壁上噴涂有氮化硅層。再進(jìn)一步地，用于多晶硅結(jié)晶爐爐壁保護(hù)的內(nèi)襯的制造方法，具體包括以下步驟——①首先將原料高純石英投入造粒設(shè)備中進(jìn)行濕法造粒，加水研磨控制粒徑在80iim120踐；②將上述漿料取出后充分?jǐn)嚢?，放?448小時(shí)后倒入壓力裝置中，在23bar壓力下將漿料注入石膏模具中，前期注漿時(shí)對(duì)石膏模具輔以輕微震動(dòng)，震動(dòng)頻率為3040次/分鐘，振幅13毫米；于模具中靜放58小時(shí)，使其充分脫水后即進(jìn)行脫模；3③脫模后在干燥器內(nèi)進(jìn)行干燥，干燥溫度在180230°C;④將干燥后得到的胚體放入窯爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過(guò)程中，采用還原性氣氛保護(hù)，燒結(jié)溫度在95(TC145(TC，燒結(jié)時(shí)間為4060小時(shí)，燒結(jié)后即獲得不透明石英內(nèi)襯；⑤最后在不透明石英內(nèi)襯的內(nèi)壁上噴涂一層氮化硅。再進(jìn)一步地，上述的用于多晶硅結(jié)晶爐爐壁保護(hù)的內(nèi)襯的制造方法，其特征在于步驟①中，所述高純石英包括塊狀料和粉狀料，塊狀料與粉狀料的配比為4050:6050，塊狀料的外形幾何尺寸小于50毫米，粉狀料的顆粒直徑小于5毫米。本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在本發(fā)明根據(jù)多晶爐的技術(shù)要求生產(chǎn)與之配合的爐壁保護(hù)石英內(nèi)襯，石英加氮化硅涂層具有優(yōu)異的抗熱震性能，加之多晶爐的底部溫度不高，該內(nèi)襯可以長(zhǎng)久性重復(fù)使用，有效避免了結(jié)晶爐結(jié)晶過(guò)程中出現(xiàn)的漏硅現(xiàn)象對(duì)多晶爐造成的傷害，為人身安全增加了一道安全保障，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)顯著，堪稱(chēng)是具有新穎性、創(chuàng)造性、實(shí)用性的好技術(shù)。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明圖1:本發(fā)明內(nèi)襯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2:本發(fā)明內(nèi)襯的應(yīng)用示意圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義見(jiàn)下表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>具體實(shí)施例方式針對(duì)結(jié)晶爐結(jié)晶過(guò)程中出現(xiàn)的漏硅現(xiàn)象對(duì)多晶爐造成的傷害，設(shè)計(jì)一種適用于多晶爐爐壁保護(hù)的石英內(nèi)襯。如圖1所示，多晶硅結(jié)晶爐爐壁保護(hù)的石英內(nèi)襯，石英內(nèi)襯1的形狀呈規(guī)則的半球形不透明立體結(jié)構(gòu)，上部敞開(kāi)；石英內(nèi)襯的外壁與多晶爐的爐腔內(nèi)壁尺寸參數(shù)相吻合，兩者緊密結(jié)合。石英內(nèi)襯的成分質(zhì)量百分含量為二氧化硅>99.6Wt^，氧化鋁〈800ppm，氧化鐵<40ppm，其余組分為不可避免的雜質(zhì)。石英內(nèi)襯1的壁厚在2mm60mm。另外，石英內(nèi)襯1的內(nèi)壁上噴涂氮化硅層。具體應(yīng)用時(shí)，如圖2，石英內(nèi)襯1與爐壁2的內(nèi)壁相貼合，石英支架3置于爐腔中，石英支架3上設(shè)置石英底板4，石英底板4上放置石英坩堝6，石英坩堝6的外圍有石英護(hù)板5。制造上述石英內(nèi)襯的基本工藝是先將高純石英材料制作成漿料，攪拌均勻后注入吸水性模具中，且輔以壓力控制，使其形成有一定吸合強(qiáng)度的胚體；繼而將胚體干燥后燒結(jié)，燒結(jié)過(guò)程中，采用還原性氣氛燒成(燃燒氣體為天然氣，略增大氧氣供給量，其增加量在5%10%)，使其轉(zhuǎn)化成方石英含量最小化，提高產(chǎn)品使用時(shí)的抗熱震性，晶相轉(zhuǎn)變后具有良好的機(jī)械強(qiáng)度。實(shí)施例1:首先將45份塊狀高純石英和55份粉狀高純石英投入造粒設(shè)備中進(jìn)行濕法造粒，加水研磨后控制粒徑在85m95m;將漿料取出后進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁曳胖?8小時(shí)后進(jìn)行物理及化學(xué)指標(biāo)的檢測(cè)，合格后即可進(jìn)行下一道工序；漿料倒入壓力裝置中，輔以2bar壓力將漿料注入石膏模具中，前期注漿輔以輕微震動(dòng)，使材料分布均勻，震動(dòng)頻率為3040次/分鐘，振幅23毫米；于模具中靜放5小時(shí)，使其充分脫水后即進(jìn)行脫模，脫模須非常小心；脫模后放入干燥器內(nèi)進(jìn)行干燥，干燥溫度在18(TC，干燥后具有一定的強(qiáng)度；將干燥后得到的胚體放入窯爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過(guò)程中，采用還原性氣氛保護(hù)，燒結(jié)溫度在950°C140(TC，燒結(jié)時(shí)間為40小時(shí)，獲得不透明石英內(nèi)襯；最后在不透明石英內(nèi)襯的內(nèi)壁上噴涂一層氮化硅，Si3^進(jìn)一步提高安全保護(hù)效果。實(shí)施例2:首先將48份塊狀高純石英和52份粉狀高純石英投入造粒設(shè)備中進(jìn)行濕法造粒，塊狀料的外形幾何尺寸小于50毫米，粉狀料的顆粒直徑小于5毫米，加水研磨后控制粒徑在80m120m;將漿料取出后進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁曳胖?0小時(shí)后進(jìn)行物理及化學(xué)指標(biāo)的檢測(cè)，合格后即可進(jìn)行下一道工序；漿料倒入壓力裝置中，輔以2.5bar壓力將漿料注入石膏模具中，前期注漿輔以輕微震動(dòng)，使材料分布均勻，震動(dòng)頻率為3035次/分鐘，振幅13毫米；于模具中靜放7小時(shí)，使其充分脫水后即進(jìn)行脫模，脫模須非常小心；脫模后放入干燥器內(nèi)進(jìn)行干燥，干燥溫度在21(TC，干燥后具有一定的強(qiáng)度；將干燥后得到的胚體放入窯爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過(guò)程中，采用還原性氣氛保護(hù)，燒結(jié)溫度在100(TC145(TC，燒結(jié)時(shí)間為60小時(shí)，獲得不透明石英保護(hù)內(nèi)襯；最后在不透明石英保護(hù)內(nèi)襯的內(nèi)壁上噴涂一層氮化硅。實(shí)施例3:首先將50份塊狀高純石英和50份粉狀高純石英投入造粒設(shè)備中進(jìn)行濕法造粒，塊狀料的外形幾何尺寸小于50毫米，粉狀料的顆粒直徑小于5毫米，加水研磨后控制粒徑在90iim110iim;將漿料取出后進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，放?6小時(shí)后倒入壓力裝置中，輔以3bar壓力將漿料注入石膏模具中，前期注漿輔以輕微震動(dòng)，震動(dòng)頻率為3540次/分鐘，振幅13毫米；于模具中靜放8小時(shí)，使其充分脫水后即進(jìn)行脫模；脫模后放入干燥器內(nèi)進(jìn)行干燥，干燥溫度在185°C;將干燥后得到的胚體放入窯爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過(guò)程中，采用還原性氣氛保護(hù)，燒結(jié)溫度在95(TC145(TC，燒結(jié)時(shí)間為50小時(shí)，獲得不透明石英保護(hù)內(nèi)襯；最后在不透明石英保護(hù)內(nèi)襯的內(nèi)壁上噴涂一層氮化硅。實(shí)施例4:首先將40份塊狀高純石英和60份粉狀高純石英投入造粒設(shè)備中進(jìn)行濕法造粒，塊狀料的外形幾何尺寸小于40毫米，粉狀料的顆粒直徑小于4毫米，加水研磨后控制粒徑在80iim120iim;將漿料取出后進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁曳胖?4小時(shí)后進(jìn)行物理及化學(xué)指標(biāo)的檢測(cè)，合格后即可進(jìn)行下一道工序；漿料倒入壓力裝置中，輔以3bar壓力將漿料注入石膏模具中，前期注漿輔以輕微震動(dòng)，使材料分布均勻，震動(dòng)頻率為3040次/分鐘，振幅12毫米；于模具中靜放8小時(shí)，使其充分脫水后即進(jìn)行脫模，脫模須非常小心；脫模后放入干燥器內(nèi)進(jìn)行干燥，干燥溫度在23(TC，干燥后具有一定的強(qiáng)度；將干燥后得到的胚體放入窯爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過(guò)程中，采用還原性氣氛保護(hù)，燒結(jié)溫度在95(TC145(TC，燒結(jié)時(shí)間為55小時(shí)，在氣相反應(yīng)、液相燒結(jié)和固相燒結(jié)的反應(yīng)下，產(chǎn)品內(nèi)部形成牢固的陶瓷結(jié)合、反應(yīng)結(jié)合和直接結(jié)合，獲得不透明石英保護(hù)內(nèi)襯；最后在不透明石英保護(hù)內(nèi)襯的內(nèi)壁上噴涂一層氮化硅。實(shí)施例5:首先將50份塊狀高純石英和50份粉狀高純石英投入造粒設(shè)備中進(jìn)行濕法造粒，塊狀料的外形幾何尺寸小于50毫米，粉狀料的顆粒直徑小于5毫米，加水研磨后控制粒徑在80iim90iim;將漿料取出后進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，且放?6小時(shí)后進(jìn)行物理及化學(xué)指標(biāo)的檢測(cè)，合格后即可進(jìn)行下一道工序；漿料倒入壓力裝置中，輔以3bar壓力將漿料注入石膏模具中，前期注漿輔以輕微震動(dòng)，使材料分布均勻，震動(dòng)頻率為3540次/分鐘，振幅13毫米；于模具中靜放6小時(shí)，使其充分脫水后即進(jìn)行脫模，脫模須非常小心；脫模后放入干燥器內(nèi)進(jìn)行干燥，干燥溫度在22(TC，干燥后具有一定的強(qiáng)度；將干燥后得到的胚體放入窯爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過(guò)程中，采用還原性氣氛保護(hù)，燒結(jié)溫度在95(TC140(TC，燒結(jié)時(shí)間為50小時(shí)，在氣相反應(yīng)、液相燒結(jié)和固相燒結(jié)的反應(yīng)下，產(chǎn)品內(nèi)部形成牢固的陶瓷結(jié)合、反應(yīng)結(jié)合和直接結(jié)合，獲得不透明石英保護(hù)內(nèi)襯；最后在不透明石英保護(hù)內(nèi)襯的內(nèi)壁上噴涂一層氮化硅。經(jīng)檢測(cè)，生產(chǎn)出的石英內(nèi)襯內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)非常均勻，產(chǎn)品內(nèi)部中氣孔呈徽孔狀均勻分布，無(wú)裂紋，具有優(yōu)異的熱震穩(wěn)定性和抗炸裂能力，有效保證了保護(hù)內(nèi)襯在使用過(guò)程中的可靠性和穩(wěn)定性；線(xiàn)膨脹系數(shù)小、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱及導(dǎo)電性能低。綜上所述，本發(fā)明根據(jù)多晶爐的技術(shù)要求生產(chǎn)與之配合的爐壁保護(hù)石英內(nèi)襯，石英加氮化硅涂層具有優(yōu)異的抗熱震性能，加之多晶爐的底部溫度不高，所以該內(nèi)襯可以長(zhǎng)久性重復(fù)使用，為人身安全增加了一道安全保障，顯著提高了經(jīng)濟(jì)效益，簡(jiǎn)易適用，市場(chǎng)前景廣闊。以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求用于多晶硅結(jié)晶爐爐壁保護(hù)的內(nèi)襯，其特征在于所述內(nèi)襯的形狀呈規(guī)則的半球形不透明立體結(jié)構(gòu)，上部敞開(kāi)；內(nèi)襯的成分質(zhì)量百分含量為二氧化硅＞99.6Wt％，氧化鋁＜800ppm，氧化鐵＜40ppm，其余組分為不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多晶硅結(jié)晶爐爐壁保護(hù)的內(nèi)襯，其特征在于所述內(nèi)襯的壁厚在2mm60mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于多晶硅結(jié)晶爐爐壁保護(hù)的內(nèi)襯，其特征在于所述內(nèi)襯的內(nèi)壁上噴涂有氮化硅層。4.權(quán)利要求1所述的用于多晶硅結(jié)晶爐爐壁保護(hù)的內(nèi)襯的制造方法，其特征在于包括以下步驟——①首先將原料高純石英投入造粒設(shè)備中進(jìn)行濕法造粒，加水研磨控制粒徑在80m120iim;②將上述漿料取出后充分?jǐn)嚢?，放?448小時(shí)后倒入壓力裝置中，在23bar壓力下將漿料注入石膏模具中，前期注漿時(shí)對(duì)石膏模具輔以輕微震動(dòng)，震動(dòng)頻率為3040次/分鐘，振幅13毫米；于模具中靜放58小時(shí)，使其充分脫水后即進(jìn)行脫模；③脫模后在干燥器內(nèi)進(jìn)行干燥，干燥溫度在180230°C;④將干燥后得到的胚體放入窯爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過(guò)程中，采用還原性氣氛保護(hù)，燒結(jié)溫度在950°C145(TC，燒結(jié)時(shí)間為4060小時(shí)，燒結(jié)后即獲得不透明石英內(nèi)襯；⑤最后在不透明石英內(nèi)襯的內(nèi)壁上噴涂一層氮化硅。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于多晶硅結(jié)晶爐爐壁保護(hù)的內(nèi)襯的制造方法，其特征在于步驟①中，所述高純石英包括塊狀料和粉狀料，塊狀料與粉狀料的配比為4050:6050，塊狀料的外形幾何尺寸小于50毫米，粉狀料的顆粒直徑小于5毫米。全文摘要本發(fā)明涉及用于多晶硅結(jié)晶爐爐壁保護(hù)的內(nèi)襯及其制造方法，內(nèi)襯的形狀呈規(guī)則的半球形不透明立體結(jié)構(gòu)，上部敞開(kāi)；成分的質(zhì)量比二氧化硅＞99.6Wt％，氧化鋁＜800ppm，氧化鐵＜40ppm。其工藝先將原料高純石英投入造粒設(shè)備中進(jìn)行濕法造粒，再將漿料取出后充分?jǐn)嚢?，放置后倒入壓力裝置中，再注入石膏模具中，前期注漿時(shí)對(duì)石膏模具輔以輕微震動(dòng)，于模具中靜放使其充分脫水后進(jìn)行脫模；脫模后在干燥器內(nèi)進(jìn)行干燥，得到的胚體放入窯爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)后獲得不透明石英內(nèi)襯；最后在不透明石英內(nèi)襯的內(nèi)壁上噴涂一層氮化硅。本發(fā)明根據(jù)多晶爐的技術(shù)要求生產(chǎn)與之配合的爐壁保護(hù)石英內(nèi)襯，有效避免結(jié)晶爐結(jié)晶過(guò)程中出現(xiàn)的漏硅現(xiàn)象對(duì)多晶爐造成的傷害，簡(jiǎn)易實(shí)用。文檔編號(hào)C04B35/14GK101775639SQ200910029109公開(kāi)日2010年7月14日申請(qǐng)日期2009年1月8日優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日發(fā)明者張伏嚴(yán),楊艷紅申請(qǐng)人:常熟華融太陽(yáng)能新型材料有限公司