用于多晶鑄錠爐熱場的角部防護殼的制作方法
【專利摘要】一種用于多晶鑄錠爐熱場的角部防護殼，包括用于覆蓋于所述多晶鑄錠爐熱場隔熱籠的下角部、在2500℃高溫下仍能保持高強度且表面致密的碳/碳復合材料層。本實用新型具有優(yōu)良的耐高溫和抗熱沖擊性能，在超熱環(huán)境下高強度和表面致密，在鑄錠生產(chǎn)過程中發(fā)生坩堝破裂，硅液溢流時，可以防止硅液被角部的碳纖維硬氈吸附，并滲透、溢流至防護薄弱的爐底底部邊緣區(qū)域，有效地將角部區(qū)域的高溫溢流硅液兜住并引流至防護優(yōu)良的爐底底部中心區(qū)域，而將其阻隔、引流至防護很強的爐底中心區(qū)域，有效降低高溫溢流硅液熔穿爐底，甚至引發(fā)爆炸的風險，只需要貼合在多晶鑄錠爐熱場的下角部，并結(jié)合相應的固定結(jié)構(gòu)進行固定，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，占用空間小，適于工業(yè)生產(chǎn)。
【專利說明】
用于多晶鑄錠爐熱場的角部防護殼
技術(shù)領域
[0001]本實用新型涉及一種用于多晶鑄錠爐熱場的角部防護殼。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，鑄造法生長硅晶體是將多晶硅在坩禍內(nèi)熔化，通過碳纖維硬氈或其他種類保溫材料保證熱場內(nèi)的溫度有合適的利于晶體定向凝固的溫度梯度，從下至上依次長晶O
[0003]在多晶硅鑄錠生產(chǎn)過程中，硅料在坩禍中加熱融化，如果坩禍出現(xiàn)破裂，高溫硅液會從坩禍中流出，沿著隔熱籠保溫層邊緣吸附、滲透和溢流至爐體底部。爐體底部由溢流棉保護，用以避免熔穿的危險。然而在鑄錠爐熱場角部的位置，距離爐體側(cè)壁位置最近，尤其是在800kg以上鑄錠的熱場中，熱場角部和爐體側(cè)壁十分接近。而溢流棉在爐底的高度基本與隔熱底板的高度一致，而且其底部中心的厚度要大于邊緣的厚度，因而爐底邊緣部位的溢硅防護相對很薄弱。若高溫硅液在隔熱籠角部滲透穿透，溢流至爐底側(cè)面造成的爐體熔穿風險最高、危害最大。
[0004]中國專利ZL102286799A，提出了一種下腔體保溫結(jié)構(gòu)及采用下腔體保溫結(jié)構(gòu)的多晶爐，其下腔體圓筒部由兩層圓筒部焊接形成第一空間，連接水道，底部兩層之間形成第二空間，不設水道，而設有氣體循環(huán)通路。因而在硅錠成長過程中，若發(fā)生泄漏，因下腔體的底部不通水，安全事故的風險會有所降低。但是，此方法主要是降低了爐底熔穿的風險，對于爐底圓筒部側(cè)面的熔穿風險幾乎沒有效果，且改為氣體冷卻，其冷卻效果明顯劣于水冷。另外，中國專利ZL 203668548 U，提出了一種多晶爐，在多晶爐爐體的底部靠近爐壁的地方加一層超導熱材料層，超導熱材料層緊貼爐壁，接受到的高溫能很快的散發(fā)到爐壁上，避免小面積局部高溫損壞設備，因而對于爐體熔穿、保護爐體安全有一定的效果。但是，此方法同樣主要是降低了爐底熔穿的風險，對于爐底側(cè)面的熔穿風險幾乎沒有效果。目前，各種公開出版物和市面上尚未見到用于提高多晶爐熱場角部防止漏硅時高溫硅液吸附、滲透，對硅液進行導流的裝置產(chǎn)品出現(xiàn)。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種用于多晶鑄錠爐熱場的角部防護殼。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種用于多晶鑄錠爐熱場的角部防護殼，包括用于覆蓋于所述多晶鑄錠爐熱場隔熱籠的下角部、在2500°C高溫下仍能保持高強度且表面致密的碳/碳復合材料層。
[0007]在某些實施方式中，所述碳/碳復合材料層的密度為1.3g/cm3-l.5g/cm3，厚度為
3mm-5mm，其抗彎強度為75MPa-1 1MPa，彎曲模量為15GPa------25GPa，抗壓強度為120MPa -
160MPa，對熱應力不敏感。
[0008]在某些實施方式中，所述用于多晶鑄錠爐熱場的角部防護殼與所述多晶鑄錠爐熱場隔熱籠的下角部形狀一致并緊貼在所述多晶鑄錠爐熱場隔熱籠的下角部。
[0009]在某些實施方式中，所述碳/碳復合材料層上開設有用于穿設螺栓從而固定于所述多晶鑄錠爐熱場隔熱籠上的定位孔。
[0010]在某些實施方式中，所述碳/碳復合材料層是一塊構(gòu)成的或者是多塊拼裝而成的。
[0011]本實用新型的范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時也應涵蓋由上述技術(shù)特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進行互相替換而形成的技術(shù)方案等。
[0012]由于上述技術(shù)方案運用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:
[0013](I)所述角部防護殼的碳/碳復合材料層，具有優(yōu)良的耐高溫和抗熱沖擊性能，在超熱環(huán)境下高強度和表面致密，在鑄錠生產(chǎn)過程中發(fā)生坩禍破裂，硅液溢流時，可以防止硅液被角部的碳纖維硬氈吸附，并滲透、溢流至防護薄弱的爐底底部邊緣區(qū)域，有效地將角部區(qū)域的高溫溢流硅液兜住并引流至防護優(yōu)良的爐底底部中心區(qū)域，而將其阻隔、引流至防護很強的爐底中心區(qū)域，有效降低高溫溢流硅液熔穿爐底，甚至引發(fā)爆炸的風險。
[0014](2)只需要貼合在多晶鑄錠爐熱場的下角部，并結(jié)合相應的固定結(jié)構(gòu)進行固定，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，占用空間小，適于工業(yè)生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型一體式結(jié)構(gòu)示意圖(實施例一，能夠應用于800kg以上重量的多晶娃鑄錠);
[0016]圖2為本實用新型拼裝式結(jié)構(gòu)分解示意圖(實施例二，能夠應用于450kg以上重量的多晶娃鑄徒);
[0017]圖3為本實用新型拼裝式結(jié)構(gòu)示意圖(實施例二，能夠應用于450kg以上重量的多晶娃鑄徒);
[0018]其中:1、碳/碳復合材料層;2、定位孔。
【具體實施方式】
[0019]實施例1，如附圖1所示，一種用于多晶鑄錠爐熱場角部防護殼，是用于包住多晶鑄錠爐熱場隔熱籠下角部的一體式的殼狀碳/碳復合材料層I。本例中，為便于角部防護殼的固定，在碳/碳復合材料層I中間的水平部位設有定位孔2，可用螺栓、螺母穿過該定位孔2，將角部防護殼固定在鑄錠爐熱場角部。在角部防護殼的定位孔2位置相應的鑄錠爐熱場下角部位置需要用鉆孔機鉆出相應的孔徑小于螺栓的定位孔。由于熱場碳纖維硬氈具有一定的柔性，定位螺栓插入以后會擠壓熱場定位孔處的碳纖維硬氈，從而達到固定效果。本例中的角部防護殼適用于原450kg鑄錠熱場升級為800kg以上鑄錠熱場后中的角部加強。
[0020]本例中上述碳/碳復合材料層I可采用密度為1.5g/cm3的碳/碳復合材料，厚度為3mm，其抗彎強度為I 1MPa，彎曲模量為25GPa，抗壓強度為160MPa，其室溫強度可以保持到2500°C，對熱應力不敏感。本例中的角部防護殼整體覆蓋在熱場碳纖維硬氈的下角部，與其有大面積接觸，可以有效加強熱場下角部的漏硅防護。
[0021]毋庸置疑地，上述所列舉的殼狀的角部防護殼只是針對下角部形狀一致的熱場，由于鑄錠爐熱場的差別和使用的需要，可將角部防護殼制成其他適應實際熱場下角部尺寸的形狀，故而布局限于本圖列舉的實現(xiàn)方式。
[0022]實施例2
[0023]—種用于多晶鑄錠爐熱場角部的角部防護殼，為多部件拼裝而成，如圖2所示，可分為左上L型和左下L型碳/碳復合材料層I及右上L型和右下材料層。在所有L型鉬合金板材的水平面上設有定位孔2，可用螺栓、螺母穿過該定位孔2，將角部防護殼固定在鑄錠爐熱場角部。在角部防護殼的定位孔2位置相應的鑄錠爐熱場下角部位置需要用鉆孔機鉆出相應的孔徑小于螺栓的定位孔2。由于熱場碳纖維硬氈具有一定的柔性，定位螺栓插入以后會擠壓熱場定位孔2處的碳纖維硬氈，從而達到固定效果。圖3為本例中角部防護殼裝配完成后的結(jié)構(gòu)示意圖。本例中的角部防護殼適用于原450kg鑄錠熱場中的角部加強。
[0024]本例中上述碳/碳復合材料層I，其密度為1.3g/cm3，厚度為5mm，其在1600°C下的抗拉強度為60MPa ο其抗彎強度為75MPa，彎曲模量為15GPa，抗壓強度為120MPa。本例中的角部防護殼整體覆蓋在熱場碳纖維硬氈的下角部，與其有大面積接觸，可以有效加強熱場下角部的漏硅防護。
[0025]毋庸置疑地，由于鑄錠爐熱場的差別和使用的需要，可將角部防護殼制成其他適應實際鑄錠爐熱場下角部尺寸的形狀，固定位置的方式也可作出必要的調(diào)整，故而不局限于本圖示列舉的實現(xiàn)方式。
[0026]上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于多晶鑄錠爐熱場的角部防護殼，其特征在于:包括用于覆蓋于所述多晶鑄錠爐熱場隔熱籠的下角部、在2500°C高溫下仍能保持高強度且表面致密的碳/碳復合材料層⑴。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多晶鑄錠爐熱場的角部防護殼，其特征在于，所述碳/碳復合材料層(I)的密度為I.3g/cm3-1.5g/cm3，厚度為3mm-5mm，其抗彎強度為75MPa-1 1MPa，彎曲模量為15GPa------25GPa，抗壓強度為120MPa-160MPa，對熱應力不敏感。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多晶鑄錠爐熱場的角部防護殼，其特征在于，所述用于多晶鑄錠爐熱場的角部防護殼與所述多晶鑄錠爐熱場隔熱籠的下角部形狀一致并緊貼在所述多晶鑄錠爐熱場隔熱籠的下角部。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多晶鑄錠爐熱場的角部防護殼，其特征在于，所述碳/碳復合材料層(I)上開設有用于穿設螺栓從而固定于所述多晶鑄錠爐熱場隔熱籠上的定位孔(2)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多晶鑄錠爐熱場的角部防護殼，其特征在于，所述碳/碳復合材料層(I)是一塊構(gòu)成的或者是多塊拼裝而成的。
【文檔編號】C30B28/06GK205529142SQ201620114604
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月4日
【發(fā)明人】劉江平, 譚俊文, 房冰, 於婷
【申請人】嘉興啟晟碳材料有限公司