專利名稱：熱噴涂生長石英坩堝的熔制設備及其熔制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及坩堝的熔制技術，具體為一種熱噴涂生長石英坩堝的熔制設備及其熔制方法。
背景技術：
太陽能作為可再生清潔能源，因其具有安全可靠、無噪聲、無污染、制約少、故障率低、維護簡便、資源廣闊等其他常規(guī)能源所不具備的優(yōu)點，已廣泛應用在并網(wǎng)發(fā)電、民用發(fā)電、公共設施以及一體化節(jié)能建筑方面。而在太陽能發(fā)電領域中，晶體硅光伏發(fā)電系統(tǒng)占據(jù) 新能源光伏發(fā)電市場的主要地位，作為光伏發(fā)電的主要環(huán)節(jié)一單晶硅片，市場對單晶的品質(zhì)要求日益嚴格，其生產(chǎn)技術的進步是光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)推廣和應用的重要環(huán)節(jié)，在這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，石英坩堝屬于該產(chǎn)業(yè)鏈中的上游產(chǎn)品是單晶拉制過程中必須使用的容器，從而對坩堝的強度和純度提出了更為苛刻的要求。而普通方法熔制的石英坩堝，氣體在熔制時不能完全排出，坩堝壁內(nèi)的氣泡很多，在拉制單晶時溫度很高的情況下氣泡會產(chǎn)生膨脹破裂，造成氣泡和雜質(zhì)混入正在拉制的單晶棒中，使得單晶氧含量高，密度差純度受到影響，單晶片使用壽命不長，轉(zhuǎn)換率不達標而且坩堝強度不夠拉制過程中容易出現(xiàn)變形。而光伏企業(yè)為壓縮成本增加硅料投放量延長長晶運行時間，對坩堝高溫時間要求越來越長，品質(zhì)要求越來越高，成本要求越來越低，因而需要研制開發(fā)出一種新的熱噴生長的石英坩堝，用以符合光伏發(fā)電行業(yè)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種熱噴涂生長石英坩堝的熔制設備及其熔制方法，可用于生產(chǎn)高溫下、長時間的抗變形能力、內(nèi)表面純度高可以長時間使用的石英坩堝，以解決上述背景技術中的缺點。首先，本發(fā)明公開了一種用于熱噴涂生長石英坩堝的熔制設備，這種熔制設備包括一控制主機，其中控制主機直連加料系統(tǒng)，并在加料系統(tǒng)側旁通過加料管道連接若干處于下位的熱噴成型裝置，同時，控制主機上還連接有電感加熱器，并通過電感加熱器連接到開關柜以及補償柜。在本發(fā)明中，在控制主機上還連接有監(jiān)視器以及操作控制臺，其中，監(jiān)視器上安裝有三個電流表以及三個電壓表，且將操作控制臺封閉并設置有防音門，以提供一個良好的人機交互界面，并方便提供控制。在本發(fā)明中，在每個熱噴成型裝置的坩堝末端均連接有真空泵。在本發(fā)明中，所述熱噴成型裝置包括加料裝置、遮熱板以及坩堝模具，其中，加料裝置位于坩堝模具上方，其下部設置有下料管，下料管上開有雙閥門結構用以進行下料控制，同時，下料管中間位置連接到離子水冷卻裝置，離子水冷卻裝置采用冷卻液內(nèi)循環(huán)，其上部連接電機傳動裝置；另外，在下料管末端的周邊設置有若干散射排布的集束形電極棒，電極棒下部為坩堝模具，同時在坩堝模具以及電極棒之間還設置有一塊熱噴遮熱板。
在本發(fā)明所述的熱噴涂生長石英坩堝的熔制設備中，電機傳動裝置采用伺服傳動直線導軌平滑滾動方式，摩擦系數(shù)小，實現(xiàn)7 y m級的定位精度，同時，其升降角度可調(diào)，以實現(xiàn)傳動的平穩(wěn)性和可靠性。在本發(fā)明所述的熱噴涂生長石英坩堝的熔制設備中，材料必須采用耐磨、耐腐、耐高溫的材料，以實現(xiàn)耐磨高鋼性、耐腐及在高溫1000°c不變形不氧化的加工要求。在本發(fā)明所述的熱噴涂生長石英坩堝的熔制設備中，加料裝置中的下料管為雙層不銹鋼管制作，同時，管體經(jīng)過絕緣處理，以保證下料管靠近坩堝模具的高溫弧光區(qū)能正常下料。同時，本發(fā)明還公開了一種基于此設備的熱噴涂生長石英坩堝的熔制方法，具體包括以下操作步驟
1、先開啟離子水冷卻裝置，并將冷卻水的循環(huán)壓力保持在0.2Mpa左右，開啟十分鐘 后，給操作控制臺送電；
2、打開真空泵的高低缸油位調(diào)節(jié)閥約5分鐘，然后關閉真空泵和水閥電源，調(diào)節(jié)遮熱板位置到水冷套上口 120-140mm，生產(chǎn)時可根據(jù)具體情況做小范圍調(diào)整；
3、調(diào)整模具轉(zhuǎn)度使之轉(zhuǎn)速為84-86轉(zhuǎn)/分鐘，弧焊變壓器電流調(diào)整為1400A，模具傾斜角度為45度時進行石英砂的上料，并使用成型棒預制成形后送入熔制爐臺內(nèi)；
4、到達到位置后，關閉防音門接通電源，三個電流表達到最大值，三個電壓表指針接近0的位置，使二次電壓控制在170-220伏的范圍內(nèi)進行熔制；
5、先按正常熔制5-7分鐘后把熱噴裝置下料管下降至設定位置到坩堝上口(5-8cm)處，打開下料裝置開始下料，持續(xù)I分鐘(下料同時打開吹氣)，在坩堝表面形成0. 5-0. Sum的保護層，I分鐘后關閉下料裝置下料管復位，以上動作完成一個下料周期，熔制3分鐘以后，開始第二周期下料，以上下料方法持續(xù)3次，即可完成一只熱噴涂層石英坩堝的熔制。有益效果本發(fā)明利用易于操作，解決了對坩堝時間長、溫度高、純度高的使用要求。其利用熱噴工藝在真空層中涂上一層無氣泡高純石英玻璃晶體，覆蓋在坩堝表面與坩堝形成一個整體，在高溫120小時后氣泡都不能穿透無氣泡層，坩堝表面與使用前一樣完好無損，從而延長使用壽命，保證拉晶的成晶率，同時更加成功地解決了載堿金屬向內(nèi)部擴散的問題，降低了坩堝內(nèi)層雜質(zhì)擴散，具有良好的抗析晶性能，也確保了拉晶過程的低氧含量及微粒缺陷，使得成晶率比普通坩堝提高7%。


圖I為本發(fā)明的較佳實施例的設備示意圖。圖2為本發(fā)明的較佳實施例的熱噴成型裝置示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。I、首先，先開啟開關柜2以及補償柜I，把熱噴成型裝置6上離子水冷卻裝置15打開，并將離子水的循環(huán)水壓力保持在0. 2Mpa左右，并保持開啟，十分鐘后給操作控制臺9送電；2、打開真空泵7上的高低缸油位調(diào)節(jié)閥5分鐘，然后關閉真空泵7和離子水冷卻裝置3，調(diào)節(jié)熱噴遮熱板17位置到水冷套上口 12mm ；
3、調(diào)整電機轉(zhuǎn)動裝置11使之轉(zhuǎn)速為85轉(zhuǎn)/分鐘，并將集束形電極棒14的弧焊變壓器電流調(diào)整為1400A，并保證坩堝模具18的傾斜角度為45°，通過操作控制臺9打開加料裝置5，通過加料裝置5對熱噴成型裝置6上的料箱10進行石英砂的上料，保證料箱10里面的50KG高純石英砂。利用成型棒將石英砂進行預制成形后送入熔制爐臺內(nèi)；
4、到達到位置后，關閉防音門接通電源，三個電流表達到最大值，三個電壓表指針接近0的位置，使二次電壓控制在170-220伏的范圍內(nèi)進行熔制；
5、先通過控制主機4控制電感加熱器3加熱，正常熔制5-7分鐘后，啟動下料裝置電源開關，下料管自動下降到指定位置，吹氣自動打開，下料閥12自動啟動下料，并 通過流量控制閥13控制流量，下料I分鐘后，下料閥自動關閉，下料管自動上長升到原來位置，吹氣自 動關閉，第一周期工作完成，熔制3分鐘后重復一次下料過程。完成第二周期程序3分鐘后第三次啟動自動下料裝置，完成第三周期程序后，熔制5分鐘停止熔化坩堝成品出爐，在此過程中，可通過監(jiān)視器8觀察坩堝的熔制情況。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.熱噴涂生長石英坩堝的熔制設備，包括一控制主機，其特征在于，控制主機直連加料系統(tǒng)，并在加料系統(tǒng)側旁通過加料管道連接若干處于下位的熱噴成型裝置，控制主機上還連接有電感加熱器，并通過電感加熱器連接到開關柜以及補償柜，同時，在控制主機上還連接有監(jiān)視器以及操作控制臺。
2.根據(jù)權利要求I所述的熱噴涂生長石英坩堝的熔制設備，其特征在于，所述熱噴成型裝置包括加料裝置、遮熱板以及坩堝模具，其中，加料裝置位于坩堝模具上方，其下部設置有下料管，下料管上開有雙閥門結構用以進行下料控制，同時，下料管中間位置連接到離子水冷卻裝置，離子水冷卻裝置采用冷卻液內(nèi)循環(huán)，其上部連接電機傳動裝置；另外，在下料管末端的周邊設置有若干散射排布的集束形電極棒，電極棒下部為坩堝模具，同時在坩堝模具以及電極棒之間還設置有ー塊熱噴遮熱板。
3.根據(jù)權利要求I所述的熱噴涂生長石英坩堝的熔制設備，其特征在于，在每個熱噴成型裝置的坩堝末端均連接有真空泵。
4.根據(jù)權利要求I所述的熱噴涂生長石英坩堝的熔制設備，其特征在于，基于此設備的熱噴涂生長石英坩堝的熔制方法，其特征在于，具體包括以下操作步驟 1)先開啟離子水冷卻裝置，并將冷卻水的循環(huán)壓力保持在0.2Mpa左右，開啟十分鐘后，給操作控制臺送電； 2)打開真空泵的高低缸油位調(diào)節(jié)閥約5分鐘，然后關閉真空泵和水閥電源，調(diào)節(jié)遮熱板位置到水冷套上ロ 120-140mm，生產(chǎn)時可根據(jù)具體情況做小范圍調(diào)整； 3)調(diào)整模具轉(zhuǎn)度使之轉(zhuǎn)速為84-86轉(zhuǎn)/分鐘，弧焊變壓器電流調(diào)整為1400A，模具傾斜角度為45度時進行石英砂的上料，并使用成型棒預制成形后送入熔制爐臺內(nèi)； 4)到達到位置后，關閉防音門接通電源，三個電流表達到最大值，三個電壓表指針接近0的位置，使二次電壓控制在170-220伏的范圍內(nèi)進行熔制； 5)先按正常熔制5-7分鐘后把熱噴裝置下料管下降至設定位置到坩堝上ロ(5-8cm)處，打開下料裝置開始下料，持續(xù)I分鐘(下料同時打開吹氣)，在坩堝表面形成0. 5-0. Sum的保護層，I分鐘后關閉下料裝置下料管復位，以上動作完成一個下料周期，熔制3分鐘以后，開始第二周期下料，以上下料方法持續(xù)3次，即可完成ー只熱噴涂層石英坩堝的熔制。
全文摘要
熱噴涂生長石英坩堝的熔制設備及其熔制方法，首先提供了一套用于石英坩堝的熔制設備，它包括一控制主機，控制主機直連加料系統(tǒng)，并在加料系統(tǒng)側旁通過加料管道連接若干處于下位的熱噴成型裝置，控制主機上還連接有電感加熱器以及相關附加設備，而基于這種設備的坩堝熔制方法，利用熱噴涂生長的方式熔制坩堝，對坩堝模具冷卻后，利用下料裝置保持下料穩(wěn)定性，并通過控制主機進行熔制參數(shù)控制，并利用熱噴裝置下料管分三次熱噴成型，以制得成品坩堝。利用本發(fā)明制得的坩堝能有效適應某些對石英要求使用時間長、溫度高、需求純度高的特點。
文檔編號C03B20/00GK102730946SQ20121025787
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權日2012年7月25日
發(fā)明者張啟達, 羅松波, 鄧寅 申請人:江西中昱新材料科技有限公司