專利名稱：直拉單晶爐熱場用石墨堝幫的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于單晶設備技術領域，涉及一種直拉單晶爐熱場用石墨堝幫。
背景技術：
直拉單晶爐熱場中，石墨堝幫是用來支撐和保護盛裝多晶硅原料的石英坩堝的裝置，一 般由側(cè)板及堝托組成。在直拉法(切克勞斯基法)工藝中，石英坩堝被放置于石墨堝幫構(gòu)成 的半球形空間內(nèi)，然后再將多晶硅原料裝入石英坩堝中，加熱熔化。在整個拉晶過程中，爐 內(nèi)溫度達150(TC-160(rC，石英坩堝在高溫下會軟化，而由側(cè)板及堝托組成的石墨堝幫起到
支撐石英坩堝及熔硅的作用，由于受重力、離心力、熱應力的影響，當石英坩堝在高溫下軟 化時，石墨堝幫也同時會產(chǎn)生變形，所以石墨堝幫使用一段時間之后，就會損壞報廢，石墨 堝幫的使用壽命都不理想。
墩堝事故，是指因停電、設備故障等原因?qū)е聺M堝原料凝固在石墨堝幫內(nèi)，造成生產(chǎn)報 廢的事故，由于硅凝固時體積要膨脹，因此石墨堝幫也會隨之膨脹變形，所以出現(xiàn)這種事故 對石墨堝幫的壽命影響很大。
石墨堝幫在直拉工藝中屬于消耗品，在生產(chǎn)成本中占有較大的權重，提高堝幫使用壽命 ，對于降低生產(chǎn)成本具有非常重要的意義，設計良好的石墨堝幫結(jié)構(gòu)，是提高石墨堝幫使用 壽命的重要手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種直拉單晶爐熱場用石墨堝幫，解決了由于石英坩堝受熱變形以 及發(fā)生墩堝事故時，由于硅凝固體積膨脹而弓1起的石墨堝幫變形損壞的問題。
本發(fā)明所采用的技術方案是， 一種直拉單晶爐熱場用石墨堝幫，包括堝托及放置在堝托 上圍成鍋狀的側(cè)板，側(cè)板由構(gòu)成鍋沿的直立部分和構(gòu)成鍋底的傾斜部分組成，所述的側(cè)板由
等分的2 6瓣組成，每瓣構(gòu)成鍋底的傾斜部分的下邊沿設置成圓弧形缺口，側(cè)板的各瓣的圓 弧形缺口同心圍成一圓口，并且該圓口與堝托同軸，所述的圓口內(nèi)設置有一上小下大的圓錐 臺形的底板，圓口的形狀設置與底板的形狀相適應。 本發(fā)明的石墨堝幫，其特征還在于
所述的堝托為一平底且斜面向上傾斜的圓錐型結(jié)構(gòu)，堝托與底板的下表面保持水平接觸 ，堝托與側(cè)板各瓣的底部部分采用斜面配合，堝托的圓周外沿下表面設置有一圈凸臺。 所述的底板的上端直徑R1與側(cè)板各瓣圍成的整個堝幫的外徑R2之比值R1: R2為0. l 0. 9。
所述的側(cè)板由等分的4瓣組成。
本發(fā)明的直拉單晶爐熱場用石墨堝幫，通過側(cè)板、底板及堝托的結(jié)構(gòu)配合，使得整個石 墨堝幫適應了石英坩堝的加熱變形以及發(fā)生墩堝事故時的膨脹變形，有效地提高了對石英坩 堝的支撐能力，顯著提高了石墨堝幫的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本。


圖l是本發(fā)明石墨堝幫一種實施例的結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖2是圖1的俯視圖3是本發(fā)明石墨堝幫在熱場中的裝配示意圖。
圖中，l.石墨加熱器，2.電極護蓋，3.電極螺栓，4.石墨電極，5.側(cè)板，6.底板，7.堝 托，8.石墨托桿，9.圓口， 10.凸臺。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。
圖l是本發(fā)明石墨堝幫實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括堝托7及放置在堝托7上圍成鍋狀的側(cè) 板5，側(cè)板5由構(gòu)成鍋沿的直立部分和構(gòu)成鍋底的傾斜部分組成，側(cè)板5可以由等分的2 6瓣 組成，本發(fā)明給出了由4瓣組成的實施例，其中的每瓣構(gòu)成鍋底的傾斜部分的下邊沿設置成 圓弧形缺口，所有瓣的圓弧形缺口同心圍成一圓口9，并且該圓口9與堝托7同軸，圓口9內(nèi)設 置有上小下大的圓錐臺形的底板6，圓口9的形狀設置與底板6的形狀相適應。底板6的下表面 與堝托7保持水平接觸；堝托7與側(cè)板5的各瓣的底部部分采用斜面配合模式，堝托7的圓周外 沿下表面設置有一圈凸臺IO，類似"屋檐"狀結(jié)構(gòu)，該凸臺10的結(jié)構(gòu)在漏料發(fā)生時，能起到 引導液體流向的作用，側(cè)板5的各瓣與底板6的受力關系不是鎖扣狀態(tài)，在液體壓力下有活動 余地，有利于側(cè)板5的各瓣自動適應熔硅壓力，當墩堝事故發(fā)生時，有利于側(cè)板5的各瓣自然 沿徑向向外退讓。Rl為底板6的上端直徑，R2為側(cè)板5圍成的石墨堝幫外徑，底板6的上端直 徑R1與整個堝幫的外徑R2之比值，介于O. l-0.9之間。
圖2是圖1的俯視圖，本發(fā)明的側(cè)板5包括A、 B、 C、 D四瓣，共同圍成一個石墨堝幫，這 樣的組合可以將整個堝幫分解為更小的組成部件，由于堝底由側(cè)板5的各瓣的缺口構(gòu)成一個 同軸的圓口9，徑向線度尺寸距離從圓口9邊緣到堝幫圓周，顯著縮小了各組成部件的徑向線 度力臂，因而能夠承受更大的壓力，并且在制造工藝上也降低了大塊原料的要求，可以采用 小塊原料，為降低成本提供了技術空間。
圖3為本發(fā)明石墨堝幫在熱場中的裝配示意圖。由側(cè)板5、底板6、堝托7組成的石墨堝幫與石墨托桿8—起共同構(gòu)成石英坩堝及原料支撐裝置；石墨電極4通過電極螺栓3與石墨加熱 器1連接，電極螺栓3的端頭設置有電極護蓋2，石墨加熱器1與石墨電極4組成加熱裝置?？?制石墨托桿8即可實現(xiàn)石英坩堝及原料支撐裝置在加熱裝置內(nèi)部的升降，實現(xiàn)工藝要求。
本發(fā)明的石墨堝幫，其獨特之處是摒棄現(xiàn)有的三瓣堝幫尖角配合方式，增加了底板6的 設置，以之為中心，側(cè)板5各瓣憑借自身重量與底板6直接配合于堝托7之上，實現(xiàn)聚散自如 ，化解壓力的目的，既解決了石墨堝幫掉心問題(中心尖角處易損壞，稱為掉心)，同時增 強了石墨堝幫拼用的兼容性。另外將側(cè)板5的瓣數(shù)增加到4個，從而實現(xiàn)了 "化整為零"、" 縮短力臂"的目的，同時縮小側(cè)板5的側(cè)面與底面厚度差異，大大減小了側(cè)板側(cè)面與底面的 弧形R處熱應力集中現(xiàn)象，很好的解決了在此處容易出現(xiàn)斷裂的情況，顯著延長了石墨堝幫 的整體使用壽命，堝托7采用斜面設計，憑借側(cè)板5各瓣自身重量自然聚合于堝托7之上，與 底板6配合，達到了石墨堝幫聚散自如的目的；此斜坡狀設計還擴大了熱場裝料空間，增加 了裝料量，在提高爐臺生產(chǎn)效率方面具有積極意義。由于石墨部件自身重量、熔硅的重力作 用及堝托的斜坡狀結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的石墨堝幫組件自身能夠聚合在一起，起到靈活支撐及幫襯 石英坩堝的作用。
本發(fā)明的石墨堝幫，在墩堝事故發(fā)生時，面對硅的凝固膨脹，側(cè)板5各瓣能夠自然向外 退讓，從而化解徑向壓力，在一定程度上避開對側(cè)板5的損傷。由于底板6的剖面形狀采用上 小下大的錐形圓臺結(jié)構(gòu)，各個側(cè)板與底板的受力關系不是鎖扣狀態(tài)，因此在承受熔硅壓力時 ，側(cè)板5各瓣能夠有微量的活動余地，可以作到對液體壓力的自動適應(因為石英坩堝在高 溫下會軟化)，從而改善堝幫的受力情況。
本發(fā)明的石墨堝幫，使得整個石墨堝幫適應了石英坩堝的加熱變形以及發(fā)生墩堝事故時 的膨脹變形，有效地提高了對石英坩堝的支撐能力，既能夠有效提高石墨堝幫的使用壽命， 又由于縮小了各部件的線度尺寸，可以使用更小塊的石墨料加工出石墨堝幫，降低了制作和 使用成本。
權利要求
1.一種直拉單晶爐熱場用石墨堝幫，包括堝托(7)及放置在堝托(7)上圍成鍋狀的側(cè)板(5)，側(cè)板(5)由構(gòu)成鍋沿的直立部分和構(gòu)成鍋底的傾斜部分組成，其特征在于所述的側(cè)板(5)由等分的2～6瓣組成，每瓣構(gòu)成鍋底的傾斜部分的下邊沿設置成圓弧形缺口，側(cè)板(5)的各瓣的圓弧形缺口同心圍成一圓口(9)，并且該圓口(9)與堝托(7)同軸，所述的圓口(9)內(nèi)設置有一上小下大的圓錐臺形的底板(6)，圓口(9)的形狀設置與底板(6)的形狀相適應。
2 根據(jù)權利要求l所述的石墨堝幫，其特征是所述的堝托(7)為 一平底且斜面向上傾斜的圓錐型結(jié)構(gòu)，堝托(7)與底板(6)的下表面保持水平接觸，堝托(7)與側(cè)板(5)各瓣的底部部分采用斜面配合，堝托(7)的圓周外沿下表面設置有一圈 凸臺(10)。
3 根據(jù)權利要求l所述的石墨堝幫，其特征是所述的底板(6)的 上端直徑R1與側(cè)板(5)各瓣圍成的整個堝幫的外徑R2之比值R1: R2為0. 1 0.9。
4 根據(jù)權利要求l所述的石墨堝幫，其特征是所述的側(cè)板(5)由 等分的4瓣組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直拉單晶爐熱場用石墨堝幫，包括堝托及放置在堝托上圍成鍋狀的側(cè)板，側(cè)板由構(gòu)成鍋沿的直立部分和構(gòu)成鍋底的傾斜部分組成，其中的側(cè)板由等分的2～6瓣組成，每瓣構(gòu)成鍋底的傾斜部分的下邊沿設置成圓弧形缺口，側(cè)板的各瓣的圓弧形缺口同心圍成一圓口，并且該圓口與堝托同軸，圓口內(nèi)設置有一上小下大的圓錐臺形的底板，圓口的形狀設置與底板的形狀相適應。本發(fā)明的石墨堝幫適應了石英坩堝的加熱變形以及發(fā)生墩堝事故時的膨脹變形，有效地提高了對石英坩堝的支撐能力，提高了石墨堝幫的使用壽命，降低了制作和使用成本。
文檔編號C30B15/14GK101560690SQ20091030289
公開日2009年10月21日 申請日期2009年6月3日 優(yōu)先權日2009年6月3日
發(fā)明者李定武, 梁永生 申請人:西安隆基硅材料股份有限公司;西安隆基硅技術有限公司;寧夏隆基硅材料有限公司;西安矽美單晶硅有限公司