铸锭炉的制作方法

本实用新型涉及晶体硅铸锭技术领域，尤其涉及一种铸锭炉。

背景技术：

在晶体硅铸锭炉的具体应用场景中，铜电极和石墨电极应用都十分广泛。结合图1中所示，铜电极1用作变压器向炉体内高温区引入电流的终端部件，其中，变压器经过铜电缆线和铜电极1连接，为避免铜电极1在高温下融化，其内部往往需要通冷却水；石墨电极2作为高温区内的开端部件，其和铜电极1相连接后，再跟热场内部加热器7通过螺栓6等连接件实现电性连接，进而进行电力供应。

现有技术中，铜电极1与石墨电极2之间是采用螺纹连接并通过锁紧螺母3锁紧。具体而言，铜电极1和石墨电极2中的一个设置有外螺纹、另一个设置有与该外螺纹相匹配的内螺纹。然而由于铜电极1和石墨电极2是不同种材料，高温下膨胀程度不同容易造成外螺纹和内螺纹存在螺纹间隙，导致导电稳定性差；且硬质的铜螺纹和脆性的石墨螺纹在旋合的过程，会有石墨粉尘刮出并夹杂在螺纹配合间隙中，长时间在高温下，螺纹很可能出现拉弧或者烧结在一起，甚至烧穿铜电极1，出现漏水而导致爆炸的高度风险。

此外，如图1中所示，现有技术中，石墨电极2需要向上穿透保温板5(铜电极1的一端通常也延伸至保温板5内部)，并通过下端周向上凸伸的台阶部21对保温板5形成向上的支撑，如此铜电极1和石墨电极2相配合的螺纹结构需要承受较大拉力，容易造成螺纹损伤。而且，石墨电极2与保温板5之间还设置有绝缘层4，该绝缘层4与台阶的上表面完全接触，表面完全接触的方式导致绝缘层4容易被击穿，进而引起绝缘层4绝缘效果较差的问题。

有鉴于此，有必要提供一种改进的技术方案以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术存在的技术问题之一，为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种铸锭炉，其具体设计方式如下。

一种铸锭炉，包括隔热笼以及石墨电极，所述石墨电极贯穿所述隔热笼顶壁且其两端分别延伸超出所述隔热笼顶壁上、下两侧表面，所述铸锭炉还包括位于所述隔热笼顶壁上侧的铜排及一对导电螺母，所述铜排套设于所述石墨电极上，一对所述导电螺母螺纹配合至所述石墨电极且分别抵接至所述铜排两侧端面。

进一步，所述铸锭炉还包括绝缘支撑套，所述绝缘支撑套套设于所述石墨电极外，且其上、下两端分别抵接至所述铜排下侧所述导电螺母的下端面以及所述隔热笼顶壁的上侧表面。

进一步，所述绝缘支撑套为陶瓷套。

进一步，所述铸锭炉还包括绝缘保护套，所述绝缘保护套套设于所述石墨电极外，且其上、下两端分别延伸超出所述隔热笼顶壁上、下两侧表面。

进一步，所述石墨电极的下端于周向上向外凸伸形成有用于向上抵接所述绝缘保护套下端面的台阶部。

进一步，所述台阶部在所述绝缘保护套下端面所在平面上的投影位于所述绝缘保护套下端面外侧边缘的内部。

进一步，所述绝缘保护套为陶瓷套。

进一步，所述隔热笼顶壁包括自上至下依次设置的钢架顶板、保温板、耐热底板，所述铸锭炉还具有贯穿所述隔热笼顶壁的螺杆以及与所述螺杆螺纹配合以锁定所述钢架顶板、保温板以及耐热底板的固定螺母。

进一步，所述耐热底板由碳碳复合材料制成。

进一步，所述导电螺母为石墨螺母或碳碳复合材料螺母。

进一步，所述铸锭炉还具有螺纹配合至所述石墨电极上端以向下抵接所述铜排上侧所述导电螺母上端面的锁紧螺母。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中将传统需要通冷却水的铜电极优化为铜排，由于铜排位于隔热笼顶壁上侧，而隔热笼顶壁上侧的温度远低于隔热笼内部的温度，这使得优化后的铜排不会出现因高温而融化的现象，还完全避免了传统铜电极漏水爆炸的风险；此外，本实用新型中铜排是通过端面与导电螺母之间的平面接触实现与石墨电极之间的电性连接，如此方式避免了现有技术中直接将石墨电极和铜电极螺纹连接所引起的拉弧或烧结等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1所示为现有技术铸锭炉的部分结构示意图；

图2所示为本实用新型铸锭炉的部分结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型中所涉及的铸锭炉包括隔热笼，参考图2所示，其展示了隔热笼顶壁100的一部分。较为容易理解，本实用新型中所涉及的隔热笼具有形成于内侧用于收容坩埚的收容腔，在铸锭炉铸锭晶体硅时，收容腔内可形成一个温度远高于外界的热场，坩埚内的硅材料在此热场的控制下可以融化并结晶形成硅锭。

参考图2所示，本实用新型所涉及的铸锭炉还具有贯穿隔热笼顶壁100的石墨电极200，石墨电极200的两端分别延伸超出隔热笼顶壁100上、下两侧表面。即石墨电极200的上端延伸进入隔热笼的外部空间(即顶壁100上侧空间)，下端延伸进入用于形成高温热场的隔热笼收容腔(即顶壁100下侧空间)。

本实用新型所涉及的铸锭炉还包括位于隔热笼顶壁100上侧的铜排300及一对导电螺母400，其中铜排300套设于石墨电极200上，一对导电螺母400螺纹配合至石墨电极200且分别抵接至铜排300两侧端面。具体如图2中所示，铜排300与石墨电极200配合的一端形成有可套入石墨电极200的通孔，一对导电螺母400包括分别配合于铜排300下侧端面的第一导电螺母41与配合于铜排300上侧端面的第二导电螺母42，第一导电螺母41与第二导电螺母42对铜排300形成夹持。

作为本实用新型的一些优选实施方式，导电螺母400为石墨螺母或碳碳复合材料螺母。

在铸锭炉高温工作过程中，由于顶壁100上侧空间的温度远远小于顶壁100本身及其下侧空间(即隔热笼的收容腔)的温度，本实用新型中将传统需要通冷却水的铜电极优化为无需通水的铜排300，该铜排300不会出现因高温而融化的现象，还能完全避免传统铜电极漏水爆炸的风险；此外，本实用新型中铜排300是通过端面与导电螺母400之间的平面接触实现与石墨电极200之间的电性连接，如此方式避免了现有技术中直接将石墨电极和铜电极螺纹连接所引起的拉弧或烧结等问题。

进一步，参考图2中所示，铸锭炉还包括绝缘支撑套500，该绝缘支撑套套500设于石墨电极200外，且其上、下两端分别抵接至第一导电螺母41的下端面以及隔热笼顶壁100的上侧表面。即第一导电螺母41被绝缘支撑套500支撑于顶壁100上侧，进而实现石墨电极200的承载。

作为一种优选实施方式，绝缘支撑套500为陶瓷套。在具体实施过程中，绝缘支撑套500具体为氮化硼或氧化铝等非金属绝缘材料制成的陶瓷套。

参考图2中所示，本实施例中所涉及的铸锭炉还包括绝缘保护套600，绝缘保护套600套设于石墨电极200外，且其上、下两端分别延伸超出隔热笼顶壁100上、下两侧表面。通常，绝缘保护套600的内壁与石墨电极200的外壁之间为间隙配合，基于绝缘保护套600的设置，可以避免石墨电极200与热笼顶壁100之间形成短路等不良现象。

如图中所示，本实施例石墨电极200的下端于周向上向外凸伸形成有用于向上抵接绝缘保护套600下端面的台阶部21。基于台阶部21对绝缘保护套600下端面的支撑，可以将绝缘保护套600限定在石墨电极200与隔热笼顶壁100的配合位置处。

可以理解，在具体实施过程中，绝缘保护套600的上端外径必然小于绝缘支撑套500的内径，如此方能使得绝缘保护套600的上端延伸超出隔热笼顶壁100的上侧表面且绝缘支撑套500的下端面抵接至隔热笼顶壁100的上侧表面。

作为本实用新型又一优选实施结构，台阶部21在绝缘保护套600下端面所在平面上的投影位于绝缘保护套600下端面外侧边缘的内部。如此在台阶部21对绝缘保护套600形成向上支撑的同时，还可以尽量避免台阶部21与绝缘保护套600下端面之间具有较大的接触面积，进而能够降低绝缘保护套600被击穿导致绝缘效果差的几率，提高了绝缘保护套600绝缘效果的稳定性，从而降低生产成本。

作为一种优选实施方式，绝缘保护套600也设置为陶瓷套。在具体实施过程中，绝缘保护套600具体为氮化硼或氧化铝等非金属绝缘材料制成的陶瓷套。

进一步参考图2所示，本实施例中所涉及的隔热笼顶壁100包括自上至下依次设置的钢架顶板11、保温板12、耐热底板13，铸锭炉还具有贯穿隔热笼顶壁的螺杆14以及与螺杆14螺纹配合的固定螺母15。本具体实施例中包括一对固定螺母15，该一对固定螺母15分别于钢架顶板11上侧及耐热底板13下侧与螺杆14两端配合。

基于螺杆14与固定螺母15的配合，可以锁定钢架顶板11、保温板12以及耐热底板13之间的相对位置关系，进而使得保温板12与耐热底板13的重量全部由钢架顶板11承受，可以避免出现现有技术中保温板重量由石墨电极承受的现象，如此可降低石墨电极200以及与石墨电极200直接连接的其它结构由于承重过大而受损的概率。

在具体实施过程中，本实施例中所涉及的保温板12通常由保温毡构成；耐热底板13可由碳碳复合材料等耐高温的材质制成制成；螺杆14与固定螺母15采用碳碳复合材料等耐高温且机械强度大的材质制成。

进一步参考图2所示，为使得导电螺母400与铜排300之间具有稳定可靠的接触，防止导电螺母400出现松动，本具体实施例中所涉及的铸锭炉还具有螺纹配合至石墨电极200上端以向下抵接第二导电螺母42上端面的锁紧螺母700。锁紧螺母700的材质可参考导电螺母400的制成材质。

参考图2中所示，石墨电极200延伸进入顶壁100下侧的部分连接有加热器800，该加热器800优选为石墨加热器。本具体实施例中，石墨电极200的下端形成有螺纹段，加热器800通过一通孔配合至该螺纹段并通过一螺母81进行固定。可以理解，加热器800与石墨电极200的具体连接配合方式还可以是图1所示现有技术或其它形式的配合方式，具体在此不作一一展开。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。