用于多晶铸锭炉热场的角部防护壳的制作方法
【专利摘要】一种用于多晶铸锭炉热场的角部防护壳，包括用于覆盖于所述多晶铸锭炉热场隔热笼的下角部、在2500℃高温下仍能保持高强度且表面致密的碳/碳复合材料层。本实用新型具有优良的耐高温和抗热冲击性能，在超热环境下高强度和表面致密，在铸锭生产过程中发生坩埚破裂，硅液溢流时，可以防止硅液被角部的碳纤维硬毡吸附，并渗透、溢流至防护薄弱的炉底底部边缘区域，有效地将角部区域的高温溢流硅液兜住并引流至防护优良的炉底底部中心区域，而将其阻隔、引流至防护很强的炉底中心区域，有效降低高温溢流硅液熔穿炉底，甚至引发爆炸的风险，只需要贴合在多晶铸锭炉热场的下角部，并结合相应的固定结构进行固定，结构简单，安装方便，占用空间小，适于工业生产。
【专利说明】
用于多晶铸锭炉热场的角部防护壳
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种用于多晶铸锭炉热场的角部防护壳。
【背景技术】
[0002]现有技术中，铸造法生长硅晶体是将多晶硅在坩祸内熔化，通过碳纤维硬毡或其他种类保温材料保证热场内的温度有合适的利于晶体定向凝固的温度梯度，从下至上依次长晶O
[0003]在多晶硅铸锭生产过程中，硅料在坩祸中加热融化，如果坩祸出现破裂，高温硅液会从坩祸中流出，沿着隔热笼保温层边缘吸附、渗透和溢流至炉体底部。炉体底部由溢流棉保护，用以避免熔穿的危险。然而在铸锭炉热场角部的位置，距离炉体侧壁位置最近，尤其是在800kg以上铸锭的热场中，热场角部和炉体侧壁十分接近。而溢流棉在炉底的高度基本与隔热底板的高度一致，而且其底部中心的厚度要大于边缘的厚度，因而炉底边缘部位的溢硅防护相对很薄弱。若高温硅液在隔热笼角部渗透穿透，溢流至炉底侧面造成的炉体熔穿风险最高、危害最大。
[0004]中国专利ZL102286799A，提出了一种下腔体保温结构及采用下腔体保温结构的多晶炉，其下腔体圆筒部由两层圆筒部焊接形成第一空间，连接水道，底部两层之间形成第二空间，不设水道，而设有气体循环通路。因而在硅锭成长过程中，若发生泄漏，因下腔体的底部不通水，安全事故的风险会有所降低。但是，此方法主要是降低了炉底熔穿的风险，对于炉底圆筒部侧面的熔穿风险几乎没有效果，且改为气体冷却，其冷却效果明显劣于水冷。另外，中国专利ZL 203668548 U，提出了一种多晶炉，在多晶炉炉体的底部靠近炉壁的地方加一层超导热材料层，超导热材料层紧贴炉壁，接受到的高温能很快的散发到炉壁上，避免小面积局部高温损坏设备，因而对于炉体熔穿、保护炉体安全有一定的效果。但是，此方法同样主要是降低了炉底熔穿的风险，对于炉底侧面的熔穿风险几乎没有效果。目前，各种公开出版物和市面上尚未见到用于提高多晶炉热场角部防止漏硅时高温硅液吸附、渗透，对硅液进行导流的装置产品出现。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于多晶铸锭炉热场的角部防护壳。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种用于多晶铸锭炉热场的角部防护壳，包括用于覆盖于所述多晶铸锭炉热场隔热笼的下角部、在2500°C高温下仍能保持高强度且表面致密的碳/碳复合材料层。
[0007]在某些实施方式中，所述碳/碳复合材料层的密度为1.3g/cm3-l.5g/cm3，厚度为
3mm-5mm，其抗弯强度为75MPa-1 1MPa，弯曲模量为15GPa------25GPa，抗压强度为120MPa -
160MPa，对热应力不敏感。
[0008]在某些实施方式中，所述用于多晶铸锭炉热场的角部防护壳与所述多晶铸锭炉热场隔热笼的下角部形状一致并紧贴在所述多晶铸锭炉热场隔热笼的下角部。
[0009]在某些实施方式中，所述碳/碳复合材料层上开设有用于穿设螺栓从而固定于所述多晶铸锭炉热场隔热笼上的定位孔。
[0010]在某些实施方式中，所述碳/碳复合材料层是一块构成的或者是多块拼装而成的。
[0011]本实用新型的范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案等。
[0012]由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点:
[0013](I)所述角部防护壳的碳/碳复合材料层，具有优良的耐高温和抗热冲击性能，在超热环境下高强度和表面致密，在铸锭生产过程中发生坩祸破裂，硅液溢流时，可以防止硅液被角部的碳纤维硬毡吸附，并渗透、溢流至防护薄弱的炉底底部边缘区域，有效地将角部区域的高温溢流硅液兜住并引流至防护优良的炉底底部中心区域，而将其阻隔、引流至防护很强的炉底中心区域，有效降低高温溢流硅液熔穿炉底，甚至引发爆炸的风险。
[0014](2)只需要贴合在多晶铸锭炉热场的下角部，并结合相应的固定结构进行固定，结构简单，安装方便，占用空间小，适于工业生产。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型一体式结构示意图(实施例一，能够应用于800kg以上重量的多晶娃铸锭);
[0016]图2为本实用新型拼装式结构分解示意图(实施例二，能够应用于450kg以上重量的多晶娃铸徒);
[0017]图3为本实用新型拼装式结构示意图(实施例二，能够应用于450kg以上重量的多晶娃铸徒);
[0018]其中:1、碳/碳复合材料层;2、定位孔。
【具体实施方式】
[0019]实施例1，如附图1所示，一种用于多晶铸锭炉热场角部防护壳，是用于包住多晶铸锭炉热场隔热笼下角部的一体式的壳状碳/碳复合材料层I。本例中，为便于角部防护壳的固定，在碳/碳复合材料层I中间的水平部位设有定位孔2，可用螺栓、螺母穿过该定位孔2，将角部防护壳固定在铸锭炉热场角部。在角部防护壳的定位孔2位置相应的铸锭炉热场下角部位置需要用钻孔机钻出相应的孔径小于螺栓的定位孔。由于热场碳纤维硬毡具有一定的柔性，定位螺栓插入以后会挤压热场定位孔处的碳纤维硬毡，从而达到固定效果。本例中的角部防护壳适用于原450kg铸锭热场升级为800kg以上铸锭热场后中的角部加强。
[0020]本例中上述碳/碳复合材料层I可采用密度为1.5g/cm3的碳/碳复合材料，厚度为3mm，其抗弯强度为I 1MPa，弯曲模量为25GPa，抗压强度为160MPa，其室温强度可以保持到2500°C，对热应力不敏感。本例中的角部防护壳整体覆盖在热场碳纤维硬毡的下角部，与其有大面积接触，可以有效加强热场下角部的漏硅防护。
[0021]毋庸置疑地，上述所列举的壳状的角部防护壳只是针对下角部形状一致的热场，由于铸锭炉热场的差别和使用的需要，可将角部防护壳制成其他适应实际热场下角部尺寸的形状，故而布局限于本图列举的实现方式。
[0022]实施例2
[0023]—种用于多晶铸锭炉热场角部的角部防护壳，为多部件拼装而成，如图2所示，可分为左上L型和左下L型碳/碳复合材料层I及右上L型和右下材料层。在所有L型钼合金板材的水平面上设有定位孔2，可用螺栓、螺母穿过该定位孔2，将角部防护壳固定在铸锭炉热场角部。在角部防护壳的定位孔2位置相应的铸锭炉热场下角部位置需要用钻孔机钻出相应的孔径小于螺栓的定位孔2。由于热场碳纤维硬毡具有一定的柔性，定位螺栓插入以后会挤压热场定位孔2处的碳纤维硬毡，从而达到固定效果。图3为本例中角部防护壳装配完成后的结构示意图。本例中的角部防护壳适用于原450kg铸锭热场中的角部加强。
[0024]本例中上述碳/碳复合材料层I，其密度为1.3g/cm3，厚度为5mm，其在1600°C下的抗拉强度为60MPa ο其抗弯强度为75MPa，弯曲模量为15GPa，抗压强度为120MPa。本例中的角部防护壳整体覆盖在热场碳纤维硬毡的下角部，与其有大面积接触，可以有效加强热场下角部的漏硅防护。
[0025]毋庸置疑地，由于铸锭炉热场的差别和使用的需要，可将角部防护壳制成其他适应实际铸锭炉热场下角部尺寸的形状，固定位置的方式也可作出必要的调整，故而不局限于本图示列举的实现方式。
[0026]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于多晶铸锭炉热场的角部防护壳，其特征在于:包括用于覆盖于所述多晶铸锭炉热场隔热笼的下角部、在2500°C高温下仍能保持高强度且表面致密的碳/碳复合材料层⑴。2.根据权利要求1所述的用于多晶铸锭炉热场的角部防护壳，其特征在于，所述碳/碳复合材料层(I)的密度为I.3g/cm3-1.5g/cm3，厚度为3mm-5mm，其抗弯强度为75MPa-1 1MPa，弯曲模量为15GPa------25GPa，抗压强度为120MPa-160MPa，对热应力不敏感。3.根据权利要求1所述的用于多晶铸锭炉热场的角部防护壳，其特征在于，所述用于多晶铸锭炉热场的角部防护壳与所述多晶铸锭炉热场隔热笼的下角部形状一致并紧贴在所述多晶铸锭炉热场隔热笼的下角部。4.根据权利要求1所述的用于多晶铸锭炉热场的角部防护壳，其特征在于，所述碳/碳复合材料层(I)上开设有用于穿设螺栓从而固定于所述多晶铸锭炉热场隔热笼上的定位孔(2)。5.根据权利要求1所述的用于多晶铸锭炉热场的角部防护壳，其特征在于，所述碳/碳复合材料层(I)是一块构成的或者是多块拼装而成的。
【文档编号】C30B28/06GK205529142SQ201620114604
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月4日
【发明人】刘江平, 谭俊文, 房冰, 於婷
【申请人】嘉兴启晟碳材料有限公司