一种清除硅液表面熔渣的设备的制作方法

本实用新型属于熔炼技术，是一种清除硅液表面熔渣的设备。

背景技术：

目前，在物理法生产太阳能级多晶硅的工艺中，一个重要的环节就是利用造渣法去除非金属杂质，主要是指磷、硼等。其主要工艺过程就是利用中频感应炉熔化坩埚中的硅料，然后在硅液中加入造渣剂，经过吹气、搅拌、澄清后，硅液当中绝大部分的磷、硼等非金属杂质就转移到漂浮在硅液表面的熔渣中从而被去除。在这个工艺过程中，如何快速、干净地从硅液中排出熔渣，缩短工艺时间，提高价格昂贵的坩埚的使用寿命，一直是行业内一个重要的研究课题。

在现有的技术中，采取的是倾倒的方法倒出熔渣。因为熔渣的熔点在1000℃以下，远低于硅液的温度，熔渣呈液态并漂浮在硅液表面，所以可以通过倾斜熔炼坩埚，将熔渣从熔炼坩埚的出料口倒出。

上述技术方案有以下两个严重缺陷：

(1)熔渣呈液态并漂浮在硅液表面，倒出时倾斜熔炼坩埚的角度不好控制，角度大了会将硅液也倒出来，造成浪费。角度小了熔渣倒不干净，降低了去除杂质的效率，拉长了工艺时间，造成电耗增加。

(2)从熔炼坩埚的出料口倾倒熔渣时，在熔炼坩埚出料口倒出的熔渣一接触外界空气，温度立即下降到1000℃以下，进而凝结成粘稠的半固态粘接在熔炼坩埚的出料口，这将使出料口逐步抬高，增加倒出熔渣的难度。达到一定程度时，就要清除掉粘接在熔炼坩埚出料口的熔渣，或者用榔头敲掉，或者用氧气火焰熔掉，这两种方法对熔炼坩埚的出料口都有损伤，降低了熔炼坩埚的使用寿命，并且操作时有一定的危险性。

技术实现要素：

本实用新型针对现有的技术方案存在的问题，提供一种清除硅液表面熔渣的设备，它可以彻底消除上述的缺陷，提高了熔炼坩埚的使用寿命，避免了操作过程中伴随的危险性。

本实用新型的目的可以通过下列技术方案来实现：

一种清除硅液表面熔渣的设备，包括熔炼坩埚、化渣坩埚、接渣包、除渣器、升降杆和轨道；化渣坩埚是无底的，在其下部对接装有接渣包；除渣器安装在升降杆下端；升降杆可分别在熔炼坩埚和化渣坩埚上方升降，以及沿轨道在熔炼坩埚和化渣坩埚之间来回移动，除渣器则由升降杆带动一起运动，可分别降入到熔炼坩埚和化渣坩埚内及升出到熔炼坩埚和化渣坩埚上方，以及沿轨道在熔炼坩埚和化渣坩埚之间来回移动。

在熔炼坩埚和化渣坩埚的外侧分别缠绕有内部通有冷却水的熔炼坩埚感应线圈和化渣坩埚感应线圈。

升降杆由伺服电机控制运动。

除渣器用石墨制成，除渣器由圆盘和中心立杆组成，圆盘上均布多个圆形通孔。

除渣器的圆盘外径比熔炼坩埚的内径小50-200毫米，圆盘上圆形通孔直径为5--30毫米。

接渣包安放在可移动升降小车上。

轨道由立柱支撑固定。

在熔炼坩埚上口处均布有四根可收放的氩气吹管，在化渣坩埚侧壁处装有四根固定式氩气吹管；可收放的氩气吹管总的吹气流量为80-200L/Min，固定式氩气吹管总的吹气流量为30-100L/Min。

在化渣坩埚和接渣包之间设有密封垫，在接渣包内垫有一层干燥并整理成凹型的黄沙。

本实用新型的效果为：

本实用新型中由于用除渣器捞取熔渣并自动排放到接渣包内，不需要倾斜熔炼坩埚从出料口倒出熔渣，避免了出料口粘接熔渣，提高了熔炼坩埚的使用寿命，避免了操作的危险性，并且防止了硅液的浪费。

附图说明

图1为本实用新型各个组成部分的安装结构示意图；

图2为除渣器示意图；

图3为图2所示除渣器的俯视图；

图4为准备用除渣器从熔炼坩埚中捞渣的示意图；

图5为除渣器刚从熔炼坩埚中捞出熔渣的示意图；

图6为除渣器上将粘连的熔渣熔化排放到接渣包的示意图。

图中标记：熔炼坩埚1，化渣坩埚2，接渣包3，可移动升降小车4，熔炼坩埚感应线圈5，化渣坩埚感应线圈6，除渣器7，升降杆8，轨道9，立柱10，硅液11，熔渣12，圆形通孔13，可收放的氩气吹管14，固定式氩气吹管15，密封垫16，黄沙17。

具体实施方式

参见图1，一种清除硅液表面熔渣的设备，包括熔炼坩埚1、化渣坩埚2、接渣包3和除渣器7。在熔炼坩埚1和化渣坩埚2的外侧分别缠绕有内部通有冷却水的熔炼坩埚感应线圈5和化渣坩埚感应线圈6。化渣坩埚2是无底的，在其下部对接装有接渣包3，接渣包3安放在可移动升降小车4上。

用石墨制成的除渣器7安装在升降杆8下端，除渣器7由圆盘和中心立杆组成(见图2、图3)。中心立杆与升降杆8下端固定。除渣器7的圆盘外径比熔炼坩埚1的内径小50-200毫米，圆盘上均布多个圆形通孔13，通孔直径为5--30毫米，熔渣的粘性越大，通孔直径也越大。升降杆8由伺服电机控制，可分别在熔炼坩埚1和化渣坩埚2上方升降，以及沿轨道9在熔炼坩埚1和化渣坩埚2之间来回移动，除渣器7则由升降杆8带动一起运动，可分别降入到熔炼坩埚1和化渣坩埚2内及升出到熔炼坩埚1和化渣坩埚2上方，以及沿轨道9在熔炼坩埚1和化渣坩埚2之间来回移动。轨道9由立柱10支撑固定。

熔炼坩埚1外侧缠绕内部通有冷却水的熔炼坩埚感应线圈5，化渣坩埚2外侧也缠绕内部通有冷却水的化渣坩埚感应线圈6。

参见图4，在熔炼坩埚1上口处均布有四根可收放的氩气吹管14，其总的吹气流量为80-200L/Min。可收放的氩气吹管14由于可以收放，不会妨碍除渣器7进出熔炼坩埚1的内部。

参见图6，在化渣坩埚2侧壁处装有四根固定式氩气吹管15，其总的吹气流量为30-100L/Min。

参见图1和图6，在化渣坩埚2和接渣包3之间设有密封垫16，主要是防止吹入氩气时漏气，另外一个作用是当接渣包3通过可升降小车4向上与化渣坩埚2接触时，起到一个缓冲作用。在接渣包3内垫有一层干燥并整理成凹型的黄沙17。

本实用新型的工作过程是：

在熔炼坩埚1中熔炼的硅液11中加入造渣剂，经过吹气、搅拌、澄清后，就进入捞渣工序。见图1，首先使升降杆8带动除渣器7移动到熔炼坩埚1的正上方，然后下降沉入硅液11内。调节熔炼坩埚感应线圈5的电流，使硅液11的温度保持在1440℃到1480℃之间，放下四根可收放的氩气吹管14，朝硅液11的表面喷射氩气，吹氩气一个作用是使熔渣12降温，另一个作用是防止高温下用石墨制作的除渣器7被氧化焼蚀。流量控制在80-200L/Min范围内，此时熔渣12的温度会立即下降。大约吹氩气1分钟后，熔渣12的表面会凝结成粘稠的的半固体状(如图4所示)。这时停止吹氩气，收起可收放的氩气吹管14，提起除渣器7，大量的熔渣12就会被带起来(如图5所示)。带起的熔渣12失去硅液11的加温后，温度继续下降，待熔渣12不再向下滴落，就可以继续提升除渣器7直到完全离开熔炼坩埚1后，就可以沿着轨道9，移动到化渣坩埚2的正上方。

参见图6，将除渣器7下降沉入化渣坩埚2的中间，再通过四根固定式氩气吹管15，向化渣坩埚2内部吹入氩气，其总的吹气流量控制到30-100L/Min，吹入氩气的目的也是防止防止高温下用石墨制作的除渣器7被氧化焼蚀，化渣坩埚感应线圈6通入高频交变电流，其频率在500Hz-1000Hz之间，使除渣器7被加热升温，采用这种频率范围可以使感应加热只产生在除渣器7的表面，使熔渣12以最快的速度被加热熔化，并滴落在下方的接渣包3内。待除渣器7上粘接的熔渣12全部滴完后，即可停止加热。此时，若还要进行下一次捞渣，则立即停止吹入氩气，使除渣器7回到熔炼坩埚的正上方，进行下一次捞渣作业。否则，应待除渣器7的温度下降到300℃以下后，再停止吹氩气。

接渣包3与化渣坩埚2之间的密封垫16主要是防止吹入氩气时漏气，另外一个作用是当接渣包3通过升降车14向上与除渣坩埚11接触时，起到一个缓冲作用。

在接渣包3内垫有的干燥并整理成凹型的黄沙21，使落在其上的熔渣12可以非常方便地被清理掉。

接渣包3装满熔渣12后，升降车4落下，将其拖到制定的地点，倒掉熔渣12即可。