一种新型高效多晶铸锭设备的制作方法

本实用新型涉及铸锭设备技术领域，具体为一种新型高效多晶铸锭设备。

背景技术：

钢水经由盛钢桶注入钢锭模，冷凝成钢锭的工艺过程，也称模铸，是炼钢的最后一道工序。炼钢炉炼出的合格钢水，必须铸成一定断面形状和尺寸的钢锭或铸坯，才能经塑性加工得到各种用途的钢材。铸锭包括从炼钢炉出钢(或炉外精炼结束)到钢锭脱模送至初轧厂均热炉间的一系列工序，即浇注前准备、浇注、脱模、钢锭精整或热送等。

目前多晶铸锭主要有半熔和全熔两种工艺路线，半熔工艺即在坩埚底部铺一层多晶碎料，熔化时控制坩埚底部的温度，使铺底碎料部分熔化然后进入长晶，熔融的硅液在未熔的碎料上生长出大小均匀且竖直的晶粒。半熔高效所用的碎多晶籽晶由于粒径小，高温化料时很容易使边角位置的籽晶熔完导致晶体缺陷产生，且碎多晶作为籽晶料，长晶初期的位错生成不易控制。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种新型高效多晶铸锭设备，解决了背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种新型高效多晶铸锭设备，其结构包括石英坩埚，所述石英坩埚的内部设置了铺底碎片料层、块状籽晶层、碎籽晶层、保护层和多晶硅层，所述块状籽晶层的厚度为5-30mm；所述铺底碎片料层铺设于石英坩埚的内底部，所述块状籽晶层设于铺底碎片料层的上侧，且所述块状籽晶层的内部设有块状籽晶，所述块状籽晶的大小相同，所述碎籽晶层内部设有碎籽晶且填充于块状籽晶层的缝隙内，所述保护层设于块状籽晶层的上侧，所述多晶硅层设于保护层的上侧，且所述多晶硅层内部为含有P型掺杂剂的多晶硅料。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述铺底碎片料层为P型单晶碎片或者多晶碎片，其厚度为1-5mm。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述块状籽晶形状为正方形或者长方形，其长为50-150mm、宽为50-150mm，所述块状籽晶的电阻率为0.8-3Ω.cm，所述块状籽晶层内部的横向缝隙为10-60mm、纵向缝隙为10-60mm。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述碎籽晶层为原生硅碎料、单晶碎片、多晶碎片、IC碎料、单晶碎颗粒或颗粒原生硅。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

将半熔高效多晶铸锭过程中使用的籽晶由单纯的块状或者碎料优化为块状和碎料的有机结合，并控制化料时坩埚底部的温度，使熔融硅液界面更平，且可以有效改善长晶初期的位错生成。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型一种新型高效多晶铸锭设备的多晶铸锭硅料装配示意图；

图2为本实用新型一种新型高效多晶铸锭设备的块状籽晶层俯视图。

图中:石英坩埚1，铺底碎片料层2，块状籽晶层3，碎籽晶层4，保护层5，多晶硅层6，块状籽晶7。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种新型高效多晶铸锭设备，其结构包括石英坩埚1，所述石英坩埚1的内部设置了铺底碎片料层2、块状籽晶层3、碎籽晶层4、保护层5和多晶硅层6，所述块状籽晶层3的厚度为5-30mm；所述铺底碎片料层2铺设于石英坩埚1的内底部，所述块状籽晶层3设于铺底碎片料层2的上侧，且所述块状籽晶层3的内部设有块状籽晶7，所述块状籽晶7的大小相同，所述碎籽晶层4内部设有碎籽晶且填充于块状籽晶层3的缝隙内，所述保护层5设于块状籽晶层3的上侧，所述多晶硅层6设于保护层5的上侧，且所述多晶硅层6内部为含有P型掺杂剂的多晶硅料。

所述铺底碎片料层2为P型单晶碎片或者多晶碎片，其厚度为1-5mm；铺底碎片料层2可以保护石英坩埚1内底部的涂层不被破坏。

所述块状籽晶7形状为正方形或者长方形，其长为50-150mm、宽为50-150mm，所述块状籽晶7的电阻率为0.8-3Ω.cm，所述块状籽晶层3内部的横向缝隙为10-60mm、纵向缝隙为10-60mm；块状籽晶7可以重复的利用，节省生产成本。

所述碎籽晶层4为原生硅碎料、单晶碎片、多晶碎片、IC碎料、单晶碎颗粒或颗粒原生硅；碎籽晶层4用来填满块状籽晶层3。

本实用新型所述的一种新型高效多晶铸锭设备，石英坩埚1的底部先铺3mm厚的铺底碎片料层2以保护石英坩埚1的底部涂层不被破坏，然后将长为100mm、宽为100mm的方形P型电阻率1.8Ω.cm的块状籽晶7共计36块规则的铺在铺底碎片料层2的上方，在块状籽晶层3的缝隙长为50mm，宽为30mm内均匀的将粒径为3-10mm的碎籽晶层4填缝，块状籽晶层3和碎籽晶层4上方铺10mm厚的保护层5防止熔融硅液快速向下渗透，最后在保护层5上方按照硅料大小依次铺装含有P型掺杂剂的多晶硅层6。

本实用新型的石英坩埚1，铺底碎片料层2，块状籽晶层3，碎籽晶层4，保护层5，多晶硅层6，块状籽晶7，部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，本实用新型通过将半熔高效多晶铸锭过程中使用的籽晶由单纯的块状或者碎料优化为块状和碎料的有机结合，并控制化料时坩埚底部的温度，使熔融硅液界面更平，且可以有效改善长晶初期的位错生成。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，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，各实施例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。