用于金属硅冶炉的持续上料机构及其使用方法与流程

本发明涉及金属硅冶炉上料技术领域，尤其涉及用于金属硅冶炉的持续上料机构及其使用方法。

背景技术：

目前多晶铸锭炉生产工艺是打开炉子一次性坩埚投满料进炉进行生产，根椐料的形状，投料量一般会在450-850kg之间。打开炉子把装满料的坩埚进入炉子进行化料长晶等工艺进行生产，由于每炉投料量不一致工艺不对应，成品率也很低。

由于料的结构，料的固液体积特性差别，造成投料量不足，严重影响了坩埚的使用效率，大大降低产品的成品率。在使用碎料的投料时，严重影响坩埚的投料量以及产品的成品率。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的金属硅冶炉一次性投料后，无法满足达到最大投料量，导致坩埚使用效率低下，产品成品率低的缺点，而提出的用于金属硅冶炉的持续上料机构及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

用于金属硅冶炉的持续上料机构，包括炉体及设置于炉体内部的石英坩埚，该石英坩埚的内部放置有硅料，且炉体的顶部设置有氩气进管，所述石英坩埚的底部设置有tc2传感器，且炉体的顶部一侧设置有tc1传感器，所述氩气进管的顶部设置有红外传感器gw，且氩气进管的一侧通过连通管设置有绞龙，该绞龙的上方连通设置有推料器；

所述推料器的顶部设置有推转料电机，且推转料电机的输出端键连接有转轴，该转轴的外侧设置有轴套，且转轴的底部设置有推转叶片，所述推料器的顶部一侧开设有吸料口，且推料器的顶部另一侧开设有下人孔。

优选的，所述推转料电机通过连接器设置于所述推料器的顶部。

优选的，所述转轴与所述推料器之间设置有机封。

优选的，所述轴套为氟塑轴套。

优选的，所述绞龙的一侧设置有绞龙减速电机，且绞龙减速电机的输出端通过联轴器与所述绞龙连接。

优选的，所述绞龙的上表面与所述推料器连通，且绞龙的底部与连通管连通。

优选的，所述氩气进管的顶部设置有观察口。

优选的，所述推料器的底部固定设置有支撑脚。

优选的，所述转轴的两侧均设置有转轴支撑。

优选的，用于金属硅冶炉的持续上料机构的使用方法，包括以下步骤：

s1：熔化阶段，进入压力模式，压力为200-600mbar、温度200℃-1530℃，结合顶部观察孔及顶部红外传感器gw监控熔化情况，判断硅料是否完全熔化，确认完全熔化后，暂停，边加料边化料结束后手动进入下一步后继续运行配方；

s2：长晶阶段，隔热笼逐渐提升，持续运行，结合功率曲线的变化与观察孔查看情况，判断记录中央长晶透顶，进入边角长晶后，观察功率曲线的变化，必须走平0.5-1h，判断边角长晶结束，否则手动进入暂停或跳下一步；

s3：退火阶段，控制模式从温度模式自动进入功率模式，功率曲线缓慢平稳下降，隔热笼降至最低位置退火后自动跳下一步；

s4：冷却阶段，功率下降至零，隔热笼分步缓慢提升至30mm，温度曲线平稳下降，至450℃以下时，出炉。

与现有技术相比，本发明在多晶铸锭炉中，采用边熔化边加料的新工艺，通过自投研发的推料器自动控制并安全可靠的完成整个加料过程，生产的投料量可以到最大投料量，在同行业中，平均成品率可以提高5-10个点。

附图说明

图1为本发明提出的用于金属硅冶炉的持续上料机构的结构示意图；

图2为本发明提出的用于金属硅冶炉的持续上料机构的炉体结构示意图；

图3为本发明提出的用于金属硅冶炉的持续上料机构的推料器结构示意图。

图中：1炉体、2石英坩埚、21tc1传感器、22tc2传感器、3硅料、4氩气进管、41红外传感器gw、5支撑脚、6推料器、61吸料口、62下人孔、7绞龙减速电机、71绞龙、8推转料电机、81转轴、82轴套、83推转叶片、84机封、85转轴支撑、9连接器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-3，用于金属硅冶炉的持续上料机构，包括炉体1及设置于炉体1内部的石英坩埚2，该石英坩埚2的内部放置有硅料3，且炉体1的顶部螺丝设置有氩气进管4，石英坩埚2的底部设置有tc2传感器22，且炉体1的顶部一侧设置有tc1传感器21，氩气进管4的顶部设置有红外传感器gw41，且氩气进管4的一侧通过连通管设置有绞龙71，该绞龙71的上方连通设置有推料器6，推料器6的顶部螺栓安装有推转料电机8，且推转料电机8的输出端键连接有转轴81，该转轴81的外侧设置有轴套82，且转轴81的底部设置有推转叶片83，推料器6的顶部一侧开设有吸料口61，且推料器6的顶部另一侧开设有下人孔62，吸料口61用于自动吸进料，下人孔62用于人工加料，也用于工人检查检修。

本实施例中，推转料电机8通过连接器9设置于推料器6的顶部，连接器9的型号为xt30u连接器，转轴81与推料器6之间设置有机封84，保证密封，轴套82为氟塑轴套，减少与料接触，tc1传感器21及tc2传感器22为红处电子与热电偶传感器，红外传感器gw41为红外高温计传感器。

其中，绞龙71的一侧设置有绞龙减速电机7，且绞龙减速电机7的输出端通过联轴器与绞龙71连接，绞龙71的上表面与推料器6连通，且绞龙71的底部与连通管连通，用316不锈钢材料内加氟塑料衬套，绞龙推送器与绞龙旋片全喷强硬喷塑材料隔离，具体为环氧混合聚酯，防止重金属对产品的污染，执行机构是三相电动机带减速器，通过自控线路及变频器来调节达到自动投料与投料量，自动推料器的进料可以从下人孔62进料也可以采用真空吸附作用自动从吸料口61吸料到加料器6中。

具体地，氩气进管4的顶部设置有观察口，可通过观察口观察内部情况，推料器6的底部螺丝固定有支撑脚5，推料器6通过支撑脚5支撑固定在平台上，炉体1也固定设置在平台上，转轴81的两侧均设置有转轴支撑85，用于保持稳定性。

本实施例中，改进后的技术方案是打开炉体1一次性坩埚投满料进炉后，不足部分通过自动推料器6进行边熔化边投料，可根据工艺要求投料到1000kg，并每炉投料量一致稳定，工艺不变，成品率大大提高。

进一步的，用于金属硅冶炉的持续上料机构的使用方法，包括以下步骤：

s1：熔化阶段，进入压力模式，压力为200-600mbar、温度200℃-1530℃，结合顶部观察孔及顶部红外传感器gw41监控熔化情况，判断硅料是否完全熔化，确认完全熔化后，需要满足如下说述的条件开始进入加料新工艺操作，完成后，继续正常熔化结束，手动进入下一步后继续运行配方；

s2：长晶阶段，隔热笼逐渐提升，持续运行，结合功率曲线的变化与观察孔查看情况，判断记录中央长晶透顶，进入边角长晶后，观察功率曲线的变化，必须走平0.5-1h，判断边角长晶结束，否则手动进入暂停或跳下一步；

s3：退火阶段，控制模式从温度模式自动进入功率模式，功率曲线缓慢平稳下降，隔热笼降至最低位置退火后自动跳下一步；

s4：冷却阶段，功率下降至零，隔热笼分步缓慢提升至30mm，温度曲线平稳下降，至450℃以下时，出炉。

本实施例中，熔化阶段中的加料新工艺熔化过程中的熔化速率为每分钟化料0.5-1.5公斤，通过坩埚2底部tc2传感器22温度控制达到硅的熔化温度走平并超出走平线15-20度满足投料要求，投料速度控制在0.5-1.5公斤/分钟，投料速率控制在与熔化速率基本相同。

要达到投料条件有以下三个基本条件必须满足才能进行：1、满足tc2传感器22的温度要求(熔化温度走平并超出15-20度)；2、真空泵工作正常；3、坩埚2顶部红外传感器gw41高温计中温度满足要求。

满足以上三个条件要求，可以开启推料器6开始投料，投料速率控制在熔化速率相当，熔化功率控制在熔化功率范围内(在100-140kw)。投料速率由自动控制调速电机进行自动推送。绞龙有料时，上转电机自动停止等待，当绞龙减速电机7无料推送时，上转电机自动开启推送，每分钟投送1-2次料，投送次数由红外传感器gw41检测信号通过比较器进行控制投送速率，如果投料大于熔化速率时，就会产生顶部堆料状况，这样红外传感器gw41就发出信息，由比较器进行判断，发出停止或者减小推送投料，达到安全可靠自动投料的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。