一种多晶铸锭多次加料装置及投料方法与流程

本发明涉及一种加料装置及投料方法，具体涉及一种多晶铸锭多次加料装置及投料方法，属于多晶硅铸锭领域。

背景技术：

1、多晶装料使用的有形状不规则的块状料、碎料、碎片料、颗粒料、粉末料，由于料之间存在缝隙，体积密度较小，即使料况搭配理想的情况下，体积密度也只有真密度的70%左右。近年来，不少多晶铸锭工艺大量使用颗粒料、粉末料，导致装料重量、坩埚利用率下降，降低了生产产量，提高了铸锭成本。

2、目前装料是将料装入炉内后进行工艺流程，中途不再加料，随着颗粒料和粉末料重量的下降，坩埚成本增加了，投料量下降也会导致良率下降,如果在硅料熔化后在坩埚中再次增加适当的硅料，则可以提高坩埚的利用率和单次产能，降低铸锭成本。

3、现有的加料装置容易扰动熔硅液面，冲刷氮化硅涂层，造成粘埚风险，cn217948337u公开了一种多晶硅铸锭炉二次加料装置，包括储料仓和出料管，还包括缓冲仓和加强板，储料仓的底部通过出料阀与出料管连接，出料管的底部与缓冲仓连接，储料仓的外周设置夹套，出料管由顶部到底部逐渐变宽，出料管的外周套设有加强板，缓冲仓的外周套设有振动环，缓冲仓的底部设有分配板，分配板上设有均匀分布的分配孔，该加料装置，能够有效减缓硅料的下料速度，避免硅原料速度过快将坩埚中的硅溶液溅出，但是其结构复杂，对铸锭炉改动大，成本高，且对原料粒径大小限制大，比如无法满足硅泥铸锭提纯加料工艺需求，即使是粒径适中的硅料，在加料过程中也容易堵塞。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种多晶铸锭多次加料装置及投料方法，该加料装置及投料方法可多次加料，对熔硅液面扰动小，适应各种类型硅料，降低成本。

2、为了解决以上技术问题，本发明提供一种多晶铸锭多次加料装置，设置于炉体上，包括加料桶及观察窗座，观察窗座设置于炉体上，观察窗座与炉体内的氩气导流筒连通，观察窗座的侧面开有通孔，加料桶通过管道连接至观察窗座的通孔上，实现加料桶与观察窗座的连通；

3、加料桶的上端设有桶盖，加料桶上端一侧设有进出气管，进出气管上设有压力表，加料桶的下端设有管道，管道上由上至下设有上阀门、下阀门，加料桶内设有防卡料装置。

4、本发明进一步限定的技术方案为：

5、前述多晶铸锭多次加料装置中，观察窗座包括连接座、连接管及观察窗，连接管的一端设有观察窗，另一端通过连接座与炉体内的氩气导流筒连通，连接管的内径与氩气导流筒的内径相同，连接管的侧面设有通孔。

6、技术效果，本发明通过连接座将观察窗连接与氩气导流筒上，安装拆卸方便，同时连接管的尺寸与氩气导流筒的内径相同，连接管口径大，对硅料种类兼容性好，包括小块料，粉末料在内的，不堵料。

7、前述多晶铸锭多次加料装置中，卡料装置为一根聚四氟乙烯材质的棒子，防卡料装置穿透桶盖可上下活动设置于加料桶内。

8、技术效果，聚四氟乙烯材质的棒子不会对硅料产生影响，不受腐蚀等延长使用寿命，可活动便于对加料桶内的装料进行疏通，使用方便，成本低廉。

9、前述多晶铸锭多次加料装置中，防卡料装置的上端向外延伸形成定位盘，防卡料装置设置于未装料的加料桶内时，防卡料装置的底端伸入管道内，不超过管道上阀门的位置。

10、技术效果，防卡料装置的上端向外延伸形成定位盘，避免防卡料装置掉落在加料桶内，防卡料装置在放入加料桶内其底端伸入管道内，但不超过上阀门，防卡料装置长度保证对装料进行最大程度的有效疏通，同时不会损坏管道上的阀门。

11、前述多晶铸锭多次加料装置中，桶盖上设有把手。

12、技术效果，有把手装料时使用方便，提高效率。

13、本发明还设计一种多晶铸锭的投料方法，使用上述多次加料装置进行投料，具体包括以下步骤：

14、s1、装料

15、a. 向加料桶内装入硅料；

16、b. 盖上桶盖,将加料桶一侧的进出气管与抽气泵连接进行抽气，抽到压力表0-1mpa，时间3-5min；

17、 s2、加料

18、①熔化阶段调节铸锭炉顶部加热器及侧部加热器的功率，顶部加热器的功率：侧部加热器的功率=2:3；

19、原先一般投料时顶部加热器的功率：侧部加热器的功率=3:7，由于顶部要多次加料，且料聚集在顶部，所以提高顶部加热器的功率，侧部需要熔化的少可以减弱，不浪费，降低成本。

20、②通过炉体上的观察窗座查看石英坩埚内硅料是否熔化，在硅料未化完前通过加料桶准备加料；

21、③先检查进出气管上的压力表，然后打开下阀门，再打开上阀门；

22、④硅料在重力的作用下通过管道进入氩气导流筒，若加料出现不顺畅的情况，上下活动防卡料装置进行疏导，加入的硅料堆积在装料时未熔完的硅料上方；

23、⑤根据情况一次或多次进行加完加料桶内的硅料；

24、 ⑥根据铸锭工艺加料需求重复以上步骤完成投料任务。

25、本发明进一步限定的技术方案为：

26、前述多晶铸锭的投料方法中，在s2加料时步骤③中检查压力表时，压力在0-1mpa之间，再打开下阀门。

27、技术效果，检查压力表控制压力在0-1mpa之间时再打开下阀门，因为炉内是充氩气低压高温状态，避免加料装置内的空气进入炉内，造成产品、热场氧化。

28、本发明的有益效果是：

29、目前大量使用颗粒料，粉末料，体密度比原来块状料、碎料、碎片料小使得装料重量下降，在没有多次加料技术的情况下，成本增加了，坩埚成本增加了（做800kg用一个埚，现在做700kg就消耗了一个埚）；装料量下降导致铸锭生产的硅锭高度下降，去掉头尾后，中间可用部分减少，即造成良率下降；本发明采用了加料装置，配合投料工艺能在工艺过程中多次加料，可以在使用便宜料降低成本的前提下，又能确保装料的重量，提高坩埚的利用率，降低成本，提高产量。

30、在加料时对铸锭炉工艺进行调节，原先一般投料时顶部加热器的功率：侧部加热器的功率=3:7，由于顶部要多次加料，且料聚集在顶部，所以提高顶部加热器的功率，侧部需要熔化的少可以减弱，不浪费，降低成本。

31、在加料时步骤④加入的硅料堆积在装料时未熔完的硅料上方，注意不要硅料堆积，顶住盖板，顶住盖板就说明料装的太多了，而且化料时候，容易硅残留到盖板，高温下渗入盖板，造成盖板寿命下降，所以控制加料不要顶住盖板。

32、本发明没有对铸锭炉中的坩埚直接输料，而是与铸锭炉内的氩气导流筒连通，来实现输料，输料管设置于高温铸锭炉中，容易损坏，本发明利用铸锭炉原先的结构来实现输料，简单方便，且延长使用寿命，降低成本。

33、本发明在加料桶上设有进出气管，并在进出气管，其用于与抽气泵连接进行抽气，把里面空气抽出来，避免硅料进入炉体，造成对炉体的氧化等损害。

34、由于硅料固定密度比液体密度小，石英坩埚内的硅料在完全熔化后期，会漂浮起来，本发明在未熔化这时候进行加料，硅料会堆积在未熔完的硅料上方，避免硅料直接对全部熔化的硅溶液冲击，避免将坩埚中的硅溶液溅出，避免容易扰动熔硅液面，冲刷氮化硅涂层，造成粘埚风险。

35、本发明的装置对铸锭炉改造简单，仅仅是通过观察窗座与氩气导流筒连通，别的不太需要改造，加料装置对熔硅液面扰动小，适应各种类型硅料，加料顺畅，不堵料。

36、本发明结构简单，只需要改造观察窗座，对多晶铸锭炉本体没有改动；本发明观察窗座的连接管口径大，对硅料种类兼容性好，包括小块料，粉末料在内的，不堵料；本发明通过加料方法的改进，减少了对加料对熔体的冲击，保护了氮化硅涂层。