刚玉‑石墨复合感应加热板制造技术

一种刚玉‑石墨复合感应加热板，为一块平板，它包括石墨板、石墨毡、刚玉密封层；石墨板的侧边和上边被石墨毡包覆，再整体夹心似地被包封在刚玉密封层之中，从上至下构成刚玉密封层‑石墨毡‑石墨板‑刚玉密封层的层状结构。在对硅溶体进行加热的过程中，利用交变电磁场在石墨板中感应出涡流，产生巨大的焦耳热，从而加热硅料。使用温度可以达到1600℃以上，石墨板及石墨毡被刚玉密封层封闭与空气隔绝，大大减缓了其氧化烧损速度，使用寿命长。本实用新型专利技术安装使用简便，使用时无掉渣问题，避免了对硅料的污染。

【技术实现步骤摘要】
刚玉-石墨复合感应加热板
本技术专利属于一种利用电磁感应原理产生高温对硅溶体进行加热的感应加热板。
技术介绍
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定向凝固原理去除金属杂质。而要实现定向凝固需要两个条件：首先，热流向单一方向流动并垂直于生长中的固-液界面；其次，晶体生长前方的熔液中没有稳定的结晶核心。为此，首先要有一个在在硅溶体的顶部产生热量的加热装置；其次，在在硅溶体的下部要有一个冷却装置；通过这两点产生一个单一方向的热流动。另外在工艺上必须采取措施避免或或尽量减少侧向散热，同时在靠近固-液界面的熔液中应造成较大的温度梯度，以便尽量产生一个较为理想的温度场，最大限度地提高定向凝固去除金属杂质的效果。现有的技术方案中，在硅溶体的顶部加热是采取石墨或者电热合金材料制成加热器，通过焦耳热的方式实现电能-热能的转换，达到对硅溶体的顶部区域进行加热的目的。但现有的技术方案存在以下严重缺陷：一、硅的熔点在1430℃以上，为达到定向凝固的工艺要求，加热器的工作温度至少要在1550℃以上，此时，石墨材料极易氧化烧损，即使采取吹入氩气保护的措施也不能完全避免，加热器的寿命很短，甚至不能保证能使用一个炉次。二、如果采用电热合金材料制成加热器，在这样高的工作温度要求下，很少能有材料能够达到，而且使用寿命短，电热合金材料在高温下氧化掉皮还会污染硅料，使整个工艺生产过程失败。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种使用方便、寿命长、发热温度高且可控、对硅料不会产生产生污染的的刚玉-石墨复合感应加热板，以消除现有技术的上述缺陷。本技术采用下列技术方案来实现其目的：一种刚玉-石墨复合感应加热板，为一块平板，它包括石墨板、石墨毡、刚玉密封层；石墨板的侧边和上边被石墨毡包覆，再整体夹心似地被包封在刚玉密封层之中，从上至下构成刚玉密封层-石墨毡-石墨板-刚玉密封层的层状结构。石墨板的厚度范围为5-25mm。石墨毡的厚度范围为10-35mm。刚玉密封层的厚度范围，底层为10-25mm，侧面及上层均为20-50mm。本技术的使用效果为：在对硅溶体进行加热的过程中，利用交变电磁场在石墨板中感应出涡流，产生巨大的焦耳热，从而加热硅料。使用温度可以达到1600℃以上，石墨板及石墨毡被刚玉密封层封闭与空气隔绝，大大减缓了其氧化烧损速度，使用寿命长。对外无电气连接，本技术安装使用简便，生产中对其控制温度方便。使用时无掉渣问题，避免了对硅料的污染。附图说明图1是本技术刚玉-石墨复合感应加热板结构示意图。图2是图1中的A放大图。图3是本刚玉-石墨复合感应加热板用于多晶硅炉的示意图。图中标记：石墨毡1，石墨板2，刚玉密封层3，耐热棉4，线圈5，铁芯6。具体实施方式参见图1和图2，一种刚玉-石墨复合感应加热板，为一块平板，包括石墨板2、石墨毡1、刚玉密封层3。石墨板2的侧边和上边被石墨毡1包覆，再整体夹心似地被包封在刚玉密封层3之中，从上至下构成刚玉密封层3-石墨毡1-石墨板2-刚玉密封层3的层状结构。刚玉密封层3的材料中，刚玉的三氧化二铝含量＞99％；石墨板2中，石墨的含碳量＞99.99％；石墨毡含碳量＞99％、灰分＜99％。石墨板2的厚度范围为5-25mm；石墨毡1的厚度范围为10-35mm；刚玉密封层3的厚度范围，底层为10-25mm，侧面及上层均为20-50mm。本感应加热板采用注浆成型制造，真空烧结成型。石墨板2的侧面及上面均包覆一层石墨毡1的作用是：由于石墨板2和刚玉密封层3的热膨胀系数不同，如果不采取一定的措施，在高温下，它们的尺寸变化不一致，会导致刚玉密封层3的开裂，从而缩短感应加热板的寿命。图3是本刚玉-石墨复合感应加热板用于多晶硅炉的示意图。感应加热板置于铁芯6下，铁芯6上绕有线圈5，线圈5内部通水冷却，当线圈5通有交变电流时，就会在铁芯6和石墨板2中产生交变电磁场，石墨板2在交变电磁场的作用下内部产生涡流，继而产生焦耳热，对硅料起到加热作用。当调节线圈5内交变电流的大小时，就会改变铁芯6和石墨板2中的交变电磁场的强度，石墨板2内部产生的涡流大小也会改变，继而其产生的焦耳热就发生改变，这样就达到了调节温度的目的。在铁芯6和刚玉-石墨复合感应加热板之间还有一层耐热棉4，以隔绝从刚玉-石墨复合感应加热板传来的热量，防止铁芯6及线圈5被烧损。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刚玉‑石墨复合感应加热板，为一块平板，其特征在于：它包括石墨板(2)、石墨毡(1)、刚玉密封层(3)；石墨板(2)的侧边和上边被石墨毡(1)包覆，再整体夹心似地被包封在刚玉密封层(3)之中，从上至下构成刚玉密封层(3)‑石墨毡(1)‑石墨板(2)‑刚玉密封层(3)的层状结构。

【技术特征摘要】
1.一种刚玉-石墨复合感应加热板，为一块平板，其特征在于：它包括石墨板(2)、石墨毡(1)、刚玉密封层(3)；石墨板(2)的侧边和上边被石墨毡(1)包覆，再整体夹心似地被包封在刚玉密封层(3)之中，从上至下构成刚玉密封层(3)-石墨毡(1)-石墨板(2)-刚玉密封层(3)的层状结构。2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新军，王桥，
申请(专利权)人：中安信新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11