一种改进的硅锭铸造用真空炉制造技术

本实用新型专利技术提供了一种改进的硅锭铸造用真空炉。本改进的硅锭铸造用真空炉，包括底座，底座上承托有炉体，炉体内由下至上依次安装有支撑柱、定向助凝块和坩埚组件，定向助凝块与坩埚组件外周罩有隔热笼，隔热笼顶部封闭，底部敞口，隔热笼的顶部设置提升机构，提升机构穿出炉体并固定于炉体顶部上，隔热笼的外周罩有制冷筒，制冷筒顶部敞口，底部封闭，制冷筒的筒壁由多个具有不同制冷功率的筒段沿竖向拼合形成，制冷筒的底部设置升降机构，升降机构穿出炉体底部并固装在底座上。本改进的硅锭铸造用真空炉可控、可调节的由下至上、由外至内的综合性冷却凝固，以使液态多晶硅实现均匀长晶的加工效果，同时加快成核速度。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于铸造设备
，涉及一种铸造炉，特别是一种改进的硅锭铸造用真空炉。
技术介绍
随着世界范围内能源危机的爆发，风力和太阳能等可再生能源得到越来越广泛的应用，从而带动了可再生能源发电系统的蓬勃发展。在众多的可再生能源中，太阳能分布较为广泛，且从我国的地理分布情况来看，我国大部分地区的太阳能辐射量都比较丰富，因此，太阳能的开发和应用更为便捷。在太阳能光伏领域，采用定向凝固的方法生产多晶硅锭是最普遍的方法，即在熔模铸造中建立特定方向的温度梯度，使熔融合金沿着与热流相反的方向按照要求的结晶取向凝固的一种铸造工艺。目前通常在硅锭铸造装置(即铸锭炉)内通过提升隔热笼的方式实现定向凝固。但是，采用提升隔热笼的方式实现定向凝固的方式，对于铸锭装置热场内温度的可控性较差，无法根据实际工况及时调整热场内的温度，导致成核速度较慢，且生产的多晶硅锭晶粒均匀性较差，成品率较低。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种增设主控制冷结构，在定向冷却的配合设计下，通过可控的冷却设置，以实现可控调节多晶硅冷凝长晶的改进的硅锭铸造用真空炉。本技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种改进的硅锭铸造用真空炉，包括底座，所述底座上承托有炉体，所述炉体内由下至上依次安装有支撑柱、定向助凝块和坩埚组件，所述定向助凝块与坩埚组件外周罩有隔热笼，所述隔热笼顶部封闭，底部敞口，所述隔热笼的顶部设置提升机构，所述提升机构穿出炉体并固定于炉体顶部上，所述隔热笼的外周罩有制冷筒，所述制冷筒顶部敞口，底部封闭，所述制冷筒的筒壁由多个具有不同制冷功率的筒段沿竖向拼合形成，所述制冷筒的底部设置升降机构，所述升降机构穿出炉体底部并固装在所述底座上。本改进的硅锭铸造用真空炉，在定向凝固过程中，通过隔热笼提升后打开，配合底部定向助凝块与炉腔进行热传导，使靠近隔热笼底部坩埚的热量与炉腔内连通实现热交换，隔热笼打开使硅锭所处热场内温度出现温度梯度，坩埚底部温度低，顶部温度高，使坩埚中硅液从底部开始结晶形成固态，随着隔热笼开度的逐步增加，温度梯度逐步加大，使坩埚内所有的液态硅全部自下而上凝固成固体，逐步完成长晶过程；另外在完全开启隔热笼之后，驱动制冷筒逐渐上升，开启制冷筒对外进行制冷吸热，由此对坩埚内的液态硅由外周向中心冷却凝固，配合定向助凝块由下向上冷却凝固，实现快速长晶过程。在上述的改进的硅锭铸造用真空炉中，所述制冷筒的多个筒段由下至上呈制冷功率减小设置，所述筒段的制冷功率小于定向助凝块的制冷功率。制冷筒的制冷功率由下至上逐级减小，由此在制冷筒上升过程中，对坩埚首先由较小功率进行冷却吸热，而后逐渐增大制冷功率，进而符合液态硅逐步凝固的操作要求；同时配合定向助凝块的由下向上冷却的工作方式，进行辅助性的协调配合冷凝。在上述的改进的硅锭铸造用真空炉中，所述制冷筒的外壁上包覆有保温层，所述制冷筒的内壁上贴覆有换热板。在上述的改进的硅锭铸造用真空炉中，所述升降机构包括升降油缸，所述升降油缸的伸缩轴固连升降杆，所述升降杆的上端固连所述制冷筒的底部。在上述的改进的硅锭铸造用真空炉中，所述提升机构包括提升油缸，所述提升油缸的伸缩轴固连传动杆，所述传动杆的下端固连所述隔热笼的顶部。在上述的改进的硅锭铸造用真空炉中，所述炉体由上炉体和下炉体相盖合组成，所述上炉体和下炉体之间设置密封法兰。与现有技术相比，本改进的硅锭铸造用真空炉在隔热笼的外侧增设制冷筒，并控制制冷筒形成升降操作，以在隔热笼完全开启后，通过逐步上升制冷筒，并配合底部的定向助凝块，进行可控、可调节的由下至上、由外至内的综合性冷却凝固，以使液态多晶硅实现均匀长晶的加工效果，同时加快成核速度。附图说明图1是本改进的硅锭铸造用真空炉的结构示意图。图中，1、底座；2、炉体；3、升降机构；4、制冷筒；5、支撑柱；6、定向助凝块；7、坩埚组件；8、隔热笼；9、提升机构。具体实施方式以下是本技术的具体实施例并结合附图，对本技术的技术方案作进一步的描述，但本技术并不限于这些实施例。如图1所示，本改进的硅锭铸造用真空炉，包括底座1，底座1上承托有炉体2，炉体2内由下至上依次安装有支撑柱5、定向助凝块6和坩埚组件7，定向助凝块6与坩埚组件7外周罩有隔热笼8，隔热笼8顶部封闭，底部敞口，隔热笼8的顶部设置提升机构9，提升机构9穿出炉体2并固定于炉体2顶部上，隔热笼8的外周罩有制冷筒4，制冷筒4顶部敞口，底部封闭，制冷筒4的筒壁由多个具有不同制冷功率的筒段沿竖向拼合形成，制冷筒4的底部设置升降机构3，升降机构3穿出炉体2底部并固装在底座1上。本改进的硅锭铸造用真空炉，在定向凝固过程中，通过隔热笼8提升后打开，配合底部定向助凝块6与炉腔进行热传导，使靠近隔热笼8底部坩埚的热量与炉腔内连通实现热交换，隔热笼8打开使硅锭所处热场内温度出现温度梯度，坩埚底部温度低，顶部温度高，使坩埚中硅液从底部开始结晶形成固态，随着隔热笼8开度的逐步增加，温度梯度逐步加大，使坩埚内所有的液态硅全部自下而上凝固成固体，逐步完成长晶过程；另外在完全开启隔热笼8之后，驱动制冷筒4逐渐上升，开启制冷筒4对外进行制冷吸热，由此对坩埚内的液态硅由外周向中心冷却凝固，配合定向助凝块6由下向上冷却凝固，实现快速长晶过程。制冷筒4的多个筒段由下至上呈制冷功率减小设置，筒段的制冷功率小于定向助凝块6的制冷功率。制冷筒4的制冷功率由下至上逐级减小，由此在制冷筒4上升过程中，对坩埚首先由较小功率进行冷却吸热，而后逐渐增大制冷功率，进而符合液态硅逐步凝固的操作要求；同时配合定向助凝块6的由下向上冷却的工作方式，进行辅助性的协调配合冷凝。制冷筒4的外壁上包覆有保温层，制冷筒4的内壁上贴覆有换热板。升降机构3包括升降油缸，升降油缸的伸缩轴固连升降杆，升降杆的上端固连制冷筒4的底部。提升机构9包括提升油缸，提升油缸的伸缩轴固连传动杆，传动杆的下端固连隔热笼8的顶部。炉体2由上炉体和下炉体相盖合组成，上炉体和下炉体之间设置密封法兰。本改进的硅锭铸造用真空炉在隔热笼8的外侧增设制冷筒4，并控制制冷筒4形成升降操作，以在隔热笼8完全开启后，通过逐步上升制冷筒4，并配合底部的定向助凝块6，进行可控、可调节的由下至上、由外至内的综合性冷却凝固，以使液态多晶硅实现均匀长晶的加工效果，同时加快成核速度。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本技术精神作举例说明。本技术所属
的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本技术的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管本文较多地使用了底座1；炉体2；升降机构3；制冷筒4；支撑柱5；定向助凝块6；坩埚组件7；隔热笼8；提升机构9等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本技术的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本技术精神相违背的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进的硅锭铸造用真空炉，包括底座，所述底座上承托有炉体，所述炉体内由下至上依次安装有支撑柱、定向助凝块和坩埚组件，其特征在于，所述定向助凝块与坩埚组件外周罩有隔热笼，所述隔热笼顶部封闭，底部敞口，所述隔热笼的顶部设置提升机构，所述提升机构穿出炉体并固定于炉体顶部上，所述隔热笼的外周罩有制冷筒，所述制冷筒顶部敞口，底部封闭，所述制冷筒的筒壁由多个具有不同制冷功率的筒段沿竖向拼合形成，所述制冷筒的底部设置升降机构，所述升降机构穿出炉体底部并固装在所述底座上，所述炉体由上炉体和下炉体相盖合组成，所述上炉体和下炉体之间设置密封法兰。

【技术特征摘要】
1.一种改进的硅锭铸造用真空炉，包括底座，所述底座上承托有炉体，所述炉体内由下至上依次安装有支撑柱、定向助凝块和坩埚组件，其特征在于，所述定向助凝块与坩埚组件外周罩有隔热笼，所述隔热笼顶部封闭，底部敞口，所述隔热笼的顶部设置提升机构，所述提升机构穿出炉体并固定于炉体顶部上，所述隔热笼的外周罩有制冷筒，所述制冷筒顶部敞口，底部封闭，所述制冷筒的筒壁由多个具有不同制冷功率的筒段沿竖向拼合形成，所述制冷筒的底部设置升降机构，所述升降机构穿出炉体底部并固装在所述底座上，所述炉体由上炉体和下炉体相盖合组成，所述上炉体和下炉体之间设置密封法兰。2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷阳，钱遵章，吴君立，马泰，
申请(专利权)人：浙江芯能光伏科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33