CN101942692A - 高温微波硅材料熔炼炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温微波硅材料熔炼炉，包括炉壁，坩埚，环状热源托架与所述炉壁的内表面固定连接，热源设置在所述环状热源托架上，所述热源由磁控管和保温层组成，所述磁控管贯穿固定设置在所述保温层上。本发明高温微波硅材料熔炼炉以微波源代替了传统的中频感应加热源，使能耗降低；生产时间缩短；生产成本大大降低。另外，本发明还具有：加热速度快；加热均匀；易于控制的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅材料熔炼炉，特别是涉及一种高温微波硅材料熔炼炉。
背景技术
在自然界内，物质通常是由极性分子或非极性分子组成的，在电场的作用下，极性分子会从随即分布状态转为依电场方向进行取向排列。而微波包含交变的电场和磁场两个分量，因此在微波电场作用下，这些取向运动以每秒数十亿的频率不断变化，造成分子的剧烈运动与碰撞摩擦，从而产生热量，达到电能直接转化为介质内的热能，可见微波加热时介质材料自身损耗电场能量而发热。由极性分子组成的物质，能较好地吸收微波能，例如大家熟悉的水分子，它是吸收微波的最好介质之一，所以一般含水分子的物质，都普遍吸收微波，另一类由非极性分子组成的，它们基本上不吸收微波，如塑料制品、玻璃、陶瓷等。
在近十几年的微波技术实施使用过程中，人们只注重了一些吸收微波的物质将水分挥发进行烘干处理，用于化工、造纸、医药及食品行业。没有充分利用和深入研究微波对物质材料性质本身的热源应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种充分利用微波对物质材料性质本身的热源应用的高温微波硅材料熔炼炉。
本发明的第二个目的是提供另一种高温微波硅材料熔炼炉。
本发明的技术方案概述如下：
高温微波硅材料熔炼炉，包括炉壁，坩埚，环状热源托架与所述炉壁的内表面固定连接，热源设置在所述环状热源托架上，所述热源由磁控管和保温层组成，所述磁控管贯穿固定设置在所述保温层上。
另一种技术方案概述如下：
高温微波硅材料熔炼炉，包括炉壁，坩埚，冷却托盘、伺服螺杆和伺服电机，环状热源托架与所述炉壁的内表面固定连接，热源设置在所述环状热源托架上，所述热源由磁控管和保温层组成，所述磁控管贯穿固定设置在所述保温层上。
本发明高温微波硅材料熔炼炉以微波源代替了传统的中频感应加热源，使能耗降低；生产时间缩短；生产成本大大降低。另外，本发明还具有：
(1)加热速度快，常规加热(如火焰、热风、热电、蒸汽等)都是利用热传导、对流、热辐射将热量首先传递给吸收热物体的表面，再通过热传导逐步使中心温度升高。它要使物体中心部位达到所需的温度，需要一定的热传导时间，面对热传导差的物体所需的时间就会更长，微波加热属内部加热方式，电磁场直作用于介质分子转换成热。且透射使介质内外同时受热，不需要热传导，故可在短时间内达到热效应。
(2)加热均匀，用外部加热方式加热时，为提高加热速度需升高外部温度，加大温度差梯度。易产生外焦内生现象。微波加热时不论形状如何微波能均匀渗透大大改善了对物质加热的均匀性。
(3)易于控制，微波功率的控制是由开关、旋转调节即开即用无热惯性，功率连续可调，易于自动化操作。
附图说明
图1为本发明高温微波硅材料熔炼炉的结构示意图。
图2为本发明的第二种高温微波硅材料熔炼炉的结构示意图。
图3为本发明的第二种高温微波硅材料熔炼炉在托有坩埚的有冷水托盘螺旋降至高温微波硅材料熔炼炉底时的状态图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
高温微波硅材料熔炼炉，包括炉壁1，坩埚5，环状热源托架2与炉壁的内表面固定连接，热源设置在环状热源托架上，热源由磁控管4和保温层3组成，磁控管贯穿固定设置在保温层上。
根据被熔炼硅材料量的大小，选择磁控管的数量和功能来满足要求。
另一种技术方案概述如下：
高温微波硅材料熔炼炉，包括炉壁1，坩埚5，冷却托盘7、伺服螺杆6和伺服电机，环状热源托架2与炉壁的内表面固定连接，热源设置在环状热源托架上，热源由磁控管4和保温层3组成，磁控管贯穿固定设置在保温层上。
根据被熔炼硅材料量的大小，选择磁控管的数量和功能来满足要求。
当冷却托盘托着的坩埚随伺服螺杆的下降而下降时，坩埚内的熔融的硅材料会随温度递度的变化而出现定向凝固/定向结晶，它可以做为多晶硅锭制造的定向凝固/定向结晶炉。
通常情况下用冶金工艺熔炼硅材料，多是采取中频感应加热的定向结晶/定向凝固炉。例如生产多晶硅锭，每台炉按生产100Kg多晶硅计算，其加热功率为180Kw-200Kw，生产时间为48h-50h，其中，加热熔融需要12h-14h，生产一炉多晶硅锭实际耗能约在4600kw左右。
用本发明的高温微波硅材料熔炼炉，生产100Kg多晶硅，用磁控管产生的微波加热，电功率为25Kw，生产时间22h，其中熔融需要3h-4h，生产一炉100Kg的硅锭实际耗能在460Kw。
相比可知采用本发明的高温微波硅材料熔炼炉熔炼加热硅材料的能耗仅是采用中频感应加热方法所用设备的十分之一的能耗。生产时间缩短了50％以上。生产成本大大降低。
Claims (2)
1.高温微波硅材料熔炼炉，包括炉壁，坩埚，环状热源托架与所述炉壁的内表面固定连接，热源设置在所述环状热源托架上，其特征是所述热源由磁控管和保温层组成，所述磁控管贯穿固定设置在所述保温层上。
2.高温微波硅材料熔炼炉，包括炉壁，坩埚，冷却托盘、伺服螺杆和伺服电机，环状热源托架与所述炉壁的内表面固定连接，热源设置在所述环状热源托架上，其特征是所述热源由磁控管和保温层组成，所述磁控管贯穿固定设置在所述保温层上。
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