CN102021660B - 多晶硅坩埚烧结炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多晶硅坩埚烧结炉，它包括炉体，与炉体相配合的移动式台车，设置在炉体内的加热系统和排湿冷却系统，与加热系统和排湿冷却系统电气控制连接的电气控制系统，其特征在于所述炉体包括骨架，设置在骨架内壁的保温层结构，所述保温层结构包括纳米保温板。本发明具有突出的实质性特点：增设纳米保温板，保温效果好，保温层结构中的其他保温层厚度可以大为减少，从而减少了炉壁自身的蓄热，使炉子的升温和强制风冷降温的效率，大为提高缩短了生产周期；同时，提高了生产效率、达到节能效果。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种多晶硅坩埚烧结炉，属于多晶硅坩埚烧结炉的设计与制造技术领域。
背景技术
多晶硅坩埚烧结炉就是对喷涂了Si3N4的石英坩埚进行烧结，使Si3N4紧密结合在石英坩埚的表面，形成具有耐高温、化学稳定性好、强度高、硬度大、耐磨损、抗冲击、抗腐蚀、质量轻、和导热性能好的保护膜。防止熔融硅与石英坩埚反应，并且方便坩埚脱模。
在通常情况下，多晶硅坩埚烧结炉的工作温度为1040~1050度。现有的多晶硅坩埚烧结炉的炉壁保温层结构大多采用耐火砖（114毫米）和陶瓷纤维毯（厚度260毫米）构成，或者硅藻土保温砖和硅酸铝耐火纤维毯构成。炉壁保温层结构厚度较大，在加热升温过程中吸热、储热量大，导致升温相对缓慢；而在强制风冷降温散热过程中，又由于储热量大，导致降温相对缓慢。
多晶硅坩埚烧结炉工作时，炉内温度高达1040~1050度左右，固定在炉壁上的搁丝砖上的搁丝钩直接与高温电加热元件（如高温电热丝）接触，长时间工作，容易导致搁丝钩的断裂。搁丝钩断裂后，需要大面积破坏炉壁上的保温层，然后再修复保温层和更换搁丝砖。维修更换工程大，消耗的时间长，且可能破坏原本完好的保温层，增加了维修成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多晶硅坩埚烧结炉，增设纳米保温板，保温效果好，在保证炉体外壁温升不变的前提下，而保温层结构中的其他保温层厚度可以大为减少；此外，电热元件支承座通过连接组件与骨架可更换式装配，若电热元件支承座上的挂钩式工作部断裂，通过拆卸连接组件，方便的拆下电热元件支承座更换，不需要额外破坏完整的保温层，维修更换极其方便，而维修工程小、成本低，解决现有技术存在的保温层结构厚度较大导致的问题，以及搁丝砖通过黏胶固定在骨架和保温层上，不可拆卸，维修时可能破坏原本完好的保温层，更换麻烦。
本发明的上述技术目的主要是通过以下技术方案解决的：多晶硅坩埚烧结炉，包括炉体，与炉体相配合的移动式台车，设置在炉体内的加热系统和排湿冷却系统，与加热系统和排湿冷却系统电气控制连接的电气控制系统，其特征在于所述炉体包括骨架，设置在骨架内壁的保温层结构，所述保温层结构包括纳米保温板。本专利申请中的多晶硅坩埚烧结炉的炉壁保温层结构中含有纳米保温板，其厚度仅为200mm，减少了炉壁保温层结构总体厚度的三分之一，而保温效果却丝毫不逊色，同样能达到现有技术水平或高于现有技术水平。正是采用了纳米保温板，炉壁总体厚度的减小，从而大大减少了炉壁自身的蓄热，使炉子的升温和强制风冷降温的效率大为提高。目前现有的烧结炉烧结生产周期通常需要40小时左右，而本专利申请的烧结炉烧结生产周期只需要23个小时左右，生产周期大大缩短，因此，生产效率和节能效果是显著的。其中，纳米保温板又叫纳米孔真空绝热板，外壳体为有机玻璃材料或金属材料，壳体内部装填纳米孔材料。纳米孔材料为：SiO2气凝胶微球材料掺加质量15～28%Fe(NO3)3或Ti2O3或CuSO4或Al粉末，保温板真空度为20PA。在有机玻璃壳体中，置入干燥的纳米孔绝热材料，抽真空后密封而成。具有导热系数低，重量轻等特点。
由其他保温层的预先保温，从炉内传到纳米保温板的热量明显减少，然后在纳米保温板的高效保温作用下，炉内热量传递到骨架的热量大幅减少，使炉子的升温和强制风冷降温的效率大为提高。
骨架外围还可以设置保护罩壳。保护罩壳的设置，有利于进一步减少炉体外壁的温升，避免人员烫伤，同时，提高视觉效果，提升整体品质。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采用如下技术措施：所述的保温层结构还包括依次设置的耐火砖、陶瓷纤维板、硅钙板，所述的纳米保温板设置在最外层与骨架接触。其中，耐火砖、陶瓷纤维板、硅钙板的具体排列位置可以根据数学的排列组合方式依次排列。例如：依次由炉体内部往外设置的方式可以为：耐火砖、陶瓷纤维板、硅钙板，或者可以耐火砖、硅钙板、陶瓷纤维板，或者上述三者的任意排列组合。
还包括电热场结构，其包括通过连接组件与骨架可更换式装配的电热元件支承座，通过刚玉管支撑的电热元件，所述刚玉管的两端分别支承在横向相临的电热元件支承座上，所述的电热元件支承座的连接部与连接座之间充填陶瓷纤维板、或硅钙板、或其结合；或纳米保温板与陶瓷纤维板、硅钙板的组合；所述连接组件包括通过连接件固定在骨架上的连接座，一端钩挂在连接座上、另一端钩挂在电热元件支承座连接部上的连接挂钩。电热元件支承座通过连接组件与骨架呈镶嵌式可拆卸配合，若电热元件支承座的工作部断裂，通过拆卸连接组件，方便的拆下电热元件支承座进行更换，不需要额外破坏完整的保温层，维修更换极其方便，且维修工程小、成本低。
每个电热元件支承座上至少对应的设置两个连接挂钩，分别设置在电热元件支承座的顶部和底部，或者分别设置在电热元件支承座相对的两侧面。
相临上下电热元件支承座的分别设于阴阳配合部，即相临的上电热元件支承座和相临的下电热元件支承座上分别设置相配合的凹部和凸部。
每个电热元件支承座仅顶部配合一个连接挂钩，相临上下电热元件支承座的分别设于阴阳配合部，即相临的上电热元件支承座和相临的下电热元件支承座上分别设置相配合的凹部和凸部。
所述电热元件支承座的工作部为弯钩支承部，该弯钩支承部的中部设有轴向的加强板，所述加强板上部开设电热元件走线孔，所述弯钩支承部被加强板分割成相对的两个承接部；所述的连接座横截面为半包围的框型，连接座的开口端设有挂钩横杆；所述电热元件支承座的连接部上设有与连接挂钩的钩接部相适应的挂钩槽；其与设置该挂钩槽开口的平面相垂直；所述连接挂钩两端为直角形挂钩部，该连接挂钩的一端钩挂在挂钩横杆上，另一端钩挂在挂钩槽。
所述的加热系统包括五组加热元件组，所述炉体前门、后壁分别各设一组加热元件组；台车及炉体两侧面底部设一组加热元件组；炉体两侧面中部设一组加热元件组；以及炉体两侧面顶部设一组加热元件组；所述炉体顶部开有炉体出风口，炉体两侧壁分别开有进风口，所述台车上设有与两侧壁上的进风口相联通的进风通道，以及台车上部开有与进风通道的台车出风口。
所述的电加热元件包括电阻丝，所述炉体侧壁上的电阻丝的设置方式为：与坩埚上下两端角相适配的相邻电阻丝之间的间距为S；与坩埚中部相适配的相邻电阻丝之间的间距为2S；电阻丝的分布相对于坩埚上下两端分别向上下延伸2~3根电阻丝；
所述台车上的电阻丝均布设置，其相邻电阻丝之间的间距为2~2.5S；
所述的炉体前门、后壁上设置的电阻丝的设置位置与炉体侧壁上电阻丝的设置位置相对应。
所述的台车的两侧边设有向外延伸并向下弯折的台车弯折部，其与台车主体侧壁形成插接槽，所述炉体两侧下端分别内凹式的设有与台车弯折部相对应的扣接槽，所述扣接槽外侧设有与插接槽相配合的扣接部；所述的台车底部设有一排导向轮，所述导向轮的圆心位置设有固定连杆、以及导向控制连杆。使用时，在扣接槽内填充石英砂，这样的结构设计，有利于防止热量从台车和炉体之间的间隙向外传递，进一步提高保温效果。导向轮的支撑点为圆心，调整台车位置时，不会左右摇晃，防止台车与炉体发生碰撞，或者防止多晶硅坩埚从台车上倾覆。
本发明具有本发明具有突出的实质性效果：1、增设纳米保温板，保温效果好，保温层结构中的其他保温层厚度可以大为减少，从而减少了炉壁自身的蓄热，使炉子的升温和强制风冷降温的效率，大为提高缩短了生产周期；同时，提高了生产效率、达到节能效果；2、电热元件支承座通过连接组件与挂架呈镶嵌式可拆卸配合，通过拆卸连接组件，可方便的拆下电热元件支承座进行更换，不再额外破坏原本完好的保温层，使得维修更换更为方便，且维修工程小、成本低；3、加热元件组的布置位置以及风口位置的设置，有利于炉内热场均衡；4、台车底部的导向轮支撑点为圆心，能平稳的调整方向，避免台车左右晃动。
附图说明
图1是本发明的一种剖视结构示意图。
图2是本发明的使用时，坩埚位于炉体内时的剖视结构示意图。
图3是本发明中保温层结构的剖视结构示意图。
图4是本发明中台车底部的结构示意图。
图5是图4中侧向结构示意图。
图6是本发明各个风口设置位置的结构示意图。
图7为本发明实际应用中多晶硅坩埚在烧结过程中的一种等温梯度曲线图。
图8是本发明中电热场装置的第一种结构示意图。
图9是本发明中电热场装置的第二种结构示意图。
图10是本发明中电热场装置的第三种结构示意图。
图11是本发明中电热场装置的第四种结构示意图。
图12是图8-图11中A-A向剖视结构示意图。
图13是本发明中电热场装置的第五种结构示意图。
图14是本发明中电热场装置的第六种结构示意图。
图15是本发明中电热场装置的第七种结构示意图。
图16是本发明中电热场装置的第八种结构示意图。
图17是图13-图16中A-A向剖视结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：多晶硅坩埚烧结炉，如图1所述，它包括炉体1，与炉体1相配合的移动式台车2，设置在炉体1内的加热系统和排湿冷却系统，与加热系统和排湿冷却系统电气控制连接的电气控制系统。如图3所示，炉体包括骨架3，设置在内壁的保温层结构。保温层结构还包括由炉内往炉外依次设置的耐火砖5、陶瓷纤维板6、硅钙板7，设置在最外层与骨架3接触的纳米保温板4。骨架外围设置保护罩壳12。骨架采用钢结构，主要包括炉体钢结构骨架、前门钢结构骨架、底部台车钢结构骨架。在纳米保温板4设置在最内层与骨架3接触的前提下，其他各保温层可以根据数学排列组合方式进行排列，例如，还可以有以下的变形：由炉体内部往外依次设置的耐火砖5、硅钙板7、陶瓷纤维板6、纳米保温板4；或者这四种保温层的其他任意排列组合。由于仅改变保温层排列关系，总体结构没有改变，因此省略上述变形结构涉及的结构图。
其中，耐火砖厚度为114毫米、陶瓷纤维板厚度为40毫米、硅钙板厚度为40毫米、纳米保温板厚度为10毫米。这些数据为较佳效果的数据，如保温性能、经济性能为较佳配合关系。但是，在实际应用中不局限于上述数据。下面的表1为本专利申请中保温层结构的一种实例对比数据，示出了本专利申请中保温层结构带来的有益效果，到达储热量相对较小，使得升温和强制风冷降温的效率较大的提高。
| 本专利申请产品 | 现有设备 | |
| 保温层厚度（MM） | 200 | 310 |
| 表面温度（℃） | 71 | 73 |
| 单位面积热量损失(W/m2) | 535 | 595 |
| 单位面积蓄热量(J/m2) | 108996032 | 161533600 |
| 空炉升温时间（H） | 3．5 | 4 |
| 空炉从室温升温至1050℃的升温功耗（Kw） | 172．8 | 199 |
表1
多晶硅坩埚烧结炉还包括电热场结构，其包括通过连接组件与骨架3可更换式装配的电热元件支承座8，通过刚玉管支撑的电热元件，刚玉管的两端分别支承在横向相临的电热元件支承座8上，电热元件支承座8的连接部与连接座12之间充填陶瓷纤维板、或硅钙板、或其结合；或纳米保温板与陶瓷纤维板、硅钙板的组合；连接组件包括通过连接件25（连接件25通常为螺栓、或螺钉等）固定在骨架3上的连接座12，一端钩挂在连接座12上、另一端钩挂在电热元件支承座8连接部上的连接挂钩9。使用时，拆下连接件，则连接组件即可与骨架分离，也就使得电热元件支承座8与骨架相分离，然后，再拆下连接组件，更换好的电热元件支承座8，将连接组件安装到好的电热元件支承座8上，最后通过连接件固定到骨架上，更换非常方便，不需要破坏原本完好的保温层。
电热元件支承座8的工作部为弯钩支承部，该弯钩支承部的中部设有轴向的加强板30，加强板30上部开设电热元件走线孔31，弯钩支承部被加强板30分割成相对的两个承接部32；所述的连接座12横截面为半包围的框型，连接座12的开口端设有挂钩横杆11；所述电热元件支承座8的连接部上设有与连接挂钩9的钩接部相适应的挂钩槽10；其与设置该挂钩槽开口的平面相垂直；连接挂钩9两端为直角形挂钩部，该连接挂钩9的一端钩挂在挂钩横杆11上，另一端钩挂在挂钩槽10内。
每个电热元件支承座8的顶部和底部对应的设置两个连接挂钩9。如图8、图12所示。
加热系统包括五组加热元件组。第一组，前门上的加热元件组，功率配置19.4千瓦；第二组；后壁上的加热元件组，功率配置15.54千瓦；第三组，底部台车上及两侧面底部的加热元件组，功率配置50.4千瓦；第四组，两侧面中部的加热元件组，功率配置50.4千瓦；第五组，两侧面顶部的加热元件组，功率配置50.4千瓦。在五个加热元件组的布置位置及功率配置确定后，热场内部的对流形式又是一个关键因素。它直接决定了热场内部的温度一致性。
由于Si3N4在多晶硅坩埚内表面烧结时的最佳温度为1040~1050度，在这个温度下，其烧结牢度最可靠。在实际的实验及应用过程中，如图2所示，发现四方的多晶硅坩埚内表面边角处，特别是两内侧面与内底面的边角处是Si3N4涂膜烧结的薄弱环节。发现多晶硅坩埚在多晶硅铸锭炉中装料铸锭时，在该位置发生坩埚开裂或多晶硅坩埚与多晶硅锭粘连。经过对Si3N4原料性能、多晶硅坩埚材质的研究分析：Si3N4原料性能、多晶硅坩埚材质没有任何问题。可能产生的原因：一是四方的多晶硅坩埚内表面边角处，特别是两内侧面与内底面的边角处，受到工作过程的热冲击，在该处产生热应力集中引起；二是Si3N4涂膜在该处的烧结牢度不够。
为此，我们根据多晶硅坩埚烧结炉腔体内的热分布，进而对烧结炉腔体内的多晶硅坩埚的烧结温度场进行验证。首先从理论上分析验证多晶硅坩埚烧结炉是否合理。
通过专用计算机仿真分析软件对多晶硅坩埚烧结炉腔体内的热分布进行精确的计算、模拟，调整，使腔体内各区域特别是石英坩埚的热分布均匀一致。在此基础上，来合理布置加热元件组（包括底部台车、侧面上中下三个位置、后壁、前门上的加热元件组）。
即，如图6所示，电加热元件包括电阻丝27，炉体侧壁上的电阻丝的设置方式为：与坩埚上下两端角相适配的相邻电阻丝之间的间距为S；其中S的数值为50~100mm。同时，与坩埚上下两端角相适配主要指的是：以坩埚上下两端角的顶点为对称中心，上下均布设置对称的电阻丝，其数量分别为2~3根。
与坩埚中部相适配的相邻电阻丝之间的间距为2S；电阻丝的分布相对于坩埚上下两端分别向上下延伸2~3根电阻丝。
台车上的电阻丝均布设置，其相邻电阻丝之间的间距为2~2.5S；
炉体前门、后壁上设置的电阻丝的设置位置与炉体侧壁上电阻丝的设置位置相对应。
通过专用计算机仿真分析软件的多次模拟、调整，得出了多晶硅坩埚内部表面的温度等温梯度曲线如图7所示（由于烧结炉是左右对称的，多晶硅坩埚在烧结炉内也是左右对称放置的，图中只给出了右侧部分）。从图7中看出，经过调整后的温场，是均匀一致的。经过实际验证，Si3N4涂膜在该处的烧结牢度足够，是可行的。
从图中可以看出，通过专用计算机仿真分析软件模拟的多晶硅坩埚烧结炉最高工作温度为1310度。多晶硅坩埚内部底面的温度最高，为1310度，图8所示A部分。如表2所示，从A、B、C、D、E、F，温度依次下降，最低为F1302度。从侧放的多晶硅坩埚（敞口向左，底部在右侧，如图6所示）来看，多晶硅坩埚内部的温度相对要稍高于外部的温度。多晶硅坩埚内部温度绝大部分为A、B、C区域的温度，内部的温度差约在2度左右。而多晶硅坩埚所需烧结的Si3N4涂膜也是在多晶硅坩埚的内表面上。
| 区域 | 温度℃ |
| A | 1304.5-1305 |
| B | 1304-1304.5 |
| C | 1303.5-1304 |
| D | 1303-1303.5 |
| E | 1302.5-1303 |
| F | 1302.5-1302 |
表2
炉体顶部开有炉体出风口13，炉体两侧壁分别开有三个进风口14，台车2上设有与两侧壁上的进风口相联通的进风通道15，以及台车上部开有与进风通道16的台车出风口17。根据热空气上行的原理，多晶硅坩埚烧结炉的两侧底部分别各设有三个进风口，炉外空气进入炉内后进行循环，五个加热元件组对循环的空气流进行加热。进出风口及内部风道的位置、结构形式及尺寸大小是空气流自动循环及热场温度均匀一致的决定因素。在工作过程中，一旦测控单元提供的五个加热元件组区域的温度值信息与控制系统设定的温度值有差异时，控制系统立即对五个加热元件组或其中的几组进行自动调整，延长或缩短加热元件组的加热时间。
如图4、图5所示，台车2的两侧边设有向外延伸并向下弯折的台车弯折部18，其与台车主体侧壁形成插接槽19，炉体两侧下端分别内凹式的设有与台车弯折部18相对应的扣接槽20，扣接槽20外侧设有与插接槽19相配合的扣接部21。使用时，扣接槽20内填充石英砂，台车弯折部18插到石英砂中，且该台车为无轨台车。
此外，台车2底部设有一排导向轮22，所述导向轮22的圆心位置设有固定连杆23、以及导向控制连杆24，台车尾部装有可拆卸式手动台车推拉装置。台车底部装有四个轮子（包括两个导向轮和两个固定式行走轮），以便台车进出多晶硅坩埚烧结炉，方便多晶硅坩埚的装卸。台车头部装有加热元件组的动力电缆插头，拉出台车时，拔出插头，推进台车时，插进插头。台车上表面铺设有碳化硅板及碳化硅管，用于搁置多晶硅坩埚，碳化硅板及碳化硅管的作用是保护多晶硅坩埚。
该多晶硅坩埚烧结炉工作时，将内表面喷涂了Si3N4的石英坩埚装在台车（六个工位，一次可以烧结六个坩埚26）上，送入多晶硅坩埚烧结炉内并关好炉门。操作电气控制系统对电加热系统及排湿冷却系统进行自动控制，电加热系统对炉膛内的石英坩埚进行加热，在20度（室温）至600度加热时段，多晶硅坩埚烧结炉顶部风门自动打开、排湿冷却系统自动打开，进行自动排湿，排除多晶硅坩埚烧结炉和石英坩埚在加热过程中产生的潮气。然后，多晶硅坩埚烧结炉顶部风门自动关闭、排湿冷却系统自动关闭。在多晶硅坩埚烧结炉升温至1050度后，电气控制系统对多晶硅坩埚烧结炉进行自动保温控制。在3.5～４小时的保温过程中，温度控制的精度为（-1.5度～+1.5度)，保证Si3N4的烧结牢度及Si3N4的α相含量。在多晶硅坩埚烧结炉的整个升温过程中，温度的变化应按照规定的工艺要求进行控制。在保温过程结束后，电气控制系统自动切断电加热系统并打开多晶硅坩埚烧结炉顶部风门、自然冷却至500度。此时，电气控制系统自动打开排湿冷却系统，加快多晶硅坩埚烧结炉的冷却。冷却至200度，可以打开炉门。
实施例2：适用于多晶硅坩埚烧结炉的电热场装置，每个电热元件支承座8仅顶部配合一个连接挂钩9。且，上下相临的电热元件支承座8的分别设于阴阳配合部，即相临的上电热元件支承座8和相临的下电热元件支承座8上分别设置相配合的凹部28和凸部29。如图9所示，电热元件支承座8的顶部设有方形凸起，与带方形凸起电热元件支承座8相邻的上方的电热元件支承座8上设有与该方形凸起配合的方形凹槽。其余结构同实施例1。
实施例3：适用于多晶硅坩埚烧结炉的电热场装置，如图10所示，电热元件支承座8的顶部设有圆弧形凸起，与带圆弧形凸起电热元件支承座8相邻的上方的电热元件支承座8上设有与该圆弧形凸起配合的圆弧形凹槽。其余结构同实施例2。
实施例4：适用于多晶硅坩埚烧结炉的电热场装置，如图11所示，电热元件支承座8的顶部设有三角形凸起，与带三角形凸起电热元件支承座8相邻的上方的电热元件支承座8上设有与该三角形凸起配合的三角形凹槽。其余结构同实施例2。
实施例5：适用于多晶硅坩埚烧结炉的电热场装置，如图13和图17所示，每个电热元件支承座8的两侧面上设置两个连接挂钩9，其余同实施例1。
实施例6：适用于多晶硅坩埚烧结炉的电热场装置，上下相临的电热元件支承座8的分别设于阴阳配合部，即相临的上电热元件支承座8和相临的下电热元件支承座8上分别设置相配合的凹部28和凸部29。如图14所示，电热元件支承座8的顶部设有方形凸起，与带方形凸起电热元件支承座8相邻的上方的电热元件支承座8上设有与该方形凸起配合的方形凹槽。其余结构同实施例5。
实施例7：适用于多晶硅坩埚烧结炉的电热场装置，如图15所示，电热元件支承座8的顶部设有圆弧形凸起，与带圆弧形凸起电热元件支承座8相邻的上方的电热元件支承座8上设有与该圆弧形凸起配合的圆弧形凹槽。其余结构同实施例5。
实施例8：适用于多晶硅坩埚烧结炉的电热场装置，如图16所示，电热元件支承座8的顶部设有三角形凸起，与带三角形凸起电热元件支承座8相邻的上方的电热元件支承座8上设有与该三角形凸起配合的三角形凹槽。其余结构同实施例5。
Claims (10)
1.多晶硅坩埚烧结炉，包括炉体(1)，与炉体(1)相配合的移动式台车(2)，设置在炉体(1)内的加热系统和排湿冷却系统，与加热系统和排湿冷却系统电气控制连接的电气控制系统，其特征在于所述炉体包括骨架(3)，设置在骨架内壁的保温层结构，所述保温层结构包括纳米保温板(4)，所述的纳米保温板(4)包括外壳体和纳米孔材料，所述外壳体为有机玻璃材料或金属材料，所述纳米孔材料为SiO2气凝胶微球材料掺加质量15～28％Fe(NO3)3或Ti2O3或CuSO4或Al粉末，所述的纳米保温板(4)是通过在所述外壳体中置入干燥的所述纳米孔材料并抽真空后密封而成，真空度为20PA。
2.根据权利要求1所述的多晶硅坩埚烧结炉，其特征在于所述的保温层结构还包括依次设置的耐火砖(5)、陶瓷纤维板(6)、硅钙板(7)，所述的纳米保温板(4)设置在最外层与骨架(3)接触。
3.根据权利要求2所述的多晶硅坩埚烧结炉，其特征在于还包括电热场结构，其包括通过连接组件与骨架(3)可更换式装配的电热元件支承座(8)，通过刚玉管支撑的电热元件，所述刚玉管的两端分别支承在横向相临的电热元件支承座(8)上，所述的电热元件支承座(8)的连接部与连接座(12)之间充填陶瓷纤维板、或硅钙板、或其结合；或纳米保温板与陶瓷纤维板、硅钙板的组合；所述连接组件包括通过连接件(25)固定在骨架(3)上的连接座(12)，一端钩挂在连接座(12)上、另一端钩挂在电热元件支承座(8)连接部上的连接挂钩(9)。
4.根据权利要求3所述的多晶硅坩埚烧结炉，其特征在于每个电热元件支承座(8)上至少对应的设置两个连接挂钩(9)，分别设置在电热元件支承座(8)的顶部和底部，或者分别设置在电热元件支承座(8)相对的两侧面。
5.根据权利要求4所述的多晶硅坩埚烧结炉，其特征在于相临的上电热元件支承座(8)和下电热元件支承座(8)上分别设置相配合的凹部(28)和凸部(29)。
6.根据权利要求3所述的多晶硅坩埚烧结炉，其特征在于每个电热元件支承座(8)仅顶部配合一个连接挂钩(9)，相临的上电热元件支承座(8)和下电热元件支承座(8)上分别设置相配合的凹部(28)和凸部(29)。
7.根据权利要求3所述的多晶硅坩埚烧结炉，其特征在于所述电热元件支承座(8)的工作部为弯钩支承部，该弯钩支承部的中部设有轴向的加强板(30)，所述加强板(30)上部开设电热元件走线孔(31)，所述弯钩支承部被加强板(30)分割成相对的两个承接部(32)；所述的连接座(12)横截面为半包围的框型，连接座(12)的开口端设有挂钩横杆(11)；所述电热元件支承座(8)的连接部上设有与连接挂钩(9)的钩接部相适应的挂钩槽(10)，所述的挂钩槽(10)与设置该挂钩槽开口的平面相垂直；所述连接挂钩(9)两端为直角形挂钩部，该连接挂钩(9)的一端钩挂在挂钩横杆(11)上，另一端钩挂在挂钩槽(10)内。
8.根据权利要求1所述的多晶硅坩埚烧结炉，其特征在于所述的加热系统包括五组加热元件组，所述炉体前门、后壁分别各设一组加热元件组；台车及炉体两侧面底部设一组加热元件组；炉体两侧面中部设一组加热元件组；以及炉体两侧面顶部设一组加热元件组；所述炉体顶部开有炉体出风口(13)，炉体两侧壁分别开有进风口(14)，所述台车(2)上设有与两侧壁上的进风口相联通的进风通道(15)，以及台车上部开有与进风通道(15)的台车出风口(17)。
9.根据权利要求8所述的多晶硅坩埚烧结炉，其特征在于所述的加热元件组包括电阻丝，所述炉体侧壁上的电阻丝的设置方式为：与坩埚上下两端角相适配的相邻电阻丝之间的间距为S；与坩埚中部相适配的相邻电阻丝之间的间距为2S；电阻丝的分布相对于坩埚上下两端分别向上下延伸2～3根电阻丝；
所述台车上的电阻丝均布设置，其相邻电阻丝之间的间距为2～2.5S；
所述的炉体前门、后壁上设置的电阻丝的设置位置与炉体侧壁上电阻丝的设置位置相对应。
10.根据权利要求1所述的多晶硅坩埚烧结炉，其特征在于所述的台车(2)的两侧边设有向外延伸并向下弯折的台车弯折部(18)，其与台车主体侧壁形成插接槽(19)，所述炉体两侧下端分别内凹式的设有与台车弯折部(18)相对应的扣接槽(20)，所述扣接槽(20)外侧设有与插接槽(19)相配合的扣接部(21)；所述的台车(2)底部设有一排导向轮(22)，所述导向轮(22)的圆心位置设有固定连杆(23)、以及导向控制连杆(24)。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2056991U (zh) * | 1989-10-27 | 1990-05-09 | 肖鲲 | 台车式工业电加热炉 |
| CN2134633Y (zh) * | 1992-09-18 | 1993-05-26 | 国营第六九九厂 | 一种新型高效节能抽屉式列管型电阻炉 |
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| CN201195762Y (zh) * | 2008-10-31 | 2009-02-18 | 上海卡姆丹克太阳能科技有限公司 | 一种直拉晶体生长炉的拆装机构 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2056991U (zh) * | 1989-10-27 | 1990-05-09 | 肖鲲 | 台车式工业电加热炉 |
| CN2134633Y (zh) * | 1992-09-18 | 1993-05-26 | 国营第六九九厂 | 一种新型高效节能抽屉式列管型电阻炉 |
| CN1357739A (zh) * | 2001-12-28 | 2002-07-10 | 北京科技大学 | 一种大温度梯度组合隔热层的保温方法及其制备 |
| CN201195762Y (zh) * | 2008-10-31 | 2009-02-18 | 上海卡姆丹克太阳能科技有限公司 | 一种直拉晶体生长炉的拆装机构 |
| CN201607125U (zh) * | 2010-01-12 | 2010-10-13 | 山翁工业炉(嘉善)有限公司 | 电热工业炉的加热保温装置 |
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