CN102241083A - 用于太阳能硅片线切割的等粘度砂浆切割方法及装置 - Google Patents

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一种用于太阳能硅片线切割的等粘度砂浆切割装置和方法，装置包括砂浆缸(101)、等粘度砂浆调节装置(112)、冷热交换器(102)、分流喷嘴(103)、线辊(106)、切割钢线(107)、砂浆槽(109)；方法包括：等粘度切割砂浆装置在NTC442切片机上安装、等粘度切割砂浆配制、装置使用前先收集NTC切片机前5刀的粘度随切片时间变化曲线、依椐5刀平均变化曲线调整砂浆粘度调节补偿器建立基准变化曲线，由砂浆粘度实时探测器对切割时的砂浆进行监控；更换新硅棒料后进入第二至第十刀切割程序，加入砂浆粘度调节液。本发明切割效率从原每天2.5刀升为3.2刀、提升效率35％。

Description

用于太阳能硅片线切割的等粘度砂浆切割方法及装置
技术领域
本发明涉及一种用于太阳能硅片线切割的等粘度砂浆切割方法及装置。
背景技术
中国光伏发电产业近几年发展迅猛，太阳能硅片切割设备数量以每年以30％至50％增加，其中切割砂浆的需求量已经达到约1200---1500吨/天。
在太阳能硅片线切割过程中，整个机理是利用碳化硅颗粒的坚硬特性和锋利菱角将硅棒逐步截断，要求切割砂浆中碳化硅颗粒能够在切割砂浆体系中均匀稳定的分散，并保持持续稳定的砂浆密度、粘度和砂浆供给量，使砂浆均匀地包覆在高速运动中的钢线表面，均匀平稳的使碳化硅微粒作用于硅棒表面，同时及时带走切割热和破碎颗粒，保证硅片的表面质量。
在太阳能硅片线切割中近35--45％的硅料被切成微粉和少量的钢线磨损的铁微粉一起随切割砂浆进入循环砂浆体系中，并且大量微粉粘附在碳化硅表面随砂浆一起参与切割，其结果使砂浆粘度随之减小40cp-50cp，使钢线带砂浆能力随切割时间增长而下降，用户只能采用分间隔调节砂浆温度方法尽可能降低粘度的波动。此方法不适合所有线切机、大多机台无此功能，无法实现砂浆粘度的在线补偿，为降低线切过程中线痕的产生而依靠增加砂浆用量或增加线切用线量来解决。其结果增加了线切综合成本，为了适应未来市场需求及价格的竞争，整个行业都在为如何控制辅料环境和降低切割成本而不停地寻找新的途径。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种用于太阳能硅片线切割的等粘度砂浆切割方法及装置
实现本发明的设想是：在现有各种类型硅片多线切割机台上安装一套等粘度切割调节剂供给装置。本发明解决了常规碳化硅砂浆在切割过程中随切割时间的增加砂浆粘度随之降低引起线切环境及工艺发生变化，造成硅片表面产生线痕。本发明充分利用了特殊结构的砂浆粘度调节剂和砂浆供给装置，使切割过程中碳化硅切割砂浆粘度保持不变，使砂浆线切性能不随切割时间而变化、分散硅微粉、预防微粉与碳化硅微粉之间的团聚，并且定时定量地自动加入砂浆中。等粘度砂浆切割方法和供给装置是本发明的核心。
一.等粘度砂浆切割方法及供给装置说明
在太阳能硅片线切割机台供砂浆系统中引入了等粘度砂浆切割供给装置。该装置有等粘度调节剂导入定量机构、砂浆粘度实时补偿器、管道和控制阀所组成。在切割过程中大量切割后的废硅微粉和铁微粉是随切割时间成一定比例曲线增加并随切割砂浆一起混入到砂浆缸中、造成砂浆粘度随切割时间而下降，实时补偿器会自动将等粘度调节剂导入砂浆中并使砂浆粘度稳定在工艺设定控制范围内。
二.等粘度砂浆切割装置使用方法
等粘度切割砂浆装置使用方法是：由1)砂浆粘度实时探测器、2)砂浆粘度调节补偿器、3)砂浆粘度调节剂贮罐、4)管道和控制阀所组成。将该装置用快装法兰安装在随机储缸与切片机热交换之间。当机器开始切片时，起动砂浆粘度实时探测器对砂浆进行监控，并控制砂浆粘度调节补偿器将砂浆粘度调节剂经管道和控制阀实时混入切割砂浆中。当砂浆粘度调节液混入到一定量时，控制系统会抽取一定量的废砂浆。采用此工艺可以不停机实时更换砂浆并且保持砂浆品质前后一致性。
实现本发明的技术方案是：一、等粘度砂浆切割装置
等粘度砂浆切割装置包括砂浆缸101、等粘度砂浆调节装置112、冷热交换器102、分流喷嘴103、线辊106、切割钢线107、砂浆槽109，砂浆缸101内装有搅拌器111、循环泵115，等粘度砂浆调节装置112内装有去铁粉装置114、粘度探测器117，砂浆缸101内的循环泵115通过管道与等粘度砂浆调节装置112相连，等粘度砂浆调节装置112通过管道与冷热交换器102相连，冷热交换器102通过管道与三个分流喷嘴103相连，分流喷嘴103下方装有切割钢线107和二个线辊106，切割钢线107环绕二个线辊106，切割钢线107和二个线辊106下方装有砂浆槽109，砂浆槽109通过回流管110与砂浆缸101相连，等粘度砂浆调节装置112还通过调节剂管道113与砂浆缸101相连；在等粘度砂浆调节装置112上端边上装有调节剂进口管道116；等粘度砂浆调节装置112内装有粘度探测器117。
等粘度砂浆贮存于砂浆缸101中，用搅拌器111搅拌后用循环泵115将砂浆打入等粘度砂浆调节装置112，经过内部去铁粉装置114处理后进入冷热交换器102，得到工艺稳温后通过管道进入分流喷嘴103喷向切割钢线107，切割钢线107上方的硅棒一104、硅棒二105向下移动进入线辊106带动的切割钢线107表面开始切割工艺，切割后的砂浆和硅粉、铁粉的混合砂浆108一起进入砂浆槽109中，经回流管110进入砂浆贮缸101中；等粘度砂浆调节剂经116进入等粘度砂浆调节装置112，在内置的粘度探测器117控制下实时将等粘度砂浆调节剂经管道113送入砂浆贮缸101中对砂浆粘度进行调节。
二、等粘度砂浆切割方法
a.等粘度切割砂浆调节装置在NTC442切片机上安装
将等粘度切割砂浆调节装置用快装法兰安装在随机储缸砂浆出口与切片机热交换进口之间；
b.等粘度切割砂浆配制
用密度为1.625kg/l、粘度为283cp的切割砂浆作为等粘度砂浆和砂浆粘度调节液；取1000份等粘度切割砂浆，将砂浆调节到可上机的工作条件，密度为1.625kg/l、粘度为283cp；
c.装置使用前先收集NTC切片机前5刀的粘度随切片时间变化曲线、依椐5刀平均变化曲线调整砂浆粘度调节补偿器建立基准变化曲线、由砂浆粘度实时探测器对切割时的砂浆进行监控；
d.将砂浆粘度调节液加入装置中罐内、将240份等粘度切割砂浆加入NTC442随机砂浆缸中，进入正常热机、开始进入切片程序后起动砂浆粘度实时探测器，等粘度砂浆调节剂装置进入正常工作；完成第一个切片程序后，新加入砂浆粘度调节液用量3.5份砂浆粘度为286cp；砂浆缸中砂浆总量达到243.5份；
e.更换新硅棒料后进入第二刀切割程序，运转过程重复第d步完成切片后、新加入砂浆粘度调节液用量3.3份、砂浆粘度为285cp；砂浆缸中砂浆总量达到246.8份、抽取100份废砂浆、同时添加100份新砂浆；砂浆粘度为287cp；
f.更换新硅棒料后进入第三刀切割程序，运转过程重复第d步完成切片后、新加入砂浆粘度调节液用量3.0份、砂浆粘度为284cp；砂浆缸中砂浆总量达到249.8份；
g.更换新硅棒料后进入第四刀切割程序，运转过程重复第e步完成切片后、重复十刀将所有废砂浆更换，再从b部开始第一刀切割；十刀为一个循环。
测试完成后，得出的测试数据：平均出片合格率为95％---96％、切割效率从原每天2.5刀升为3.2刀、提升效率35％、设备利用率提升15％、换砂浆周期从2刀增加到与设备换导轮和维护时同步。
本发明具有积极的效果：(1)本发明取代常规碳化硅砂浆的停机更换方式，当砂浆粘度调节液加入到砂浆缸中一定量时，控制系统会抽取一定量的废砂浆(2)本发明所述的用于太阳能硅片线切割的等粘度砂浆切割方法及装置，其特征在于：砂浆粘度实时探测器对砂浆进行监控，并控制砂浆粘度调节补偿器将砂浆粘度调节液经管道和控制阀实时加入切割砂浆中(3)本发明所述的用于太阳能硅片线切割的等粘度砂浆切割方法及装置，其特征在于：实时补偿器会自动调节将砂浆粘度稳定在工艺设定控制范围内。(4)本发明所述的用于太阳能硅片线切割的等粘度砂浆切割方法及装置，其特征在于：用随切割时间定时定量地自动加入调节剂和更换废砂浆方式来替代每刀停机一次更换方式。
具体实施方式
下面通过用1000kg等粘度切割砂浆方法和NTC442切片机一台、切片规格125mm*125mm*0.180mm，硅棒总长：600mm具体阐述本发明的全部操作过程：
附图说明
附图1为本发明创造的结构示意图。
实施例
一、等粘度砂浆切割装置
等粘度砂浆切割装置包括砂浆缸101、等粘度砂浆调节装置112、冷热交换器102、分流喷嘴103、线辊106、切割钢线107、砂浆槽109，砂浆缸101内装有搅拌器111、循环泵115，等粘度砂浆调节装置112内装有去铁粉装置114、粘度探测器117，砂浆缸101内的循环泵115通过管道与等粘度砂浆调节装置112相连，等粘度砂浆调节装置112通过管道与冷热交换器102相连，冷热交换器102通过管道与三个分流喷嘴103相连，分流喷嘴103下方装有切割钢线107和二个线辊106，切割钢线107环绕二个线辊106，切割钢线107和二个线辊106下方装有砂浆槽109，砂浆槽109通过回流管110与砂浆缸101相连，等粘度砂浆调节装置112还通过调节剂管道113与砂浆缸101相连；在等粘度砂浆调节装置112上端边上装有调节剂进口管道116；等粘度砂浆调节装置112内装有粘度探测器117。
等粘度砂浆贮存于砂浆缸101中，用搅拌器111搅拌后用循环泵115将砂浆打入等粘度砂浆调节装置112，经过内部去铁粉装置114处理后进入冷热交换器102，得到工艺稳温后通过管道进入分流喷嘴103喷向切割钢线107，切割钢线107上方的硅棒一104、硅棒二105向下移动进入线辊106带动的切割钢线107表面开始切割工艺，切割后的砂浆和硅粉、铁粉的混合砂浆108一起进入砂浆槽109中，经回流管110进入砂浆贮缸101中；等粘度砂浆调节剂经116进入等粘度砂浆调节装置112，在内置的粘度探测器117控制下实时将等粘度砂浆调节剂经管道113送入砂浆贮缸101中对砂浆粘度进行调节。
二、等粘度砂浆切割方法
a.等粘度切割砂浆调节装置在NTC442切片机上安装
将等粘度切割砂浆调节装置用快装法兰安装在随机储缸砂浆出口与切片机热交换进口之间；
b.等粘度切割砂浆配制
用密度为1.625kg/l、粘度为283cp的切割砂浆作为等粘度砂浆和砂浆粘度调节液；取1000kg等粘度切割砂浆，将砂浆调节到可上机的工作条件，密度为1.625kg/l、粘度为283cp；
c.装置使用前先收集NTC切片机前5刀的粘度随切片时间变化曲线、依椐5刀平均变化曲线调整砂浆粘度调节补偿器建立基准变化曲线、由砂浆粘度实时探测器对切割时的砂浆进行监控；
d.将砂浆粘度调节液加入装置中罐内、将240kg等粘度切割砂浆加入NTC442随机砂浆缸中，进入正常热机、开始进入切片程序后起动砂浆粘度实时探测器，等粘度砂浆调节剂装置进入正常工作；完成第一个切片程序后，新加入砂浆粘度调节液用量3.5kg砂浆粘度为286cp；砂浆缸中砂浆总量达到243.5kg；
e.更换新硅棒料后进入第二刀切割程序，运转过程重复第d步完成切片后、新加入砂浆粘度调节液用量3.3kg、砂浆粘度为285cp；砂浆缸中砂浆总量达到246.8kg、抽取100kg废砂浆、同时添加100kg新砂浆；砂浆粘度为287cp；
f.更换新硅棒料后进入第三刀切割程序，运转过程重复第d步完成切片后、新加入砂浆粘度调节液用量3.0kg、砂浆粘度为284cp；砂浆缸中砂浆总量达到249.8kg
g.更换新硅棒料后进入第四刀切割程序，运转过程重复第e步完成切片后、重复十刀将所有废砂浆更换，再从b部开始第一刀切割；十刀为一个循环。
测试完成后，得出的测试数据：平均出片合格率为95％---96％、切割效率从原每天2.5刀升为3.2刀、提升效率35％、设备利用率提升15％、换砂浆周期从2刀增加到与设备换导轮和维护时同步。
等粘度砂浆切割方法和砂浆供给装置使用是建立在大量实验数椐和生产切片结果后制定而成，用户可按其使用程序说明指引下完成全部操作过程。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于太阳能硅片线切割的等粘度砂浆切割装置，其特征在于：等粘度砂浆切割装置包括砂浆缸(101)、等粘度砂浆调节装置(112)、冷热交换器(102)、分流喷嘴(103)、线辊(106)、切割钢线(107)、砂浆槽(109)，砂浆缸(101)内装有搅拌器(111)、循环泵(115)，等粘度砂浆调节装置(112)内装有去铁粉装置(114)、粘度探测器(117)，砂浆缸(101)内的循环泵(115)通过管道与等粘度砂浆调节装置(112)相连，等粘度砂浆调节装置(112)通过管道与冷热交换器(102)相连，冷热交换器(102)通过管道与三个分流喷嘴(103)相连，分流喷嘴(103)下方装有切割钢线(107)和二个线辊(106)，切割钢线(107)环绕二个线辊(106)，切割钢线(107)和二个线辊(106)下方装有砂浆槽(109)，砂浆槽(109)通过回流管(110)与砂浆缸(101)相连，等粘度砂浆调节装置(112)还通过调节剂管道(113)与砂浆缸(101)相连；在等粘度砂浆调节装置(112)上端边上装有调节剂进口管道(116)；等粘度砂浆调节装置(112)内装有粘度探测器(117)。
2.一种用于太阳能硅片线切割的等粘度砂浆切割方法，其特征在于包括以下步骤：
a.等粘度切割砂浆调节装置在NTC442切片机上安装
将等粘度切割砂浆调节装置用快装法兰安装在随机储缸砂浆出口与切片机热交换进口之间；
b.等粘度切割砂浆配制
用密度为1.625kg/l、粘度为283cp的切割砂浆作为等粘度砂浆和砂浆粘度调节液；取1000kg等粘度切割砂浆，将砂浆调节到可上机的工作条件，密度为1.625kg/l、粘度为283cp；
c.装置使用前先收集NTC切片机前5刀的粘度随切片时间变化曲线、依椐5刀平均变化曲线调整砂浆粘度调节补偿器建立基准变化曲线、由砂浆粘度实时探测器对切割时的砂浆进行监控；
d.将砂浆粘度调节液加入装置中罐内、将240kg等粘度切割砂浆加入NTC442随机砂浆缸中，进入正常热机、开始进入切片程序后起动砂浆粘度实时探测器，等粘度砂浆调节剂装置进入正常工作；完成第一个切片程序后，新加入砂浆粘度调节液用量3.5kg砂浆粘度为286cp；砂浆缸中砂浆总量达到243.5kg；
e.更换新硅棒料后进入第二刀切割程序，运转过程重复第d步完成切片后、新加入砂浆粘度调节液用量3.3kg、砂浆粘度为285cp；砂浆缸中砂浆总量达到246.8kg、抽取100kg废砂浆、同时添加100kg新砂浆；砂浆粘度为287cp；
f.更换新硅棒料后进入第三刀切割程序，运转过程重复第d步完成切片后、新加入砂浆粘度调节液用量3.0kg、砂浆粘度为284cp；砂浆缸中砂浆总量达到249.8kg
g.更换新硅棒料后进入第四刀切割程序，运转过程重复第e步完成切片后、重复十刀将所有废砂浆更换，再从b部开始第一刀切割；十刀为一个循环。
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