CN103085358A - 新型碳纤维保温材料及多晶铸锭炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型碳纤维保温材料，其特征在于，包括碳纤维硬毡层和碳纤维软毡层；碳纤维硬毡层与碳纤维软毡层层叠设置。与传统的碳纤维硬毡保温材料相比，使用本发明材料的炉台能耗大幅降低，可以降低15-20％。本发明材料的热导率分布更均匀热稳定性更好，微晶的发生频率较传统材料明显下降。由于能耗大幅降低，馈入电流减少，加热部件的发热功率降低，发热区温度降低，可以使如绝缘陶瓷片、绝缘垫片、陶瓷管、石墨加热板及碳纤维保温材料等高温辅材的使用寿命明显提升，平均提高了2-3个月，从而间接地进一步降低生产成本。

Description

新型碳纤维保温材料及多晶铸锭炉

技术领域

本发明涉及一种新型碳纤维保温材料。

背景技术

铸造法生长多晶硅晶体是一个高能耗的过程。能耗成本在总非硅成本里所占的比重较大，能耗成本明显大幅上升，如何有效地降低晶体生长过程的能耗将显得至关重要。用于铸锭炉的碳纤维保温材料需要具有良好的结构性能和保温性能。具有良好结构性的碳纤维保温材料有碳纤维硬毡和碳纤维固化毡。硬毡的寿命明显长于固化毡，硬毡的保温性略差于固化毡或与固化毡相当。但这两种传统碳纤维保温材料的热导率分布均匀性差，易诱发多晶晶体中微晶和硬质杂质团的形成。用于多晶铸锭炉的传统碳纤维保温材料保温性差致使能耗高，同时加速如绝缘陶瓷片、绝缘陶瓷垫片、石墨加热板及碳纤维保温材料等高温辅材老化，间接地增加运营成本。

发明内容

本发明的第一个目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种可提高保温性能的新型碳纤维保温材料。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现。

新型碳纤维保温材料，其特征在于，包括碳纤维硬毡层和碳纤维软毡层；碳纤维硬毡层与碳纤维软毡层层叠设置。

优选地是，所述碳纤维硬毡层与碳纤维软毡层通过可拆卸方式连接或者不可拆卸方式连接。

优选地是，所述不可拆卸方式为通过胶粘剂粘接。

优选地是，所述可拆卸方式为通过螺钉、铆钉、螺栓及螺栓与螺母相配合连接。

优选地是，所述的碳纤维硬毡层层数为二层以上；两层以上的碳纤维硬毡层间隔设置；碳纤维硬毡层之间设置有碳纤维软毡层。

优选地是，所述的碳纤维软毡层层数为二层以上。

优选地是，所述的碳纤维硬毡层层数为两层以上；两层以上的碳纤维硬毡层间隔设置；每两层碳纤维硬毡层之间设置有一层或两层以上的碳纤维软毡层。

优选地是，所述碳纤维硬毡层与碳纤维软毡层、多层碳纤维软毡层之间通过不可拆卸乎连接、可拆卸连接中的一种或两种连接方式。

优选地是，所述不可拆卸连接方式为通过胶粘剂粘接。

优选地是，所述可拆卸连接方式为通过螺钉、铆钉、螺栓或螺栓与螺母相配合连接。

优选地是，所述碳纤维硬毡层与碳纤维软毡层的侧面、多层碳纤维软毡层的侧面涂覆有封闭层。

优选地是，所述的封闭层为石墨漆、石墨纸和碳布中的一种或几种。

优选地是，所述的碳纤维硬毡层抗压强度：0.12-1.6Mpa，抗折强度：1.5-2.0Mpa。

本发明中的碳纤维保温材料可用于多晶铸锭炉、单晶炉、单晶热场等需要保温的各种高温装置中。

本发明的另一个目的是提供一种保温性能好的多晶铸锭炉。

多晶铸锭炉，其特征在于，包括前述的新型碳纤维保温材料。

本发明中：碳纤维硬毡材料具有良好的结构性，其可以做起结构作用的支撑部件，但其热导率分布均匀性较差。碳纤维软毡材料具有优越的保温性能且热导率分布较均匀，其可以用于增强保温作用，而多层软毡叠加可以使材料的热导率分布更均匀。实际使用时，将硬毡材料层作为最外层、软毡材料层作为内层，对各层的侧面做石墨漆、石墨纸、碳布等涂层处理或者不做涂层处理。涂层能够阻挡硅蒸汽及腐蚀性气体的侵蚀而有利于提高材料的抗侵蚀能力，以提高材料的使用寿命。

将本发明在GT solar DSS450炉台上试用，与传统的碳纤维硬毡保温材料相比，使用本发明材料的炉台能耗大幅降低，可以降低15-20％。本发明材料的热导率分布更均匀热稳定性更好，微晶的发生频率较传统材料明显下降。由于能耗大幅降低，馈入电流减少，加热部件的发热功率降低，发热区温度降低，可以使如绝缘陶瓷片、绝缘垫片、陶瓷管、石墨加热板及碳纤维保温材料等高温辅材的使用寿命明显提升，平均提高了2-3个月，从而间接地进一步降低生产成本。

附图说明

图1实施例1结构示意图。

图2实施例2结构示意图。

图3为实施例3结构示意图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为实施例4结构示意图。

图6为DSS铸锭炉结构示意图的侧剖视图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的描述：

实施例1

图1为实施例1结构示意图。如图1所示，新型碳纤维保温材料，其包括碳纤维硬毡层1及两层碳纤维软毡层2。碳纤维硬毡层1及两层碳纤维软毡层2依次层叠叠加，各层之间不通过连接装置或连接材料连接。

实施例1的结构的优点是保温性好但不易搬移和拆装。

实施例2

图2实施例2结构示意图。如图2所示，新型碳纤维保温材料，其包括碳纤维硬毡层1及两层碳纤维软毡层2。碳纤维硬毡层1及两层碳纤维软毡层2依次层叠。碳纤维硬毡层1与碳纤维软毡层2、两层碳纤维软毡层2之间的层叠接触面均通过胶粘剂层3粘接。胶粘剂层厚度为2-5mm。

实施例3

如图3所示、图4所示，新型碳纤维保温材料，其包括碳纤维硬毡层1及两层碳纤维软毡层2。碳纤维硬毡层1及两层碳纤维软毡层2依次层叠。碳纤维硬毡层1与碳纤维软毡层2、两层碳纤维软毡层2之间的层叠接触面均通过胶粘剂层3粘接。胶粘剂层厚度为2-5mm。其侧端面设置有涂层5。涂层5为石墨漆。涂层5可封闭碳纤维硬毡层1与碳纤维软毡层2构成的端面。

涂层5还可以使用石墨纸或者碳布代替。

此种结构的优点是易搬移和拆装。涂层可以有效地阻挡挥发性气体侵入而提高材料的特别软毡材料的抗侵蚀性，从而大幅提高材料的使用寿命。

实施例4

图5为实施例4结构示意图。如图5所示，新型碳纤维保温材料，其包括两层碳纤维硬毡层1。两层碳纤维硬毡层1之间设置有两层碳纤维软毡层2。碳纤维硬毡层1与碳纤维软毡层2、两层碳纤维软毡层2均通过螺栓4连接。螺栓4数目为多个。具体数目可根据保温材料的表面积确定。

以上实施例中，碳纤维硬毡层抗压强度：0.12-1.6Mpa，抗折强度：1.5-2.0Mpa。以上实施例中，可以进行另外的组合。各层之间的连接方式也可以采用粘接和螺栓连接相结合。

实施例5

如图6所示为GT DSS铸锭炉保温材料应用实例。如图6所示，此应用实例由六面碳纤维板构成的方形保温盒，其包含上大顶板保温面、前后左右四个侧保温面、大底板保温面。其中大顶板6最外两层采用厚度各为25mm的碳纤维硬毡层61和碳纤维硬毡层62。碳纤维硬毡层61和碳纤维硬毡层62之间为厚度各为10mm的碳纤维软毡层63、碳纤维软毡层64、碳纤维软毡层65及碳纤维软毡层66。各层之间通过胶粘剂层粘接，粘接层厚度约2-5mm。

大底板8由1块厚度50mm的上大底板和1块厚度40mm的下大底板构成。上大底板采用图2示材料结构，其最外层为一块厚度为20mm的碳纤维硬毡层82。碳纤维硬毡层82下方为厚度各为10mm碳纤维软毡层83、碳纤维软毡层84及碳纤维软毡层85。上大底板中的各层之间的接触面均粘接，胶粘剂层厚度2-5mm。下大底板为厚度为40mm的碳纤维硬毡层81。上大底板叠放于下大底板之上。

此保温盒有前后、左右四个侧保温面，四个侧保温面分别采用四块侧保温板，四块侧板结构相同。图中仅示出了侧板5和侧板7。每块侧板由侧保温内板和侧保温外板构成。侧保温外板与侧保温内板采用螺栓连接。以侧板5为例说明，侧板5均采用两层碳纤维硬毡层和四层碳纤维软毡层。外侧的碳纤维硬毡层51、碳纤维软毡层52和碳纤维软毡层53构成侧保温外板。侧保温外板的3层材料的2个接触面均采用胶粘剂层粘接。内侧的碳纤维硬毡层54、碳纤维软毡层55和碳纤维软毡层56构成侧保温内板。侧保温内板的3层材料的2个接触面均采用胶粘剂粘接。每层碳纤维硬毡层厚度为25mm。每层碳纤维软毡层厚度为10mm。碳纤维软毡层53与碳纤维软毡层56之间不粘接。

实施例5所述的所示的GT DSS铸锭炉安装试用。应用结果表明，与单纯试用碳纤维硬毡相比，使用本发明的材料后其能耗要低得多，长晶阶段的功率消耗约低15-20％。若按每产出一个多晶晶锭消耗电能3500度计，本发明每炉次至少可以节约电耗500-700度。由于能耗降低则馈入电流减少、发热功率降低、如陶瓷绝缘套、陶瓷垫片、陶瓷管等的使用寿命提高了2-3个月。即使用本发明后的直接和间接运营成本大幅降低。

本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (14)

1.新型碳纤维保温材料，其特征在于，包括碳纤维硬毡层和碳纤维软毡层；碳纤维硬毡层与碳纤维软毡层层叠设置。

2.根据权利要求1所述的新型碳纤维保温材料，其特征在于，所述碳纤维硬毡层与碳纤维软毡层通过可拆卸方式连接或者不可拆卸方式连接。

3.根据权利要求2所述的新型碳纤维保温材料，其特征在于，所述不可拆卸方式为通过胶粘剂粘接。

4.根据权利要求2所述的新型碳纤维保温材料，其特征在于，所述可拆卸方式为通过螺钉、铆钉、螺栓及螺栓与螺母相配合连接。

5.根据权利要求1所述的新型碳纤维保温材料，其特征在于，所述的碳纤维硬毡层层数为二层以上；两层以上的碳纤维硬毡层间隔设置；碳纤维硬毡层之间设置有碳纤维软毡层。

6.根据权利要求1所述的新型碳纤维保温材料，其特征在于，所述的碳纤维软毡层层数为二层以上。

7.根据权利要求6所述的新型碳纤维保温材料，其特征在于，所述的碳纤维硬毡层层数为两层以上；两层以上的碳纤维硬毡层间隔设置；每两层碳纤维硬毡层之间设置有一层或两层以上的碳纤维软毡层。

8.根据权利要求5-7任一权利要求所述的新型碳纤维保温材料，其特征在于，所述碳纤维硬毡层与碳纤维软毡层、多层碳纤维软毡层之间通过不可拆卸乎连接、可拆卸连接中的一种或两种连接方式。

9.根据权利要求8所述的新型碳纤维保温材料，其特征在于，所述不可拆卸连接方式为通过胶粘剂粘接。

10.根据权利要求8所述的新型碳纤维保温材料，其特征在于，所述可拆卸连接方式为通过螺钉、铆钉、螺栓或螺栓与螺母相配合连接。

11.根据权利要求5-7任一权利要求所述的新型碳纤维保温材料，其特征在于，所述碳纤维硬毡层与碳纤维软毡层的侧面、多层碳纤维软毡层的侧面涂覆有封闭层。

12.根据权利要求11所述的新型碳纤维保温材料，其特征在于，所述的封闭层为石墨漆、石墨纸和碳布中的一种或几种。

13.根据权利要求1所述的新型碳纤维保温材料，其特征在于，所述的碳纤维硬毡层抗压强度：0.12-1.6Mpa，抗折强度：1.5-2.0Mpa。

14.多晶铸锭炉，其特征在于，包括权利要求1-13任一权利要求所述的新型碳纤维保温材料。

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