CN111850683A - 一种热量平衡的高效型铸锭炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热量平衡的高效型铸锭炉，所述安装支架内侧顶端固定连接有上炉体，所述安装支架内侧底端对应上炉体底部位置处通过升降机构活动连接有下炉体，所述上炉体内侧顶部固定连接有安装板，所述安装板与上炉体内侧顶端之间留有安装空腔，所述安装板底端固定连接有保温隔热板，所述上炉体内部自内向外依次设置有加热控制机构和热量控制机构，所述下炉体内部自下向上依次设置有隔振缓冲机构和底部均匀冷却机构，本发明通过对热源位置的主动控制，避免了铸锭炉在加热过程中热量聚集在顶部所造成的热量分布不均的现象，提升了多晶硅原料的熔化速度，缩短了加工时间，提高了热量的利用率，有效的减少了能源的浪费。

Description

一种热量平衡的高效型铸锭炉

技术领域

本发明涉及铸锭炉技术领域，具体为一种热量平衡的高效型铸锭炉。

背景技术

铸锭炉是用于制备太阳能级多晶硅锭的专业设备，随着光伏行业的蓬勃兴起而得到快速发展，多晶铸锭的生产过程实为硅料熔化重结晶的过程，需要经过装料、抽真空、加热、熔化、长晶、退火、冷却、出炉等工序；

但是目前市场上的铸锭炉在生产多晶硅的过程中，为了获得低缺陷高品质的硅锭，在原料熔化时需要自上而下逐渐熔化，在长晶过程中也需要坩埚内的熔融的原料从下向上垂直长晶，从而导致铸锭炉内的加热器需要设置在铸锭炉的顶部，在加热熔化过程中导致铸锭炉内的热量主要聚集于顶部，从而减缓了坩埚下层原料的熔化速度，从而延长了加热时间，降低了加工效率，造成了能源的浪费。

发明内容

本发明提供一种热量平衡的高效型铸锭炉，可以有效解决上述背景技术中提出的铸锭炉在生产多晶硅的过程中，为了获得低缺陷高品质的硅锭，在原料熔化时需要自上而下逐渐熔化，在长晶过程中也需要坩埚内的熔融的原料从下向上垂直长晶，从而导致铸锭炉内的加热器需要设置在铸锭炉的顶部，在加热熔化过程中导致铸锭炉内的热量主要聚集于顶部，从而减缓了坩埚下层原料的熔化速度，从而延长了加热时间，降低了加工效率，造成了能源的浪费的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种热量平衡的高效型铸锭炉，包括安装支架，所述安装支架内侧顶端固定连接有上炉体，所述安装支架内侧底端对应上炉体底部位置处通过升降机构活动连接有下炉体，所述上炉体内侧顶部固定连接有安装板，所述安装板与上炉体内侧顶端之间留有安装空腔，所述安装板底端固定连接有保温隔热板；所述上炉体内部自内向外依次设置有加热控制机构和热量控制机构，所述下炉体内部自下向上依次设置有隔振缓冲机构和底部均匀冷却机构，所述上炉体内侧中部放置有石英坩埚；所述安装板底部设置有加热控制机构；所述加热控制机构包括固定安装管、安装横杆、连接滑管、限位环、石墨加热条、支撑块、驱动杆、牵引盘和牵引索；所述安装板底端对应石英坩埚四侧面均对称固定连接有固定安装管，所述固定安装管底端固定连接有安装横杆，所述固定安装管内侧对应安装横杆两端内侧滑动连接有连接滑管，所述连接滑管顶端对应固定安装管内侧安装横杆顶部位置处固定连接有限位环，所述固定安装管内侧底端设置有多组连接滑管，多组所述连接滑管长度不变而管径从上自下依次减小，所述安装横杆靠近石英坩埚的一侧固定连接有石墨加热条，所述石墨加热条的输入端与市电的输出端电性连接；

所述安装板顶端对应固定安装管顶端一侧位置处固定连接有支撑块，所述支撑块一侧中部转动连接有驱动杆，所述驱动杆外侧两端对应固定安装管顶端位置固定连接有牵引盘，所述牵引盘外侧螺旋盘绕有牵引索。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便：

1.设置了加热控制机构，通过在石英坩埚顶端的石墨加热器和顶部侧面的石墨加热条增加了发热元件的数量，使铸锭炉内侧顶端的温度升温更加快速，通过支撑块顶部的驱动杆带动牵引盘进行转动，通过牵引盘的转动使牵引索伸长，使安装横杆和连接滑管在重力的作用下依次下落，进而加速了高温带向下延伸的速度，在确保铸锭炉内部在垂直方向形成温度梯度的同时，缩小上下层的温度差距，使石英坩埚内中层的多晶硅原料与上层多晶硅原料同时吸收热量，在上层多晶硅原料熔化后通过石墨加热条下降使高温带开始下降，进而使中层多晶硅原料的温度快速超过熔化温度开始熔化，优化了铸锭炉的加工过程；

通过对热源位置的主动控制，避免了铸锭炉在加热过程中热量聚集在顶部所造成的热量分布不均的现象，提升了多晶硅原料的熔化速度，缩短了加工时间，提高了热量的利用率，有效的减少了能源的浪费。

2.设置了热量控制机构，在控制电机的驱动下带动转动竖轴进行缓慢的转动，在转动竖轴转动的过程中通过驱动弧形块带动驱动凸块进行转动，由于驱动弧形块的独特分布结构可以使安装架内的驱动凸块自下而上依次被拨动，进而使保温叶片自下而上依次被打开，同时反转驱动杆使石墨加热条逐渐向上升起，使得石英坩埚的内的热量从保温叶片的开口处向外散发，优化了多晶硅原料的长晶过程；

通过主动控制保温叶片开合的方式，使石英坩埚的热量能够从底部向上依次散发，进而长晶阶段在铸锭炉内形成竖直向上的温度带，确保了多晶硅在长晶过程中能够从下向上缓慢进行，有效的提高了多晶硅长晶质量。

3.通过上循环液管将主冷却液箱内的低温冷却液输送到上环形管内，进而进入冷却细管内，流经冷却细管内部的冷却液在吸收完热量后通过连接方管进入到回流细管内，并经由下环形管和下循环管进入到顶部冷却器内，高温冷却液在经由顶部冷却器的冷却后重新流入主冷却液箱内，优化了铸锭炉内部的冷却过程；

通过对冷却细管内冷却液流向的控制，使冷却细管内的冷却液自上而下的流经保温叶片的侧面，进而对穿过保温叶片的热量进行有效的吸收，确保了铸锭炉内部形成稳定的温差带，优化了热量控制机构的使用过程。

4.设置了底部均匀冷却机构，通过进液导管将副冷却液箱内的低温冷却液导入进液连接管，进而使冷却液同时通入到外冷却管和内冷却管内，在冷却液流经外冷却管和内冷却管时吸收导热板上的热量，进而实现对石英坩埚底部的均匀冷却，通过出液连接管和出液导管将外冷却管和内冷却管内的冷却液导入到侧冷却器内，高温冷却液在经由侧冷却器冷却后重新进入到副冷却液箱，改善了石英坩埚内多晶硅的冷却结晶过程；

通过将外冷却管和内冷却管的进液端分别设置与导热板的边部和中部，使低温的冷却液能够从导热板边部和中部同时进入到外冷却管和内冷却管内，在配合导热板的快速导热扩散的属性，有效的避免了石英坩埚底部冷却过程中在水平方向形成温差带，进一步通过温度控制确保了多晶硅的质量。

5.设置了隔振缓冲机构，通过橡胶隔热垫对安装座和连接盘进行振动隔离，通过橡胶隔振套对支撑筒和支撑柱进行振动隔离，确保了支撑台稳定性，通过橡胶隔热垫和橡胶隔振套的双重隔离，有效的防止了外界的振动传递到石英坩埚，从而大幅度降低了外界振动对多晶硅结晶过程的影响，进而通过提高铸锭炉的抗干扰性来提升多晶硅的质量。

6.设置了上料机构，通过液压升降杆将支撑斜架和控制杆升起，进而将装满原料的石英坩埚升起，在石英坩埚升起后，在驱动电机的作用下带动驱动块进行转动，进而带动驱动块及其顶部的部件进行移动，进而将石英坩埚快速的运动到支撑台的顶部，优化了铸锭炉的上料过程；

同时由于连接支架的位置相对于铸锭炉是固定的，从而在石英坩埚的运输过程中大幅的降低了对齐定位的时间，有效的提高了石英坩埚的运输效率。

综上所述，通过加热控制机构、热量控制机构和底部均匀冷却机构的配合，对多晶硅生产过程中的加热过程、冷却长晶过程中的温度控制，降低了多晶硅加工的能耗，并使多晶硅的加工效率和加工质量大幅提高；

同时通过隔振缓冲机构改善了冷却长晶的环境，避免了外界振动对多晶硅生产的影响。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的立体结构示意图；

图3是本发明的上炉体内部结构示意图；

图4是本发明的安装横杆安装结构示意图；

图5是本发明的加热控制机构结构示意图；

图6是本发明的热量控制机构结构示意图；

图7是本发明的隔热板安装结构示意图；

图8是本发明的驱动凸块安装结构示意图；

图9是本发明的驱动弧形块安装结构示意图；

图10是本发明的隔振缓冲机构结构示意图；

图11是本发明的底部均匀冷却机构结构示意图；

图12是本发明的上料机构结构示意图；

图中标号：1、安装支架；2、上炉体；3、下炉体；4、安装板；5、保温隔热板；

6、加热控制机构；601、固定安装管；602、安装横杆；603、连接滑管；604、限位环；605、石墨加热条；606、支撑块；607、驱动杆；608、牵引盘；609、牵引索；

7、热量控制机构；701、支撑柱；702、安装架；703、保温叶片；704、驱动凸块；705、转动竖轴；706、驱动弧形块；707、控制电机；708、连接架；709、隔热板；710、主冷却液箱；711、循环水泵；712、上环形管；713、冷却细管；714、连接方管；715、回流细管；716、下环形管；717、下循环管；718、顶部冷却器；719、上循环液管；

8、隔振缓冲机构；801、安装座；802、橡胶隔热垫；803、连接盘；804、支撑筒；805、橡胶隔振套；806、支撑圆柱；807、支撑台；

9、石英坩埚

10、底部均匀冷却机构；1001、导热板；1002、外冷却管；1003、内冷却管；1004、副冷却液箱；1005、高速泵；1006、进液导管；1007、进液连接管；1008、出液连接管；1009、出液导管；1010、侧冷却器；

11、上料机构；1101、连接支架；1102、连接盒；1103、驱动丝杠；1104、驱动电机；1105、驱动块；1106、液压升降杆；1107、支撑斜架；1108、控制杆；1109、支撑平台。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1-12所示，本发明提供一种技术方案，一种热量平衡的高效型铸锭炉，包括安装支架1，安装支架1内侧顶端固定连接有上炉体2，安装支架1内侧底端对应上炉体2底部位置处通过升降机构活动连接有下炉体3，上炉体2内侧顶部固定连接有安装板4，安装板4与上炉体2内侧顶端之间留有安装空腔，安装板4底端固定连接有保温隔热板5，保温隔热板5底端中部安装有石墨加热器；

上炉体2内部自内向外依次设置有加热控制机构6和热量控制机构7，下炉体3内部自下向上依次设置有隔振缓冲机构8和底部均匀冷却机构10，上炉体2内侧中部放置有石英坩埚9；

加热控制机构6包括固定安装管601、安装横杆602、连接滑管603、限位环604、石墨加热条605、支撑块606、驱动杆607、牵引盘608和牵引索609；

安装板4底端对应石英坩埚9四侧面均对称固定连接有固定安装管601，固定安装管601底端固定连接有安装横杆602，固定安装管601内侧对应安装横杆602两端内侧滑动连接有连接滑管603，连接滑管603顶端对应固定安装管601内侧安装横杆602顶部位置处固定连接有限位环604，固定安装管601内侧底端设置有多组连接滑管603，多组连接滑管603长度不变而管径从上自下依次减小，安装横杆602靠近石英坩埚9的一侧固定连接有石墨加热条605，石墨加热条605的输入端与市电的输出端电性连接，安装横杆602两侧对应连接滑管603安装位置处开设有通孔，通孔直径等于位于安装横杆602下方的连接滑管603外径而小于位于安装横杆602上方的连接滑管603的内径，位于安装横杆602下方的连接滑管603顶端的限位环604的外径等于位于安装横杆602上方的连接滑管603的内径；

安装板4顶端对应固定安装管601顶端一侧位置处固定连接有支撑块606，支撑块606一侧中部转动连接有驱动杆607，驱动杆607外侧两端对应固定安装管601顶端位置固定连接有牵引盘608，牵引盘608外侧螺旋盘绕有牵引索609，牵引索609穿过固定安装管601和连接滑管603与位于最底端的安装横杆602顶端固定连接，驱动杆607通过安装于支撑块606一侧的电机驱动，通过在石英坩埚9顶端的石墨加热器和顶部侧面的石墨加热条605增加了发热元件的数量，使铸锭炉内侧顶端的温度升温更加快速，通过支撑块606顶部的驱动杆607带动牵引盘608进行转动，通过牵引盘608的转动使牵引索609伸长，使安装横杆602和连接滑管603在重力的作用下依次下落，进而加速了高温带向下延伸的速度，在确保铸锭炉内部在垂直方向形成温度梯度的同时，缩小上下层的温度差距，使石英坩埚9内中层的多晶硅原料与上层多晶硅原料同时吸收热量，在上层多晶硅原料熔化后通过石墨加热条605下降使高温带开始下降，进而使中层多晶硅原料的温度快速超过熔化温度开始熔化，优化了铸锭炉的加工过程；

热量控制机构7包括支撑柱701、安装架702、保温叶片703、驱动凸块704、转动竖轴705、驱动弧形块706、控制电机707、连接架708、隔热板709、主冷却液箱710、循环水泵711、上环形管712、冷却细管713、连接方管714、回流细管715、下环形管716、下循环管717、顶部冷却器718和上循环液管719；

安装板4底端对应石英坩埚9顶端四角处均固定连接有支撑柱701，支撑柱701两侧均固定连接有安装架702，安装架702内侧依次转动连接有保温叶片703，保温叶片703两端对应安装架702两侧方管内部位置处固定连接有驱动凸块704，安装架702两侧方管内侧中部转动连接有转动竖轴705，转动竖轴705外侧对应驱动凸块704底部位置处固定连接有驱动弧形块706，转动竖轴705顶端对应安装板4顶端位置处固定连接有控制电机707，控制电机707的输入端与市电的输出端电性连接，在控制电机707的驱动下带动转动竖轴705进行缓慢的转动，在转动竖轴705转动的过程中通过驱动弧形块706带动驱动凸块704进行转动，由于驱动弧形块706的独特分布结构可以使安装架702内的驱动凸块704自下而上依次被拨动，进而使保温叶片703自下而上依次被打开，同时反转驱动杆607使石墨加热条605逐渐向上升起，使得石英坩埚9的内的热量从保温叶片703的开口处向外散发，优化了多晶硅原料的长晶过程；

上炉体2内侧对应安装架702外侧位置处固定安装有连接架708，连接架708两侧对应保温叶片703一侧位置处焊接有隔热板709；

安装支架1一侧放置有主冷却液箱710，主冷却液箱710一侧底部通过管道固定连接有循环水泵711，循环水泵711的输入端与市电的输出端电性连接，循环水泵711一端固定连接有上循环液管719，上循环液管719一端对应隔热板709底端位置处固定连接有上环形管712，上环形管712顶端对应隔热板709内侧位置处固定连接有冷却细管713，冷却细管713顶端对应隔热板709顶端固定连接有连接方管714，连接方管714底端对应隔热板709位置处均匀固定连接有回流细管715，回流细管715底端对应上环形管712底部位置处通过管道连接有下环形管716，下环形管716一侧对应上炉体2外侧位置处固定连接有下循环管717，下循环管717一端对应主冷却液箱710顶端位置处固定连接有顶部冷却器718，顶部冷却器718一端通过管道连接到主冷却液箱710，固定安装管601、支撑柱701和安装架702均贯穿保温隔热板5与安装板4固定连接；

多个驱动弧形块706自下而上长度依次减小，多个驱动弧形块706一端平面保持齐平，驱动弧形块706在转动过程中顶端平面与驱动凸块704侧面相切，保温叶片703在铸锭炉加热熔化过程中处于闭合状态，通过上循环液管719将主冷却液箱710内的低温冷却液输送到上环形管712内，进而进入冷却细管713内，流经冷却细管713内部的冷却液在吸收完热量后通过连接方管714进入到回流细管715内，并经由下环形管716和下循环管717进入到顶部冷却器718内，高温冷却液在经由顶部冷却器718的冷却后重新流入主冷却液箱710内，优化了铸锭炉内部的冷却过程；

通过对冷却细管713内冷却液流向的控制，使冷却细管713内的冷却液自上而下的流经保温叶片703的侧面，进而对穿过保温叶片703的热量进行有效的吸收，确保了铸锭炉内部形成稳定的温差带，优化了热量控制机构7的使用过程；

隔振缓冲机构8包括安装座801、橡胶隔热垫802、连接盘803、支撑筒804、橡胶隔振套805、支撑圆柱806和支撑台807；

下炉体3内侧底端均匀固定连接有安装座801，安装座801顶端粘接有橡胶隔热垫802，橡胶隔热垫802底端通过螺栓固定连接有连接盘803，连接盘803顶端焊接有支撑筒804，支撑筒804内侧粘接有橡胶隔振套805，橡胶隔振套805内侧固定连接有支撑圆柱806，支撑圆柱806顶端固定连接有支撑台807，支撑圆柱806外侧与橡胶隔振套805内侧紧密贴合，石英坩埚9放置于支撑台807顶部，通过橡胶隔热垫802对安装座801和连接盘803进行振动隔离，通过橡胶隔振套805对支撑筒804和支撑圆柱806进行振动隔离，确保了支撑台807稳定性，通过橡胶隔热垫802和橡胶隔振套805的双重隔离，有效的防止了外界的振动传递到石英坩埚9，从而大幅度降低了外界振动对多晶硅结晶过程的影响，进而通过提高铸锭炉的抗干扰性来提升多晶硅的质量；

支撑台807顶部设置有底部均匀冷却机构10；

底部均匀冷却机构10包括导热板1001、外冷却管1002、内冷却管1003、副冷却液箱1004、高速泵1005、进液导管1006、进液连接管1007、出液连接管1008、出液导管1009和侧冷却器1010；

支撑台807顶端内侧固定连接有导热板1001，导热板1001底端交替安装有外冷却管1002和内冷却管1003，安装支架1另一侧放置有副冷却液箱1004，副冷却液箱1004一端通过管道固定连接有高速泵1005，高速泵1005的输入端与市电的输出端电性连接，高速泵1005一端固定连接有进液导管1006，进液导管1006一端对应导热板1001底部位置处固定连接有进液连接管1007，进液连接管1007两端分别与外冷却管1002和内冷却管1003的进液端固定连接，外冷却管1002和内冷却管1003的出液端均连接到出液连接管1008顶部，出液连接管1008一侧固定连接有出液导管1009，出液导管1009一端固定连接有侧冷却器1010，侧冷却器1010一端通过管道固定连接到副冷却液箱1004一侧，外冷却管1002和内冷却管1003均呈涡卷状，外冷却管1002和内冷却管1003的进液端分别被位于导热板1001的边部和中部，通过进液导管1006将副冷却液箱1004内的低温冷却液导入进液连接管1007，进而使冷却液同时通入到外冷却管1002和内冷却管1003内，在冷却液流经外冷却管1002和内冷却管1003时吸收导热板1001上的热量，进而实现对石英坩埚9底部的均匀冷却，通过出液连接管1008和出液导管1009将外冷却管1002和内冷却管1003内的冷却液导入到侧冷却器1010内，高温冷却液在经由侧冷却器1010冷却后重新进入到副冷却液箱1004，改善了石英坩埚9内多晶硅的冷却结晶过程；

通过将外冷却管1002和内冷却管1003的进液端分别设置与导热板1001的边部和中部，使低温的冷却液能够从导热板1001边部和中部同时进入到外冷却管1002和内冷却管1003内，在配合导热板1001的快速导热扩散的属性，有效的避免了石英坩埚9底部冷却过程中在水平方向形成温差带，进一步通过温度控制确保了多晶硅的质量；

安装支架1一端底部设置有上料机构11；

上料机构11包括连接支架1101、连接盒1102、驱动丝杠1103、驱动电机1104、驱动块1105、液压升降杆1106、支撑斜架1107、控制杆1108和支撑平台1109；

安装支架1一端底部焊接有连接支架1101，连接支架1101两侧均焊接有连接盒1102，连接盒1102内侧中部转动连接有驱动丝杠1103，驱动丝杠1103一端对应连接盒1102一端位置处固定连接有驱动电机1104，驱动电机1104的输入端与市电的输出端电性连接，驱动丝杠1103外侧对应连接盒1102内侧位置处活动连接有驱动块1105，驱动块1105顶端对称固定连接有液压升降杆1106，液压升降杆1106顶端固定连接有支撑斜架1107，支撑斜架1107顶端固定连接有控制杆1108，连接支架1101顶端一侧中部焊接有支撑平台1109，驱动块1105侧面和底面均与连接盒1102内壁紧密贴合，驱动电机1104与连接盒1102之间为固定连接，通过液压升降杆1106将支撑斜架1107和控制杆1108升起，进而将装满原料的石英坩埚9升起，在石英坩埚9升起后，在驱动电机1104的作用下带动驱动块1105进行转动，进而带动驱动块1105及其顶部的部件进行移动，进而将石英坩埚9快速的运动到支撑台807的顶部，优化了铸锭炉的上料过程；

同时由于连接支架1101的位置相对于铸锭炉是固定的，从而在石英坩埚9的运输过程中大幅的降低了对齐定位的时间，有效的提高了石英坩埚9的运输效率。

本发明的工作原理及使用流程：本发明在实际应用过程中，在对多晶硅的原料进行熔化前，需要将盛放原料的石英坩埚9运输到支撑台807的顶部，如果通过普通的运输机构会花费大量的位置调时间，向将空的石英坩埚9放置到支撑平台1109，然后再将加工原料依次添加到石英坩埚9内，在原料添加完成后，通过液压升降杆1106将支撑斜架1107和控制杆1108升起，进而将装满原料的石英坩埚9升起，在石英坩埚9升起后，在驱动电机1104的作用下带动驱动块1105进行转动，进而带动驱动块1105及其顶部的部件进行移动，进而将石英坩埚9快速的运动到支撑台807的顶部，优化了铸锭炉的上料过程；

同时由于连接支架1101的位置相对于铸锭炉是固定的，从而在石英坩埚9的运输过程中大幅的降低了对齐定位的时间，有效的提高了石英坩埚9的运输效率；

在通过传统铸锭炉对石英坩埚9内的多晶硅原料进行加热的过程中，由于石墨加热器位于铸锭炉顶部，随着加热时间的增加石英坩埚9顶部的多晶硅原料在吸收到足够的热量后最先开始融化，而位于石英坩埚9中下层的多晶硅原料无法得到充足的热量则继续保持固态，只有随着加热时间的继续增加，铸锭炉顶部的温度继续上升，使得铸锭炉内的高温带逐渐向下延伸，此时石英坩埚9中下层多晶硅原料才能逐渐得到充足的热量开设融化，从而造成了铸锭炉内部的热量的大量浪费，在新型铸锭炉的使用过程中，通过在石英坩埚9顶端的石墨加热器和顶部侧面的石墨加热条605增加了发热元件的数量，使铸锭炉内侧顶端的温度升温更加快速，在石英坩埚9上层的多晶硅原料熔化后，降低石墨加热器的功率，同时通过支撑块606顶部的驱动杆607带动牵引盘608进行转动，通过牵引盘608的转动使牵引索609伸长，使安装横杆602和连接滑管603在重力的作用下依次下落，通过限位环604的作用使多个连接滑管603在下落到最低点时能够保持均等的距离，随着安装横杆602的下降带动石墨加热条605一起下降，进而加速了高温带向下延伸的速度，在确保铸锭炉内部在垂直方向形成温度梯度的同时，缩小上下层的温度差距，使石英坩埚9内中层的多晶硅原料与上层多晶硅原料同时吸收热量，但是由于高温带位于上层，从而使中层多晶硅原料的温度始终位于熔化温度之下而不与上层多晶硅原料同时熔化，在上层多晶硅原料熔化后通过石墨加热条605下降使高温带开始下降，进而使中层多晶硅原料的温度快速超过熔化温度开始熔化，优化了铸锭炉的加工过程；

通过对热源位置的主动控制，避免了铸锭炉在加热过程中热量聚集在顶部所造成的热量分布不均的现象，提升了多晶硅原料的熔化速度，缩短了加工时间，提高了热量的利用率，有效的减少了能源的浪费；

在对多晶硅原料加热熔化一端时间后开始进入下一个加工阶段进行长晶，在长晶的过程中同样需要在铸锭炉内形成竖直方向的温差带，以确保石英坩埚9内部的多晶硅原料从底部向上定向长晶，在加热熔化完成后，在控制电机707的驱动下带动转动竖轴705进行缓慢的转动，在转动竖轴705转动的过程中通过驱动弧形块706带动驱动凸块704进行转动，由于驱动弧形块706的独特分布结构可以使安装架702内的驱动凸块704自下而上依次被拨动，进而使保温叶片703自下而上依次被打开，同时反转驱动杆607使石墨加热条605逐渐向上升起，使得石英坩埚9的内的热量从保温叶片703的开口处向外散发，优化了多晶硅原料的长晶过程；

通过主动控制保温叶片703开合的方式，使石英坩埚9的热量能够从底部向上依次散发，进而长晶阶段在铸锭炉内形成竖直向上的温度带，确保了多晶硅在长晶过程中能够从下向上缓慢进行，有效的提高了多晶硅长晶质量；

在石英坩埚9的热量穿过保温叶片703向外散发后如果不能及时被带离铸锭炉内部，则会在上炉体2内壁的作用下被重新反射会石英坩埚9，从而无法有效的在铸锭炉内形成温差带，在循环水泵711的作用下，通过上循环液管719将主冷却液箱710内的低温冷却液输送到上环形管712内，进而进入冷却细管713内，流经冷却细管713内部的冷却液在吸收完热量后通过连接方管714进入到回流细管715内，并经由下环形管716和下循环管717进入到顶部冷却器718内，高温冷却液在经由顶部冷却器718的冷却后重新流入主冷却液箱710内，优化了铸锭炉内部的冷却过程；

通过对冷却细管713内冷却液流向的控制，使冷却细管713内的冷却液自上而下的流经保温叶片703的侧面，进而对穿过保温叶片703的热量进行有效的吸收，确保了铸锭炉内部形成稳定的温差带，优化了热量控制机构7的使用过程；

在多晶硅冷却长晶的阶段，由于石英坩埚9是通过侧面向外散发热量，容易使石英坩埚9内的硅液内外出现较大的温差，从而导致硅液在石英坩埚9壁上率先异质成核，导致多晶硅生长出清新向上的晶粒，在最底部保温叶片703开启的同时启动高速泵1005，通过进液导管1006将副冷却液箱1004内的低温冷却液导入进液连接管1007，进而使冷却液同时通入到外冷却管1002和内冷却管1003内，在冷却液流经外冷却管1002和内冷却管1003时吸收导热板1001上的热量，进而实现对石英坩埚9底部的均匀冷却，通过出液连接管1008和出液导管1009将外冷却管1002和内冷却管1003内的冷却液导入到侧冷却器1010内，高温冷却液在经由侧冷却器1010冷却后重新进入到副冷却液箱1004，完成冷却液的循环，改善了石英坩埚9内多晶硅的冷却结晶过程；

通过将外冷却管1002和内冷却管1003的进液端分别设置与导热板1001的边部和中部，使低温的冷却液能够从导热板1001边部和中部同时进入到外冷却管1002和内冷却管1003内，在配合导热板1001的快速导热扩散的属性，有效的避免了石英坩埚9底部冷却过程中在水平方向形成温差带，进一步通过温度控制确保了多晶硅的质量；

在多晶硅的长晶过程中，如果收到外界的外界无规律机械振动的干扰会导致晶粒生长方向出现偏移，导致整个晶锭品质下降，通过橡胶隔热垫802对安装座801和连接盘803进行振动隔离，通过橡胶隔振套805对支撑筒804和支撑圆柱806进行振动隔离，确保了支撑台807稳定性，通过橡胶隔热垫802和橡胶隔振套805的双重隔离，有效的防止了外界的振动传递到石英坩埚9，从而大幅度降低了外界振动对多晶硅结晶过程的影响，进而通过提高铸锭炉的抗干扰性来提升多晶硅的质量。

Claims (10)

1.一种热量平衡的高效型铸锭炉，包括安装支架(1)，所述安装支架(1)内侧顶端固定连接有上炉体(2)，所述安装支架(1)内侧底端对应上炉体(2)底部位置处通过升降机构活动连接有下炉体(3)，其特征在于：所述上炉体(2)内侧顶部固定连接有安装板(4)，所述安装板(4)与上炉体(2)内侧顶端之间留有安装空腔，所述安装板(4)底端固定连接有保温隔热板(5)；

所述上炉体(2)内部自内向外依次设置有加热控制机构(6)和热量控制机构(7)，所述下炉体(3)内部自下向上依次设置有隔振缓冲机构(8)和底部均匀冷却机构(10)，所述上炉体(2)内侧中部放置有石英坩埚(9)；；

所述安装板(4)底部设置有加热控制机构(6)；

所述加热控制机构(6)包括固定安装管(601)、安装横杆(602)、连接滑管(603)、限位环(604)、石墨加热条(605)、支撑块(606)、驱动杆(607)、牵引盘(608)和牵引索(609)；

所述安装板(4)底端对应石英坩埚(9)四侧面均对称固定连接有固定安装管(601)，所述固定安装管(601)底端固定连接有安装横杆(602)，所述固定安装管(601)内侧对应安装横杆(602)两端内侧均滑动连接有连接滑管(603)，所述连接滑管(603)顶端对应固定安装管(601)内侧安装横杆(602)顶部位置处固定连接有限位环(604)，所述固定安装管(601)内侧底端设置有多组连接滑管(603)，多组所述连接滑管(603)长度不变而管径从上自下依次减小，所述安装横杆(602)靠近石英坩埚(9)的一侧固定连接有石墨加热条(605)，所述石墨加热条(605)的输入端与市电的输出端电性连接；

所述安装板(4)顶端对应固定安装管(601)顶端一侧位置处固定连接有支撑块(606)，所述支撑块(606)一侧中部转动连接有驱动杆(607)，所述驱动杆(607)外侧两端对应固定安装管(601)顶端位置固定连接有牵引盘(608)，所述牵引盘(608)外侧螺旋盘绕有牵引索(609)。

2.根据权利要求1所述的一种热量平衡的高效型铸锭炉，其特征在于，所述保温隔热板(5)底端中部安装有石墨加热器；

所述安装横杆(602)两侧对应连接滑管(603)安装位置处开设有通孔，所述通孔直径等于位于安装横杆(602)下方的连接滑管(603)外径而小于位于安装横杆(602)上方的连接滑管(603)的内径，位于安装横杆(602)下方的连接滑管(603)顶端的限位环(604)的外径等于位于安装横杆(602)上方的连接滑管(603)的内径；

所述牵引索(609)穿过固定安装管(601)和连接滑管(603)与位于最底端的安装横杆(602)顶端固定连接，所述驱动杆(607)通过安装于支撑块(606)一侧的电机驱动。

3.根据权利要求1所述的一种热量平衡的高效型铸锭炉，其特征在于，所述热量控制机构(7)包括支撑柱(701)、安装架(702)、保温叶片(703)、驱动凸块(704)、转动竖轴(705)、驱动弧形块(706)、控制电机(707)、连接架(708)、隔热板(709)、主冷却液箱(710)、循环水泵(711)、上环形管(712)、冷却细管(713)、连接方管(714)、回流细管(715)、下环形管(716)、下循环管(717)、顶部冷却器(718)和上循环液管(719)；

所述安装板(4)底端对应石英坩埚(9)顶端四角处均固定连接有支撑柱(701)，所述支撑柱(701)两侧均固定连接有安装架(702)，所述安装架(702)内侧依次转动连接有保温叶片(703)，所述保温叶片(703)两端对应安装架(702)两侧方管内部位置处固定连接有驱动凸块(704)，所述安装架(702)两侧方管内侧中部转动连接有转动竖轴(705)，所述转动竖轴(705)外侧对应驱动凸块(704)底部位置处固定连接有驱动弧形块(706)，所述转动竖轴(705)顶端对应安装板(4)顶端位置处固定连接有控制电机(707)，所述控制电机(707)的输入端与市电的输出端电性连接；

所述上炉体(2)内侧对应安装架(702)外侧位置处固定安装有连接架(708)，所述连接架(708)两侧对应保温叶片(703)一侧位置处焊接有隔热板(709)；

所述安装支架(1)一侧放置有主冷却液箱(710)，所述主冷却液箱(710)一侧底部通过管道固定连接有循环水泵(711)，所述循环水泵(711)的输入端与市电的输出端电性连接，所述循环水泵(711)一端固定连接有上循环液管(719)，所述上循环液管(719)一端对应隔热板(709)底端位置处固定连接有上环形管(712)，所述上环形管(712)顶端对应隔热板(709)内侧位置处固定连接有冷却细管(713)，所述冷却细管(713)顶端对应隔热板(709)顶端固定连接有连接方管(714)，所述连接方管(714)底端对应隔热板(709)位置处均匀固定连接有回流细管(715)，所述回流细管(715)底端对应上环形管(712)底部位置处通过管道连接有下环形管(716)，所述下环形管(716)一侧对应上炉体(2)外侧位置处固定连接有下循环管(717)，所述下循环管(717)一端对应主冷却液箱(710)顶端位置处固定连接有顶部冷却器(718)，所述顶部冷却器(718)一端通过管道连接到主冷却液箱(710)。

4.根据权利要求3所述的一种热量平衡的高效型铸锭炉，其特征在于，所述固定安装管(601)、支撑柱(701)和安装架(702)均贯穿保温隔热板(5)与安装板(4)固定连接；

多个所述驱动弧形块(706)自下而上长度依次减小，多个所述驱动弧形块(706)一端平面保持齐平，所述驱动弧形块(706)在转动过程中顶端平面与驱动凸块(704)侧面相切，所述保温叶片(703)在铸锭炉加热熔化过程中处于闭合状态。

5.根据权利要求3所述的一种热量平衡的高效型铸锭炉，其特征在于，所述隔振缓冲机构(8)包括安装座(801)、橡胶隔热垫(802)、连接盘(803)、支撑筒(804)、橡胶隔振套(805)、支撑圆柱(806)和支撑台(807)；

所述下炉体(3)内侧底端均匀固定连接有安装座(801)，所述安装座(801)顶端粘接有橡胶隔热垫(802)，所述橡胶隔热垫(802)底端通过螺栓固定连接有连接盘(803)，所述连接盘(803)顶端焊接有支撑筒(804)，所述支撑筒(804)内侧粘接有橡胶隔振套(805)，所述橡胶隔振套(805)内侧固定连接有支撑圆柱(806)，所述支撑圆柱(806)顶端固定连接有支撑台(807)。

6.根据权利要求5所述的一种热量平衡的高效型铸锭炉，其特征在于，所述支撑圆柱(806)外侧与橡胶隔振套(805)内侧紧密贴合，所述石英坩埚(9)放置于支撑台(807)顶部。

7.根据权利要求5所述的一种热量平衡的高效型铸锭炉，其特征在于，所述支撑台(807)顶部设置有底部均匀冷却机构(10)；

所述底部均匀冷却机构(10)包括导热板(1001)、外冷却管(1002)、内冷却管(1003)、副冷却液箱(1004)、高速泵(1005)、进液导管(1006)、进液连接管(1007)、出液连接管(1008)、出液导管(1009)和侧冷却器(1010)；

所述支撑台(807)顶端内侧固定连接有导热板(1001)，所述导热板(1001)底端交替安装有外冷却管(1002)和内冷却管(1003)，所述安装支架(1)另一侧放置有副冷却液箱(1004)，所述副冷却液箱(1004)一端通过管道固定连接有高速泵(1005)，所述高速泵(1005)的输入端与市电的输出端电性连接，所述高速泵(1005)一端固定连接有进液导管(1006)，所述进液导管(1006)一端对应导热板(1001)底部位置处固定连接有进液连接管(1007)，所述进液连接管(1007)两端分别与外冷却管(1002)和内冷却管(1003)的进液端固定连接，所述外冷却管(1002)和内冷却管(1003)的出液端均连接到出液连接管(1008)顶部，所述出液连接管(1008)一侧固定连接有出液导管(1009)，所述出液导管(1009)一端固定连接有侧冷却器(1010)，所述侧冷却器(1010)一端通过管道固定连接到副冷却液箱(1004)一侧。

8.根据权利要求7所述的一种热量平衡的高效型铸锭炉，其特征在于，所述外冷却管(1002)和内冷却管(1003)均呈涡卷状，所述外冷却管(1002)和内冷却管(1003)的进液端分别被位于导热板(1001)的边部和中部。

9.根据权利要求1所述的一种热量平衡的高效型铸锭炉，其特征在于，所述安装支架(1)一端底部设置有上料机构(11)；

所述上料机构(11)包括连接支架(1101)、连接盒(1102)、驱动丝杠(1103)、驱动电机(1104)、驱动块(1105)、液压升降杆(1106)、支撑斜架(1107)、控制杆(1108)和支撑平台(1109)；

所述安装支架(1)一端底部焊接有连接支架(1101)，所述连接支架(1101)两侧均焊接有连接盒(1102)，所述连接盒(1102)内侧中部转动连接有驱动丝杠(1103)，所述驱动丝杠(1103)一端对应连接盒(1102)一端位置处固定连接有驱动电机(1104)，所述驱动电机(1104)的输入端与市电的输出端电性连接，所述驱动丝杠(1103)外侧对应连接盒(1102)内侧位置处活动连接有驱动块(1105)，所述驱动块(1105)顶端对称固定连接有液压升降杆(1106)，所述液压升降杆(1106)顶端固定连接有支撑斜架(1107)，所述支撑斜架(1107)顶端固定连接有控制杆(1108)，所述连接支架(1101)顶端一侧中部焊接有支撑平台(1109)。

10.根据权利要求9所述的一种热量平衡的高效型铸锭炉，其特征在于，所述驱动块(1105)侧面和底面均与连接盒(1102)内壁紧密贴合，所述驱动电机(1104)与连接盒(1102)之间为固定连接。

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