CN113334596A - 返线累加式切割硅锭的方法 - Google Patents
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Abstract
一种返线累加式切割硅锭的方法，步骤为：硅锭切割完毕后，由“自动模式”转为“手动模式”；冷却液流量设置为F1,持续时间为T1，将设备张力降低至P1，关闭“冷却流量”，设定设备运作速度为S1；记录下放线室金刚线剩余长度数量，将设备运作方式由放线室到收线室改为由收线室到放线室，依照放线室的线轮返线复绕的情况调整放线线室的限位边距，设定返线长度后，将设备运作速度逐步提高至S2；返线复绕过程中，确保观察各线轮的运作是否正常，发现非正常圆周运作的及时停机进行纠正或更换，使得复绕过程中无断线；返线达到设定长度后，将设备速度降至S3。解决了返线长度无法累加的问题，提高金刚线返线的利用率。
Description
技术领域
本发明属于硅锭切割技术领域，特别涉及一种返线累加式切割硅锭的方法。
背景技术
在光伏硅锭切割行业中，金刚线切割技术已取代了砂浆切割技术，目前硅锭开方环节中，非硅加工成本高，其中物料消耗中金刚线占耗材成本的70％，金刚线切割硅锭消耗为一次性使用，金刚线单耗较高，利用率较低，切割金刚线成本较高。同时传统的金刚线切割硅锭，正常切割完毕时，下机需人工剪线网，并一一抽线后才能下机，不仅耗时而且操作不当易划伤手指，安全风险系数较高。
现在的金刚线切割完毕后，所使用的金刚线旧线缠绕于收线室的收线轮，储存到一定量后，需进行设备收线轮的拆卸并清除旧线后重新安装，存在无功操作，切割过程中发生断线，产生硅锭表面纹理差异化明显，尺寸C型或S型，严重的导致硅锭报废，影响切割质量和人工效率。
在当下太阳能光伏半导体硅切割领域中，目前主要是单晶圆棒和多晶方锭，主要是金刚线切割，主要是人工将单根金刚线织网形成7*7或8*8格(根据硅锭硅锭而定)上下两层间距约30-50mm线网将大方硅锭切割加工成等规格的49/64 块小方锭。由于硅锭切割后产生位移，每刀切割完毕都有把线网人工剪除，再把残留金刚线清理后才能流转后续的小方锭分离，切割效率较低，同时金刚线剪除损失，无法重分利用导致金刚线单耗成本较高，当下提升切割效率和降低切割金刚线成本是亟待解决的问题。
发明内容
鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的返线累加式切割硅锭的方法，通过切割工艺参数的设置和操作模式的改变，能确保返线的累加，取代了传统的单刀剪线网下机模式，解决了返线长度无法累加的问题，提高金刚线返线的利用率，有效降低了金刚线单耗，同时能提高切割效率和人工效率。
为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：
一种返线累加式切割硅锭的方法，包括如下步骤：
S1：根据硅锭规格编制上下线网格，形成单根收放同步运转的线网进行硅锭的切割；
S2：硅锭切割完毕后，切换加工模式，由“自动模式”转为“手动模式”；冷却液流量设置为F1,持续时间为T1，缓解消除硅锭底部残胶回流集中；
S3：将设备张力降低至P1，避免大张力下收线轮排线挤压导致压线而引起后续切割断线；
S4：关闭“冷却流量”，设定设备运作速度为S1；
S5：记录下放线室金刚线剩余长度数量，将设备运作方式由放线室到收线室改为由收线室到放线室，从而清晰地分辨新旧线缠绕比例及返线量；
S6：依照放线室的线轮返线复绕的情况调整放线线室的限位边距，限位边距控制为L1，排线间距按照原放线轮的数值缩减5-10％，调整张力系数0.85-1，确保返线复绕的线与收线轮边缘不能重叠，形成压线；
S7：按照S6动作累加返线，设定返线长度后，将设备运作速度逐步提高至 S2；
S8：返线复绕过程中，确保观察各线轮的运作是否正常，发现非正常圆周运作的及时停机进行纠正或更换，使得复绕过程中无断线；
S9：按照步骤S3-S9的操作方法反复执行；
S10：返线达到设定长度后，将设备速度降至S3，将线网上的线复绕至收线室；
S11：记录下返线旧线的长度，使得返线量参与下次切割，根据切割效率和硅锭本身性能，设定返线利用率在25-35％,从而达到节省下次切割硅锭相应新线用量的25-35％；
S12：上述过程完成后，进行正常硅锭下机操作，进入下一个硅锭切割，如此循环，将放线轮的线用完为止，单卷金刚线返线累加完毕。
优选的方案中，所述的在步骤S2中，F1取值范围为85-100L/min，T1取值范围为3-5min。
优选的方案中，所述的在步骤S3中，P1取值范围为40-50N。
优选的方案中，所述的S1取值范围为30-50m/min，S2取值范围为 580-620m/min，S3的取值范围为10-20m/min。
优选的方案中，所述的L1的取值范围为3-5mm。
优选的方案中，所述的收线轮上相邻两匝金刚线之间的间距L2为金刚线直径的1-1.5倍。避免层层排线压线，而引起后续切割出线不顺畅，导致断线。
优选的方案中，所述的将排线装置的零点设置在收线轮的中点；金刚线入线角度α取值范围为90°-100°。
本专利可达到以下有益效果：
本发明采用全新的一种返线累加式切割硅锭的方法，攻克常规下机剪线网使得金刚线消耗较高，利用率低切割成本高的问题，可有效降低硅锭开方环节的切割金刚线单耗30％。
本发明方法不仅能够有效降低金刚线单耗，有效降低加工成本，而且还能有效机械自动化返线操作，无需重复性进行设备收线轮无用功的操作更换，提高人工效率。
本发明方法返线累加式切割硅锭，充分利用返线切割剩余切割能力，提高了金刚线的利用率，也提升综合切割能力，可降低断线率1-2％，综合硅块表面切割质量可提升3-4％。
本发明方法返线累加式切割硅锭，充分利用返线切割剩余切割能力，将行业中开方用后旧线从废品，转化为下道工序中硅块头尾所需金刚线，并可免除硅块头尾截断用新金刚线开刃的环节，降低硅块头尾环节金刚线单耗50-60％。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明收线轮与排线装置工作原理图；
图2为现有的切割设备收放线室切割线布置图。
图中：收线轮1、排线装置2、排线导轮3。
具体实施方式
如图2所示，现有的切割设备收放线室设有收放线轮各一个，新的切割金刚线安装在放线轮上，人工引线通过设备不同的导向轮和切割片轮，根据不同硅锭规格编制不同的5*5/6*6/7*7/8*8的上下线网格，最终牵引至设备收线轮上，形成单根收放同步运转的线网进行硅锭的切割。每切割一个硅锭完成后，都要停机人工将上下两层线网都剪除掉，清理剪断的金刚线后，上升设备工作支架到指定的高度，再将加工的硅锭移出设备切割室外。若进行下一个硅锭的切割，需人工再重新编制上下线网，即切割一个锭就要剪断一次线网，重复循环切割。每次剪除线网不仅使线网长度的金刚线报废同时新线消耗加快，金刚线仅能使用一次，利用率较低，导致切割线线耗高，金刚线成本居高不下，同样制约着切割效率的提升。
本技术方案提供了一种返线累加式切割硅锭的方法，包括如下步骤：
S1：根据硅锭规格编制上下线网格，形成单根收放同步运转的线网进行硅锭的切割；
S2：硅锭切割完毕后，切换加工模式，由“自动模式”转为“手动模式”；冷却液流量设置在85-100L/min,持续3-5min，缓解消除硅锭底部残胶回流集中；
S3：将设备张力由切割张力的105N降低为40-50N，避免大张力下收线轮排线挤压导致压线而引起后续切割断线，同时可有效避免放线轮内径变形缩小，后续无法正常更换的问题；
S4：关闭“冷却流量”，设定设备运作速度在30-50m/min；
S5：并在记录下放线室金刚线剩余长度数量，将设备运作方式由放线室到收线室改为由收线室到放线室，从而清晰地分辨新旧线缠绕比例及返线量；
S6：如图1所示，依照放线室的线轮返线复绕的情况调整放线线室的限位边距，L1取值范围为3-5mm，排线间距按照原放线轮的数值缩减5-10％，调整张力系数0.85-1，确保返线复绕的线与收线轮边缘不能重叠，形成压线。
收线轮上相邻两匝金刚线之间的间距L2为金刚线直径的1-1.5倍。避免层层排线压线，而引起后续切割出线不顺畅，导致断线；
将排线装置的零点设置在收线轮的中点；金刚线入线角度α取值范围为90° -100°。收线轮长度为L，排线装置的零点设定为1/2L，零点到收线轮A端为正值，零点到收线轮B端为负值。减小排线行程误差。
排线装置的行程为L-2L1，有效地缓解排线误差，可以避免金刚线与收线轮边缘凸边导致排线失效。
S7：按照S6动作累加返线，设定返线长度后，可将设备运作速度逐步提高至600m/min，既能节约返线时间，也能有效避免返线至空，导致过程中意外断线，影响返线成功率；
S8：返线复绕过程中，确保观察各线轮的运作是否正常，发现非正常圆周运作的及时停机进行纠正或更换，使得复绕过程中无断线。
S9：按照S3-S8上述操作方法可反复执行。
S10：返线达到设定长度后，将设备速度降至10-20m/min，将线网上的线复绕至收线室。
S11：记录下返线旧线的长度，使得返线量参与下次切割，根据切割效率和硅锭本身性能，设定返线利用率在25-35％,从而达到节省下次切割硅锭相应新线用量的25-35％。
S12：上述过程完成后完成，可进行正常硅锭下机操作，进入下一个硅锭切割，如此循环，将放线轮的线用完为止，单卷金刚线返线累加完毕。
上述步骤中，单卷新金刚线切割使用成为旧线，返绕的旧线仍可二次使用，用于切割硅块头尾，可70-80％的替代切割硅块头尾用线量。本发明通过设备参数设定和模式的切换，使得返线能够自动化运作，从而起到化繁为简的操作动作，有效提高该环节操作效率约20％。将已用的金刚线进行返线二次利用，达到金刚线残余切割力回收利用，降低金刚线单耗的前提下，提高金刚线整体循环周期时间，提高了有效切割时间，切割效率可以提高10％左右。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
实施例1：
本技术方案提供了一种返线累加式切割硅锭的方法，包括如下步骤：
S1：硅锭切割完毕后，切换加工模式，由“自动模式”转为“手动模式”；冷却液流量设置在85-100L/min,持续3-5min，缓解消除硅锭底部残胶回流集中；
S2：将设金刚线返线重复利用率范围为25-35％；所述的金刚线返线为已经参与了上次硅锭往复切割的金刚线，再次返线重复利用切割下一个硅锭。
S3:将金刚线张力调整为40-50N；所述的金刚线规格为390μm，使用江苏三超公司的产品,单卷长度为20km；
S4：关闭“冷却流量”，设定设备运作速度在20-30m/min；
S5：将设备运作方式由放线室到收线室改为由收线室到放线室；
S6：依照放线室的线轮返线复绕的情况调整放线线室的限位边距，L1取值范围为1-2mm，张力系数设置为0.85-1，线间距L2设为线径的1-1.5倍,将排线装置的零点设置在收线轮的中点0.5L处；
S7：按照S6动作累加返线，可将设备运作速度20m/min逐步提高至600m/min，
S8：返线复绕过程中，确保观察各线轮的运作是否正常，发现非正常圆周运作的及时停机进行纠正或更换，使得复绕过程中无断线。
S9：按照S2-S8上述操作方法可反复执行。
S10：返线达到设定长度后，将设备速度降至10-20m/min，将线网上的线复绕至收线室，停止设备运转。上述过程完成后完成，可进行正常硅锭下机操作，返线的旧金刚线可进入下一个硅锭切割，
实施例2：
在实施例1的基础上，本例优选的参数如下：
S2：将设金刚线返线重复利用率范围为27％；
S3:将金刚线张力调整为40N；
S4：关闭“冷却流量”，设定设备运作速度在20-30m/min；
S5：将设备运作方式由放线室到收线室改为由收线室到放线室；
S6：依照放线室的线轮返线复绕的情况调整放线线室的限位边距，L1取值范围为1mm，张力系数设置为0.86，线间距L2设为0.39mm,将排线装置的零点设置在收线轮的中点0.5L处；
S7：按照S6动作累加返线，可将设备运作速度20m/min逐步提高至600m/min，
S8：返线复绕过程中，确保观察各线轮的运作是否正常，发现非正常圆周运作的及时停机进行纠正或更换，使得复绕过程中无断线。
S9：按照S2-S8上述操作方法可反复执行。
S10：返线达到设定长度后，将设备速度降至10-20m/min，将线网上的线复绕至收线室，停止设备运转。上述过程完成后完成，可进行正常硅锭下机操作，返线的旧金刚线可进入下一个硅锭切割，
S11:经实验数据结果显示：本实施例切割硅锭10个，切割成品率为 97％--98.5％，硅块表面线痕Ra值为40-60μm，切割过程中未发生断线；
实施例3：
在实施例1的基础上，本例优选的参数如下：
S2：将设金刚线返线重复利用率范围为30％；
S3:将金刚线张力调整为45N；
S4：关闭“冷却流量”，设定设备运作速度在20-30m/min；
S5：将设备运作方式由放线室到收线室改为由收线室到放线室；
S6：依照放线室的线轮返线复绕的情况调整放线线室的限位边距，L1取值范围为1.2mm，张力系数设置为0.88，线间距L2设为0.43mm,将排线装置的零点设置在收线轮的中点0.5L处；
S7：按照S6动作累加返线，可将设备运作速度20m/min逐步提高至600m/min，
S8：返线复绕过程中，确保观察各线轮的运作是否正常，发现非正常圆周运作的及时停机进行纠正或更换，使得复绕过程中无断线。
S9：按照S2-S8上述操作方法可反复执行。
S10：返线达到设定长度后，将设备速度降至10-20m/min，将线网上的线复绕至收线室，停止设备运转。上述过程完成后完成，可进行正常硅锭下机操作，返线的旧金刚线可进入下一个硅锭切割，
S11:经实验数据结果显示：本实施例切割硅锭10个，切割成品率为 97.6％--98.8％，硅块表面线痕Ra值为44-62μm，切割过程中未发生断线；
实施例4-10：
在实施例1的基础上，本例优选的参数如下：
Claims (7)
1.一种返线累加式切割硅锭的方法，其特征在于：
S1：根据硅锭规格编制上下线网格，形成单根收放同步运转的线网进行硅锭的切割；
S2：硅锭切割完毕后，切换加工模式，由“自动模式”转为“手动模式”；冷却液流量设置为F1,持续时间为T1，缓解消除硅锭底部残胶回流集中；
S3：将设备张力降低至P1，避免大张力下收线轮排线挤压导致压线而引起后续切割断线；
S4：关闭“冷却流量”，设定设备运作速度为S1；
S5：记录下放线室金刚线剩余长度数量，将设备运作方式由放线室到收线室改为由收线室到放线室，从而清晰地分辨新旧线缠绕比例及返线量；
S6：依照放线室的线轮返线复绕的情况调整放线线室的限位边距，限位边距控制为L1，排线间距按照原放线轮的数值缩减5-10%，调整张力系数0.85-1，确保返线复绕的线与收线轮边缘不能重叠，形成压线；
S7：按照S6动作累加返线，设定返线长度后，将设备运作速度逐步提高至S2；
S8：返线复绕过程中，确保观察各线轮的运作是否正常，发现非正常圆周运作的及时停机进行纠正或更换，使得复绕过程中无断线；
S9：按照步骤S3-S9的操作方法反复执行；
S10：返线达到设定长度后，将设备速度降至S3，将线网上的线复绕至收线室；
S11：记录下返线旧线的长度，使得返线量参与下次切割，根据切割效率和硅锭本身性能，设定返线利用率在25-35%,从而达到节省下次切割硅锭相应新线用量的25-35%；
S12：上述过程完成后，进行正常硅锭下机操作，进入下一个硅锭切割，如此循环，将放线轮的线用完为止，单卷金刚线返线累加完毕。
2.根据权利要求1所述的返线累加式切割硅锭的方法，其特征在于：在步骤S2中，F1取值范围为85-100L/min，T1取值范围为3-5min。
3.根据权利要求1所述的返线累加式切割硅锭的方法，其特征在于：在步骤S3中，P1取值范围为40-50N。
4.根据权利要求1所述的返线累加式切割硅锭的方法，其特征在于：S1取值范围为30-50m/min，S2取值范围为580-620m/min，S3的取值范围为10-20m/min。
5.根据权利要求1所述的返线累加式切割硅锭的方法，其特征在于：在步骤S6中，L1的取值范围为3-5mm。
6.根据权利要求5所述的返线累加式切割硅锭的方法，其特征在于：收线轮上相邻两匝金刚线之间的间距L2为金刚线直径的1-1.5倍。
7.根据权利要求5所述的返线累加式切割硅锭的方法，其特征在于：将排线装置的零点设置在收线轮的中点；金刚线入线角度α取值范围为90°-100°。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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