RU2077969C1 - Silicon ingot manufacture method - Google Patents

Silicon ingot manufacture method Download PDF

Info

Publication number
RU2077969C1
RU2077969C1 RU95106019A RU95106019A RU2077969C1 RU 2077969 C1 RU2077969 C1 RU 2077969C1 RU 95106019 A RU95106019 A RU 95106019A RU 95106019 A RU95106019 A RU 95106019A RU 2077969 C1 RU2077969 C1 RU 2077969C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxygen
mold
silicon
hearth
containing boron
Prior art date
Application number
RU95106019A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95106019A (en
Inventor
В.Э. Лисай
Б.П. Куликов
В.Н. Ильин
А.Н. Маленьких
А.П. Оскольских
Original Assignee
Акционерное общество открытого типа "Братский алюминиевый завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество открытого типа "Братский алюминиевый завод" filed Critical Акционерное общество открытого типа "Братский алюминиевый завод"
Priority to RU95106019A priority Critical patent/RU2077969C1/en
Publication of RU95106019A publication Critical patent/RU95106019A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2077969C1 publication Critical patent/RU2077969C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy, in particular, electrothermal production of crystalline silicon. SUBSTANCE: method involves periodically applying oxygen-containing boron compound to bottom having temperature exceeding melting temperature of this compound, for instance boric anhydride, boric acid or borax, by 50-250 C, with amount of oxygen-containing boron compound being within the range of 0.5-5 kg per sq m of bottom area; delivering silicon fines onto bottom. EFFECT: increased efficiency by improved continuity of lining and prolonged service life due to preventing ingot from welding to bottom surface and oxidation of bottom surface at high temperatures. 6 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электротермическому производству кристаллического кремния и может быть использовано при разливке жидкого кремния в изложницу. The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the electrothermal production of crystalline silicon and can be used in the casting of liquid silicon in the mold.

Известен способ разливки кремния, включающий заливку кремния в чугунные изложницы, охлаждение расплава и удаление слитка кремния из изложницы (Кохан Л. С. и др. Механическое оборудование заводов цветной металлургии. М. "Металлургия", 1988, ч.2. с.256). A known method of casting silicon, including pouring silicon into cast iron molds, cooling the melt and removing a silicon ingot from the mold (L. Kokhan and others. Mechanical equipment of non-ferrous metallurgy plants. M. "Metallurgy", 1988, part 2. p.256 )

Недостатком данного способа является низкий срок службы изложницы из-за растворения чугуна в расплавленном кремнии. Растворенное железо при этом засоряет получаемый кремний (является вредной примесью). Защитные покрытия в некоторой степени уменьшают проявление данных недостатков, однако срок службы изложницы остается недостаточно высоким. The disadvantage of this method is the low life of the mold due to the dissolution of cast iron in molten silicon. At the same time, dissolved iron clogs the resulting silicon (it is a harmful impurity). Protective coatings to some extent reduce the manifestation of these shortcomings, however, the life of the mold remains insufficiently high.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ разливки кремния в стальные сварные изложницы, футерованные внутри огнеупорными материалами, включающий размещение на подине изложницы слоя из мелочи кремния, заливку кремния в изложницу, кристаллизацию слитка и удаление его из изложницы (Технологическая инструкция АО "БрАЗ", 25204.00001 "Производство технического кремния", 1993, п.5.3.8.2oC5.3.8.4. с 38-39). Подсыпка из мелочи кремния на подину используется для отбора тепла от расплава за счет подплавления мелочи кремния и для предотвращения приварки слитка к подине.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention is a method of casting silicon into steel welded molds lined with refractory materials inside, including placing a layer of silicon fines on the mold bottom, pouring silicon into the mold, crystallizing the ingot and removing it from the mold (Technological instruction JSC "BrAZ", 25204.00001 "Production of technical silicon", 1993, clause 5.3.8.2 o C5.3.8.4. From 38-39). An addition of silicon fines to the hearth is used to remove heat from the melt due to the fusion of silicon fines and to prevent the ingot from welding to the hearth.

Недостатком известного способа является недостаточно высокий срок службы футеровки изложницы, т.к. при удалении слитка из изложницы происходит разрушение поверхности Футеровки из-за частичной приварки слитка к подине. Кроме того, по этой же причине увеличиваются трудозатраты на удаление слитка из изложницы. The disadvantage of this method is the insufficiently high service life of the lining of the mold, because when the ingot is removed from the mold, the lining surface is destroyed due to the partial welding of the ingot to the bottom. In addition, for the same reason, labor costs for removing the ingot from the mold increase.

Целью изобретения является увеличение срока службы футеровки изложницы и снижение трудозатрат на удаление слитка из изложницы. The aim of the invention is to increase the service life of the lining of the mold and reduce labor costs for removing the ingot from the mold.

Поставленная цель достигается тем, что по способу разливки кремния в изложницу, включающему размещение на подине изложницы перед заливкой кремния слоя из мелочи кремния, заливку кремния в изложницу, футерованную внутри огнеупорными материалами, кристаллизации слитка и удаление его на изложницы, на поверхность подины периодически перед размещением на ней слоя из мелочи кремния наносят кислородсодержащее соединение бора при температуре поверхности подины, превышающей температуру плавления данного соединения на 50-250oC, по 0,5-5 кг/м2 площади подины изложницы.This goal is achieved by the fact that by the method of casting silicon into the mold, including placing on the bottom of the mold before pouring silicon a layer of silicon fines, pouring silicon into the mold lined with refractory materials inside, crystallizing the ingot and removing it onto the mold, periodically before placing an oxygen-containing boron compound is applied on it from a silicon fines at a bottom surface temperature exceeding the melting temperature of this compound by 50-250 o C, 0.5-5 kg / m 2 area di hearth molds.

Нанесение на поверхность подины периодически перед размещением на ней слоя из мелочи кремния кислородсодержащего соединения бора при температуре поверхности подины, превышающей температуру плавления данного соединения на 50-250oC, по 0,5-5 кг/м2 площади подины обеспечивает увеличение срока службы футеровки изложницы и снижение трудозатрат на удаление слитка из изложницы.The application on the surface of the hearth periodically before placing a layer of silicon fines on it of an oxygen-containing boron compound at a hearth surface temperature exceeding the melting temperature of this compound by 50-250 o C, 0.5-5 kg / m 2 of the hearth area provides an increase in lining life molds and reducing labor costs for removing the ingot from the mold.

Достигается это тем, что нанесенное на поверхность подины изложницы кислородсодержащее соединение бора расправляется, т.к. температура поверхности подины превышает температуру плавления данного соединения на 50-250oC, и, имея достаточно высокую жидкотекучесть, заполняет поры огнеупорного материала и стыки в подине. При заливке очередной порции кремния в изложницу (с температурой 1600-1700oC) образуется жидкая прослойка, препятствующая приварке слитка к подине. Такое состояние сохраняется вплоть до удаления слитка из изложницы, т.к. температура поверхности подины превышает температуру плавления кислородсодержащего соединения бора не менее чем на 50-250oC. Поэтому удаление слитка из изложницы осуществляют без нарушения подины. Кроме того, жидкая прослойка защищает раскаленную поверхность подины от окисления, сто снижает ее износ. Срок службы футеровки изложницы увеличивается. Предотвращение приварки слитка к подине облегчает и ускоряет удаление слитка из изложницы, что способствует снижению трудозатрат на проведение данной операции.This is achieved by the fact that the oxygen-containing boron compound deposited on the surface of the hearth of the mold is expanded, because the surface temperature of the hearth exceeds the melting point of this compound by 50-250 o C, and having a sufficiently high fluidity, fills the pores of the refractory material and the joints in the hearth. When pouring another portion of silicon into the mold (with a temperature of 1600-1700 o C), a liquid layer is formed, which prevents the ingot from welding to the bottom. This condition persists until the ingot is removed from the mold, because the temperature of the surface of the hearth exceeds the melting temperature of the oxygen-containing boron compounds by at least 50-250 o C. Therefore, the removal of the ingot from the mold is carried out without violating the hearth. In addition, the liquid layer protects the hot surface of the hearth from oxidation, one hundred reduces its wear. The lining life of the mold is increased. Prevention of welding the ingot to the bottom facilitates and accelerates the removal of the ingot from the mold, which helps to reduce labor costs for this operation.

Выбранные условия люмитируются следующими факторами. The selected conditions are limited by the following factors.

Уменьшение количества наносимого кислородсодержащего соединения бора менее чем по 0,5 кг/м2 площади подины не обеспечивает достижение цели, т.к. не предотвращается приварки слитка к подине, а увеличение более чем по 5 кг/м2 площади подины нецелесообразно из-за перерасхода кислородсодержащего соединения бора без дополнительного эффекта по увеличению срока службы футеровки изложницы.A decrease in the amount of oxygen-containing boron compound applied by less than 0.5 kg / m 2 of the bottom area does not achieve the goal, because welding of the ingot to the hearth is not prevented, and an increase of more than 5 kg / m 2 of the hearth area is impractical due to the overexpenditure of the oxygen-containing boron compound without the additional effect of increasing the life of the mold lining.

Уменьшение превышения температуры поверхности подины над температурой плавления кислородсодержащего соединения бора менее чем на 50oC снижает эффективность заполнения пор огнеупорного материала и стыков в подине, что ведет к увеличению степени износа подины, а увеличение более чем на 250oC нецелесообразно из-за перерасхода кислородсодержащего соединения бора без дополнительного эффекта по увеличению срока службы футеровки изложницы.A decrease in the temperature of the surface of the hearth over the melting temperature of the oxygen-containing boron compound by less than 50 o C reduces the efficiency of filling the pores of the refractory material and joints in the hearth, which leads to an increase in the degree of wear of the hearth, and an increase of more than 250 o C is impractical due to overspending of the oxygen-containing boron compounds without additional effect on increasing the life of the mold lining.

В результате поиска по патентной и научно-технической литературе не были обнаружены технические решения с признаками, отличающими предлагаемый объект изобретения от прототипа, а именно: позволяющими создать жидкую прослойку, выполняющую роль буфера между слитком и подиной изложницы, предотвратив тем самым приварку слитка к поверхности подины. As a result of a search in the patent and scientific and technical literature, no technical solutions were found with features distinguishing the proposed object of the invention from the prototype, namely: allowing to create a liquid layer that acts as a buffer between the ingot and the bottom of the mold, thereby preventing the ingot from welding to the surface of the bottom .

Реализация способа осуществляется при разливке кремния после выпуска его из руднотермической печи типа РКО-25 КрИ. The implementation of the method is carried out during the casting of silicon after its release from the ore-thermal furnace type RKO-25 KrI.

Пример 1. Example 1

После удаления слитка предыдущей заливки кремния в изложницу на поверхность подины при ее температуре, превышающей температуру плавления кислородсодержащего соединения бора (борного ангидрида) на 50oC, наносят борный ангидрид в количестве 0,5 кг/м2 площади подины. Борный ангидрид расплавляет поры огнеупорного материала и стыки подины. По мере охлаждения подины борный ангидрид твердеет с образованием тонкого слоя, на который размещают слой из мелочи кремния по обычной технологии, после чего в изложницу заливают новую порцию кремния с температурой 1600-1700oC. Борный ангидрид расплавляется (имеет высокую температуру кипения), в результате чего образовавшаяся жидкая прослойка препятствует приварке слитка к подине. Это состояние сохраняется при удалении слитка из изложницы, то способствует сохранению целостности подины. Кроме того, жидкая прослойка одновременно защищает раскаленную поверхность подины от окисления кислородом воздуха. Срок службы футеровки увеличивается на 14% (число заливок кремния в изложницу до замены футеровки составило 40). Трудозатраты на удаление слитка из изложницы сократились в 2,5 раза.After removing the ingot of the previous silicon pouring into the mold, on the surface of the hearth at its temperature exceeding the melting temperature of the oxygen-containing boron compound (boric anhydride) by 50 ° C, boric anhydride is applied in an amount of 0.5 kg / m 2 of the hearth area. Boric anhydride melts the pores of the refractory material and the joints of the hearth. As the hearth cools, the boric anhydride hardens with the formation of a thin layer onto which a layer of silicon fines is placed according to the usual technology, after which a new portion of silicon is poured into the mold with a temperature of 1600-1700 o C. Boric anhydride is melted (has a high boiling point), As a result, the resulting liquid layer interferes with the welding of the ingot to the bottom. This state is preserved when the ingot is removed from the mold, it helps to maintain the integrity of the hearth. In addition, the liquid layer simultaneously protects the hot surface of the hearth from oxidation by atmospheric oxygen. The service life of the lining is increased by 14% (the number of silicon fillings in the mold before replacing the lining was 40). Labor costs for removing the ingot from the mold were reduced by 2.5 times.

В примерах 2-4 нанесение на поверхность подины кислородсодержащего соединения бора осуществляют аналогично примеру 1 при следующих параметрах. In examples 2-4, the application of an oxygen-containing boron compound to the bottom surface is carried out analogously to example 1 with the following parameters.

Пример 2. Example 2

Превышение температуры поверхности подины над температурой плавления наносимого кислородсодержащего соединения бора (борной кислоты) составляет 100oC.The temperature of the surface of the hearth above the melting temperature of the applied oxygen-containing compound of boron (boric acid) is 100 o C.

Расход кислородсодержащего соединения бора (борной кислоты в пересчете на борный ангидрид) 2.0 кг/м2 площади подины.The consumption of an oxygen-containing compound of boron (boric acid in terms of boric anhydride) is 2.0 kg / m 2 of the bottom area.

Пример 3. Example 3

Превышение температуры поверхности подины над температурой плавления наносимого кислородсодержащего соединения бора (буры в пересчете на борный ангидрид) составляет 150oC.The excess surface temperature of the hearth over the melting temperature of the applied oxygen-containing boron compounds (borax in terms of boric anhydride) is 150 o C.

Расход кислородсодержащего соединения бора (буры в пересчете на борный ангидрид) 3.5 кг/м2 площади подины.The consumption of oxygen-containing boron compounds (borax in terms of boric anhydride) is 3.5 kg / m 2 of the bottom area.

Пример 4. Example 4

Превышение температуры поверхности подины над температурой плавления наносимого кислородсодержащего соединения бора (борного ангидрида) составляет 250oC.The temperature of the surface of the hearth above the melting temperature of the applied oxygen-containing boron compound (boric anhydride) is 250 o C.

Расход кислородсодержащего соединения бора (борного ангидрида) 5 кг/м2 площади подины.The consumption of oxygen-containing compounds of boron (boric anhydride) 5 kg / m 2 bottom area.

В примерах 5-10 нанесение на поверхность подины кислородсодержащего соединения бора осуществляют за пределами заявленных интервалов. In examples 5-10, the application on the surface of the hearth of an oxygen-containing boron compound is carried out outside the declared intervals.

Осуществляют заливку кремния в изложницу по известному решению. Carry out the filling of silicon into the mold according to the well-known solution.

Результаты испытания приведены в таблице. The test results are shown in the table.

Из данных таблицы видно, что использование способа разливки кремния в изложницу (по примерам 1 4) обеспечивает сохранение целостности футеровки изложницы на более длительный срок за счет предотвращения приварки слитка к подине и защиты поверхности подины от окисления при высоких температурах. Срок службы футеровки увеличивается в 1,25 раза, что ведет к уменьшению расхода дорогостоящих и дефицитных огнеупорных материалов, в частности угольных плит. Трудозатраты на удаление слитка из изложницы сокращаются в 2,9 раза. The table shows that the use of the method of casting silicon into the mold (according to examples 1 to 4) ensures the integrity of the lining of the mold for a longer period by preventing the ingot from welding to the hearth and protecting the surface of the hearth from oxidation at high temperatures. The service life of the lining is increased by 1.25 times, which leads to a reduction in the consumption of expensive and scarce refractory materials, in particular coal stoves. The labor required to remove the ingot from the mold is reduced by 2.9 times.

Claims (6)

1. Способ получения слитков кремния, включающий размещение на подине изложницы перед заливкой кремния слоя из мелочи кремния, заливку кремния в изложницу, футерованную внутри огнеупорными материалами, кристаллизацию слитка и удаление его из изложницы, отличающийся тем, что на поверхность подины периодически перед размещением на ней слоя из мелочи кремния наносят кислородсодержащее соединение бора при температуре поверхности подины, превышающей температуру плавления этого соединения. 1. The method of producing silicon ingots, including placing on the bottom of the mold before pouring silicon a layer of silicon fines, pouring silicon into the mold lined inside with refractory materials, crystallizing the ingot and removing it from the mold, characterized in that it is periodically placed on the surface of the hearth before being placed on it a layer of silicon fines is applied oxygen-containing boron compound at a surface temperature of the hearth above the melting temperature of this compound. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура поверхности подины превышает температуру плавления кислородсодержащего соединения бора на 50 - 250oС.2. The method according to claim 1, characterized in that the temperature of the surface of the hearth exceeds the melting temperature of the oxygen-containing boron compounds by 50 - 250 o C. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что кислородсодержащее соединение бора наносят на поверхность подины в количестве 0,5 5 кг в пересчете на борный ангидрид на 1 м2 площади подины изложницы.3. The method according to claim 1, characterized in that the oxygen-containing boron compound is applied to the surface of the hearth in an amount of 0.5 to 5 kg in terms of boric anhydride per 1 m 2 the area of the mold bottom. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве кислородсодержащего соединения бора используют борный ангидрид. 4. The method according to claim 3, characterized in that boric anhydride is used as an oxygen-containing boron compound. 5. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве кислородсодержащего соединения бора используют борную кислоту. 5. The method according to claim 3, characterized in that boric acid is used as an oxygen-containing boron compound. 6. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве кислородсодержащего соединения бора используют буру. 6. The method according to claim 3, characterized in that a borax is used as an oxygen-containing boron compound.
RU95106019A 1995-04-18 1995-04-18 Silicon ingot manufacture method RU2077969C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95106019A RU2077969C1 (en) 1995-04-18 1995-04-18 Silicon ingot manufacture method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95106019A RU2077969C1 (en) 1995-04-18 1995-04-18 Silicon ingot manufacture method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95106019A RU95106019A (en) 1996-12-20
RU2077969C1 true RU2077969C1 (en) 1997-04-27

Family

ID=20166866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95106019A RU2077969C1 (en) 1995-04-18 1995-04-18 Silicon ingot manufacture method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2077969C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU195618U1 (en) * 2019-08-06 2020-02-03 Константин Сергеевич Ёлкин SILICON FILLING STONE

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Кохан Л.С. и др. Механическое оборудование заводов цветной металлургии. - М.: Металлургия, 1988, с.256, ч.2. Производство технического кремния. Технологическая инструкция АО "БрАЗ" 25204.00001. - 1993, с.38 и 39. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU195618U1 (en) * 2019-08-06 2020-02-03 Константин Сергеевич Ёлкин SILICON FILLING STONE

Also Published As

Publication number Publication date
RU95106019A (en) 1996-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA42721C2 (en) Method of pouring metallic alloy
RU2077969C1 (en) Silicon ingot manufacture method
CA1264522A (en) Continuous casting method and ingot produced thereby
US4234630A (en) Process for the protection of carbon bodies
US3340045A (en) Methods of slag and metal treatment with perlite
SU777982A1 (en) Method of filling "kaskad" large-size moulds
US3225399A (en) Casting process using borax-silica slag
JPH03210950A (en) Powder for continuous casting
JPS5952014B2 (en) Continuous casting method for medium-coal range steel slabs
SU769867A1 (en) Lining for mold of centrifugal casting machine
JPS61255757A (en) Dropping type casting method
SU977107A1 (en) Method of producing cast iron with vermicular graphite
RU2108396C1 (en) Method of pig iron desulfurization in induction furnace with acid lining
SU1036434A1 (en) Exothermic slag forming mixture
SU1560570A1 (en) Method of refining ferrosicilium from aluminium
SU777980A1 (en) Centrifugal casting method
SU823445A1 (en) Method of producing ingots from aluminium secondary alloy
JP2001071098A (en) Low temperature casting method for kind of steel requiring low degree of segregation
SU996502A1 (en) Cast iron
SU1735381A1 (en) Process for producing cast iron for thin-walled castings
JP3061794B1 (en) Mold for horizontal continuous casting of hypoeutectic cast iron and horizontal continuous casting method
RU2000874C1 (en) Method for production of amorphous metal band
SU530070A1 (en) Method of refining metals
CN116037878A (en) Capping method for high-carbon martensitic stainless steel crystallizer
SU1304978A1 (en) Method for continuous casting of metals and alloys