RU2085324C1 - Silicon pouring ingot mold - Google Patents
Silicon pouring ingot mold Download PDFInfo
- Publication number
- RU2085324C1 RU2085324C1 RU95105903A RU95105903A RU2085324C1 RU 2085324 C1 RU2085324 C1 RU 2085324C1 RU 95105903 A RU95105903 A RU 95105903A RU 95105903 A RU95105903 A RU 95105903A RU 2085324 C1 RU2085324 C1 RU 2085324C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lining
- silicon
- mold
- stepped
- binder
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к электротермическому производству кристаллического кремния и может быть использовано при разливке кремния в изложницы. 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 silicon into molds.
Известна изложница из чугуна (см. Л. С. Кохан и др. Механическое оборудование заводов цветной металлургии, М. "Металлургия", 1988, ч. 2, с. 256). A well-known mold of cast iron (see L. S. Kokhan and others. Mechanical equipment of non-ferrous metallurgy plants, M. "Metallurgy", 1988,
Недостатком данной изложницы является ее низкий срок службы из-за низкой химической стойкости чугуна по отношению к расплаву кремния, а также невысокое качество разливаемого кремния от засорения его примесью железа. Эти недостатки в меньше степени проявляются при нанесении защитных покрытий, но срок службы изложницы все-таки остается невысоким. Кроме того, малая емкость таких изложниц отрицательно сказывается на ведении технологии производства кремния, т.к. при этом требуется более частный выпуск кремния из руднотермической печи. The disadvantage of this mold is its low life due to the low chemical resistance of cast iron with respect to the molten silicon, as well as the low quality of the cast silicon from clogging it with an admixture of iron. These disadvantages are less evident when applying protective coatings, but the life of the mold still remains low. In addition, the small capacity of such molds adversely affects the conduct of silicon production technology, because this requires a more private release of silicon from the ore-thermal furnace.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является изложница, включающая металлический кожух и футеровку его днища и боковых стенок (скосов) из угольных плит (Технологическая Инструкция АООТ "БрАЗ" 25204.00001 "Электротермическое производство кристаллического кремния", 1993, с.30-31, п. 5.3.8.2). The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a mold, including a metal casing and lining of its bottom and side walls (bevels) of coal plates (Technological Instruction BrOO OJSC 25204.00001 "Electrothermal production of crystalline silicon", 1993, p.30- 31, clause 5.3.8.2).
Использование таких изложниц позволяет разливать кремний за один выпуск из печи в значительных объемах, что способствует поддержанию технологического режима плавки при оптимальных параметрах. The use of such molds allows to pour silicon in a single volume from the furnace in significant volumes, which helps to maintain the technological mode of smelting at optimal parameters.
Недостатком известной изложницы является недостаточно высокий срок футеровки из-за того, что подсыпка из мелочи кремния, наносимая перед заливкой расплава (используется для отбора тепла от заливаемого расплава в результате подплавления данной подсыпки) покрывает лишь горизонтальную часть подины, а на плоских скосах она не удерживается, в результате чего происходит преждевременный износ футеровки в этой части изложницы. Усугубляется разрушающее действие высоким перепадом температур центра и периферии футеровки из-за слабой тепловой изоляции по бортам изложницы, что приводит к трещинообразованию в футеровке. A disadvantage of the known mold is the insufficiently long lining time due to the fact that the silicon fill, applied before pouring the melt (used to take heat from the melt to be poured as a result of melting this fill) covers only the horizontal part of the hearth, but it does not hold on flat bevels resulting in premature wear of the lining in this part of the mold. The destructive effect is aggravated by the high temperature difference of the center and periphery of the lining due to poor thermal insulation along the sides of the mold, which leads to cracking in the lining.
Целью изобретения является увеличение срока службы футеровки изложницы за счет снижения температуры ее после заливки расплава, уменьшения перепада температур центра и периферии футеровки и повышения стойкости последней от воздействия расплава с одновременным понижением смачиваемости футеровки этим расплавом. The aim of the invention is to increase the service life of the lining of the mold by reducing its temperature after pouring the melt, reducing the temperature difference of the center and periphery of the lining and increasing the resistance of the latter from the influence of the melt while reducing the wettability of the lining by this melt.
На чертеже изображена изложница для разливки кремния, разрез. The drawing shows a mold for casting silicon, section.
Изложница состоит из металлического кожуха 1, который может быть разборного типа, шамотного цоколя 2, подовой футеровки 3 из угольных блоков, ступенчатообразной футеровки 4, выложенной из шамотного кирпича, пропитанного составом 5, обеспечивающим низкую смачиваемость и высокую химическую стойкость по отношению к расплаву кремния, металлических ступенчатообразных перегородок 6, засыпки 7 из теплоизоляционного порошкообразного материала (диатомит, перлит и т.п.). Перед заливкой кремния на поверхность подины 3 и ступенчатообразной футеровки 4 нанесен слой подсыпки 3 из мелочи кремния. The mold consists of a
В процессе разливки кремния после выпуска его из руднотермической печи типа РКО-25КрИ с температурой 1600-1700oC расплав контактирует с подсыпкой из мелочи кремния, далее с поверхностью футеровки и кристаллизуется по мере его охлаждения. Поскольку конструкция изложницы обеспечивает создание слоя подсыпки из мелочи кремния по всей контактирующей с расплавом поверхности футеровки, то отбор тепла от расплава увеличивается, в результате чего термический удар на футеровку уменьшается, что ведет к уменьшению износа футеровки от скалывания верхних слоев футеровки.In the process of casting silicon after it is discharged from an ore-thermal furnace of the RKO-25KrI type with a temperature of 1600-1700 o C, the melt comes into contact with a bed of silicon fines, then with the surface of the lining and crystallizes as it cools. Since the design of the mold provides the creation of a layer of silicon fills over the entire surface of the lining that is in contact with the melt, heat transfer from the melt increases, as a result of which the thermal impact on the lining is reduced, which leads to a decrease in the wear of the lining from chipping of the upper layers of the lining.
Выполнение периферийной футеровки по продольным сторонам изложницы от подины до верха продольных стенок металлического кожуха в виде ступенек и в заданных размерах позволяет осуществить подсыпку из мелочи кремния не только на центральную часть подины, но и на наклонную периферийную футеровку, что расширяет зону контактирования заливаемого расплава с подсыпкой, в результате чего температура расплавленного кремния на границе расплав-футеровка снижается, что ведет к уменьшению износа футеровки изложницы. Peripheral lining along the longitudinal sides of the mold from the bottom to the top of the longitudinal walls of the metal casing in the form of steps and in the given sizes allows the addition of silicon fines not only to the central part of the hearth, but also to the inclined peripheral lining, which expands the contact zone of the molten melt with the bed As a result, the temperature of molten silicon at the melt-lining boundary decreases, which leads to a decrease in wear of the mold lining.
Наличие пространств, образованных при помощи дополнительных металлических перегородок и заполненных порошкообразным огнеупорным теплоизоляционным материалом, например диатомитом, перлитом и т.п. способствует снижению перепада температур центра и периферии футеровки, что ведет к уменьшению трещинообразования в футеровке. Указанные перегородки одновременно способствуют упрощению и облегчению монтажа ступенчатообразной периферийной футеровки. The presence of spaces formed by additional metal partitions and filled with powdery refractory heat-insulating material, such as diatomite, perlite, etc. helps to reduce the temperature difference of the center and periphery of the lining, which leads to a decrease in crack formation in the lining. These partitions at the same time contribute to the simplification and facilitation of the installation of a stepped peripheral lining.
Пропитка шамотного кирпича, из которого выполнена ступенчатообразная футеровка, составом, содержащим угольную пыль, измельченный кремний (являются отходами производства соответственно алюминия и кремния) и связующее, например АХФС в заданных соотношениях, обеспечивает повышение химической стойкости и снижение смачиваемости периферийной футеровки расплавом, что снижает износ поверхности последней. Пылевидное и измельченное состояние соответственно углерода и кремния позволяет эффективно осуществить процесс пропитки шамотного кирпича, используемого для кладки периферийно ступенчатообразной футеровки. Impregnation of fireclay brick, of which the stepped lining is made, with a composition containing coal dust, crushed silicon (waste products of aluminum and silicon, respectively) and a binder, for example, AXPS in predetermined proportions, increase the chemical resistance and decrease the wettability of the peripheral lining by melt, which reduces wear surface of the latter. The dust-like and ground state of carbon and silicon, respectively, makes it possible to effectively carry out the process of impregnating fireclay bricks, used for laying a peripherally stepped lining.
Выбранные условия лимитируются следующими факторами:
уменьшение толщины ступенчатообразной футеровки менее 1,1 толщины подовой футеровки 3 ведет к уменьшению механической прочности футеровки, а увеличение более 1,2 снижает периферийную теплоизоляцию, что приводит к увеличению перепада температур центра и периферии футеровки;
уменьшение ширины в ступенчатообразной футеровки менее 0,2 ширины изложницы ведет к снижению теплоизоляции периферии футеровки, а увеличение более 0,3 ведет к чрезмерному уменьшению емкости изложницы;
уменьшение содержания угольной пыли менее 5 мас. или из мельченного кремния менее 10 мас. ведет к повышению смачиваемости и за счет этого - приварке слитка к поверхности периферийной футеровки, а увеличение соответственно более 15 мас. или 30 мас. снижает степень пропитки шамотного кирпича (за счет снижения жидкотекучести пропиточного состава), а значит, и химстойкость периферийной футеровки.The selected conditions are limited by the following factors:
a decrease in the thickness of the stepped lining less than 1.1 of the thickness of the
a decrease in the width in the stepped lining of less than 0.2 of the mold width leads to a decrease in the thermal insulation of the periphery of the lining, and an increase of more than 0.3 leads to an excessive decrease in the mold capacity;
coal dust reduction of less than 5 wt. or from crushed silicon less than 10 wt. leads to an increase in wettability and due to this - welding of the ingot to the surface of the peripheral lining, and the increase, respectively, more than 15 wt. or 30 wt. reduces the degree of impregnation of fireclay bricks (by reducing the fluidity of the impregnating composition), and hence the chemical resistance of the peripheral lining.
Перед заливкой кремния в изложнице установлены термопары для определения перепада температур в центре и периферии футеровки. После удаления слитка и охлаждения изложницы фиксируют состояние футеровки (скалывание верхних слоев и трещинообразование). С целью определения срока службы футеровки фиксируют число заливок кремния в изложницы. Before pouring silicon, thermocouples are installed in the mold to determine the temperature difference in the center and periphery of the lining. After removing the ingot and cooling the molds, the condition of the lining is fixed (chipping of the upper layers and cracking). In order to determine the service life of the lining, the number of silicon fillings in the molds is fixed.
Реализация исполнения предложенной изложницы осуществляется следующим образом. The implementation of the proposed mold is as follows.
Пример 1
На днище металлического кожуха шириной 1350 мм и длиной 2650 мм - уложен цоколь из одного ряда шамотного кирпича, на котором по центру уложены угольные блоки толщиной 200 мм и длиной 810 мм. Внутри металлического кожуха по продольным сторонам от низа подины до верха продольных стенок металлического кожуха выполнены ступенчатообразные металлические перегородки, образующие между ними и кожухом пространства, которые через отверстия на горизонтальных площадках ступеней заполнены порошкообразным теплоизоляционным материалом, например диатомитом. На металлических перегородках, имеющих ступени, выложена ступенчатообразная футеровка из шамотного кирпича, предварительно пропитанного составом, придающим футеровке низкую смачиваемость и высокую химическую стойкость по отношению к расплавленному кремнию.Example 1
On the bottom of a metal casing with a width of 1350 mm and a length of 2650 mm - a basement of one row of fireclay bricks is laid, on which
Ширина ступенчатообразной футеровки составляет 270 мм или 0,2 ширины изложницы. The width of the stepped lining is 270 mm or 0.2 of the mold width.
Толщина ступенчатообразной футеровки составляет 220 мм или 1,1 толщины подины. The thickness of the stepped lining is 220 mm or 1.1 the thickness of the hearth.
Состав для пропитки шамотного кирпича содержит, мас. The composition for impregnating fireclay bricks contains, by weight.
Угольную пыль 5
Кремний измельченный 10
АХФС 85
В примерах 2 и 3 изложница смонтирована и испытана аналогично примеру 1 при следующих параметрах.
Crushed
AHFS 85
In examples 2 and 3, the mold is mounted and tested analogously to example 1 with the following parameters.
Пример 2
1. Ширина ступенчатообразной футеровки 350 мм или 0,26 ширины изложницы.Example 2
1. The width of the stepped lining is 350 mm or 0.26 of the width of the mold.
2. Толщина ступенчатообразной футеровки 230 мм или 1,15 толщины подины. 2. The thickness of the stepped lining is 230 mm or 1.15 of the thickness of the hearth.
3. Состав для пропитки содержит, мас. 3. The composition for impregnation contains, by weight.
Угольную пыль 10
Кремний измельченный 20
АХФС 70
Пример 3
1. Ширина ступенчатообразной футеровки 405 мм или 0,3 ширины изложницы.
Crushed
AHFS 70
Example 3
1. The width of the stepped lining is 405 mm or 0.3 of the width of the mold.
2. Толщина ступенчатообразной футеровки 240 мм или 1,2 толщины подины
3. Состав для пропитки содержит, мас.2. The thickness of the stepped lining is 240 mm or 1.2 the thickness of the bottom
3. The composition for impregnation contains, by weight.
Угольную пыль 20
Кремний измельченный 30
АХФС 50
В примерах 4-11 изложница смонтирована и испытана аналогично примерам 1-3 за пределами заявленных интервалов.
Crushed
AHFS 50
In examples 4-11, the mold is mounted and tested similarly to examples 1-3 outside the declared intervals.
Выполнена и испытана изложница по известному решению. The mold has been completed and tested by a well-known solution.
Результаты испытаний приведены в таблице. The test results are shown in the table.
Из данных таблицы видно, что использование изложницы для разливки кремния (по примерам 1-3) обеспечивает сохранение целостности футеровки изложницы на более длительный срок за счет снижения температуры футеровки после заливки расплавленного кремния в изложницу, уменьшения перепада температур центра и периферии футеровки, снижения смачиваемости и повышения химической стойкости последней по отношению к расплавленному кремнию, что способствует снижению степени износа футеровки и уменьшению трещинообразования в ней. Срок службы футеровки увеличивается в 1,2 раза. Расход огнеупорных материалов на одну тонну разливаемого кремния уменьшается на 20% Удельный расход дорогостоящей и дефицитной угольной продукции сокращается на 50% The table shows that the use of the mold for casting silicon (according to examples 1-3) ensures the integrity of the lining of the mold for a longer period by lowering the temperature of the lining after pouring molten silicon into the mold, reducing the temperature difference between the center and periphery of the lining, and reducing wettability increase the chemical resistance of the latter with respect to molten silicon, which helps to reduce the degree of wear of the lining and to reduce cracking in it. The service life of the lining is increased by 1.2 times. The consumption of refractory materials per ton of cast silicon is reduced by 20%. The specific consumption of expensive and scarce coal products is reduced by 50%
Claims (8)
Кремний измельченный 10 30
Связующее Остальное
9. Изложница по п.8, отличающаяся тем, что в качестве связующего использована алюмохромофосфатная связка.Coal dust 5 15
Crushed silicon 10 30
Binder Else
9. The mold of claim 8, characterized in that the binder is used alumina-chromophosphate binder.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95105903A RU2085324C1 (en) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | Silicon pouring ingot mold |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95105903A RU2085324C1 (en) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | Silicon pouring ingot mold |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95105903A RU95105903A (en) | 1996-12-20 |
RU2085324C1 true RU2085324C1 (en) | 1997-07-27 |
Family
ID=20166813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95105903A RU2085324C1 (en) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | Silicon pouring ingot mold |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2085324C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU195618U1 (en) * | 2019-08-06 | 2020-02-03 | Константин Сергеевич Ёлкин | SILICON FILLING STONE |
-
1995
- 1995-04-14 RU RU95105903A patent/RU2085324C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Кохан Л.С. и др. Механическое оборудование заводов цветной металлургии. - М.: Металлургия, 1988, ч.2, с. 256. Технологическая инструкция АООТ "БрАЗ" 25204.00001. Электротермическое производство кристаллического кремния. - 1993, с. 30 и 31, п. 5.3.8.2. * |
Cited By (1)
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 |
---|---|
RU95105903A (en) | 1996-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4012029A (en) | Tundishes | |
US4351058A (en) | Induction crucible furnace and method for its preparation | |
GB2041180A (en) | Cooling element for a metallurgical furnace | |
EP0076577B1 (en) | Molten metal transfer channels | |
SU927103A3 (en) | Method for making prefabricated structure of metal production furnace wall | |
US3687437A (en) | Metallurgical furnaces or vessels | |
RU2085324C1 (en) | Silicon pouring ingot mold | |
GB2104633A (en) | Tundish | |
US4330107A (en) | Teapot ladle and method of use | |
JP3016124B2 (en) | Molten container and aluminum holding furnace | |
US1901427A (en) | Lining for casting mold cavities | |
US3672918A (en) | Hot tops | |
US4900603A (en) | Refractory, heat insulating articles | |
RU195618U1 (en) | SILICON FILLING STONE | |
CA1072131A (en) | Heat insulating article for the treatment of molten steel | |
US4162179A (en) | Refractory article and method of making the same | |
US3662058A (en) | Utilization of molten slag from metallurgical furnace in manufacture of fused cast refractory shapes | |
JPS59469B2 (en) | Method for manufacturing graphite-containing refractories | |
RU2007114077A (en) | METHOD FOR MAKING A WEAR LAYER OF FIRE-RESISTANT LINING IN TILLING BUCKETS AND TILLING FORMS, ALSO MADE IN ACCORDANCE WITH THIS WEARING LAYER LAYER | |
RU2051769C1 (en) | Method of making stone cast products | |
SU518271A1 (en) | Differentiated lining of steel bucket | |
SU1693101A1 (en) | Method of refining copper base alloys | |
RU2055690C1 (en) | Metallurgical vessel lining | |
JPS6028783B2 (en) | Basic monolithic refractory for molten metal containers | |
SU749550A1 (en) | Method of producing ingot moulds |