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宇電AI二次儀表在太陽(yáng)能石英坩堝中的應(yīng)用

更新時(shí)間:2017-06-13      點(diǎn)擊次數(shù):3066

摘要:本文以常熟華融太陽(yáng)能新型材料有限公司為例,介紹了宇電AI儀表在太陽(yáng)能石英坩堝中的應(yīng)用。從用表情況、工藝流程、生產(chǎn)原理、應(yīng)用情況等方面進(jìn)行詳細(xì)的描述,通過(guò)實(shí)際應(yīng)用證明宇電產(chǎn)品在此行業(yè)的成功應(yīng)用?! ?/p>

一、引言
   
    常熟華融太陽(yáng)能新型材料有限公司(SPM)是一家新興的致力于研發(fā)、生產(chǎn)、銷售太陽(yáng)能光伏產(chǎn)品---太陽(yáng)能石英坩堝的高科技企業(yè)。該公司在生產(chǎn)中,采用了廈門宇電自動(dòng)化科技有限公司的二次儀表和無(wú)紙記錄儀進(jìn)行電流監(jiān)測(cè)、液位采集、壓力采集、溫度控制以及過(guò)程組態(tài)、數(shù)據(jù)記錄等操作,貫穿于石英坩堝熔制、烘干、酸洗、涂鋇整個(gè)生產(chǎn)流程,提高了石英坩堝生產(chǎn)的自動(dòng)化水平,由于儀表的高精度、高穩(wěn)定性能,在生產(chǎn)過(guò)程中確保了石英坩堝的品質(zhì),而且有效地降低了客戶能源消耗。
二、項(xiàng)目介紹

(一)用表型號(hào):

(二)項(xiàng)目詳述:
  
  石英坩堝可在1450°以下使用,分透明和不透明兩種。早期的坩堝是全透明的,這種全透明的機(jī)構(gòu)容易引起不均勻的熱傳輸、增加晶棒生長(zhǎng)的難度,所以這種坩堝幾乎遭到淘汰;現(xiàn)代的坩堝通常是使用電弧法生產(chǎn)的半透明石英坩堝,存在有內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu),外層是高氣泡密度的區(qū)域,稱為氣泡復(fù)合層,內(nèi)層是一層3-5mm的透明層,稱為氣泡空泛層。石英坩堝具有高純度、耐溫性強(qiáng)、尺寸大精度高、保溫性好、節(jié)約能源、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),世界半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已用此坩堝取代了小的透明石英坩堝,是拉制大直徑單晶硅,發(fā)展大規(guī)模集成電路*的基礎(chǔ)材料。

1、工藝流程:
  

                      圖1  石英坩堝生產(chǎn)工藝圖
  如圖1所示:項(xiàng)目生產(chǎn)產(chǎn)品為石英圓坩堝,主要工藝步驟為模具加料、坩堝熔制爐熔制、成品出爐、尺寸檢驗(yàn)、酸洗、水洗、超聲清洗、涂鋇、包裝入庫(kù)。具體介紹如下:
 ?、偌恿希涸谑>咧屑尤胨柚亓渴⑸埃瑢⒛>邔?dǎo)入熔制爐內(nèi);
 ?、谌壑齐A段:先抽真空,然后通過(guò)3根石墨電極起電弧,熔制階段溫度約1700攝氏度。抽真空帶出部分石英砂粉塵,需收集處理。
 ?、鄢善烦鰻t:經(jīng)過(guò)30~40分鐘的熔制階段后,將電弧關(guān)閉,模具退出熔制爐;
  ④尺寸檢驗(yàn):使用卡鉗及卡尺檢驗(yàn)尺寸大小,合格產(chǎn)品進(jìn)入下一步工序;
 ?、輫娚埃河脟姌寣⑹⑸皣娫谯釄灞砻?,用來(lái)去除表面的附著物,噴出的砂由除塵器收集后重復(fù)使用,人工操作,設(shè)置專門噴房;
  ⑥切割:坩堝熔制完畢后,模具帶著坩堝退出熔制爐,由工人用錘子輕輕敲打模具外表面,使坩堝脫離模具,石墨模具重復(fù)使用。一般使用壽命為十幾爐。當(dāng)石墨模具出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫或變形時(shí)作報(bào)廢處理;
 ?、邫z驗(yàn):人工檢驗(yàn)坩堝尺寸等規(guī)格;
  ⑧清洗:先酸洗,將坩堝沒(méi)入(6~8%)HF酸洗槽內(nèi)洗,然后取出沒(méi)入清水中水洗,然后進(jìn)行高壓清洗及超聲波清洗,去除表面殘余離子;
 ?、嵬夸^:將氫氧化鋇粉末溶于水,坩堝放入涂鋇機(jī)內(nèi),氫氧化鋇均勻噴涂于坩堝內(nèi)表面。氫氧化鋇極易與空氣中的CO2反應(yīng)生BaCO3, 坩堝表面的涂層即為BaCO3。 Ba(OH)2、BaCO3均很穩(wěn)定,涂鋇過(guò)程中無(wú)Ba離子產(chǎn)生,但Ba(OH)2溶液,BaCO3i沉淀都是對(duì)人體有危害的劇毒物質(zhì),操作過(guò)程需作好防護(hù)。
 ?、獍b入庫(kù):使用紙箱包裝,叉車將坩堝送入倉(cāng)庫(kù)。
  
2、生產(chǎn)原理:
     
  

                               圖2  石英坩堝生產(chǎn)原理圖
  
 ?、倜鞯纳a(chǎn):將高純石英粉裝入可任意傾動(dòng)角度的旋轉(zhuǎn)成型模內(nèi)(在金屬水冷套內(nèi)插入石墨模具),利用離心力作用和成型棒手工成型,將已成坩堝形的旋轉(zhuǎn)裝置回轉(zhuǎn)到電極棒處,然后將電極起弧并插入已成型的粉料腔內(nèi),使用其快速熔化成坩堝形狀的熔融石英,經(jīng)冷卻后取出,即完成一個(gè)石英坩堝的毛坯生產(chǎn)。
 ?、谥破烦尚停弘姌O起弧插入已成型的石英粉料腔內(nèi),可以手動(dòng)或自動(dòng)升降電極,以保證坩堝上下部的均勻熔化和電極燒蝕后的補(bǔ)償,從而制造出穩(wěn)定形狀的制品,如圖二所示。
  旋轉(zhuǎn)成型和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是將兩個(gè)金屬水冷套(內(nèi)放石墨模)安放在一個(gè)大的回轉(zhuǎn)盤上,已達(dá)到一個(gè)處在熔化過(guò)程中,另一個(gè)進(jìn)行成型操作,從而可提高生產(chǎn)效率一倍。
  如果采用多孔石墨,并施以真空,則可以生產(chǎn)出內(nèi)層透明外層不透明的通用規(guī)格的高質(zhì)量坩堝。
  
3、我司產(chǎn)品在石英坩堝項(xiàng)目中的應(yīng)用情況

  
三、結(jié)束語(yǔ)
  
  此次的石英坩堝項(xiàng)目是太能產(chǎn)業(yè)集群的一次嘗試,石英坩堝作為拉制單晶硅的載體,在整個(gè)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)鏈中的作用是不容忽視的。宇電的二次儀表在實(shí)踐中為石英坩堝的生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的保障,儀表具有很強(qiáng)的抗干擾性,穩(wěn)定性達(dá)到生產(chǎn)需求,在常熟華融太陽(yáng)能新型材料有限公司的生產(chǎn)過(guò)程中,操作簡(jiǎn)便,現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行良好,大大提高了石英坩堝生產(chǎn)效率,使其工業(yè)自動(dòng)化水平又躍上一個(gè)新的臺(tái)階。并且由于儀表在溫度、壓力、液位、電流等的控制,提升了客戶產(chǎn)品的品質(zhì),在一定程度上幫助了客戶塑造良好的品牌形象。

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