專利名稱：用于太陽(yáng)能硅片線切割的等密度砂漿切割方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于太陽(yáng)能硅片線切割的等密度砂漿切割方法及裝置。
背景技術(shù)：
中國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)近幾年發(fā)展迅猛，太陽(yáng)能硅片切割設(shè)備數(shù)量以每年以30%至 50%增加，其中切割砂漿的需求量已經(jīng)達(dá)到約1200-1500噸/天。在太陽(yáng)能硅片線切割過(guò)程中，整個(gè)機(jī)理是利用碳化硅顆粒的堅(jiān)硬特性和鋒利菱角將硅棒逐步截?cái)?，要求切割砂漿中碳化硅顆粒能夠在切割砂漿體系中均勻穩(wěn)定的分散，并保持持續(xù)穩(wěn)定的砂漿密度和砂漿供給量，使砂漿均勻地包覆在高速運(yùn)動(dòng)中的鋼線表面，均勻平穩(wěn)的使碳化硅微粒作用于硅棒表面，同時(shí)及時(shí)帶走切割熱和破碎顆粒，保證硅片的表
面質(zhì)量。在太陽(yáng)能硅片線切割中近35-45%的硅料被切成微粉和少量的鋼線磨損的鐵微粉一起隨切割砂漿進(jìn)入循環(huán)砂漿體系中，并且大量微粉粘附在碳化硅表面隨砂漿一起參與切割，其結(jié)果使砂漿密度和粘度隨之增加，影響了砂漿切割能力，并隨切割時(shí)間增長(zhǎng)而下降，用戶只能采用每切一刀停機(jī)后更換新砂漿來(lái)替換廢砂漿和補(bǔ)償砂漿密度的變化，造成大量可用的砂漿一起變成廢砂漿，增加了更換砂漿成本和設(shè)備的維護(hù)成本。為了適應(yīng)未來(lái)市場(chǎng)需求及價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)，整個(gè)行業(yè)都在為如何控制輔料環(huán)境和降低切割成本而不停地尋找新的途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于太陽(yáng)能硅片線切割的等密度砂漿切割方法及裝置。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的設(shè)想是在現(xiàn)有各種類型硅片多線切割機(jī)臺(tái)上安裝一套等密度切割砂漿(本文有時(shí)簡(jiǎn)稱等密度砂漿或砂漿，已經(jīng)申報(bào)專利，專利號(hào)為2011100766426)供給裝置。本發(fā)明解決了常規(guī)碳化硅砂漿在切割過(guò)程中隨切割時(shí)間的增加砂漿密度和粘度隨之增加所引起的切割時(shí)砂漿環(huán)境及工藝發(fā)生變化，造成硅片切片厚度及表面粗糙度發(fā)生變化。 本發(fā)明充分利用了特殊表面結(jié)構(gòu)的等密度切割砂漿和砂漿供給裝置，使切割過(guò)程中碳化硅切割砂漿密度保持不變，使切割砂漿不隨切割時(shí)間而變化，同時(shí)實(shí)時(shí)去除鐵微粉和分散硅微粉、預(yù)防微粉與碳化硅微粉之間的團(tuán)聚，并且定時(shí)定量地自動(dòng)更換廢砂漿方式來(lái)替代每刀停機(jī)一次更換方式。等密度砂漿切割方法和砂漿供給裝置是本發(fā)明的核心?！?等密度砂漿切割方法及砂漿供給裝置說(shuō)明在太陽(yáng)能硅片線切割機(jī)臺(tái)供砂漿系統(tǒng)中引入了等密度砂漿切割供漿裝置。該裝置有等密度砂漿導(dǎo)入定量機(jī)構(gòu)、砂漿密度實(shí)時(shí)補(bǔ)償器、砂漿鐵微粉過(guò)濾器、管道和控制閥所組成。在切割過(guò)程中大量切割后的廢硅微粉和鐵微粉是隨切割時(shí)間成一定比例曲線增加并隨切割砂漿一起混入到砂漿缸中，造成砂漿密度隨切割時(shí)間而上升，實(shí)時(shí)補(bǔ)償器會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)將砂漿密度穩(wěn)定在工藝設(shè)定控制范圍內(nèi)。
二.等密度砂漿切割裝置使用方法等密度切割砂漿裝置使用方法是由1)砂漿密度實(shí)時(shí)探測(cè)器、幻砂漿密度調(diào)節(jié)補(bǔ)償器、幻砂漿鐵微粉過(guò)濾器、4)等密度砂漿調(diào)節(jié)劑貯罐、幻管道和控制閥所組成。將該裝置用快裝法蘭安裝在隨機(jī)儲(chǔ)缸與切片機(jī)熱交換之間。當(dāng)機(jī)器開(kāi)始切片時(shí)，起動(dòng)砂漿密度實(shí)時(shí)探測(cè)器對(duì)砂漿進(jìn)行監(jiān)控，并控制砂漿密度調(diào)節(jié)補(bǔ)償器將等密度砂漿調(diào)節(jié)劑經(jīng)管道和控制閥實(shí)時(shí)混入切割砂漿中。當(dāng)?shù)让芏壬皾{調(diào)節(jié)劑混入到一定量時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)抽取一定量的廢砂漿。采用此工藝可以不停機(jī)實(shí)時(shí)更換砂漿并且保持砂漿品質(zhì)前后一致性。本發(fā)明的技術(shù)方案是一、等密度砂漿切割裝置，其特征在于等密度砂漿切割裝置包括砂漿缸101、等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置112、冷熱交換器102、分流噴嘴103、線輥106、切割鋼線107、砂漿槽 109，砂漿缸101內(nèi)裝有攪拌器111、循環(huán)泵115，等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置112內(nèi)裝有去鐵粉裝置114、密度探測(cè)器117，砂漿缸101內(nèi)的循環(huán)泵115通過(guò)管道與等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置112 相連，等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置112通過(guò)管道與冷熱交換器102相連，冷熱交換器102通過(guò)管道與三個(gè)分流噴嘴103相連，分流噴嘴103下方裝有切割鋼線107和二個(gè)線輥106，切割鋼線 107環(huán)繞二個(gè)線輥106，切割鋼線107和二個(gè)線輥106下方裝有砂漿槽109，砂漿槽109通過(guò)回流管110與砂漿缸101相連，等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置112還通過(guò)調(diào)節(jié)劑管道113與砂漿缸 101相連；在等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置112上端邊上裝有調(diào)節(jié)劑進(jìn)口管道116。等密度砂漿貯存于砂漿缸101中，用攪拌器111攪拌后用循環(huán)泵115將砂漿打入等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置112，經(jīng)過(guò)內(nèi)部去鐵粉裝置114處理后進(jìn)入冷熱交換器102，得到工藝穩(wěn)溫后通過(guò)管道進(jìn)入分流噴嘴103噴向切割鋼線107，切割鋼線107上方的硅棒一 104、硅棒105向下移動(dòng)進(jìn)入線輥106帶動(dòng)的切割鋼線107表面開(kāi)始切割工藝，切割后的砂漿和硅粉、鐵粉的混合砂漿108 —起進(jìn)入砂漿槽109中，經(jīng)回流管110進(jìn)入砂漿貯缸101中；等密度砂漿調(diào)節(jié)劑經(jīng)116進(jìn)入等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置112，在內(nèi)置的密度探測(cè)器117控制下實(shí)時(shí)將等密度砂漿調(diào)節(jié)劑經(jīng)管道113送入砂漿貯缸101中對(duì)砂漿密度進(jìn)行調(diào)節(jié)。二、等密度砂漿切割方法a.等密度切割砂漿裝置在NTC442切片機(jī)上安裝將等密度切割砂漿裝置用快裝法蘭安裝在隨機(jī)儲(chǔ)缸砂漿出口與切片機(jī)熱交換進(jìn)口之間；b.等密度切割砂漿配制取重量1000份等密度切割砂漿作為切割砂漿，并取一定量的密度較低的其它等密度切割砂漿作為等密度砂漿調(diào)節(jié)劑，將砂漿調(diào)節(jié)到可上機(jī)的工作條件，密度1.625kg/l ； 粘度在280cp-300cp之間；c.裝置使用前先收集NTC切片機(jī)前5刀的密度隨切片時(shí)間變化曲線，依椐5刀平均變化曲線調(diào)整砂漿密度調(diào)節(jié)補(bǔ)償器建立基準(zhǔn)變化曲線，由砂漿密度實(shí)時(shí)探測(cè)器對(duì)切割時(shí)的砂漿進(jìn)行監(jiān)控；d.將等密度砂漿調(diào)節(jié)劑加入裝置中罐內(nèi)，將240份等密度切割砂漿加入NTC442隨機(jī)砂漿缸中，進(jìn)入正常熱機(jī)，開(kāi)始進(jìn)入切片程序后起動(dòng)砂漿密度實(shí)時(shí)探測(cè)器，等密度切割砂漿裝置進(jìn)入正常工作；完成第一個(gè)切片程序后，新加入等密度砂漿調(diào)節(jié)劑用量12-14份，砂漿密度為1. 62Ag/l，砂漿缸中砂漿總量達(dá)到252-2M份；
e.更換新硅棒料后進(jìn)入第二刀切割程序，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程重復(fù)第d步完成切片后，新加入等密度砂漿調(diào)節(jié)劑用量12-14份，砂漿密度為1.62^^/1，砂漿缸中砂漿總量同上一樣增加；f.更換新硅棒料后進(jìn)入第三刀切割程序，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程重復(fù)第d步完成切片后，新加入等密度砂漿調(diào)節(jié)劑用量12-14份，砂漿密度為1.62^g/l，砂漿缸中砂漿總量同上一樣增加；g.更換新硅棒料后進(jìn)入第四刀切割程序，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程重復(fù)第d步完成切片后，新加入等密度砂漿調(diào)節(jié)劑用量12-14份，砂漿密度為1.62Ag/l，砂漿缸中砂漿總量同上一樣增加；h.更換新硅棒料后進(jìn)入第五刀切割程序，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程重復(fù)第d步完成切片后，新加入等密度砂漿調(diào)節(jié)劑用量12-14份，砂漿密度為1.62^g/l，砂漿缸中砂漿總量同上一樣增加。當(dāng)砂漿缸砂漿總量達(dá)到300份時(shí)，起動(dòng)自動(dòng)更換廢砂漿方式抽取60份廢砂漿，砂漿缸恢復(fù)到240份；i.裝置自動(dòng)循環(huán)第d步至第h步。本發(fā)明具有積極的效果(1)本發(fā)明取代常規(guī)碳化硅砂漿的停機(jī)更換方式，當(dāng)?shù)让芏壬皾{調(diào)節(jié)劑加入到砂漿缸中一定量時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)抽取一定量的廢砂漿( 砂漿密度實(shí)時(shí)探測(cè)器對(duì)砂漿進(jìn)行監(jiān)控，并控制砂漿密度調(diào)節(jié)補(bǔ)償器將等密度砂漿調(diào)節(jié)劑經(jīng)管道和控制閥實(shí)時(shí)加入切割砂漿中(3)實(shí)時(shí)補(bǔ)償器會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)將砂漿密度穩(wěn)定在工藝設(shè)定控制范圍內(nèi)。(4)使用砂漿鐵微粉過(guò)濾器實(shí)時(shí)去除鐵粉減少微粉間的團(tuán)聚發(fā)生。(5)用隨切割時(shí)間定時(shí)定量地自動(dòng)更換廢砂漿方式來(lái)替代每刀停機(jī)一次更換方式。


附圖1為本發(fā)明的等密度砂漿線切割工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)用IOOOkg等密度切割砂漿和NTC442切片機(jī)一臺(tái)、切片規(guī)格 125mm*125mm*0. 180mm，硅棒總長(zhǎng)600mm具體闡述本發(fā)明的全部操作過(guò)程實(shí)施例一、等密度砂漿切割裝置等密度砂漿切割裝置包括砂漿缸101、等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置112、冷熱交換器102、 分流噴嘴103、線輥106、切割鋼線107、砂漿槽109，砂漿缸101內(nèi)裝有攪拌器111、循環(huán)泵 115，等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置112內(nèi)裝有去鐵粉裝置114、密度探測(cè)器117，砂漿缸101內(nèi)的循環(huán)泵115通過(guò)管道與等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置112相連，等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置112通過(guò)管道與冷熱交換器102相連，冷熱交換器102通過(guò)管道與三個(gè)分流噴嘴103相連，分流噴嘴103下方裝有切割鋼線107和二個(gè)線輥106，切割鋼線107環(huán)繞二個(gè)線輥106，切割鋼線107和二個(gè)線輥106下方裝有砂漿槽109，砂漿槽109通過(guò)回流管110與砂漿缸101相連，等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置112還通過(guò)調(diào)節(jié)劑管道113與砂漿缸101相連；在等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置112上端邊上裝有調(diào)節(jié)劑進(jìn)口管道116。二、等密度砂漿切割方法
a.等密度切割砂漿裝置在NTC442切片機(jī)上安裝將等密度切割砂漿裝置用快裝法蘭安裝在隨機(jī)儲(chǔ)缸砂漿出口與切片機(jī)熱交換進(jìn)口之間；b.等密度切割砂漿配制取IOOOkg等密度切割砂漿作為切割砂漿，并取一定量的密度較低的其它等密度切割砂漿作為等密度砂漿調(diào)節(jié)劑，將砂漿調(diào)節(jié)到可上機(jī)的工作條件，密度1.625kg/l ；粘度在280cp-300cp之間；c.裝置使用前先收集NTC切片機(jī)前5刀的密度隨切片時(shí)間變化曲線、依椐5刀平均變化曲線調(diào)整砂漿密度調(diào)節(jié)補(bǔ)償器建立基準(zhǔn)變化曲線，由砂漿密度實(shí)時(shí)探測(cè)器對(duì)切割時(shí)的砂漿進(jìn)行監(jiān)控；d.將等密度砂漿調(diào)節(jié)劑加入裝置中罐內(nèi)，將MOkg等密度切割砂漿加入NTC442隨機(jī)砂漿缸中，進(jìn)入正常熱機(jī)，開(kāi)始進(jìn)入切片程序后起動(dòng)砂漿密度實(shí)時(shí)探測(cè)器，等密度切割砂漿裝置進(jìn)入正常工作；完成第一個(gè)切片程序后，新加入等密度砂漿調(diào)節(jié)劑用量12. 5kg砂漿密度為1. 62Ag/l，砂漿缸中砂漿總量達(dá)到252. 5kg ；e.更換新硅棒料后進(jìn)入第二刀切割程序，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程重復(fù)第d步完成切片后， 新加入等密度砂漿調(diào)節(jié)劑用量12. 3kg，砂漿密度為1. 62mig/l，砂漿缸中砂漿總量達(dá)到 264. 8kg ；f.更換新硅棒料后進(jìn)入第三刀切割程序，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程重復(fù)第d步完成切片后， 新加入等密度砂漿調(diào)節(jié)劑用量12. Okg,砂漿密度為1. 62^g/l，砂漿缸中砂漿總量達(dá)到 276.8kg ；g.更換新硅棒料后進(jìn)入第四刀切割程序，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程重復(fù)第d步完成切片后，新加入等密度砂漿調(diào)節(jié)劑用量13. 5kg，砂漿密度為1.62Ag/l，砂漿缸中砂漿總量達(dá)到 290.3kg ；h.更換新硅棒料后進(jìn)入第五刀切割程序，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程重復(fù)第d步完成切片后， 新加入等密度砂漿調(diào)節(jié)劑用量13. ^cg,砂漿密度為1.62^^/1，砂漿缸中砂漿總量達(dá)到 303. 5kg ；當(dāng)砂漿缸砂漿總量達(dá)到300kg時(shí)，起動(dòng)自動(dòng)更換廢砂漿方式抽取60kg廢砂漿，砂漿缸恢復(fù)到240kg ；i.裝置自動(dòng)循環(huán)第d步至第h步。測(cè)試完成后，得出的測(cè)試數(shù)據(jù)平均出片合格率為94. 5% —95%，切割效率從原每天2. 5刀升為3. 5刀，提升效率40 %，設(shè)備利用率提升20 %，換砂漿周期從2刀增加到與設(shè)備換導(dǎo)輪和維護(hù)時(shí)同步。等密度砂漿切割方法和砂漿供給裝置使用是建立在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)椐和生產(chǎn)切片結(jié)果后制定而成，用戶可按其使用程序說(shuō)明指引下完成全部操作過(guò)程。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之。
權(quán)利要求
1.一種用于太陽(yáng)能硅片線切割的等密度砂漿切割裝置，其特征在于等密度砂漿切割裝置包括砂漿缸(101)、等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置(11 、冷熱交換器(10 、分流噴嘴(103)、線輥(106)、切割鋼線(107)、砂漿槽(109)，砂漿缸(101)內(nèi)裝有攪拌器(111)、循環(huán)泵(115)， 等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置(11 內(nèi)裝有去鐵粉裝置(114)、密度探測(cè)器(117)，砂漿缸(101)內(nèi)的循環(huán)泵(11 通過(guò)管道與等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置(11 相連，等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置(112) 通過(guò)管道與冷熱交換器(10 相連，冷熱交換器(10 通過(guò)管道與三個(gè)分流噴嘴(103)相連，分流噴嘴(103)下方裝有切割鋼線(107)和二個(gè)線輥(106)，切割鋼線(107)環(huán)繞二個(gè)線輥(106)，切割鋼線(107)和二個(gè)線輥(106)下方裝有砂漿槽(109)，砂漿槽(109)通過(guò)回流管(110)與砂漿缸(101)相連，等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置(11 還通過(guò)調(diào)節(jié)劑管道(113) 與砂漿缸(101)相連；在等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置(11 上端邊上裝有調(diào)節(jié)劑進(jìn)口管道(116)。
2.一種用于太陽(yáng)能硅片線切割的等密度砂漿切割方法，其特征在于包括以下步驟a.等密度切割砂漿裝置在NTC442切片機(jī)上安裝將等密度切割砂漿裝置用快裝法蘭安裝在隨機(jī)儲(chǔ)缸砂漿出口與切片機(jī)熱交換進(jìn)口之間；b.等密度切割砂漿配制取重量1000份等密度切割砂漿作為切割砂漿，并取一定量的密度較低的其它等密度切割砂漿作為等密度砂漿調(diào)節(jié)劑，將砂漿調(diào)節(jié)到可上機(jī)的工作條件，密度1.625kg/l ；粘度在280cp-300cp之間；c.裝置使用前先收集NTC切片機(jī)前5刀的密度隨切片時(shí)間變化曲線、依椐5刀平均變化曲線調(diào)整砂漿密度調(diào)節(jié)補(bǔ)償器建立基準(zhǔn)變化曲線，由砂漿密度實(shí)時(shí)探測(cè)器對(duì)切割時(shí)的砂漿進(jìn)行監(jiān)控；d.將等密度砂漿調(diào)節(jié)劑加入裝置中罐內(nèi)，將240份等密度切割砂漿加入NTC442隨機(jī)砂漿缸中，進(jìn)入正常熱機(jī)、開(kāi)始進(jìn)入切片程序后起動(dòng)砂漿密度實(shí)時(shí)探測(cè)器，等密度切割砂漿裝置進(jìn)入正常工作；完成第一個(gè)切片程序后，新加入等密度砂漿調(diào)節(jié)劑用量12-14份；e.更換新硅棒料后進(jìn)入第二刀切割程序，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程重復(fù)第d步完成切片后，新加入等密度砂漿調(diào)節(jié)劑用量12-14份；f.更換新硅棒料后進(jìn)入第三刀切割程序，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程重復(fù)第d步完成切片后，新加入等密度砂漿調(diào)節(jié)劑用量12-14份；g.更換新硅棒料后進(jìn)入第四刀切割程序，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程重復(fù)第d步完成切片后，新加入等密度砂漿調(diào)節(jié)劑用量12-14份；h.更換新硅棒料后進(jìn)入第五刀切割程序，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程重復(fù)第d步完成切片后，新加入等密度砂漿調(diào)節(jié)劑用量12-14份，當(dāng)砂漿缸砂漿總量達(dá)到300份時(shí)，起動(dòng)自動(dòng)更換廢砂漿方式抽取60份廢砂漿，砂漿缸恢復(fù)到240份；i.裝置自動(dòng)循環(huán)第d步至第h步。
全文摘要
一種用于太陽(yáng)能硅片線切割的等密度砂漿切割裝置和方法，裝置包括砂漿缸(101)、等密度砂漿調(diào)節(jié)裝置(112)、冷熱交換器(102)、分流噴嘴(103)、線輥(106)、切割鋼線(107)、砂漿槽(109)；方法包括等密度切割砂漿裝置在NTC442切片機(jī)上安裝、等密度切割砂漿配制、裝置使用前先收集NTC切片機(jī)前5刀的密度隨切片時(shí)間變化曲線、依椐5刀平均變化曲線調(diào)整砂漿密度調(diào)節(jié)補(bǔ)償器建立基準(zhǔn)變化曲線，由砂漿密度實(shí)時(shí)探測(cè)器對(duì)切割時(shí)的砂漿進(jìn)行監(jiān)控；更換新硅棒料后進(jìn)入第二至第五刀切割程序，加入等密度砂漿調(diào)節(jié)劑。本發(fā)明使切割效率從原每天2.5刀升為3.5刀，提升效率40％，設(shè)備利用率提升20％。
文檔編號(hào)B28D5/04GK102189611SQ20111009508
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者鄭希 申請(qǐng)人:浙江德圣龍新材料科技有限公司