專利名稱：組合式石墨管及其組成的石墨坩鍋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種組合式石墨管及其組成的石墨坩鍋，尤指一種運(yùn)用于多晶硅熔煉制造時(shí)所使用的裝備。
背景技術(shù)：
本案申請人于2011年10月24日提出中國臺灣發(fā)明專利申請?zhí)柕?00138537號，發(fā)明名稱《真空循環(huán)精煉太陽能級多晶硅技術(shù)與設(shè)備》，其揭露一種將RH爐(循環(huán)法真空處理爐)和VD爐(真空脫氣爐)合并，制成單嘴雙真空循環(huán)精煉太陽能級多晶硅設(shè)備，并運(yùn)用此一設(shè)備的真空攪拌、擴(kuò)散與脫氣技術(shù)，制備太陽能級多晶硅。該單嘴雙真空循環(huán)精煉太陽能級多晶硅設(shè)備包括:上方RH爐的高度真空室與下方VD爐(或合并中頻爐)的低度真空室，通過一根單嘴連通管(圓管吸嘴)連接。其中，RH爐真空處理又稱循環(huán)法真空爐,其由德國Ruhrstahl/Heraeus 二公司共同開發(fā)，其主要作業(yè)方式是透過真空室下方兩個(gè)導(dǎo)管插入鋼水，在抽真空后帶動鋼水上升至一定高度，再于上升管吹入惰性氣體Ar以帶動鋼液進(jìn)入真空室接受真空處理，隨后經(jīng)另一下行導(dǎo)管流回鋼包。此法已成為先進(jìn)鋼廠的鋼水主要真空處理方法。然而目前煉鋼所使用的導(dǎo)管內(nèi)襯吸嘴多為氧化鋁、石英(氧化硅)、陶瓷或其它含鎂、含硼的耐火材料所制成，均不適合用來作為精煉太陽能級多晶硅循環(huán)真空設(shè)備(RH爐)中的吸嘴使用。
發(fā)明內(nèi)容鑒于上述緣由，本實(shí)用新型提供一種組合式石墨管，其由石墨所組成，沒有氧化鋁、石英(氧化硅)、陶瓷或其它含鎂、含硼等材質(zhì)，故不會在熔煉金屬硅的過程中，產(chǎn)生其它反應(yīng)。為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型組合式石墨管由多節(jié)石墨短管堆棧組合而成，其中每一石墨短管包括一上結(jié)合部與一下結(jié)合部，上結(jié)合部位于該石墨短管的上方頂面，下結(jié)合部位于該石墨短管的下方底面，并與該上結(jié)合部對應(yīng)，使得各石墨短管的該上結(jié)合部與另一石墨短管的該下接合部可相互抵接；并于各石墨短管堆棧之后，經(jīng)由燒結(jié)處理使各石墨短管融合密接。藉此，本實(shí)用新型的組合式石墨管可運(yùn)用于熔煉硅的作業(yè)之中，并可依需求連結(jié)出足夠長度的石墨管，可提升熔煉硅作業(yè)效率。進(jìn)者，可使該上結(jié)合部為呈平面且該下結(jié)合部為對應(yīng)的平面；或是該上結(jié)合部呈由外向內(nèi)傾斜的斜面且該下結(jié)合部呈由內(nèi)向外傾斜的斜面；或是該上結(jié)合部呈由內(nèi)向外傾斜的斜面且該下結(jié)合部呈由外向內(nèi)傾斜的斜面?；蚴?，使該上結(jié)合部可為一凸塊，而該下結(jié)合部為對應(yīng)的一凹槽；或是，該上結(jié)合部為一凹槽，而該下結(jié)合部為對應(yīng)的一凸塊，藉此提升安裝的便利性。再者，該凸塊具有一斜面或是一弧面，藉此利于進(jìn)行各石墨短管的接合對位。進(jìn)者，可使各石墨短管的該上結(jié)合部與另一石墨短管的該下接合部的間距小于5公厘，以利于燒結(jié)的進(jìn)行。進(jìn)者，可于各石墨短管之間加入浙青、柏油、碳膠、碳糊、碳水(碳泥)、碳灰、硅(Si)膠、硅糊、硅水(泥)、硅灰或水，以幫助各石墨短管間的黏結(jié)。再者，本實(shí)用新型提供一種由組合式石墨管所組成的石墨坩鍋，其包括上述的組合式石墨管與一石墨底座，石墨底座包括一底結(jié)合部，與該下結(jié)合部對應(yīng)，使該組合式石墨管可疊放于該石墨底座上；并于各石墨短管及該石墨底座堆棧之后，經(jīng)由燒結(jié)處理使各石墨短管及該石墨底座融合密接。藉此，可提供一種適用于熔煉金屬硅的坩鍋，適用于熔煉金屬硅(Si)的熱煉爐(含中頻爐、電弧爐、VD爐)、盛硅(Si)鋼桶(硅(Si)包)、摻染太陽能級多晶硅(PolySilicon)的熱煉爐(含中頻爐、電弧爐、VD爐)、真空循環(huán)精煉太陽能級多晶硅(PolySilicon)的RH爐、太陽能級多晶硅(Poly Silicon)精煉爐、鑄錠爐或長晶爐內(nèi)襯用的高密度石墨坩鍋，由于原本使用于這些爐內(nèi)的石墨坩鍋尺寸均為較小型式，以致造成目前產(chǎn)能受限。而透過本實(shí)用新型可制造大型高密度石墨坩鍋，將可提升產(chǎn)能并解決太陽能光伏上游產(chǎn)業(yè)鏈。有關(guān)本實(shí)用新型的其它功效及實(shí)施例，將會在下文中配合圖式說明。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的組合式石墨管的剖面示意圖；圖2為圖1的A部分剖面放大示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的石墨坩鍋的剖面示意圖；圖4為圖3的B部分剖面放大示意圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的石墨坩鍋另一實(shí)施態(tài)樣的剖面示意圖；圖6至圖16為本實(shí)用新型實(shí)施例的組合式石墨管的各種組合方式的剖面示意圖。主要組件符號說明:I……組合式石墨管；10......石墨短管；11......上結(jié)合部；12......下結(jié)合部；2......石墨坩鍋；20......石墨底座；21......底結(jié)合部。
具體實(shí)施方式
請配合各圖所示的實(shí)施例，為使于同領(lǐng)域的技術(shù)人員可直接了解本案技術(shù)，故各圖式皆以剖面圖示意，于此合先敘明。請參閱圖1所示的本實(shí)施例組合式石墨管I的剖面圖，以及圖2所示的局部放大圖。本實(shí)施例的組合式石墨管I由多節(jié)石墨短管10堆棧組合而成，其中每一石墨短管10包括一上結(jié)合部11與一下結(jié)合部12，其中該上結(jié)合部11位于該石墨短管的上方頂面，該下結(jié)合部12位于石墨短管的下方底面，并與上結(jié)合部11對應(yīng)，使得各石墨短管10的該上結(jié)合部11與另一石墨短管10的該下接合部12可相互靠抵，并于各石墨短管10堆棧之后，經(jīng)由燒結(jié)處理使各石墨短管10融合密接。本實(shí)施例的石墨短管10由石墨去心所組成，故沒有氧化鋁、石英(氧化硅)、陶瓷或其它含鎂、含硼等材質(zhì)，故不會在熔煉金屬硅的過程中，產(chǎn)生其它反應(yīng)，適用于硅在熔煉加工時(shí)，硅材的傳送或裝載用。再者，可結(jié)合多段石墨短管10至所需長度后，再進(jìn)行燒結(jié)加工，可配合各種使用尺寸所需而制造。其中，燒結(jié)處理的適當(dāng)溫度約于1000°C 2000°C之間。進(jìn)者，請參閱圖3與圖4所示的一石墨坩鍋2的剖面圖及局部放大圖。此石墨坩鍋2由上述的組合式石墨管I與一石墨底座20結(jié)合而成，石墨底座20包括一底結(jié)合部21，此底結(jié)合部21與下結(jié)合部12對應(yīng)，使該組合式石墨管I可疊放于該石墨底座20上，當(dāng)各石墨短管10及該石墨底座20堆棧之后，經(jīng)由燒結(jié)處理使各石墨短管10及該石墨底座20融合密接。藉此形成的石墨坩鍋2可用于裝載液態(tài)硅進(jìn)行加熱使用，再者，本實(shí)施例所制成的石墨坩鍋2更利于制造大尺寸的坩鍋。又，本實(shí)用新型實(shí)施例的特點(diǎn)在于不需繁鎖的扣合結(jié)構(gòu)(例如設(shè)置螺紋，再進(jìn)行螺合)，即可使各石墨短管10或是石墨短管10與石墨底座20靠抵連接，如此可加快生產(chǎn)速度，并提升穩(wěn)定度。另外，本實(shí)用新型實(shí)施例亦可運(yùn)用不同的石墨短管10進(jìn)行組合，使其形成所需的外形，例如圖5所不的另一石墨樹鍋2’的實(shí)施例，即形成開口面積大于石墨底座20的態(tài)樣(近似錐型)。由于石墨底座20上的底結(jié)合部21用以與該下結(jié)合部12對應(yīng)靠抵，故可與該上結(jié)合部11為相同的構(gòu)造。又，由于結(jié)合方式有數(shù)種，以下將配合圖式，以上結(jié)合部11與下結(jié)合部12來敘述各種可行的態(tài)樣。如圖2所示,上結(jié)合部11呈平面且下結(jié)合部12呈對應(yīng)的平面?；蚴?，圖6所示，上結(jié)合部11呈由外向內(nèi)上傾的斜面且該下結(jié)合部12呈由外向內(nèi)上傾的斜面；或是，或圖7所示，該上結(jié)合部11呈由內(nèi)向外上傾的斜面且該下結(jié)合部12呈由內(nèi)向外上傾的斜面。亦或者是如圖6至圖16所示，該上結(jié)合部11可為一凸塊，而該下結(jié)合部12為對應(yīng)的一凹槽；或是，該上結(jié)合部11為一凹槽，而該下結(jié)合部12為對應(yīng)的一凸塊，無論是凸塊或是凹槽，其形狀樣式均不受限，亦可如圖11、圖14所示，使該凸塊具有一斜面或是一弧面，皆可達(dá)到定位的效果。又，各石墨短管10的該上結(jié)合部11與另一石墨短管10的該下接合部12堆棧時(shí)的間距小于5公厘，如此可利于燒結(jié)的進(jìn)行。再者，可在各石墨短管10之間加入浙青、柏油、碳膠、碳糊、碳水(碳泥)、碳灰、硅(Si)膠、硅糊、硅水(泥)、硅灰或水，作為安慰性黏劑，在燒結(jié)進(jìn)行之前，可暫時(shí)穩(wěn)固各石墨短管10的相對位置。由上述實(shí)施例可得知本實(shí)用新型不但利于熔煉金屬硅的使用，在尺寸的規(guī)劃上，更加靈活。惟以上說明中所述的實(shí)施例僅為說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非限制本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.一種組合式石墨管，由多節(jié)石墨短管堆棧組合而成，其特征在于每一石墨短管包括: 一上結(jié)合部，位于該石墨短管的上方頂面；及， 一下結(jié)合部，位于該石墨短管的下方底面，并與該上結(jié)合部對應(yīng)，使得各石墨短管的上結(jié)合部與另一石墨短管的下接合部相互抵接； 并于各石墨短管堆棧之后，經(jīng)由燒結(jié)處理使各石墨短管融合密接。
2.如權(quán)利要求1所述的組合式石墨管，其特征在于，該上結(jié)合部為平面且該下結(jié)合部為對應(yīng)的平面；或是該上結(jié)合部呈由外向內(nèi)上傾的斜面且該下結(jié)合部為由外向內(nèi)上傾的斜面；或是該上結(jié)合部呈由外向內(nèi)下傾的斜面且該下結(jié)合部亦呈由外向內(nèi)下傾的斜面。
3.如權(quán)利要求1所述的組合式石墨管，其特征在于，該上結(jié)合部為一凸塊，而該下結(jié)合部為對應(yīng)的一凹槽；或是，該上結(jié)合部為一凹槽，而該下結(jié)合部為對應(yīng)的一凸塊。
4.如權(quán)利要求3所述的組合式石墨管，其特征在于，該凸塊具有一斜面或是一弧面。
5.如權(quán)利要求2或4所述的組合式石墨管，其特征在于，各石墨短管的上結(jié)合部與另一石墨短管的下接合部的間距小于5公厘。
6.如權(quán)利要求5所述的組合式石墨管，其特征在于，各石墨短管之間加入浙青、柏油、碳膠、碳糊、碳水、碳灰、硅膠、硅糊、硅水、硅灰或水中的一種。
7.一種由組合式石墨管所組成的石墨坩鍋，其特征在于包括: 一組合式石墨管，由多節(jié)石墨短管堆棧組合而成，其中每一石墨短管包括: 一上結(jié)合部，位于該石墨短管的上方頂面；及， 一下結(jié)合部，位于該石墨短管的下方底面，并與該上結(jié)合部對應(yīng)，使得各石墨短管的該上結(jié)合部與另一石墨短管的該下接合部相互抵接；以及， 一石墨底座，包括一底結(jié)合部，與該下結(jié)合部對應(yīng)，使該組合式石墨管疊放于該石墨底座上； 并于各石墨短管及該石墨底座堆棧之后，經(jīng)由燒結(jié)處理使各石墨短管及該石墨底座融合密接。
8.如權(quán)利要求7所述的由組合式石墨管所組成的石墨坩鍋，其特征在于，該上結(jié)合部為平面且該下結(jié)合部為對應(yīng)的平面；或是該上結(jié)合部呈由外向內(nèi)上傾的斜面且該下結(jié)合部為由外向內(nèi)上傾的斜面；或是該上結(jié)合部呈由外向內(nèi)下傾的斜面且該下結(jié)合部亦呈由外向內(nèi)下傾的斜面。
9.如權(quán)利要求7所述的由組合式石墨管所組成的石墨坩鍋，其特征在于，該上結(jié)合部為一凸塊，而該下結(jié)合部為對應(yīng)的一凹槽；或是，該上結(jié)合部為一凹槽，而該下結(jié)合部為對應(yīng)的一凸塊。
10.如權(quán)利要求9所述的由組合式石墨管所組成的石墨坩鍋，其特征在于，該凸塊具有一斜面或是一弧面。
11.如權(quán)利要求8或10所述的由組合式石墨管所組成的石墨坩鍋，其中各石墨短管的上結(jié)合部與另一石墨短管的下接合部的間距小于5公厘。
12.如權(quán)利要求11所述的由組合式石墨管所組成的石墨坩鍋，其特征在于，各石墨短管之間加入浙青、柏油、碳膠、碳糊、碳水、碳灰、硅膠、硅糊、硅水、硅灰或水中的一種。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種組合式石墨管及其組成的石墨坩鍋。該組合式石墨管由多節(jié)石墨短管堆棧組合而成，其中每一石墨短管包括一上結(jié)合部與一下結(jié)合部，上結(jié)合部位于該石墨短管的上方頂面，下結(jié)合部位于該石墨短管的下方底面，并與該上結(jié)合部對應(yīng)，使得各石墨短管的上結(jié)合部與另一石墨短管的下接合部可相互抵接；并于各石墨短管堆棧之后，經(jīng)由燒結(jié)處理使各石墨短管融合密接。該石墨坩鍋包括上述組合式石墨管與一石墨底座，石墨底座與該下結(jié)合部對應(yīng)，使該組合式石墨管疊放于該石墨底座上。藉此，本實(shí)用新型組合式石墨管可運(yùn)用于熔煉硅的作業(yè)之中，并可依需求連結(jié)出足夠長度的石墨管或是衍生制成石墨坩鍋，可提升熔煉硅作業(yè)效率。
文檔編號C30B35/00GK203034147SQ201220720739
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者孫文彬 申請人:太陽光能股份有限公司