[实用新型]应用于硅熔炼的双感应线圈熔炼装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用于硅熔炼装置，具体涉及一种应用于硅熔炼的双感应线圈熔炼装置。

背景技术

硅有无定型和晶体两种同素异形体，具有明显的金属光泽，呈灰色，密度2.32-2.34g/cm³，熔点1410℃，沸点3231.6℃(1atm气压下)，具有金刚石的晶体结构，电离能8.151电子伏特。加热下能同单质的卤素、氮、碳等非金属作用，也能同某些金属如Mg、Ca、Fe、Pt等作用。生成硅化物。不溶于一般无机酸中，可溶于碱溶液中，并有氢气放出，形成相应的碱金属硅酸盐溶液，于赤热温度下，与水蒸气能发生作用。硅在自然界分布很广，在地壳中的原子百分含量为16.7%。是组成岩石矿物的一个基本元素，以石英砂和硅酸盐出现。

目前，硅主要有以下几方面的应用：

（1）高纯的单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半导体；掺入微量的第VA族元素，形成n型和p型半导体结合在一起，就可做成太阳能电池，将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料。另外广泛应用的二极管、三极管、晶闸管和各种集成电路（包括计算机内的芯片和CPU)都是用硅做的原材料。单晶硅作为半导体器件的核心材料,大大地促进了信息技术的革命。自20世纪中叶以来，单晶硅随着半导体工业的需要而迅速发展。

（2）金属陶瓷、宇宙航行的重要材料。将陶瓷和金属混合烧结，制成金属陶瓷复合材料，它耐高温，富韧性，可以切割，既继承了金属和陶瓷的各自的优点，又弥补了两者的先天缺陷。可应用于军事武器的制造。第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行稠密大气时摩擦产生的高温，主要依靠其三万一千块硅瓦拼砌成的外壳。

（3）光导纤维通信，最新的现代通信手段。用纯二氧化硅可以拉制出高透明度的玻璃纤维。激光可在玻璃纤维的通路里，发生无数次全反射而向前传输，代替了笨重的电缆。光纤通信容量高，一根头发丝细的玻璃纤维，可以同时传输256路电话；并且还不受电、磁的干扰，不怕窃听，具有高度的保密性。

（4）性能优异的硅有机化合物。有机硅化合物，是指含有Si-O键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物，习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物。其中，以硅氧键（-Si-0-Si-）为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物中为数最多，研究最深、应用最广的一类，约占总用量的90%以上。

（5）硅与有机橡胶合成的材料俗称硅胶，柔软度、韧性和防水性都优于普通橡胶，是人造血管、骨骼的最佳材料。

目前，在硅的熔炼过程中经常会用到中频感应炉对硅进行熔炼，在硅的熔炼过程中，有合适的搅拌不管是对硅的熔炼提纯还是介质混合熔炼都会提高效果，但是中频感应炉的感应线圈频率较高，在硅熔炼过程中起到的搅拌作用力很小，无法提高其熔炼效果。

实用新型内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型提出一种应用于硅熔炼的双感应线圈熔炼装置，通过增设一组工频感应线圈，提高硅熔炼过程中的搅拌作用，以此提高硅熔炼效果。

本实用新型所述的一种应用于硅熔炼的双感应线圈熔炼装置，包括坩埚，坩埚外壁环绕有中频感应线圈，坩埚上方设置有电流方向为竖直环绕的工频感应线圈。

其中，坩埚可以为石墨坩埚，也可以为石英坩埚。由于石墨与石英物理特性不同，石墨可以导电但是石英不可以，中频感应线圈中通入反复变化的电流，可以在石墨材质中产生涡流。涡流产生的热量使硅熔化，从而进行熔炼。因此当坩埚选用石英坩埚的时候，需要在石英坩埚与中频感应线圈之间增设石墨发热体，通过石墨发热体产生的热量再传递到石英坩埚中的硅料。

工频感应线圈的匝数优选为3～5匝。

中频感应线圈的频率优选为500HZ～5KHZ。

本实用新型中，中频感应线圈主要起到对硅料熔化进行熔炼的作用，当硅料熔化之后，开启工频感应线圈，由于工频感应线圈的工作频率只有50HZ，对硅液的搅拌作用明显，能够很好的进行熔炼提纯或者是介质混合熔炼。

本实用新型所具有的有益效果是：增设的工频感应线圈能够大大增加对硅液的搅拌作用力，提高熔炼提纯或者是介质混合熔炼的效果，结构简单，适合工业化推广应用。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例2的结构示意图；

图中：1、石墨坩埚2、中频感应线圈3、工频感应线圈4、石英坩埚5、石墨发热体。

具体实施方式