普羅的多晶硅鑄錠爐的爐前檢查

由于一旦開始抽真空和加熱，尤其是當(dāng)硅料熔化后，基本上真空熔煉過程就不可逆轉(zhuǎn)，因此，進(jìn)行爐前檢查就是特別必要的，甚至比開爐后的操作還要重要。 　　爐前檢查的目的是發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)存在的安全隱患和事故苗頭，并在開始工藝前將之解決。爐前檢查的內(nèi)容可以分為以下幾個部分： 　　冷卻水系統(tǒng) 　　主要檢查冷卻水路是否正常。從冷卻水塔開始，到純凈水供給，到水泵、水閥，水壓力和水流量表，都要一一檢查。由于一旦冷卻水路出現(xiàn)問題，會使?fàn)t溫升高甚至熔化，水電纜的水溫過高可能會導(dǎo)致水電纜爆裂，水進(jìn)入爐內(nèi)甚至硅液而引起爆炸，因此，水路檢查絕對不可疏忽。必須按照爐前檢查表格，逐一檢查。水路各元件檢查過后，要進(jìn)行通水試驗，看看各冷卻水路的進(jìn)水和出水壓力及流量是否正常，如果發(fā)現(xiàn)不正常，一定要再進(jìn)行檢查。 　　加熱供電系統(tǒng) 　　加熱供電系統(tǒng)包括外部電源、開關(guān)、控制箱、功率控制器、變壓器等等，也要檢查水電纜的情況。此外，爐內(nèi)外連接的電極、電纜與石墨件的連接電極要特別注意。由于供電系統(tǒng)一旦出現(xiàn)斷路或短路，將導(dǎo)致加熱無法進(jìn)行，或者在加熱時產(chǎn)生拉弧造成電流不穩(wěn)定，或者電流時有時無，或者在高溫時電流完全中斷，以及三相電流不平衡等等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象輕者會導(dǎo)致溫場不均勻，重者會導(dǎo)致工藝完全中斷，因此，一定要認(rèn)真檢查。檢查爐內(nèi)電路時，還要注意水電纜外面的絕熱層（通常用硅酸鹽玻璃布）是否完好，有無松脫現(xiàn)象，如果有一定要更換或包扎緊密。 　　爐體部分 　　爐體包括上下爐蓋和爐身，主要是各焊縫是否有滲水現(xiàn)象，以及爐壁是否清潔。此外，要檢查爐內(nèi)是否有外物，如工具、鞋套或者擦布等。爐壁的清潔十分重要，如果爐壁有臟物，不僅影響熱效率，更重要的是，由于這些粉塵臟物容易吸附大氣以及水氣，這會給抽真空帶來很大的負(fù)擔(dān)。此外，爐壁的臟物還會污染硅料，導(dǎo)致硅料提純的失敗。爐體的各個法蘭由于在反復(fù)經(jīng)歷高溫和低溫時，會產(chǎn)生變形，這些變形可能會導(dǎo)致密封性差，產(chǎn)生漏氣等問題，因此，要檢查法蘭口是否是保持在一個平面上，另外，還要檢查法蘭口的密封圈的情況，是否硬化或變形，或者是否有裂口。密封圈的裂口會導(dǎo)致抽真空時漏氣。 　　石墨加熱件 　　爐內(nèi)的石磨加熱件是完成整個爐子加熱的發(fā)熱體，也是熱場的重要組成部分。其完好與否直接影響著爐子是否正常工作。加熱體由石磨電極、石墨加熱棒、加熱棒連接件等幾部分組成。石墨件屬于耗材，在經(jīng)過一定時間的使用后要更換。新的石磨件安裝時，要注意連接不能過松或者過緊，過松時會導(dǎo)致接觸不良，甚至在使用中脫落。而過緊則會導(dǎo)致在高溫下，或者溫度變化時，石墨件因為熱應(yīng)力而斷裂。每個石墨件都有一定的規(guī)格和尺寸，使用一段時間后，因為硅蒸汽或者氧化的緣故，石墨棒會變細(xì)，如果石墨棒小于一定的尺寸就不能再繼續(xù)使用了。 　　由于硅料熔化后所產(chǎn)生的硅蒸汽會與石墨件反應(yīng)形成碳化硅，因此，石墨表面常常會產(chǎn)生一層綠色的表層，有時會脫落，有時會緊貼在石墨表面。對于高密度石磨，可能反應(yīng)較小，但此時，石墨連接件出的螺紋的縫隙處，蒸汽會滲入，有時還會有硅液濺入，當(dāng)冷卻時，硅液凝固產(chǎn)生膨脹，很容易導(dǎo)致石墨件斷裂。因此，在所有的縫隙處，最好采用石墨泥將之封口，這樣能夠使石墨件的壽命大大延長。 　　保溫體 　　保溫體通常由碳?xì)謽?gòu)成。主要檢查碳?xì)謨?nèi)表面是否完好，是否有破爛之處。 　　此外，保溫體的檢查還要注意是否有硅蒸汽滲入，導(dǎo)致碳?xì)止杌?，生成碳化硅，這樣的話，不僅保溫體會變的沉重，還會導(dǎo)致絕熱性降低，保溫性能變差，而導(dǎo)致能耗較大。保溫體外部有不銹鋼的支撐結(jié)構(gòu)，也要檢查是否有氧化或者松脫。 　　保溫體內(nèi)部有時采用石墨螺栓或者鉬螺栓將硬氈與軟粘及外部支撐結(jié)構(gòu)固定，這些螺栓不能擰得過緊或過松，否則可能會導(dǎo)致在生產(chǎn)中脫落。RDS4.0爐型的保溫體是固定的，沒有移動機構(gòu)，此時，要注意保溫體上的各個測溫孔內(nèi)部是否通暢，位置是否正確，保溫體的氣體通道是否暢通，如果有阻流元件，是否已經(jīng)固定好。否則，這些元件可能會在生產(chǎn)時被氣流吹入硅液內(nèi)導(dǎo)致硅液污染。 　　RDS4.0系列爐型的底部保溫體在生產(chǎn)時需要上下運動，另外，還有可上下升降的熱開關(guān)。因此，還要檢查其運動機構(gòu)是否正常。要檢查直線導(dǎo)軌是否清潔，要保持光亮不能有沾污，還要檢查直線運動單元是否正常，三個運動機構(gòu)是否均衡和同步。吊接保溫桶的吊鉤是否穩(wěn)固，等等。 　　石墨支撐結(jié)構(gòu) 　　石墨支撐結(jié)構(gòu)指的是支撐坩堝的平臺。這個平臺的作用除了支撐坩堝外，還起著在加熱時傳熱、結(jié)晶時底部降溫和均熱的作用。此外，在平臺上，還有一些結(jié)構(gòu)，供萬一漏硅時硅液從這些溝槽中流到爐底的接硅槽中。此外，平臺上還有機構(gòu)是供叉車裝卸物料坩堝的機構(gòu)。石墨平臺通常是由若干個石墨柱支撐的，因此，要檢查這些石墨柱和平臺是否完好。支撐是否平穩(wěn)，以及石墨柱與爐底的結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)固。如果漏過硅，石墨平臺可能會與硅反應(yīng)生產(chǎn)碳化硅，造成平臺不平。通常，只要再次磨平，平臺還可使用。如果平臺因碳化硅過硬無法使用，則應(yīng)當(dāng)更換。 　　真空系統(tǒng) 　　真空系統(tǒng)是真空熔煉的基礎(chǔ)。如果真空系統(tǒng)出現(xiàn)問題，不僅真空度達(dá)不到工藝要求，導(dǎo)致提純無法進(jìn)行，還會容易導(dǎo)致石墨件氧化，以及硅的氧化。 　　普羅的多晶硅鑄錠爐的真空系統(tǒng)由機械泵（滑閥泵或旋片泵）、羅茨泵兩級組成。真空系統(tǒng)要檢查各級真空泵的運轉(zhuǎn)是否正常，真空閥門密封是否完好，閥門動作是否正確，管道內(nèi)部是否清潔、真空表安裝是否正常，法蘭是否正常，等等。真空泵的冷卻水也要認(rèn)真查驗。 　　在工藝進(jìn)行的過程中，需要對爐內(nèi)進(jìn)行充氣保壓，此時，將關(guān)閉主泵和主閥門，采用旁路閥用初級泵或者維持泵維持一個較低的真空度。因此，對于旁路閥是否正常也要進(jìn)行檢驗。對于旁路調(diào)節(jié)閥，要檢查是否能夠按照操作臺指令進(jìn)行開度調(diào)節(jié)。 　　真空管道內(nèi)部很容易被硅蒸汽或者氧化硅蒸汽污染，這些地方由于較難清潔往往在爐前檢查時容易被忽略。但一旦污染，很容易造成真空泵損壞，因此，一定要每次都清潔。而管道內(nèi)如果有濾網(wǎng)，那么，濾網(wǎng)也要每爐進(jìn)行清潔。 　　充氣系統(tǒng) 　　多晶硅鑄錠過程中需要充入氬氣，此外，在冷卻時也要對爐內(nèi)充氬氣。在鑄錠時，要對爐內(nèi)充氬氣保護(hù)，因此，充氣系統(tǒng)要保持完好。充氣系統(tǒng)由氣源、氣管、閥門、流量與壓力計等組成。要逐一檢查是否完好，尤其是氣體管路的爐內(nèi)部分，要注意不要與其它爐內(nèi)元件尤其是加熱元件碰到，或距離過近。 　　氣源要保證清潔，因為即便買的純凈氣，也很難保證裝瓶時的清潔，因此，氣源出口應(yīng)當(dāng)設(shè)置過濾和干燥裝置，對氣體進(jìn)行再凈化，這樣，對氣體凈化系統(tǒng)也要進(jìn)行檢查，過濾材料要按要求定期更換。 　　儀表控制系統(tǒng) 　　普羅的所有爐子均采用自動控制。自動控制按照設(shè)定的工藝進(jìn)行運作。但工藝的執(zhí)行需要傳感器的信號才能判斷如何控制。多晶硅鑄錠爐的傳感器包括：紅外測溫信號、熱電偶測溫元件、氣體和水流量表、水壓表、真空度、保溫體的直線單元位置信號，等等。真空熔煉爐的執(zhí)行機構(gòu)則包括：功率控制器、各開關(guān)、升降保溫體的伺服電機、閥門、等等。 　　儀表和傳感器是控制系統(tǒng)的眼睛和耳朵，如果傳感器的信號不準(zhǔn)，控制系統(tǒng)就無法進(jìn)行正確的控制。而在高溫環(huán)境下，由于爐內(nèi)傳感器無法在生產(chǎn)時修正，因此，爐前檢查就特別重要。 　　紅外測溫儀通常需要定期校準(zhǔn)，但正常情況下，影響更大的是爐內(nèi)的紅外通道。紅外通道指從測溫儀到硅液表面的通道。紅外必須能夠暢通地直接觀察到硅液。由于通常需要經(jīng)過觀察窗、紅外石墨管、保溫體才能到達(dá)硅液表面，有時坩堝還有坩堝蓋。這個通道在高溫下，由于硅液表面的硅蒸汽蒸發(fā)嚴(yán)重，很容易發(fā)生堵塞。發(fā)生堵塞的部分有：保溫體的開孔，紅外石墨管，觀察窗口則可能被蒸汽薰上一層膜而導(dǎo)致測溫誤差。一旦發(fā)生堵塞，則紅外測溫儀將給出較實際值為低的溫度讀數(shù)，嚴(yán)重時，全部堵塞，則完全失去了意義。因此，要觀察紅外口是否發(fā)生堵塞，是否清理通暢，紅外窗口是否干凈，等等。其它儀表也要逐一檢查。 　　熱電偶在真空爐內(nèi)，套管很容易受硅蒸汽腐蝕而變薄甚至穿孔，因此，在使用過一次以上后，要觀察熱電偶套管是否正常。由于坩堝需要取出以及放入，熱電偶的套管有時需要移動，必須注意最好每次套管的頭部要貼住或者接觸到需要測溫的部位。熱電偶的導(dǎo)線在用過一次以后也會變脆，要注意在移動時是否折斷。 　　所有的儀表都應(yīng)該進(jìn)行模擬檢測，即給出一個信號來看是否在操作界面上反映出來。執(zhí)行機構(gòu)的檢查與儀表類似，也需要進(jìn)行逐一檢查，并通過電腦界面給出控制信號看執(zhí)行情況來進(jìn)行檢測。 　　控制系統(tǒng)可通過運行軟件以及觀察信號以及給出執(zhí)行信號來檢測。 　　以上九項內(nèi)容在每次操作前均應(yīng)當(dāng)通過爐前檢查表進(jìn)行認(rèn)真而細(xì)致的檢查，不得認(rèn)為某個東西不會損壞而略過，也不要遺漏。一旦在爐前檢查有問題被忽略，那么，開爐以后，可能就沒有機會再更正了。 　　再次重申，良好的開爐檢查，是爐子成功的保證。其重要性，和生產(chǎn)時的當(dāng)班操作一樣重要，甚至可以說更加重要。