[实用新型]多晶硅氢还原炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产装置，主要涉及多晶硅氢还原炉。

背景技术

在多晶硅生产中，还原炉是其主要设备，硅棒的生长和沉积状况有着重大影响。现有技术中，多晶硅氢还原炉在多方面还存在缺陷，首先，还原炉大多采用固定截面积喷口，而且喷口和进气管是一体的，并未做明显区分。这种结构在物料气体流量相同的情况下，无法改变喷口喷速和进气位置，从而无法通过以改变喷口喷速和进气位置的方式来实现改变还原炉内气场和温度场的分布。在生产工艺优化的过程中，缺陷相当明显。一旦喷口喷速不合适，将严重影响硅棒的生长，带来一系列的问题，比如：硅棒上下生长不均匀；硅棒表面出现“爆米花”现象等；其次，氢还原炉中的硅芯与石墨夹头接触不良有可能造成打压和生长过程中的“倒炉”事故，目前大多是石墨夹头和硅芯直接接触，由于硅芯在拉制和打磨过程中，现有技术无法达到所需要的精度。造成硅芯和石墨夹头接触不良，硅芯启动后会出现很多“亮点”(即由于接触不好造成局部电阻过大，相同电流流过的时候此处发热量更大，温度更高，看起来比其它部位亮)。亮点温度一旦控制不好，硅芯就会熔断，进而造成倒炉，另一方面，为了使石墨夹头夹瓣与硅芯更好的接触，工人往往采用拧紧锁紧螺母的方法。这样就造成硅芯下端被夹得过“死”，由于电器控制系统自身的缺陷，电压调整无法即时跟进硅芯电阻变化，硅芯在启动的瞬间就会出现一个很大的电流变化，硅芯之间就会出现一个较大的磁感应力。硅芯上端为悬空状态，而下端被夹头固定，磁感应力就被转移到硅芯根部与石墨夹头相连的地方。如果硅芯夹的太“死”，磁感应力就会将硅芯齐根折断，进而造成倒炉事故。第三，氢还原炉中的电极是多晶硅氢还原炉的极重要组成元件，电极顶部与石墨夹头的连接方式严重影响硅芯棒安装的垂直度和导电性能。现有技术中，多晶硅氢还原炉电极顶部多为光滑平整并带有一定锥度，在与石墨夹头连接时，纯粹靠石墨夹头和硅芯棒的重力将两者连接在一起，一旦石墨夹头加工精度不够，锥度不吻合，则可能导致无法保证硅芯垂直安装，易出现“倒炉”事故。同时也可能出现电极头和石墨夹头之间并非锥面接触，而只是线接触，甚至有些地方点接触。在大电流通过时，由于接触电阻过大，极易烧坏电极。而更换电极工作量非常大，需要耗费大量的人力物力，而且会耽误大量生产时间。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种多晶硅氢还原炉。本实用新型可有效调整工艺的自由度，将还原炉的效率调整到最佳状态，大大降低了倒炉率，延长了还原炉设备的使用寿命，降低了成本。

为实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：

多晶硅氢还原炉，包括带有冷却装置的炉壳，炉壳安装在炉盘上；炉盘上布有进、出气管，进气管的进气端上设有喷口，炉盘上设有加热电极，电极上一一对应安装有硅芯棒，其特征在于：所述还原炉炉盘下部的进气管与炉盘上部的喷口为可拆卸式连接，所述喷口为石墨喷口；所述电极与硅芯棒之间通过石墨夹头固定连接，石墨夹头的夹瓣和硅芯棒之间设有柔性石墨垫，所述柔性石墨垫设置在石墨夹头的夹瓣顶部与硅芯棒之间；电极的电极头外侧与石墨夹头底部的外侧设有螺纹，电极的电极头与石墨夹头底部之间通过螺母连接。

所述电极的电极头为正螺纹结构，所述石墨夹头底部为与电极头正螺纹结构对应的反螺纹结构，电极头与石墨夹头底部之间通过带有正反内螺纹的螺母连接。

所述电极的电极头为反螺纹结构，所述石墨夹头底部为与电极头反螺纹结构对应的正螺纹结构，电极头与石墨夹头底部之间通过带有正反内螺纹的螺母连接。

所述还原炉炉盘下部的进气管与炉盘上部的喷口之间采用螺纹连接或扣接或插入式连接。

所述柔性石墨垫厚度为0.5~1mm，宽度为15~20mm，所述柔性石墨垫为至少一圈。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型将还原炉底盘上的进气管与喷口一分为二，两者之间采用螺纹连接或其他连接方式实现可拆卸式连接，可以非常方便的拆装喷口，喷口用石墨制成。喷口的口径(即截面积)和形状可根据工艺需要加工制成各种不同的口径和不同的形状，在每次装炉前自由安装调整，不需要再将进气管整体从炉盘上卸下，只需要选用预先制作好的不同口径和形状的喷口进行组合。不但可以实现相同流量情况下喷口喷速的改变，还可以使物料气体在炉底盘上的任意位置喷出，不再受进气管在底盘上分布状况的限制。这样，增加了工艺调整的自由度，从而可将还原炉的效率调整到最佳状态。