專利名稱：一種晶體硅鑄錠爐壓力控制系統及方法
技術領域：
本發明涉及半導體器件制作工藝技術領域，更具體地說，涉及一種晶體硅鑄錠爐壓力控制系統及方法。
背景技術：
硅片是太陽能電池的載體，硅片質量的好壞直接決定了太陽能電池轉換效率的高低，而硅片是由晶體硅錠切割而成的，晶體硅錠質量的好壞直接決定了所制備硅片的質量的好壞，因此，為了使得太陽能電池具有較高的轉換效率，首先需要保證晶體硅錠的質量。晶體硅錠的鑄錠工藝包括加熱、熔化、長晶、退火和冷卻五個步驟。整個生產過程需要50多個小時，且在生產過程中，為了保障硅錠的質量，對各個生產階段鑄錠爐內的氣壓以及環境氣體都有特定的要求。在生產時，工藝上要求爐內處于惰性氣體低真空狀態且氣體壓力穩定。在鑄錠爐排氣的同時，還需隨時為鑄錠爐補充工藝生產需要的惰性氣體(如純凈的氬氣)，這就造成了鑄錠爐內氣體壓力的波動。但是，如果在生產過程中鑄錠爐內真空壓力值不穩定，產生較大波動，將會嚴重影響硅錠質量。目前的常規的真空壓力控制系統的實現方式主要有如下幾種1、固定輸入進氣+排氣開度PID連續控制方式。此方式，能連續調節真空壓力，但是真空壓力易產生超調，調節穩定所需時間長， 進氣流量難以控制，進而導致氣體壓力波動較大，且消耗量大，運行成本高。2、真空排氣閥0N/0FF方式。實現方式簡單，但是真空壓力只能實現區域控制，而且氣體壓力波動很大，不能連續調節真空壓力。3、蝶閥排氣開度PID控制方式。此方式能連續調節真空壓力，但是由于蝶閥的驅動方式是電動或氣動驅動，可靠性低，加上蝶閥的密封性能容易受到影響，故障率高，壓力波動大。晶體硅錠的鑄錠工藝要求其環境氣體的壓力要穩定，壓力波動要盡可能小，通過上述分析可知，現有的幾種真空控制系統控制方式其氣體壓力波動較大，在鑄錠過程中將會嚴重影響硅錠的質量。因此，開發一種新型的晶體硅鑄錠爐壓力控制系統對于晶體硅鑄錠、半導體材料生產領域以及太陽能光電領域有著重要的意義。
發明內容
有鑒于此，本發明提供了一種晶體硅鑄錠爐壓力控制系統及方法，該系統通過充氣鏈路、排氣鏈路、壓力傳感器以及控制器聯合調節并維持鑄錠爐內壓力值在工藝要求范圍，可持續穩定的自動控制并調節各個工藝階段爐內的壓力值，進而保障了生產過程中晶體硅錠的生產質量，且方法簡單，生產效率高。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案
一種晶體硅鑄錠爐壓力控制系統，所述系統包括鑄錠爐爐體；與所述爐體相連的充氣鏈路和排氣鏈路；與所述充氣鏈路相連的第一控制器以及與所述排氣鏈路相連的第二控制器，用于接收爐體的壓力信息，根據所述壓力信息，所述第一控制器通過控制充氣鏈路的充氣速度和/或所述第二控制器通過控制排氣鏈路的排氣速度，進而維持爐內壓力穩定；與所述爐體相連的第一壓力傳感器，用于收集鑄錠爐內的壓力信息，并將所述信息提供給所述第一控制器和第二控制器；其中，所述充氣鏈路包括主充氣通道、旁充氣通道和供氣通道；所述排氣鏈路包括主抽真空通道、預抽真空通道和維持真空通道。優選的，所述主充氣通道包括與所述爐體連接的氣體流量計，用于控制充氣速度；與所述氣體流量計連接的氣動閥。優選的，所述旁充氣通道包括與所述爐體連接的第一調節閥；與所述第一調節閥連接的手動閥。優選的，所述供氣通道包括與所述手動調節閥和氣動閥連接的第二壓力傳感器；與所述第二壓力傳感器連接的充氣管道過濾器；與所述充氣管道過濾器連接的減壓閥；與所述減壓閥連接的惰性氣體儲氣罐。優選的，所述主抽真空通道包括與所述第一壓力傳感器連接的真空主閥；與所述真空主閥連接的真空泵；與所述真空泵連接的前級泵。優選的，所述預抽真空通道包括與所述第一壓力傳感器連接的真空管道過濾器；與所述真空管道過濾器連接的預抽閥；與所述預抽閥連接的第二調節閥；
所述真空泵和所述前級泵。優選的，所述維持真空通道包括所述真空管道過濾器；所述預抽閥；所述第二調節閥；所述前級泵；維持閥，所述維持閥設置在第二調節閥和前級泵之間。本發明還提供了一種晶體硅鑄錠爐壓力控制的方法，包括步驟抽真空處理；在鑄錠各個工藝階段，通過充氣鏈路、排氣鏈路以及控制器聯合調節并維持爐內壓力值在工藝要求值；其中，所述抽真空處理包括預抽真空、主抽真空和維持真空；所述聯合調節并維持爐內壓力值具體為由第一壓力傳感器收集鑄錠爐內壓力信息，并將所述信息提供給第一控制和第二控制器；所述第一控制器和第二控制器用于接收所述壓力信息，根據所述壓力信息，將所述壓力信息與其各自設定的工藝壓力值比較，如果爐內壓力值超出工藝壓力值范圍，所述第一控制器通過控制充氣鏈路的充氣速度和/或所述第二控制器通過控制排氣鏈路的排氣速度，控制爐內壓力在工藝要求值，同時，維持爐內壓力穩定。優選的，所述抽真空處理具體包括通過排氣鏈路的預抽真空通道對鑄錠爐進行設定時間的預抽真空，以去除爐內氣體內的雜質，同時達到抽氣緩沖的作用；完成設定時間的預抽真空處理后，通過排氣鏈路的主抽真空通道對鑄錠爐進行主抽真空處理，以增加排氣速度，縮短抽真空時間，使爐內壓力快速達到工藝要求壓力值；爐內壓力達到工藝要求壓力值后，通過排氣鏈路的維持真空通道維持爐內前期壓力穩定；其中，對鑄錠爐進行抽真空處理的同時，通過充氣鏈路為鑄錠爐提供惰性氣體，使爐內處在生產工藝要求的惰性氣體的壓力值。優選的，所述控制排氣速度和/或充氣速度為充氣調節，使系統排氣速度恒定，通過第一控制器控制充氣鏈路的充氣速度，即通過增大或減小充氣速度來維持爐內壓力穩定；或排氣調節，使系統充氣速度恒定，通過第二控制器控制排氣鏈路的排氣速度，即通過增大或減小排氣速度維持爐內壓力穩定。從上述技術方案可以看出，本發明提供的晶體硅鑄錠爐壓力控制系統包括鑄錠爐爐體；與所述爐體相連的充氣鏈路和排氣鏈路；與所述充氣鏈路相連的第一控制器以及與所述排氣鏈路相連的第二控制器，用于接收爐體的壓力信息，根據所述壓力信息，所述第一控制器通過控制充氣鏈路的充氣速度和/或所述第二控制器通過控制排氣鏈路的排氣速度，進而維持爐內壓力穩定；與所述爐體相連的第一壓力傳感器，用于收集鑄錠爐內的壓力信息，并將所述信息提供給所述第一控制器和第二控制器；其中，所述充氣鏈路包括主充氣通道、旁充氣通道和供氣通道；所述排氣鏈路包括主抽真空通道、預抽真空通道和維持真空通道。抽真空時，通過排氣鏈路進行抽真空處理，同時通過充氣鏈路為鑄錠爐提供惰性氣體，進而保證爐內達到工藝要求的惰性氣體的壓力值；穩壓階段，通過充氣鏈路、排氣鏈路、壓力傳感器以及控制器聯合調節并維持爐內壓力值在工藝要求壓力值，通過控制器自動控制充氣速度和/或排氣速度，使得爐內排氣速度和充氣速度達到一個動態的平衡， 進而保證了爐內壓力的穩定；同時，還可通過主抽真空通道進行壓力粗調節，預抽真空通道對壓力進行細調節(分壓調節)實現更高精度的壓力控制；并通過主抽真空和預抽真空共同進行排氣處理，縮短了抽真空工藝的時間，縮短了生產周期，進而提高了生產效率，同時降低了電能的消耗，降低了生產成本。因此，本發明所述技術方案可持續穩定的自動控制并調節各個工藝階段爐內的壓力，實現鑄錠爐內壓力的穩定，進而保障了生產過程中晶體硅錠的質量；同時，生產周期短、生產效率高；且降低了電能的消耗，降低了生產成本。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例所提供的一種晶體硅鑄錠爐壓力控制系統的結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。正如背景技術中所述，在晶體硅鑄錠過程中，鑄錠爐內壓力對晶體硅錠的質量有著重要的影響。鑄錠爐內壓力的穩定，是保障產品質量的前提。現有的真空控制技術系統， 在控制鑄錠爐的壓力時均有不同程度的壓力波動，嚴重影響了產品的質量。實施例一針對上述問題，本發明提供了一種晶體硅鑄錠爐壓力控制系統，參考圖1，圖1為本發明實施例所提供的一種晶體硅鑄錠爐壓力控制系統的結構示意圖，包括鑄錠爐爐體L ；與所述爐體L相連的充氣鏈路和排氣鏈路；與所述充氣鏈路相連的第一控制器以及與所述排氣鏈路相連的第二控制器，用于接收爐體的壓力信息，根據所述壓力信息，所述第一控制器通過控制充氣鏈路的充氣速度和/或所述第二控制器通過控制排氣鏈路的排氣速度，進而維持爐內壓力穩定。所述控制器調節為一種反饋調節，根據所述第一壓力傳感器Pl所提供的爐內實時壓力值，進行反饋調節，通過控制與所述控制其相連接的閥門的開度進而調節各鏈路的充氣或排氣速度。鑒于控制器的連接方式不唯一，圖中未示出其具體的連接方式。與所述爐體L相連的第一壓力傳感器P1，用于收集鑄錠爐內L的壓力信息，并將所述信息提供給所述第一控制器和第二控制器；其中，所述充氣鏈路包括主充氣通道、旁充氣通道和供氣通道；所述排氣鏈路包括主抽真空通道、預抽真空通道和維持真空通道。優選的，所述主充氣通道包括與所述爐體L連接的氣體流量計F8，用于控制充氣速度；與所述氣體流量計連接的氣動閥F9。優選的，所述旁充氣通道包括與所述爐體L連接的第一調節閥F6 ；與所述第一調節閥F6連接的手動閥F7。優選的，所述供氣通道包括與所述手動調節閥F7和氣動閥F9連接的第二壓力傳感器P2 ；
與所述第二壓力傳感器P2連接的充氣管道過濾器G2，其中，所述充氣管道過濾器 G2用于過濾供氣通道中可能存在的細小固體顆粒雜質，以保障其他器件的安全使用；與所述充氣管道過濾器G2連接的減壓閥FlO ；與所述減壓閥FlO連接的惰性氣體儲氣罐A，其中，所述惰性氣體儲氣罐A內儲存惰性氣體，為鑄錠爐提供工藝要求的惰性氣體，本發明中為純凈的氬氣。優選的，所述主抽真空通道包括與所述第一壓力傳感器Pl連接的真空主閥F2 ；與所述真空主閥F2連接的真空泵Bl ；與所述真空泵Bl連接的前級泵B2，所述前級泵B2用于小范圍的真空調節，同時對所述真空泵Bl起到保護的作用，避免所述真空泵Bl直接暴露與大氣環境下。優選的，所述預抽真空通道包括與所述第一壓力傳感器Pl連接的真空管道過濾器Gl ；與所述真空管道過濾器Gl連接的預抽閥F3 ；與所述預抽閥F3連接的第二調節閥F4 ；所述真空泵Bl和所述前級泵B2。優選的，所述維持真空通道包括所述真空管道過濾器Gl ；所述預抽閥F3;所述第二調節閥F4;所述前級泵B2 ；維持閥F5，所述維持閥F5設置在第二調節閥F4和前級泵B2之間。優選的，所述第一調節閥F6和第二調節閥F4為電磁閥或氣動閥。優選的，所述第一控制器和第二控制器為PID控制器。優選的，所述系統還包括真空放氣閥，用于在生產結束后控制系統內壓力恢復到常壓。下面結合所述晶體硅鑄錠爐壓力控制系統，具體介紹其工作過程。在進行生產前首先對系統進行抽真空，同時補充工藝要求的惰性氣體，如純凈的氬氣等，防止硅料出現氧化等問題。首先供氣鏈路通過旁充氣通道為系統提供純凈氬氣，同時通過所述預抽真空通道對鑄錠爐進行設定時間的預抽真空。具體的，在充氣鏈路中，保持旁充氣通道和供氣通道各閥門開啟，而在排氣鏈路中，開啟預抽閥F3、真空泵Bi、前級泵B2，此時主抽閥F2處于關閉狀態，通過預抽真空通道對鑄錠爐進行預抽真空。通過預抽真空可以過濾爐內氣體雜質，如灰塵顆粒等，并實現抽氣緩沖，為主抽真空做準備。而由旁充氣通道供氣是由于在加熱前及加熱階段，只需使爐內快速達到工藝要求的惰性氣體的預設壓力值，對氬氣的進氣速度沒有過高要求，只需通過旁充氣通道以恒定的充氣速度為爐內補充氬氣即可。所以，通過旁充氣通道供氣即可；同時，旁充氣通道還用以在發生突發事件時為爐體L持續提供氬氣，如突然停電而導致的真空泵Bi、前級泵B2 無法工作時，此時，可以通過所述旁充氣通道為爐內持續提供氬氣，防止空氣進入造成材料的氧化，避免原材料的浪費。
在完成設定時間的預抽真空后，開啟主抽閥F2，關閉預抽閥F3，通過主抽真空通道進行抽真空處理，進行主抽真空處理，增加排氣速度，進而縮短抽真空所用的時間，在較短時間內使得爐內壓力到達工藝要求的真空壓力值，并確保爐體L內氣體為純凈的氬氣。可見，本發明在前期的預抽真空后，通過主抽真空加快了抽真空的速度，縮短了抽真空時間，使得爐內壓力在較短時間內達到工藝要求的壓力值，進而縮短了生產周期，節約電力，提高了生產效率。當爐體L內壓力到達工藝要求值的后，關閉真空主閥F2，通過真空維持通道進行加熱前和/或加熱階段內的真空控制，由于旁充氣通道的充氣速度恒定，可通過維持閥F5 和/或第二調節閥F4調節增大或減小排氣速度，使得爐內壓力維持在工藝要求值。當爐內溫度到達1175°C之后，在之后的穩壓階段(熔化、長晶、退火及冷卻階段)，采用充排氣壓力調節方式(壓力閉環調節方式)，控制充氣和/或排氣速度，進而保證爐體L內的壓力穩定。其中，所述壓力閉環調節包括充氣調節模式和排氣調節模式。所述充氣調節模式為排氣速度(抽氣速度)恒定，調節充氣速度；所述排氣調節模式為充氣速度恒定，調節排氣速度(抽氣速度)。在控制爐內壓力穩定時可采用充氣調節模式和排氣調節模式中的一種。下面，首先具體介紹充氣調節模式下的壓力調節過程。在爐體L內的溫度到達1175°C后，關閉真空主閥F2，打開預抽閥F3，通過第二調節閥F4和/或維持閥F5設定預設的排氣速度，即排氣速度恒定。同時，關閉旁充氣通道，通過主充氣通道為爐體L提供氬氣。具體的，系統通過第一壓力傳感器Pl收集爐體L內的壓力信息，并將所述壓力信息提供給所述第一控制器，所述第一控制器接收所述壓力信息，根據所述壓力信息，將所述壓力信息與其設定的工藝壓力值比較，如果爐內壓力值超出工藝壓力值范圍，所述第一控制器通過控制主充氣通道氣體流量計F8和/或氣動閥F9，進而調節充氣速度，通過增大或減小充氣速度，進而控制爐內壓力在工藝要求壓力值，進而維持爐內壓力穩定。下面，介紹排氣調節模式下的壓力調節方法。在爐體L內的溫度到達1175°C后，旁充氣通道關閉，通過主充氣通道為爐體L提供氬氣，通過氣體流量計F8和/或氣動閥F9，設定預設充氣速度，即充氣速度恒定。此時，系統通過第一壓力傳感器Pl收集爐體L內的壓力信息，并將所述壓力信息提供給所述第二控制器，所述第二控制器接收所述壓力信息，根據所述壓力信息，將所述壓力信息與其設定的工藝壓力值比較，如果爐內壓力值超出工藝壓力值范圍，所述第二控制器通過控制第二調節閥F4和/或維持閥F5，調節排氣速度，通過增大或減小排氣速度，進而控制爐內壓力在工藝要求壓力值，進而維持爐內壓力穩定。上述充氣調節模式和排氣調節模式適用于爐內溫度超過1175°C到最后的冷卻階段之間的整個生產過程中的壓力控制。通過壓力閉環調節，使爐內氣體處于一個動態的平衡環境，有效保障了爐內壓力的穩定。基于排氣調節模式，本發明所述壓力控制系統還可以通過分壓調節功能實現鑄錠爐內的更高精度的壓力控制。通過上述對主抽真空通道和預抽真空通道的描述可知，主抽真空通道排氣速度較快，可大范圍的增大或減小排氣速度，預抽真空通道的排氣速度較小， 可在較小范圍內增大或減小排氣速度，所以在供氣速度恒定的前提下，通過主抽真空通道可實現真空壓力較大值內的粗調節，通過預抽真空通道，結合第二調節閥F4的開度，可實現真空壓力較小值內的細調節。即通過主抽真空通道和預抽真空通道共同調節，可實現更高精度的真空壓力調節。通過上述實施例可知，所述晶體硅鑄錠爐壓力控制系統，在進行生產前，通過排氣鏈路進行抽真空處理，同時通過充氣鏈路為鑄錠爐提供惰性氣體，進而保證爐內達到工藝要求的惰性氣體壓力范圍；生產階段，通過充氣鏈路、排氣鏈路、壓力傳感器以及控制器聯合調節并維持系統壓力值在工藝要求壓力值，即通過充氣調節模式或排氣調節模式，自動控制充氣速度和/或排氣速度，使得爐內排氣和充氣達到一個動態的平衡，進而保證了爐內壓力的穩定；同時，還可通過分壓調節功能實現更高精度的壓力控制；并通過主抽真空和預抽真空縮短了抽真空工藝的時間，縮短了生產周期，進而提高了生產效率，同時降低了電能的消耗，降低了生產成本。因此，本實施例所述技術方案可持續穩定的自動控制并調節各個工藝階段爐內的壓力，實現鑄錠爐內壓力的穩定，進而保障了生產過程中晶體硅錠的生產質量；同時，生產周期短、生產效率高；且降低了電能的消耗，降低了生產成本。實施例二基于上述晶體硅鑄錠爐壓力控制系統，本發明還提供了一種晶體硅鑄錠爐壓力控制的方法，包括步驟抽真空處理；在鑄錠各個工藝階段，通過充氣鏈路、排氣鏈路以及控制器聯合調節并維持爐內壓力值在工藝要求范圍；其中，所述抽真空處理包括預抽真空、主抽真空和維持真空；所述聯合調節并維持爐內壓力值具體為由第一壓力傳感器收集鑄錠爐內壓力信息，并將所述信息提供給第一控制和第二控制器；所述第一控制器和第二控制器用于接收所述壓力信息，根據所述壓力信息，將所述壓力信息與其各自設定的工藝壓力值比較，如果爐內壓力值超出工藝壓力值范圍，所述第一控制器通過控制充氣鏈路的充氣速度和/或所述第二控制器通過控制排氣鏈路的排氣速度，控制爐內壓力在工藝要求壓力值，同時，維持爐內壓力穩定。在此，需要說明的是所述工藝要求壓力值，是一個理想的壓力值，在實際的調節過程中由于裝置精度等原因可能只能調節爐內壓力值為所述理想值的最接近的一個實際壓力值；因此，所述超出工藝壓力值范圍，是指爐內的實際壓力比所述調節好的實際壓力值的大或是小，即爐內壓力出現波動，在此時需要通過本發明技術方案所述的方法進行穩壓調節。優選的，所述抽真空處理具體包括通過排氣鏈路的預抽真空通道對鑄錠爐進行設定時間的預抽真空，以去除系統氣體內的雜質，同時達到抽氣緩沖的作用；完成設定時間的預抽真空處理后，通過排氣鏈路的主抽真空通道對鑄錠爐進行主抽真空處理，以增加排氣速度，縮短抽真空時間，使爐內壓力快速達到工藝要求壓力值；爐內壓力達到工藝要求壓力值后，通過排氣鏈路的維持真空通道維持爐內前期壓力穩定；其中，對鑄錠爐進行抽真空處理的同時，通過充氣鏈路為鑄錠爐提供惰性氣體，使爐內處在生產工藝要求的惰性氣體的壓力值。可見本實施例通過設定時間預抽真空為主抽真空做前期準備，之后通過主抽真空，進行快速的抽真空操作，縮短了抽真空的工藝時間，進而縮短了生產周期，提高了生產效率，同時節約了用電，降低了生產成本。優選的，所述控制排氣速度和/或充氣速度具體為使系統排氣速度恒定，通過第一控制器控制充氣鏈路的充氣速度，即通過增大或減小充氣速度來維持爐內壓力穩定，即通過充氣調節模式來控制爐內壓力的穩定；或使系統充氣速度恒定，通過第二控制器控制排氣鏈路的排氣速度，即通過增大或減小排氣速度維持爐內壓力穩定，即通過排氣調劑模式來控制爐內壓力的穩定。同時，也可通分壓調節方式實現爐內壓力的更高精度控制。上述充氣調節模式和排氣調劑模式是通過PID控制器實現的，具體的，所述充氣調劑模式、排氣調節模式以及分壓調節方法類似于實施例一中所述，在此不再闡述其具體方法。本實施例所述的晶體硅鑄錠爐壓力控制的方法，通過充氣鏈路和排氣鏈路以及控制器聯合控制，可實現充氣調節、排氣調節，通過控制充氣速度和/或排氣速度，使得爐內排氣和充氣達到一個動態的平衡，進而保證了爐內壓力的穩定。具體的，在抽真空時，通過排氣鏈路進行抽真空處理，同時，通過充氣鏈路為鑄錠爐提供惰性氣體，進而保證爐內達到工藝要求的惰性氣體壓力范圍；穩壓階段，通過充氣鏈路、排氣鏈路、壓力傳感器以及控制器聯合調節并維持鑄錠爐內壓力值在工藝要求范圍，即通過充氣調節模式或排氣調節模式，自動控制充氣速度和/或排氣速度，使得爐內排氣和充氣達到一個動態的平衡，進而保證了爐內壓力的穩定；同時，還可通過分壓調節功能實現更高精度的壓力控制；并通過主抽真空和預抽真空縮短了抽真空工藝的時間，縮短了生產周期，進而提高了生產效率，同時降低了電能的消耗，降低了生產成本。因此，本實施例所述技術方案可持續穩定的自動控制并調節各個工藝階段系統內的壓力，實現鑄錠爐內壓力的穩定，進而保障了晶體硅錠的生產質量；同時，生產周期短、生產效率高；且降低了電能的消耗，降低了生產成本。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求
1.一種晶體硅鑄錠爐壓力控制系統，其特征在于，所述系統包括 鑄錠爐爐體；與所述爐體相連的充氣鏈路和排氣鏈路；與所述充氣鏈路相連的第一控制器以及與所述排氣鏈路相連的第二控制器，用于接收爐體的壓力信息，根據所述壓力信息，所述第一控制器通過控制充氣鏈路的充氣速度和/ 或所述第二控制器通過控制排氣鏈路的排氣速度，進而維持爐內壓力穩定；與所述爐體相連的第一壓力傳感器，用于收集鑄錠爐內的壓力信息，并將所述信息提供給所述第一控制器和第二控制器；其中，所述充氣鏈路包括主充氣通道、旁充氣通道和供氣通道； 所述排氣鏈路包括主抽真空通道、預抽真空通道和維持真空通道。
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述主充氣通道包括 與所述爐體連接的氣體流量計，用于控制充氣速度；與所述氣體流量計連接的氣動閥。
3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述旁充氣通道包括 與所述爐體連接的第一調節閥；與所述第一調節閥連接的手動閥。
4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述供氣通道包括 與所述手動調節閥和氣動閥連接的第二壓力傳感器；與所述第二壓力傳感器連接的充氣管道過濾器； 與所述充氣管道過濾器連接的減壓閥； 與所述減壓閥連接的惰性氣體儲氣罐。
5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，所述主抽真空通道包括 與所述第一壓力傳感器連接的真空主閥；與所述真空主閥連接的真空泵； 與所述真空泵連接的前級泵。
6.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，所述預抽真空通道包括 與所述第一壓力傳感器連接的真空管道過濾器；與所述真空管道過濾器連接的預抽閥； 與所述預抽閥連接的第二調節閥； 所述真空泵和所述前級泵。
7.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述維持真空通道包括 所述真空管道過濾器；所述預抽閥； 所述第二調節閥； 所述前級泵；維持閥，所述維持閥設置在第二調節閥和前級泵之間。
8.一種晶體硅鑄錠爐壓力控制的方法，其特征在于，包括步驟 抽真空處理；在鑄錠各個工藝階段，通過充氣鏈路、排氣鏈路以及控制器聯合調節并維持爐內壓力值在工藝要求值；其中，所述抽真空處理包括預抽真空、主抽真空和維持真空； 所述聯合調節并維持爐內壓力值具體為由第一壓力傳感器收集鑄錠爐內壓力信息， 并將所述信息提供給第一控制和第二控制器；所述第一控制器和第二控制器用于接收所述壓力信息，根據所述壓力信息，將所述壓力信息與其各自設定的工藝壓力值比較，如果爐內壓力值超出工藝壓力值范圍，所述第一控制器通過控制充氣鏈路的充氣速度和/或所述第二控制器通過控制排氣鏈路的排氣速度，控制爐內壓力在工藝要求值，同時，維持爐內壓力穩定。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述抽真空處理具體包括通過排氣鏈路的預抽真空通道對鑄錠爐進行設定時間的預抽真空，以去除爐內氣體內的雜質，同時達到抽氣緩沖的作用；完成設定時間的預抽真空處理后，通過排氣鏈路的主抽真空通道對鑄錠爐進行主抽真空處理，以增加排氣速度，縮短抽真空時間，使爐內壓力快速達到工藝要求壓力值；爐內壓力達到工藝要求壓力值后，通過排氣鏈路的維持真空通道維持爐內前期壓力穩定；其中，對鑄錠爐進行抽真空處理的同時，通過充氣鏈路為鑄錠爐提供惰性氣體，使爐內處在生產工藝要求的惰性氣體的壓力值。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制排氣速度和/或充氣速度為 充氣調節，使系統排氣速度恒定，通過第一控制器控制充氣鏈路的充氣速度，即通過增大或減小充氣速度來維持爐內壓力穩定；或排氣調節，使系統充氣速度恒定，通過第二控制器控制排氣鏈路的排氣速度，即通過增大或減小排氣速度維持爐內壓力穩定。
全文摘要
本發明實施例公開了一種晶體硅鑄錠爐壓力控制系統及方法，所述系統包括鑄錠爐爐體；與所述爐體相連的充氣鏈路和排氣鏈路；與所述充氣鏈路相連的第一控制器以及與所述排氣鏈路相連的第二控制器，用于接收爐體的壓力信息，根據所述壓力信息，所述第一控制器通過控制充氣鏈路的充氣速度和/或所述第二控制器通過控制排氣鏈路的排氣速度，進而維持爐內壓力穩定；與所述爐體相連的第一壓力傳感器，用于收集鑄錠爐內的壓力信息，并將所述信息提供給所述第一控制器和第二控制器；其中，所述充氣鏈路包括主充氣通道、旁充氣通道和供氣通道；所述排氣鏈路包括主抽真空通道、預抽真空通道和維持真空通道。可以實現爐內壓力的穩定控制，保障產品質量。
文檔編號C30B28/06GK102337583SQ20111034651
公開日2012年2月1日 申請日期2011年11月4日 優先權日2011年11月4日
發明者戴煜, 羊建高, 譚興龍 申請人:湖南頂立科技有限公司