阅读说明：本技术 应用于还原炉上的陶瓷绝缘环结构 (Ceramic insulation ring structure applied to reduction furnace ) 是由 梁瑞锋 赵小飞 梁国东 邹分红 刘双银 胡正辉 张龙刚 郑进 缪中祥 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了应用于还原炉上的陶瓷绝缘环结构,解决现有技术爬电距离短、以及易炸裂的问题。本发明包括左半绝缘环和右半绝缘环,左半绝缘环和右半绝缘环以相互间的贴合面为对称面对称分布,左半绝缘环和右半绝缘环的结构相同,均包括绝缘半环结构和凸出于绝缘半环结构的绝缘凸半环结构,绝缘凸半环结构的内径与绝缘半环结构的内径相同,绝缘半环结构的外径大于绝缘凸半环结构外径,绝缘半环结构和绝缘凸半环结构的外表面粗糙度小于Ra0.2,左半绝缘环和右半绝缘环均采用高纯度氧化铝通过冷等静压成型工艺制成。本发明结构简单、设计科学合理。可有效解决现有磁环爬电距离短和易炸裂的问题,最终实现还原炉缺相减少,提升还原炉产量和降低电耗。(The invention discloses a ceramic insulating ring structure applied to a reduction furnace, which solves the problems of short creepage distance and easy cracking in the prior art. The invention comprises a left semi-insulating ring and a right semi-insulating ring, wherein the left semi-insulating ring and the right semi-insulating ring are symmetrically distributed by taking a mutual binding surface as a symmetrical surface, the left semi-insulating ring and the right semi-insulating ring have the same structure and respectively comprise a semi-insulating ring half structure and a semi-insulating convex semi-ring structure protruding out of the semi-insulating ring half structure, the inner diameter of the semi-insulating convex semi-ring structure is the same as the inner diameter of the semi-insulating ring half structure, the outer diameter of the semi-insulating ring half structure is larger than the outer diameter of the semi-insulating ring half structure, the roughness of the outer surfaces of the semi-insulating ring half structure and the semi-insulating ring half structure is smaller than Ra0.2, and the left. The invention has simple structure and scientific and reasonable design. The problem that the existing magnetic ring is short in creepage distance and easy to crack can be effectively solved, the reduction of phase loss of the reduction furnace is finally realized, the yield of the reduction furnace is improved, and the power consumption is reduced.)

应用于还原炉上的陶瓷绝缘环结构

技术领域

本发明涉及应用于还原炉上的陶瓷绝缘环结构。

背景技术

西门子改良法是制备太阳能级多晶硅原料的主流方法。而多晶硅还原炉则是提炼多晶硅棒的专用设备。国内外多晶硅还原炉硅芯击穿启动方式，已由之前电辐射加热器加热方式变革为高压启动方式和低压启动方式(又称预热启动)。其中，低压启动方式即先通过加热装置，使多晶硅还原炉内的硅芯预热到300℃以上，此时硅芯的电阻减小，可以在施加较低电压条件下被击穿。然而低压启动方式易污染硅料，并且加工效率不高。高压启动方式是对多晶硅还原炉的硅芯两端施加高电压(一般要超过4.5kV)，使之成为电阻低的导体，从而提升导通电流速度，使硅芯内部温度迅速升高，极大缩短启动时间，提高生产效率，降低能耗。因此，高压启动方式是目前主流的硅芯电极击穿方式。但是由于采用高压启动方式，对多晶硅还原炉内各部件的绝缘要求就变得更加苛刻、严格。

硅芯电极体主要由电极体、加热石墨头硅芯和电极座三大部分构成。在多晶硅还原炉硅芯采用高压启动方式时，由于电压大，电极体和电极座之间采用陶瓷材料的绝缘磁环进行绝缘处理。绝缘磁环位于电极体靠近加热石墨头硅芯一段的间隙内，其上端覆盖于还原炉的内底盘表面上。在多晶硅生产时，为了兼顾多晶硅生产的质量和效率，多晶硅还原炉还原反应的温度既不是越高越好，也不能太低，一般其温度范围在1080℃～1200℃为佳。为了获得单炉多晶硅产量，需要提高多晶硅还原炉内还原反应时间和还原反应的进料温度。因此，作为硅芯电极体中的绝缘磁环，需要在长时间、强电压(＞4.5kV)和较高温度等恶劣工况下保证有足够的耐高压性能和热稳定性。否则，在长时间高温高压运行后，绝缘磁环容易失效，发生热破坏或电击穿，产生生产事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供应用于还原炉上的陶瓷绝缘环结构，解决现有技术爬电距离短、以及易炸裂的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

应用于还原炉上的陶瓷绝缘环结构，包括左半绝缘环和与所述左半绝缘环配合使用的右半绝缘环，所述左半绝缘环和所述右半绝缘环以相互间的贴合面为对称面对称分布，所述左半绝缘环和所述右半绝缘环的结构相同，均包括绝缘半环结构和凸出于所述绝缘半环结构的绝缘凸半环结构，所述绝缘凸半环结构的内径与所述绝缘半环结构的内径相同，所述绝缘半环结构的外径大于所述绝缘凸半环结构外径，所述绝缘半环结构和所述绝缘凸半环结构的外表面粗糙度小于Ra0.2，所述左半绝缘环和所述右半绝缘环均采用高纯度氧化铝通过冷等静压成型工艺制成。

进一步地，所述左半绝缘环和所述右半绝缘环均采用95％以上高纯度氧化铝通过冷等静压成型工艺制成。

进一步地，所述绝缘半环结构和所述绝缘凸半环结构为一体式结构。

进一步地，所述绝缘半环结构和所述绝缘凸半环结构的内径均为72±0.5mm。

进一步地，所述绝缘半环结构的外径为110±1.0mm，所述绝缘凸半环结构的外径为82.5±1.0mm。

进一步地，所述绝缘半环结构的厚度为12±0.2mm，所述绝缘凸半环结构的厚度为2±0.2mm。

进一步地，所述左半绝缘环和所述右半绝缘环的抗折强度≥300MPa，体积密度≥3.65g/cm³，介电常数在10GHz、20℃时为9-10.5，体积电阻率在500℃时≥10⁸Ω·cm，击穿强度≥20KV/mm，线膨胀系数在20℃-800℃时为6.5-8*10^-6/℃。

进一步地，所述左半绝缘环和所述右半绝缘环的化学稳定性：1:9HCL≤7.0mg/cm²、10％NaOH≤0.15mg/cm²。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明结构简单、设计科学合理，使用方便。可有效解决现有磁环爬电距离短和易炸裂的问题，最终实现还原炉缺相减少，提升还原炉产量和降低电耗。

本发明包括均采用95％以上高纯度氧化铝通过冷等静压成型工艺制成左半绝缘环和右半绝缘环，两者结构相同，并以相互间的贴合面为对称面对称分布，均包括一体式绝缘半环结构和绝缘凸半环结构，包括有绝缘半环结构和绝缘凸半环结构的左半绝缘环和右半绝缘环具有如下性能：抗折强度≥300MPa，体积密度≥3.65g/cm³，介电常数在10GHz、20℃时为9-10.5，体积电阻率在500℃时≥10⁸Ω·cm，击穿强度≥20KV/mm，线膨胀系数在20℃-800℃时为6.5-8*10^-6/℃，所述左半绝缘环和所述右半绝缘环的化学稳定性：1:9HCL≤7.0mg/cm²、10％NaOH≤0.15mg/cm²。如此其爬电距离长，同时还不易炸裂。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明左半绝缘环或右半绝缘环侧视图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-左半绝缘环、2-右半绝缘环、3-绝缘半环结构、4-绝缘凸半环结构。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

如图1和2所示，本发明提供的应用于还原炉上的陶瓷绝缘环结构，结构简单、设计科学合理，使用方便。可有效解决现有磁环爬电距离短和易炸裂的问题，最终实现还原炉缺相减少，提升还原炉产量和降低电耗。本发明包括左半绝缘环1和与所述左半绝缘环1配合使用的右半绝缘环2，所述左半绝缘环1和所述右半绝缘环2以相互间的贴合面为对称面对称分布，所述左半绝缘环1和所述右半绝缘环2的结构相同，均包括绝缘半环结构3和凸出于所述绝缘半环结构3的绝缘凸半环结构4，所述绝缘半环结构3和所述绝缘凸半环结构4为一体式结构。所述绝缘凸半环结构4的内径与所述绝缘半环结构3的内径相同，所述绝缘半环结构3的外径大于所述绝缘凸半环结构4外径，所述绝缘半环结构3和所述绝缘凸半环结构4的外表面粗糙度小于Ra0.2，所述左半绝缘环1和所述右半绝缘环2均采用高纯度氧化铝通过冷等静压成型工艺制成，最好是采用95％以上高纯度氧化铝通过冷等静压成型工艺制成。

本发明所述绝缘半环结构3和所述绝缘凸半环结构4的内径均为72±0.5mm。所述绝缘半环结构3的外径为110±1.0mm，所述绝缘凸半环结构4的外径为82.5±1.0mm。所述绝缘半环结构3的厚度为12±0.2mm，所述绝缘凸半环结构4的厚度为2±0.2mm。

本发明所述左半绝缘环1和所述右半绝缘环2的抗折强度≥300MPa；体积密度≥3.65g/cm³；介电常数在10GHz、20℃时为9-10.5；体积电阻率在500℃时≥10⁸Ω·cm；击穿强度≥20KV/mm；线膨胀系数在20℃-800℃时为6.5-8*10^-6/℃；

化学稳定性：1:9HCL≤7.0mg/cm²、10％NaOH≤0.15mg/cm²。

本发明绝缘半环结构的外缘处、以及绝缘半环结构和绝缘凸半环结构处倒角，并且倒角C0.5。

本发明包括均采用95％以上高纯度氧化铝通过冷等静压成型工艺制成左半绝缘环和右半绝缘环，两者结构相同，并以相互间的贴合面为对称面对称分布，均包括一体式绝缘半环结构和绝缘凸半环结构，包括有绝缘半环结构和绝缘凸半环结构的左半绝缘环和右半绝缘环具有如下性能：抗折强度≥300MPa，体积密度≥3.65g/cm³，介电常数在10GHz、20℃时为9-10.5，体积电阻率在500℃时≥10⁸Ω·cm，击穿强度≥20KV/mm，线膨胀系数在20℃-800℃时为6.5-8*10^-6/℃，所述左半绝缘环和所述右半绝缘环的化学稳定性：1:9HCL≤7.0mg/cm²、10％NaOH≤0.15mg/cm²。如此其爬电距离长，同时还不易炸裂。

本发明结构简单，材料易得，制作方便、成本低廉，使用时不易炸裂，采用本发明安装于还原炉硅棒上运行120小时接地电流为60MA，且容易取。其适用性强，适于在本技术领域大力推广应用。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。