本實用新型涉及一種冶煉技術領域，具體是一種工業硅電爐定向凝固反應器。

背景技術：

隨著全球經濟的發展，人類對能源的需求不斷增長，石油、煤炭等不可再生資源日益枯竭。太陽能作為一種清潔的可再生能源，其研究和開發得到了快速發展。光伏產業的爆發式增長使得太陽能級多晶硅材料的供給出現巨大缺口。傳統的西門子法已不能滿足光伏市場的發展需求。物理冶金法具有投資少、成本低等優點而受到各國的廣泛關注。

定向凝固工藝是物理冶金法制備太陽能級多晶硅的一個重要環節。它通過控制溫度、保溫時間等使得鑄錠單向生長，并利用區域提純效應將雜質元素富集到鑄錠頂部，已達到提純的目的。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的缺點，本實用新型的目的是提供一種結構簡單，能夠解決冶金法提純工藝中存在的渣硅分離效果差、雜質含量較高問題的工業硅電爐定向凝固反應器及澆注方法。

為達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案，一種工業硅電爐定向凝固反應器，包括外層殼體，設在外層殼體內部的剛玉腔體，設在剛玉腔體與外層殼體之間的保溫層，所述的外層殼體的底部設有底板，頂部設有上蓋，所述的上蓋的內側設有保溫模塊，所述的剛玉腔體上端設有環形鋼槽，該環形鋼槽的外端面與保溫層接觸。

進一步，所述外層殼體位套設有加固圈。

進一步，所述的外層殼體上設有相互對稱，且與外層殼體的中心線垂直的耳軸。

進一步，所述剛玉腔體為倒梯形。

所述的外層殼體和剛玉腔體分別與底板通過螺栓固定連接。

本實用新型采用以上技術方案，具有以下優點，生產周期短、污染小、操作簡單、渣硅分離效果好、產品含雜質極低、成品質量高，生產成本低等優點。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是剛玉腔體澆注脫模后結構示意圖；

圖3是翻轉支架結構示意圖。

圖中：1. 外層殼體；2.剛玉腔體；3.保溫層；4.底板；5.上蓋；6. 保溫模塊；7. 環形鋼槽；8.加固圈；9. 耳軸；10.螺栓。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。

實施例1

如圖1和圖2所示的一種工業硅電爐定向凝固反應器，其特征在于，包括外層殼體1，設在外層殼體1內部的剛玉腔體2，設在剛玉腔體2與外層殼體1之間的保溫層3，所述的外層殼體1的底部設有底板4，頂部設有上蓋5，所述的上蓋5的內側設有保溫模塊6，所述的剛玉腔體2上端設有環形鋼槽7，該環形鋼槽7的外端面與保溫層3接觸。

在具體的澆注過程中，剛玉腔體2用于硅液的澆注，在使用的古城中，打開上蓋5向剛玉腔體2沒澆注硅液，然后將上蓋5通過建筑卡扣與外層殼體1固定，待硅液靜止冷卻后，將反應器放置到旋轉支架上，旋轉90°，繼續靜止8小時，然后換上脫模鋼板，在旋轉90°，實現脫模，在靜止的時候澆注的硅液的雜質會漂浮到剛玉腔體2的最上端，當旋轉180°后，雜質會落入到環形鋼槽7內，實現硅液澆注中雜質的除去。

實施例2

在實施例一的基礎上，為了外層殼體1在工作的過程中，更加的牢靠，在所述外層殼體1位套設有加固圈8，用于對外層殼體1進行加固。

在翻轉的過程中，為了使外層殼體1與旋轉支架容易安裝和拆卸，在所述的外層殼體1上設有相互對稱，且與外層殼體1的中心線垂直的耳軸9，在使用的過程中，只需要將耳軸9安裝在旋轉支架的旋轉孔中，實現對外層殼體的支撐和旋轉；

進一步的，為了在澆注后除雜的更加完全，采用的技術方案是所述剛玉腔體2為倒梯形。

為了外層殼體1，剛玉腔體2和底板4之間連接的更加牢靠，所述的外層殼體1和剛玉腔體2分別與底板4通過螺栓10固定連接。

實施例3

一種運用工業硅電爐定向凝固反應器澆注的方法，按照以下步驟進行：

a.準備工作，將攪拌好的耐火材料從底部加入到模具內，并用振動棒均勻振實，振搗過程中要邊加料邊振動，不留死角，避免觸及錨固釘；

b.剛玉腔體2澆注，將剛玉腔體2的外模與剛玉腔體2的內模組合在一起，然后向剛玉腔體2的外模與內膜組成的腔體內澆注剛玉剛玉澆注料，澆注完成后，空冷12h，在空冷期間，保持澆注的剛玉腔體2的表面濕潤，空冷12h后，脫去剛玉腔體2的外模和內模，完成剛玉腔體2的澆注；

c.裝配，將澆注好的剛玉腔體2通過底板定位銷定位固定到底板4上，然后將外層殼體1通過螺栓固定在底板4上，且剛玉腔體2位于外層殼體1的中部，然后向剛玉腔體2與外層殼體1之間塞入纖維保溫棉，并壓實，然后在剛玉腔體2上放上環形鋼槽7；將組裝的保溫層上蓋5蓋合到外層殼體1上，并用建筑卡扣使上蓋5和外層殼體1固定牢固；

d.澆注，打開上蓋5，向剛玉腔體2中澆注硅液，然后蓋上上蓋5；，

e.翻轉，待步驟d中澆注的硅液靜止冷卻后，將反應器放置到如圖3所示的旋轉支架上，旋轉90°，繼續靜止8小時，然后換上脫模鋼板，在旋轉90°，實現脫模；

f.烘干，脫模完成后，將剛玉腔體2內清理干凈，然后用耐火泥對剛玉腔體2進行修補，并噴涂Si₃N₄，然后至少烘干12h，保證水分完全蒸發方可進行下一次澆注。

澆注時要求一次性連續澆注液態工業硅，溫度應不低于1700℃，澆注完成后需要立即蓋上保溫纖維蓋板；90min后，將模具整體翻轉90°，8h后，打開保溫纖維板上蓋，換上脫模鋼板，將模具整體再翻轉90°，自動脫模。脫模后，模具內襯必須清理干凈，然后采用耐火泥進行修補，并噴涂Si₃N₄，烘干12h方可進行下一次澆注。

以上例舉僅僅是對本實用新型的舉例說明，并不構成對本實用新型的保護范圍的限制，凡是與本實用新型相同或相似的設計均屬于本實用新型的保護范圍之內。