精功鑄錠爐安全操作規(guī)程.doc

海南英利新能源有限公司 2011 年 11 月 30 日 實(shí)施 JJL500 鑄錠爐 安全操作規(guī)程 文件編號 版 次 修訂狀態(tài) 受控狀態(tài) 編 制 審 核 批 準(zhǔn) JJL500 鑄錠爐安全操作規(guī)程 第 1 頁 共 13 頁 目次 1 范圍 2 2 引用文件 2 3 對操作人員的要求 2 4 鑄錠爐操作規(guī)程 2 4 1 系統(tǒng)介紹 2 4 2 鑄錠爐系統(tǒng)組成 2 4 3 爐子的操作 4 4 4 安全的裝上石墨板和螺栓將石墨支撐板放在坩堝周圍 6 4 5 MONITORING THE AUTO CYCLE 11 5 設(shè)備的維修與保養(yǎng) 15 JJL500 鑄錠爐安全操作規(guī)程 第 2 頁 共 13 頁 1 范圍 本文制定了JJL 500鑄錠爐操作規(guī)程 本文件僅適用于JJL 500鑄錠爐 2 引用文件 廠家設(shè)備使用說明書 3 對操作人員的要求 3 1 熟悉設(shè)備安全操作規(guī)程 能正確使用設(shè)備 3 2 未經(jīng)批準(zhǔn) 不準(zhǔn)無關(guān)人員操作設(shè)備 3 3 多人操作同一設(shè)備 應(yīng)嚴(yán)格履行交接班檢查手續(xù) 3 4 精功鑄錠爐使用過程中嚴(yán)格執(zhí)行 精功鑄錠爐維修保養(yǎng)作業(yè)指導(dǎo)書 使其達(dá)到設(shè)備完好標(biāo)準(zhǔn) 4 鑄錠爐操作規(guī)程 4 1 精功鑄錠爐工作原理簡介 精功鑄錠爐工作順序?yàn)?加熱 熔化 晶體生長 退火 冷卻 并包含突發(fā)情況出現(xiàn)時的急冷 控 制原理及生產(chǎn)流程簡述如下 通過工控機(jī)設(shè)置完各種工藝參數(shù)和預(yù)設(shè)定參數(shù)后 送達(dá) SNAP 智能控制器 將經(jīng)過 SiN 涂布處理的坩堝里裝入多晶硅料 并放置在熱交換臺上 關(guān)閉閉爐體及隔熱籠 并抽真空 然后通過調(diào)整可控硅來控制變壓器輸出 3800A 的電流加到石墨加熱器 并通過 SNAP 智能控制器 自動 溫度控制 加熱若干小時以使多晶硅料熔化 當(dāng)多晶硅料完全熔化后 根據(jù)工藝要求 緩慢降低隔熱底 板 暴露出熱交換臺 使能量可以藉輻射方式散發(fā)至通有冷卻水的爐壁 熱交換臺的溫度下降會使硅溶 液形成垂直的溫度梯度 此溫度梯度控制硅由底部開始凝固結(jié)晶 當(dāng)所有硅料凝固結(jié)晶后 硅錠再經(jīng)過 熱退火 供入惰性氣體 控制冷卻方式等步驟消除熱應(yīng)力 以避免鑄塊出現(xiàn)裂縫及減少差排的發(fā)生 冷 卻到規(guī)定溫度后 開爐出料 4 2 精功鑄錠爐系統(tǒng)介紹 4 2 1 鋼結(jié)構(gòu)部件 鋼結(jié)構(gòu)部份分上下兩層 中部三支腿支撐爐體以及驅(qū)動裝置 外部四立柱支撐整 個鋼樓面 兩側(cè)裝有樓 梯 可選 鋼結(jié)構(gòu)平臺上部圍有護(hù)欄 真空與供氣系統(tǒng) 水 冷卻系統(tǒng) 電源供應(yīng)系統(tǒng) 控制柜與操作 面板的大部分管路都懸藏于鋼結(jié)構(gòu)平臺下面 JJL500 鑄錠爐安全操作規(guī)程 第 3 頁 共 13 頁 圖 1 系統(tǒng)硬件 4 2 2真空爐體 整個真空爐體的中部為圓柱形 上下端呈碟形 分內(nèi)外兩層 中間夾層通有冷卻水 從中部法蘭面 分為上下爐體 上爐體由三個支腿支撐固定 下爐體懸掛于三個螺 旋升降器末端 一個直流馬達(dá)通過可 彎曲的軟軸驅(qū)動這三個螺旋升降器的絲杠 使下爐體上下移動 當(dāng)上下爐體閉合時 法蘭面上的密封圈 被緊壓 同時合上法蘭面外側(cè)的鎖緊裝置 保證不漏氣 4 2 3加熱隔熱系統(tǒng) 隔熱系統(tǒng)分為隔熱籠 隔熱底板 加熱組件 熱交換臺四個部分 隔熱籠在上爐體內(nèi) 由上下兩層 不銹鋼框架組成 四周襯有碳纖維隔熱材料 所 有隔熱材料為平板狀 便與安裝與更換 以兩層堆積的 方法避免流失熱量 整個框架用三根不銹鋼桿懸掛于上爐體內(nèi)側(cè)凸臺上 隔熱底板通過下爐體底部安裝 的平行驅(qū)動絲杠系統(tǒng)完成升降功能 中部支撐桿外側(cè)用不銹鋼波紋管保護(hù) 防止漏氣 當(dāng)隔熱底板運(yùn)行 到最高位置時 和隔熱籠配合組成一個密閉腔體 加熱組件由銅電極 石墨加熱部件及絕緣陶瓷管組成 六個銅電極從爐體上方穿入 提供交流電至石墨加熱部件 加熱部件懸掛于上爐體內(nèi) 是由四組上下彎 曲的石 墨板組成 呈四方型 四角用連接板連接 絕緣陶瓷管使加熱組件和隔熱籠相互絕緣 保證生 產(chǎn)安全 石墨加熱部件周圍即是隔熱籠 在下爐體內(nèi) 用三根石墨柱支撐一個散熱交換臺 用于放置坩 堝及均 坩堝底部溫度 4 2 4真空與供氣系統(tǒng) 真空系統(tǒng)是由羅茨泵 機(jī)械滑閥抽氣泵 安全閥及其他管路等附件組成 羅茨泵和滑閥泵同時工作 可以使?fàn)t內(nèi)壓力迅速降至 0 06mbar 當(dāng)工作壓力需維持在400 600mbar 時 由機(jī)械滑閥抽氣泵作用 氬氣注入量由質(zhì)流控制器控制 抽氣量是由連接真空泵的比例調(diào)節(jié)閥控制 空氣壓力擋板閥用于關(guān)閉氬 氣進(jìn)氣系統(tǒng)及使?fàn)t體與真空系統(tǒng)分開 JJL500 鑄錠爐安全操作規(guī)程 第 4 頁 共 13 頁 4 2 5 冷卻系統(tǒng) 冷卻循環(huán)水共有八路 通過管路和爐體水道分別流經(jīng)爐體的上中下部 六路電極和真空泵 冷卻水 歧管裝在鋼結(jié)構(gòu)部件的后方支腳上 并配有流量計(jì)和溫度傳感器 便于監(jiān)測冷卻循環(huán)水的正常運(yùn)行 升 溫后的水通過外部冷卻系統(tǒng)進(jìn)行熱交換 并用水泵送回 4 2 6 電源供應(yīng)及控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)分為上位機(jī)和下位機(jī) 上位機(jī)以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為主體構(gòu)成完成監(jiān)控和輸入?yún)?shù)等功能 下位機(jī)以 SNAP 智能控制系統(tǒng)為主體構(gòu)成 大致分為以下幾大部分 1 工控機(jī) 整個控制系統(tǒng)以工控機(jī)作為上位機(jī) 上位機(jī)完成控制工藝的設(shè)置 控制過程的監(jiān) 控 各種反饋信息 如 溫度 水流量 隔熱區(qū)位置 控制階段等 顯示 出現(xiàn)異常 情況報警顯示 統(tǒng)計(jì)和記錄整個硅結(jié)晶過程的各種參量的變化情況并生成圖表 2 SNAP 智能處理器 SNAP 智能處理器作為控制系統(tǒng)的下位機(jī)單元 也是控制的核心單元 完成對溫度的控制 真空 度及充入氬氣的壓力控制 隔離籠的提升控制 多晶硅結(jié)晶的速度及冷卻水流量等的檢測 并送 達(dá)上位機(jī) 3 加熱器的電源系統(tǒng) 電源系統(tǒng)包括大容量的降壓變壓器及可控硅控制單元 提供給石墨加熱部件所需 要的低壓大電 流的電源 4 真空系統(tǒng)控制單元 真空系統(tǒng)控制單元包括對真空泵 羅茨泵 機(jī)械滑閥抽氣泵 的控制 真空度檢測 及氣體流量控 制 5 檢測單元 檢測單元包括溫度 水流量 隔熱籠位置等檢測 檢測器件包括熱電偶 紅外測 溫儀 流量計(jì) 以及位置反饋編碼器 6 運(yùn)動控制單元 運(yùn)動控制單元控制下爐體及隔熱底板的升降動作 7 系統(tǒng)供電單元 系統(tǒng)電源單元由總電源開關(guān) 控制柜內(nèi)配電保護(hù)裝置 及 UPS 等構(gòu)成 JJL500 鑄錠爐安全操作規(guī)程 第 5 頁 共 13 頁 4 3 安全操作規(guī)程與要求 本節(jié)指導(dǎo)操作者如何進(jìn)行鑄錠爐的操作 以實(shí)現(xiàn)最終目的 生產(chǎn)合格的硅錠 4 3 1 操作步驟與方法 一般情況下 精功爐能在全自動模式下運(yùn)行 幾乎不需要操作工的干預(yù) 操作工只負(fù)責(zé)裝硅料 出 錠 確認(rèn)長晶階段的設(shè)置是否正確 輸入的操作參數(shù)是否正確 定期檢查操作工控制盤上顯示的輸出值 和信號是否正確以便推測爐子的運(yùn)行狀況 操作工也必須定期記錄這些操作參數(shù) 為接班的操作工提供 參考及預(yù)測工藝流程 該控制系統(tǒng)也需要操作工確認(rèn)某個工藝階段已經(jīng)正常結(jié)束 例如 確認(rèn)熔化階段 已經(jīng)結(jié)束 4 3 1 1 裝爐 打開手動運(yùn)行窗口 如果爐腔內(nèi)壓力小于 980mbar 按一下氣體回填按鈕給爐內(nèi)充氬氣 使?fàn)t內(nèi)壓 力恢復(fù)到正常大氣壓 然后就可以在界面 圖 2 頂部找到一個下爐體操作按鈕 按下該按鈕 并確認(rèn)下爐體夾子已松開 然后在彈出的下爐體提升窗口 圖 3 中進(jìn)行操作打開下爐 體 圖 2 圖 3 安全的裝上石墨板和螺栓將石墨支撐板放在坩堝周圍 將螺栓對準(zhǔn)安裝孔螺入且固定 螺栓不能擰 得太緊 只能用手指擰緊 繼續(xù)固定支撐板直到完全圍住坩堝 仔細(xì)地移動加料 卸料叉車 叉住坩堝 底部 保證坩堝底板位于叉車的中間 使它慢慢地離開支架 將叉車升到極限位置后小心地驅(qū)動直到兩個橡膠緩沖器接觸爐子前部 調(diào)節(jié)上升 下降控制器 將速 度調(diào)到最小值 慢慢地降低坩堝 小心地放到石墨塊上 JJL500 鑄錠爐安全操作規(guī)程 第 6 頁 共 13 頁 繼續(xù)降低叉車直到離開坩堝底板 慢慢地挪出叉車 放到安全的地方 檢查暴露在外的底部腔室是否有大塊的硅料或者石英坩堝是否位于石墨塊的中間 不要用真空清潔 陶瓷支架 否則它會變得很粗燥 清潔上部腔室上的密封法蘭和底部腔室上的 O 形環(huán) 如果必要 可以涂抹適量真空脂在 O 形環(huán)表面 在手動屏幕上 按下腔室提升按鈕 打開下面的腔室提升屏幕 就可以合上下爐體了 關(guān)閉下爐體 的操作流程與打開下爐體的流程類似 只是需要將操作臺左上角的旋鈕向反方向旋轉(zhuǎn) 工控機(jī) 爐腔升降按扭 注意 檢查下面腔室的最大速度是否小于或者等于 40 遞減速度是否為 5 啟動速度是否為 0 遞增 速度是否為 3 可以按住操作工控制盤左上角的加速 減速按鈕來更改 下面的腔室開始向上運(yùn)動 加速到最大速度 40 保持這個速度運(yùn)動直到腔室傳感器探測到減 速開關(guān)的上限 此時速度降到最大速度的 5 當(dāng)腔室到達(dá)上限位時 將會停止運(yùn)動 在驅(qū)動器里有一個 滑動式離合器以防止損壞提升驅(qū)動器的部件 如果激發(fā)了一個制動動作 離合器將觸發(fā)一個臨近傳感器 下面的腔室提升屏幕上的離合器指示燈會變成紅色 松開上升 下降按鈕 卡上 4 個夾子 加熱機(jī)械泵 泵先運(yùn)行 20 分鐘以抽出腔室內(nèi)的空氣后才能加 熱 在手動屏幕上 單擊 V G 中的 G 或者 V 直到顯示 V 后在打開羅茨泵閥門繼續(xù)降低腔內(nèi)的壓力 按下 開始抽氣 鈕后開始計(jì)算降壓的時間從主參數(shù)屏幕上規(guī)定的降壓時間中減去機(jī)械泵的抽氣時間 即啟 動羅茨泵抽氣降壓時才開始計(jì)算減壓時間 用機(jī)械泵降低腔室內(nèi)的壓力至 40mbar 然后啟動羅茨泵 這兩個泵同時作用 繼續(xù)降壓到 0 02mbar 一般情況下 腔室壓力從最初值降到 0 02mbar 需要 1 2 個小時 視坩堝放入爐內(nèi)時 DS Block 的溫度和爐子打開的時間長短而定 降壓前和壓力降到 0 02mbar 前 用泵抽出坩堝和硅料上粘附 JJL500 鑄錠爐安全操作規(guī)程 第 7 頁 共 13 頁 的潮氣 4 3 1 2 檢查工藝及參數(shù) 裝料完畢 合緊下爐體后 操作者需要檢查工藝文件及參數(shù)是否正確 打開自動控制窗口 檢查工 藝文件名稱 如果工藝文件名稱確認(rèn)是正確的 然后打開工藝窗口檢查工藝文件的每一條是否都正確 工藝檢查完全正確后 再返回自動控制窗口 然后按參數(shù)表按鈕打開主參數(shù)窗口 檢查各個參數(shù)是否都 設(shè)置正確 檢查加載功率曲線是否正常 自動控制屏 自動運(yùn)行 4 3 1 3 開始自動運(yùn)行 啟動一個自動循環(huán)前 檢查瀏覽屏幕頂部中間方框里名稱說明的內(nèi)裝配方是否正確 如果沒有配方 的名字或者名字錯誤 按下屏幕底部的模式按鈕后再按下裝入配方鈕 從顯示的清單中選擇一個正確的 名字 按下模式按鈕 再按下主參數(shù)鈕 檢查所有的值是否正確 按下報警鈕 確認(rèn)沒有任何報警狀態(tài) 返回到瀏覽屏幕 確認(rèn) 8 個水路中都有適量的水流 JJL500 鑄錠爐安全操作規(guī)程 第 8 頁 共 13 頁 4 3 1 4 抽真空檢測 抽真空檢測時 如果水流量不足 就會在抽真空檢測窗口右邊顯示如下信息 操作者可以按照提示信息 首先點(diǎn)擊確認(rèn)報警按鈕停止報警聲 然后選擇是要繼續(xù)抽氣或者終止運(yùn) 行 抽真空時 如果在設(shè)定的時間內(nèi)爐內(nèi)壓力沒有抽到要求的真空壓力值 就會顯示另一個報警信息 如圖 在抽真空時還會出現(xiàn)一個如下的報警 該報警在閉氣檢測泄漏時產(chǎn)生 即在一定時間內(nèi)的漏氣量超 出了允許值 每一步操作結(jié)束后 如果正常 淡綠色的燈會變成深綠色 監(jiān)控羅茨泵打開 只有在真空模式時才 打開 的時間以保證固有壓力的正確性 同時監(jiān)控爐子的整個降壓時間 即剩下的降壓時間 秒 減去 達(dá)到固有壓力后的降壓時間 只有在手動屏幕上才能顯示達(dá)到固有壓力的時間 分鐘 和整個降壓抽氣 的時間 一旦剩下的抽氣時間降到 0 將會關(guān)閉所有閥們開始測試壓力上升率 如果系統(tǒng)出現(xiàn)水流報警 爐子在允許時間內(nèi)不會降到固有壓力或者不會正確地進(jìn)行壓力上升率的測 JJL500 鑄錠爐安全操作規(guī)程 第 9 頁 共 13 頁 試 在屏幕右邊會顯示對應(yīng)的信息 4 3 1 5 熔化結(jié)束 在工藝文件熔化模式時 其中某一步會有一個特殊功能 熔化結(jié)束 系統(tǒng)自動運(yùn)行到這一步 會 自動啟動一個熔化結(jié)束監(jiān)視子程序 判斷爐內(nèi)的硅料是否已完全熔化 如果檢測到已完全熔化 系統(tǒng)就 會產(chǎn)生一個熔化結(jié)束報警 報警產(chǎn)生后 要求操作者確認(rèn)硅料確實(shí)已熔化完畢 此時操作者可以先按下關(guān)閉報警音按鈕關(guān)掉報警聲 然后從爐體頂部觀察孔中觀察硅料是否確實(shí)已熔化 如確定已熔化 操作者就可以按下同意按鈕 系統(tǒng) 就直接跳過當(dāng)前正在運(yùn)行這步工藝 轉(zhuǎn)到下一條工藝去執(zhí)行 如操作者發(fā)現(xiàn)硅料并未完全熔化 則必須 按下取消按鈕 繼續(xù)執(zhí)行本條工藝 直至再次出現(xiàn)熔化結(jié)束報警 熔化報警 透頂報警 一旦確認(rèn)了熔化結(jié)束 程序會降低配方里各個階段的溫度以備長晶 4 3 1 6 中央結(jié)晶結(jié)束 工藝進(jìn)行到結(jié)晶模式后 系統(tǒng)會自動啟動另一個子程序 輔助判斷硅料中央頂部是否已經(jīng)結(jié)晶 如 果檢測到中央已結(jié)晶 系統(tǒng)就會產(chǎn)生一個中央結(jié)晶結(jié)束報警 如圖 10 報警產(chǎn)生后 同樣需要操作者確認(rèn) 操作者可以先按下關(guān)閉報警音按鈕關(guān)掉報警聲 然后從爐體頂 部觀察孔中觀察硅料中央是否確實(shí)已結(jié)晶 如確定已結(jié)晶 操作者就可以按下開始延時按鈕 系統(tǒng)等主 參數(shù)中設(shè)定的延時時間走完 然后直接跳過當(dāng)前正在運(yùn)行這步工藝 轉(zhuǎn)到下一條工藝去執(zhí)行 如操作者 發(fā)現(xiàn)硅料并未完全結(jié)晶 則必須按下取消按鈕 繼續(xù)執(zhí)行本條工藝 直至再次出現(xiàn)結(jié)晶結(jié)束報警 4 3 1 7 邊角結(jié)晶結(jié)束 一般來說 工藝文件中結(jié)晶模式的最后一步有一個特殊功能 邊角結(jié)晶結(jié)束 系統(tǒng)運(yùn)行到有該標(biāo) 志工藝步時 會自動啟動一個輔助子程序 判斷硅料邊角部分是否已結(jié)晶 當(dāng)檢測到已完成邊角結(jié)晶時 JJL500 鑄錠爐安全操作規(guī)程 第 10 頁 共 13 頁 就會彈出邊角結(jié)晶結(jié)束窗口 如圖 12 邊角結(jié)晶結(jié)束 同樣 需要操作者確認(rèn)該報警是否正確 4 3 1 8 終止一個自動運(yùn)行程序 在一個偶然的情況下 有必要終止一個自動循環(huán)后轉(zhuǎn)換到緊急冷卻階段 按下模式屏幕上的暫停鈕 再按下終止自動鈕 點(diǎn)擊確認(rèn)鍵就轉(zhuǎn)換到緊急冷卻階段或者點(diǎn)擊刪除后再返回到模式屏幕 如果錯誤地選擇了終止程序 或者錯誤地選擇了刪除 可以點(diǎn)擊 繼續(xù)運(yùn)行 使程序從暫停的地方繼續(xù)開始運(yùn)行 在程序控制的緊急 冷卻期間 會凝固剩余的硅和迅速冷卻爐子以防爐子受損 如果操作工想早點(diǎn)結(jié)束緊急冷卻程序 也可以終止緊急冷卻過程 點(diǎn)擊模式屏幕上的暫停后再終止 緊急冷卻程序 會打開第二個屏幕詢問操作工是否想終止緊急冷卻程序 提問你確實(shí)想結(jié)束緊急冷卻嗎 點(diǎn)擊確認(rèn)鍵 結(jié)束緊急冷卻程序或者點(diǎn)擊刪除返回到模式屏幕 如果選擇確認(rèn)鍵 爐子將轉(zhuǎn)移到閑置 停頓 模式 結(jié)束所有的自動控制過程 4 3 1 9 調(diào)節(jié)操作狀態(tài) 有時需要利用配方程序調(diào)節(jié)當(dāng)前值 按下暫停鈕可以做暫時的更改 按下真實(shí)值鈕可以打開真實(shí)值 屏幕 可以在這個屏幕上將爐子從溫度控制模式轉(zhuǎn)換到功率控制模式 改變設(shè)定溫度和設(shè)定功率 改變隔 熱層的目標(biāo)位置 設(shè)定壓力和壓力控制模式 警告 只有合格人員才能更改這些值和移動隔熱層等等 更改前 必須知道改后的效果 即使改錯 了 也得等到當(dāng)前的自動控制階段運(yùn)行結(jié)束后才能再次更改 JJL500 鑄錠爐安全操作規(guī)程 第 11 頁 共 13 頁 記住 功率 溫度 隔熱層的位置將從當(dāng)前設(shè)定值變到當(dāng)前階段配方里的規(guī)定值 注意 當(dāng)轉(zhuǎn)換到功率控制模式時 設(shè)定功率為 0 在某些時候 有必要更改某一個階段里的時間或者從一個階段改到另一個階段 可以按下模式屏幕 上的暫停鈕 將一個新時間 一個新模式輸入到顯示的方框里 屏幕底部的注解里有各種模式 模式編號 一旦輸入一個新模式編號 就可以看見一個新階段編號 如果沒有輸入一個新時間 將顯示時間 0 會打開一個屏幕要求操作工確認(rèn)他是否想將 0 輸入新階 段里 并且給他一個輸入新時間的機(jī)會 必須按下一個確定按鈕以便接受輸入的時間或小時 分鐘 程序才能繼續(xù)運(yùn)行 操作工