Абсталяванне для выдалення пылу ў працэсе крышталізацыі монакрышталічнага крэмнію

Калі гавораць праабсталяванне для выдалення пылуу кантэксце вырошчвання монакрышталя, многія адразу ўяўляюць сабе проста выцяжныя парасоны або цыклоны недзе на перыферыі цэха. Гэта, мабыць, самая распаўсюджаная памылка. На справе, калі ты хоць раз бачыў, як з-за мікраскапічнай часціцы на мяжы падзелу фаз пайшоў дыслакацыйны зростак і ўся буля пайшла ў шлюб, разумееш - пылавыдаленне гэта не дапаможная сістэма, а частка тэхналогіі крышталізацыі. Асабліва ў нашых расійскіх умовах, дзе цэхі часта не новыя, а патрабаванні да чысціні крэмнія растуць з кожным годам.

Дзе крыецца праблема: не там, дзе шукаюць

Асноўны выклік - нават не сам пыл у паветры працоўнай зоны, хоць і гэта крытычна. Галоўная крыніца рызыкі - гэта другаснае пылаўтварэнне ад самага абсталявання і дапаможных працэсаў. Напрыклад, пры загрузцы полікрэмнію ў тыгель, пры працы механізмаў уздыму і кручэнні, нават пры замене награвальнікаў. Часціцы графіту, рэшткі аксідных плёнак, абразіўны знос накіроўвалых - усё гэта ляціць у зону гарачай зоны. Стандартныя агульнаабменныя вентыляцыі тут нямоглыя, патрэбна лакальная, прычым інтэграваная ў сам працэс.

Мы ў свой час спрабавалі адаптаваць сістэмы ад лёгкай металургіі - не пайшло. Тэмпературны рэжым вакол печы Чохральскага спецыфічны: магутныя цеплавыя патокі, канвекцыя, магнітныя палі (калі выкарыстоўваецца падмагнічванне). Выцяжны парасон павінен не парушаць тэмпературную карціну ў меніска, інакш крышталь пачне 'гуляць'. Прыходзілася балансаваць паміж сілай адсмоктвання і цеплавым ударам. Некалькі партый тады сышлі з падвышаным утрыманнем кіслароду, пакуль не падабралі геаметрыю і размяшчэнне паветразаборнікаў.

Дарэчы, пра магнітныя палі. Калі ў сістэме выкарыстоўваецца абсталяванне для індукцыйнага нагрэву або бестыгельнай зоннай плаўкі, то металічныя элементы пылаўлоўных гасцінцаў могуць уплываць на канфігурацыю поля. Гэта тонкі момант, пра які часта забываюць праекціроўшчыкі вентыляцыі. Прыйшлося кансультавацца са спецыялістамі, якія глыбока ў тэме электрамагнітных сістэм, напрыклад, з інжынерамі зкарпарацыі Лонджы. Іх вопыт у распрацоўцы горнапрамысловага і электрамагнітнага абсталявання аказаўся карысным для разумення ўзаемадзеяння палёў і канструкцый.

Канкрэтныя рашэнні і іх 'падводныя камяні'

Цяпер у industry standard паступова ўваходзяць сістэмы з ламінарным струменем, якія агароджваюць зону росту. Але і тут не ўсё гладка. Матэрыялы фільтраў - асобная гісторыя. Для фінальнай стадыі НЕРА-фільтры, вядома, але перад імі патрэбна эфектыўная папярэдняя ачыстка, інакш яны будуць мяняцца кожны тыдзень. Мы тэставалі рашэнне з электрастатычнымі ападнікамі, але сутыкнуліся з праблемай азону - для крэмнію гэта непажаданы актыўны газ. Адмовіліся.

Адзін з адносна ўдалых праектаў, які я бачыў у працы, быў пабудаваны на прынцыпе двухконтурнага адсмоктвання. Першы контур - нізкахуткаснае адсмоктванне непасрэдна з-пад кажуха печы, улоўліванне буйнога пылу і цяпла. Другі - тонкая ачыстка паветра, які падаецца ў ламінарную столь над працоўнай зонай. Ключавым было падзяліць гэтыя патокі і не даць "бруднаму" паветру з першага контуру дзе-небудзь перасекчыся з другім. Схема складаная, дарагая ў мантажы, але акупілася зніжэннем працэнта шлюбу на 1.2% за паўгода - для вытворчасці гэта вялізныя лічбы.

Важны нюанс - абслугоўванне. Любая, нават самая дасканалая сістэма, забіваецца. Калі доступ да фільтраў або паветраводам патрабуе прыпынку печы на ​​суткі - гэта непрымальна. Канструкцыя павінна дазваляць сэрвіс у міжцыклавыя вокны, 4-8 гадзін. Мы аднойчы заклалі ў праект сістэму з гарызантальнымі высоўнымі касетамі фільтраў - зэканомілі месца, але потым аказалася, што для іх замены патрэбен спецыяльны пагрузчык, якога ў цэху няма. Прыйшлося перарабляць на вертыкальныя, з простых усходаў.

Інтэграцыя з працэсам: погляд аператара

З пункта гледжання чалавека ў печы, сістэма не павінна ствараць лішняга шуму ці вібрацыі. Вібрацыя - вораг монакрышталя. Аднойчы паставілі магутны вентылятар на агульную пліту з падмуркам печы - мікравібрацыі перадаваліся праз падставу, і на крышталях стабільна з'яўляліся палосы. Прыйшлося рабіць незалежны вібраізаляваны падмурак пад сістэму вентыляцыі. Здавалася б, дробязь, але яе не знойдзеш у тэхзаданні.

Іншы аспект - кіраванне. Сучасныя ўстаноўкі вырошчвання крышталяў цалкам аўтаматызаваны. Ідэальна, калі сістэмавыдалення пылутаксама ўбудавана ў гэты контур і рэгулюе магутнасць адсмоктвання ў залежнасці ад этапу працэсу: больш інтэнсіўна пры загрузцы і выгрузцы, мінімальны струмень падчас росту цела крышталя. Але такая інтэграцыя - гэта заўсёды рызыка. Калі алгарытм дасць збой і створыць залішнюю цягу ў крытычны момант, можна страціць булю. Таму ў нас заўсёды застаецца ручны дублюючы контур, і аператары навучаны яго выкарыстоўваць.

Тут, дарэчы, спатрэбіўся досвед кампаній, якія займаюцца складаным прамысловым абсталяваннем з сістэмамі кіравання. Ведаю, штокарпарацыя Лонджы, З яе сур'ёзнай вытворчай і інжынернай базай (больш за 1200 супрацоўнікаў, з якіх большасць – з вышэйшай адукацыяй), як раз здольная распрацоўваць такія комплексныя рашэнні. Іх сайтhttps://www.ljmagnet.ruадлюстроўвае маштаб дзейнасці, хоць напрамую пра крэмній там можа і не быць - але прынцыпы пабудовы надзейных прамысловых сістэм універсальныя.

Эканоміка пытання: лічыць трэба ўсё

Кошт сістэмы можа быць высокай, і фінансісты заўсёды пытаюцца аб ROI. Самы просты разлік - праз прадухілены шлюб. Але ёсць і менш відавочныя артыкулы эканоміі. Напрыклад, падаўжэнне тэрміна службы дарагіх награвальнікаў і цеплаізаляцыі печы, якія руйнуюцца пад уздзеяннем які праводзіць пылу (тая ж вугляродная). Або зніжэнне выдаткаў на чыстку і абслугоўванне самай вакуумнай сістэмы, калі печ працуе пад разраджаннем.

У нас быў кейс, калі пасля ўкаранення эфектыўнага пылавыдалення на этапе загрузкі, удалося павялічыць міжсэрвісны інтэрвал вакуумных помпаў амаль на 30%. Гэта прамая эканомія на алеі, фільтрах і працавыдатках. Гэтыя лічбы ўжо пераконваюць кіраўніцтва лепш за любыя тэхналагічныя аргументы.

Але ёсць і адваротны бок - энергаспажыванне. Магутныя вентылятары і падагрэў / астуджэнне паветра ў сістэме - гэта кілаваты. Сучасныя сістэмы з рэкуперацыяй цяпла і частотным рэгуляваннем рухавікоў дапамагаюць зменшыць выдаткі. Але іх укараненне - гэта яшчэ адзін віток капітальных укладанняў. Баланс знайсці складана.

Погляд у будучыню: што зменіцца

Трэнд відавочны - татальная аўтаматызацыя і цыфравізацыя. Думаю, хутка мы ўбачым сістэмы, якія ў рэальным часе маніторыць не толькі аб'ём пылу, але і яе склад (спектраметрычны аналіз часціц, якія выносяцца), і карэктуюць параметры адсмоктвання або нават папярэджваюць аб неабходнасці абслугоўвання канкрэтнага вузла абсталявання, з якога ідзе падвышаны пылавылучэнне. Гэта будзе наступны ўзровень інтэграцыі.

Яшчэ адзін напрамак - матэрыялы. З'яўленне новых, больш даўгавечных і селектыўных якія фільтруюць матэрыялаў, магчыма, на аснове мембран, якія будуць затрымоўваць толькі цвёрдыя часціцы вызначанага памеру, не ствараючы вялікага супраціву струменю. Гэта знізіць энергазатраты.

У канчатковым рахунку,абсталяванне для выдалення пылу падчас крышталізацыі монакрышталічнага крэмніюперастане ўспрымацца як 'абавязковае зло' ці артыкул выдаткаў. Яно стане такім жа тэхналагічным модулем, як і сістэма кантролю дыяметра ці тэмпературы. І яго эфектыўнасць будзе напрамую ўплываць на ключавы паказчык - выхад прыдатнага, кошт вафлі. А ў нашай справе, як вядома, выйграе той, хто кантралюе кожную дробязь. Нават нябачную воку парушынку.