CH339996A - Elektrischer Ofen zur kontinuierlichen Herstellung von Silizium oder von Stoffen mit ähnlichem Reaktionsprozess - Google Patents

Description

  Elektrischer Ofen zur kontinuierlichen Herstellung von Silizium oder von Stoffen       mit    ähnlichem     Reaktionsprozess       Die Herstellung von Silizium geschieht dadurch,  dass man Kieselsäure mit Hilfe von Kohlenstoff ge  wöhnlich in Form von Holzkohle reduziert. Diese  Stoffe lässt man miteinander durch Erhitzung auf  Reaktionstemperatur im Lichtbogen reagieren. Die  hierzu verwendeten     Lichtbogenöfen    sind ziemlich  seicht ausgeführt und haben grössere horizontale Ab  messungen. Die     Wärmeverluste    an der     Oberfläche     und in der Umgebung der Elektroden sind daher  beträchtlich.

   Auch kann     Siliziumabbrand    dadurch ent  stehen, dass bei den herrschenden Temperaturen das  gebildete Silizium zu verdampfen beginnt. Dieser       Abbrand    wird durch die verhältnismässig geringe       Chargenhöhe    und durch die um die Lichtbögen sich  bildenden Krater sowie die hohen     Lichtbogentempe-          raturen    begünstigt. Ausserdem ist die Wärmestrahlung  vom Ofen so stark, dass sehr ungünstige Arbeits  bedingungen für das Personal auftreten, das ständig  mit der Wartung des Ofens beschäftigt ist.  



  Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen  elektrischen Ofen zur kontinuierlichen Herstellung  von Silizium oder von Stoffen mit ähnlichem     Reak-          tionsprozess.    Die neue Konstruktion bezweckt, die  oben erwähnten Ungelegenheiten zu vermeiden und  gleichzeitig bedeutende Vorteile in wärmewirtschaft  licher und betriebstechnischer Beziehung zu erzielen.

    Erfindungsgemäss ist der Ofen ein Induktionsofen,  der eine primäre Ofenwicklung besitzt, deren Wärme  leistung regelbar und derart angeordnet ist, dass im  Ofenraum eine     Einfüll-    und     Kondensierungszone,     eine heisseste Reaktionszone, eine kühlere     Sammel-          zone    für den gebildeten Stoff und eine wieder  wärmere     Zapfzone    entstehen, und welcher Ofen fer  ner einen als Sekundärwicklung dienenden Graphit  zylinder zur Wärmeerzeugung in der Charge sowie  eine hitzebeständige, wärmeisolierende,     entfernbare       Zwischenschicht zwischen der primären Ofenwick  lung und dem     Graphitzylinder    aufweist.  



  Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des  Erfindungsgegenstandes.  



  Ein     Graphithohlzylinder    1, der als Sekundär  wicklung die Wärmeerzeugung in der Charge besorgt  und als Rohr ausgeführt oder aus Ringen oder Zie  geln aufgebaut sein kann, ist von einer Schicht 2  mit guter     Wärmeisolierfähigkeit    und Wärmebestän  digkeit umgeben. Diese Schicht besteht vorzugsweise  aus Pulver, zum Beispiel aus Aluminiumoxyd, das  in den obern Teil des Ofens eingefüllt und am  Boden abgeführt werden kann. Eine Spule 3 um  gibt den mittleren Teil des Ofens und eine weitere  Spule 4 seinen untern Teil. Die beiden Spulen 3  und 4 bilden die primäre Ofenwicklung.

   Der Ofen  wird hierdurch     bezüglich    seiner Arbeitsweise in vier  Zonen aufgeteilt; eine ziemlich kühle     Einfüll-    und       Kondensierungszone   <I>A,</I> eine Reaktionszone<I>B,</I> eine  verhältnismässig kühle Sammelzone C für das ge  schmolzene Silizium und eine wärmere     Zapfzone    D.  Durch diese konstruktive Ausführung und die Bil  dung von vier Zonen erhält der Ofen besonders vor  teilhafte Betriebseigenschaften. Die     Einfüllzone    kann  verhältnismässig hoch ausgeführt werden, wodurch  die     Wärmeverluste    in axialer Richtung auf einen       vernachlässigbaren    Betrag gebracht werden können.

    Durch diese hohe     Einfüllzone    erreicht man auch,  dass verdampftes Silizium aus der Reaktionszone  zum Kondensieren in den obern Teil gebracht wird,  und hierdurch kann der     Siliziumabbrand    praktisch ganz  beseitigt werden. In der Zone B wird die Tempera  tur auf 1600 bis 1800  C gehalten, um die gewünschte  Reaktion     herbeizuführen.    Der     Schmelzpunkt    von  Silizium liegt bei 1450  C. Hält man die     Sammel-          zonentemperatur    etwas über dieser Temperatur, so      wäre es wahrscheinlich, dass die Temperatur an. der       Zapföffnung    5 niedriger ist.

   Die     Schmelze    würde  daher in der     Zapföffnung    erstarren. Um die Charge  abzapfen und ihre     Abrinngeschwindigkeit    regeln zu  können, wird auch die Umgebung der     Zapföffnung     durch eine Spule 4 induktiv     geheizt    oder durch einen  mit der Spule 3 zusammengebauten     Spulenteil,    des  sen Wärmeleistung getrennt oder zusammen mit der  der Spule 3 geregelt werden kann. Auf der Zeich  nung ist eine Alternative     gezeigt,    bei der angenom  men ist, dass die Temperatur um die     Zapföffnung     so hoch gehalten wird, dass die Charge nicht Zeit  hat, zu erstarren.

   In diesem Fall wird die Zapf  öffnung während des Schmelzprozesses in üblicher  Weise durch einen Pfropfen 6 verschlossen, der beim  Abstich     entfernt    wird. Die Spulen 3 und 4 können  auch als einzige Induktionswicklung     ausgeführt    sein  mit ungleicher     Windungsverteilung    in radialer Rich  tung     zur    Veränderung der Stromdichte in dieser  Richtung. Die Spulen sind von einem magnetischen  Schirm 7 umgeben.  



  Die beschriebene Ausführung erlaubt, dass der       Graphitzylinder    1, von dem ein Teil, insbesondere  in .der Reaktionszone B, verbraucht wird, gegen  den     Abzapfteil    D verschoben wird, so dass die ver  brauchten Stücke erneuert werden können. Dadurch,  dass die Isolierschicht pulverförmig ist, kann sie  leicht durch eine Öffnung 8 im Ofenboden     entfernt     werden, wodurch das Verschieben des Graphit  zylinders nach unten und das Einsetzen neuer     Gra-          phitteile    oder der Austausch des ganzen Graphit  zylinders     erleichtert    werden. 9 ist ein Gehäusemantel  und 10 ein Träger für den Ofen.  



  Der beschriebene Ofen ist für die Herstellung  von     Silizium    gedacht, was aber natürlich nicht aus  schliesst, dass er auch für die Herstellung anderer  Stoffe mit ähnlichem     Reaktionsprozess    verwendet  werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Elektrischer Ofen für die kontinuierliche Her stellung von Silizium oder von Stoffen mit ähnlichem Reaktionsprozess, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen ein Induktionsofen ist, dass er eine primäre Ofenwicklung besitzt, deren Wärmeleistung regelbar ist und die derart angeordnet ist, dass im Ofenraum im Betrieb eine Einfüll- und Kondensierungszone, eine heisseste Reaktionszone, eine kühlere Sammelzone für den gebildeten Stoff und eine wieder wärmere Zapfzone entstehen,

   und dass der Ofen ferner einen als Sekundärwicklung dienenden Graphitzylinder zur Wärmeerzeugung in der Charge sowie eine hitze beständige, wärmeisolierende, entfernbare Zwischen schicht zwischen der primären Ofenwicklung und dem Graphitzylinder aufweist. UNTERANSPRÜCHE 1. Ofen nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Primärwicklung aus einer Spule mit stellenweise sich ändernder Steigung der Win dungen besteht. 2. Ofen nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Primärwicklung aus zwei getrennten Spulen besteht. 3. Ofen nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass der Graphitzylinder aus Rohren oder Ringen aufgebaut ist. 4.

   Ofen nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Sekundärwicklung aus Graphit ziegeln besteht. 5. Ofen nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die wärmeisolierende Schicht pulver förmig ist.