[发明专利]利用可消耗电极真空电弧冶炼工艺来精炼类金属

权利要求书

1.在CEVAR精炼工艺中来自硅电极的硅铸块的制造方法，在放置在CEVAR熔炉中的低矮CEVAR底部打开式坩埚中执行所述CEVAR精炼工艺，所述方法包括：

在起始所述CEVAR精炼工艺之前，将所述硅电极加热至低于所述硅电极的熔点的温度，以形成具有CEVAR工艺电阻率的预加热的硅电极；

利用所述CEVAR精炼工艺熔融所述预加热的硅电极，以用于在高温下在所述低矮CEVAR底部打开式坩埚的打开底部形成硅铸块；

使所述硅铸块在高温下通过毗邻于所述低矮CEVAR底部打开式坩埚的加热系统；以及

调节加热系统以随着所述硅铸块退出底部打开式坩埚为处于高温的所述硅铸块提供温控热环境，以在不裂解的情况下冷却所述硅铸块。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在将所述预加热的硅电极放置在所述CEVAR熔炉中之前在外部加热室中执行加热所述硅电极，并且在受控环境中完成将所述预加热的硅电极自所述外部加热室中转移至所述CEVAR熔炉中。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在将所述硅电极放置在所述CEVAR熔炉内之后执行加热所述硅电极。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，加热所述硅电极进一步包括：将所述硅电极加热至介于800至1200摄氏度的范围内的温度以形成所述预加热的硅电极。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：当利用所述CEVAR精炼工艺熔融所述预加热的硅电极时热绝缘所述预加热的硅电极。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将辅助加热器放置在所述CEVAR熔炉内以在所述CEVAR精炼工艺期间加热所述预加热的硅电极。

7.用于自硅电极制造精炼的硅铸块的CEVAR熔炉系统，所述CEVAR熔炉系统包括：

硅电极加热装置，用于预加热所述硅电极以形成预加热的硅电极；

气密CEVAR熔炉室；

低矮CEVAR底部打开式坩埚，用于容纳来自CEVAR精炼工艺熔融所述预加热的硅电极的电弧区，所述低矮CEVAR底部打开式熔炉室放置在所述气密CEVAR熔炉室中；

预加热的硅电极驱动系统，用于随着所述预加热的硅电极的下部端在所述CEVAR精炼工艺中熔融，降低所述低矮CEVAR底部打开式坩埚内的所述预加热的硅电极；

铸块加热装置，毗邻于所述低矮CEVAR底部打开式坩埚的打开底部放置，在所述CEVAR精炼工艺中形成的所述硅铸块通过所述铸块加热装置；

铸块加热控制器，用于控制所述铸块加热装置以为通过所述铸块加热装置的所述硅铸块提供温控热环境；以及

铸块收回驱动系统，用于可选地以所述硅铸块在所述CEVAR精炼工艺的稳态期间的垂直生长速率从所述低矮CEVAR底部打开式坩埚收回所述硅铸块，或者以所述硅铸块在所述CEVAR精炼工艺的稳态期间的垂直生长速率升高所述低矮CEVAR底部打开式坩埚、所述硅电极和所述铸块加热装置。

8.根据权利要求7所述的CEVAR熔炉系统，其中，所述低矮CEVAR底部打开式坩埚的内部高度是在所述CEVAR精炼工艺中形成的所述硅铸块的直径的至少60%，并且小于120%。

9.根据权利要求7所述的CEVAR熔炉系统，进一步包括：真空锁闭室，所述真空锁闭室连接至所述硅电极加热装置和所述CEVAR熔炉中的所述低矮CEVAR底部打开式坩埚之间，以防止自所述硅电极加热装置转移到所述气密CEVAR熔炉室期间使所述预加热的硅电极暴露到空气中。

10.根据权利要求7所述的CEVAR熔炉系统，进一步包括：辅助电极加热器，放置在所述气密CEVAR熔炉室内以在所述CEVAR精炼工艺期间加热所述预加热的硅电极。

11.根据权利要求7所述的CEVAR熔炉系统，所述铸块收回驱动系统进一步包括：基座和致动器，所述硅铸块的底部坐落于所述基底上，所述致动器连接至所述基底以控制自所述低矮CEVAR底部打开式坩埚收回的所述硅铸块的速率。

12.根据权利要求7所述的CEVAR熔炉系统，所述基底具有用于与所述硅铸块的底部互锁接触的外形。