Курсовая с практикой на тему Разработка вакуумной цилиндрической тигельной плавильной печи сопротивления.

Содержание:

Введение. 2

Глава
1. Цель печи. 4

1.1 Цель печи. 4

1.2 Выращивание слитка кремния. 4

Глава
2. Расчет нагрева изделия. 8

2.1 Входные параметры.. 8

2.1 Расчет нагрева. 9

Глава
3. Расчет тепловых потерь. 12

3.1 Выбор экранов. 12

3.2 Расчет. 12

Глава
4. Расчет температуры нагревателя. 16

Глава
5. Электрический расчет. 17

Заключение. 18

Список
литературы.. 19

Введение:

Наиболее распространенным видом электрических
печей являются электропечи сопротивления (ЭПС), т. е. печи, в которых
электрическая энергия превращается в теплоту в твердых или жидких телах при
протекании через них тока.

В современной промышленности и
наукоемких областях активно применяются электрические печи сопротивления. Для
осуществления нагрева в них используется энергия электрического тока. Нагреватели для
данных печей изготавливаются из проволоки и ленты. Производят их
преимущественно из нихрома и фехраля.

По сути, печи сопротивления – это
футерованная (от слова футеровка, что означает облицовка внутренней поверхности
огнеупорными и теплоизоляционными материалами) камера с расположенными в разных
конфигурациях проволочными и/или ленточными элементами. Выделение тепла
происходит в нагревателе, а затем передается нагреваемому
предмету/тепловоспринимающей поверхности.

Практически во всех отраслях
народного хозяйства ЭПС применяются для нагрева, термической и
химико-термической обработки, пайки, обжига, сушки, спекания различных
металлических, керамических и других изделий, а также для плавки цветных металлов.

Наибольшее распространение ЭПС
получили в машиностроении: для отжига, нормализации, нагрева под закалку,
отпуска, старения, нагрева под горячую деформацию (ковку, штамповку, прокатку),
газовой цементации, азотирования, нитроцементации, аустенизации и т. д. Большое
применение ЭПС нашли в химической и строительной промышленности: для
производства монокристаллов, синтетического волокна, пластмасс, синтетических
смол, вулканизации резины, производства стекла, электроподогрева бетона и т.
д., в электронной промышленности — для изготовления электронных приборов, в
пищевой промышленности— для хлебопечения, сублимации различных продуктов.

Целью работы является разработка
вакуумной цилиндрической тигельной плавильной печи сопротивления.

Для достижения цели необходимо
решить ряд задач:

— определить цели печи;

— произвести расчет основных
параметров печи.

Несмотря на широкое разнообразие
видов печей сопротивления, все они востребованы в металлургической
промышленности. Причина кроется в первую очередь в их производительности,
функционале и надежности. Их использование в металлургической промышленности
позволяет получить высококачественные материалы путем обработки в электропечах.
Данные агрегаты удобны тем, что легко поддаются автоматизации процессов. Это
перспективное промышленное оборудование, применение которого решает ряд задач
(отжиг изделий, плавление и т.д.). Вполне возможно, что в ближайшем будущем
будут разработаны новые виды электрических печей сопротивления, с более
широкими функциональными возможностями.

Заключение:

Монокристалл это отдельный
однородный кристалл, имеющий во всём объёме единую кристаллическую решётку.
Наиболее характерное  зависимость
большинства физических свойств от свойство монокристалла  направления (анизотропия). Все физические
свойства монокристаллов – электрические, магнитные, оптические, акустические,
механические – связаны между собой и обусловлены кристаллической структурой.
Монокристаллы широко используются в микроэлектронике. Возможность изменять в
широких пределах электропроводность полупроводниковых монокристаллов путём
введения того или иного количества примесей используют для создания
полупроводниковых приборов – диодов, транзисторов, интегральных схем, устройств
оптоэлектроники и интегральной оптики, пьезоэлектрических генераторов
механических колебаний, акустоэлектронных и акустооптических устройств.
Природные монокристаллы встречаются редко, имеют малые размеры и дефекты
структуры. Поэтому монокристаллы для технических целей выращивают искусственно,
в специальных условиях, используя промышленные установки [1].

Один из наиболее широко
используемых промышленных методов получения полупроводниковых и других монокристаллов
это метод Чохральского. Разработан в 1918 году. Исходный материал (шихту)
загружают в тугоплавкий тигель и нагревают до расплавленного состояния. Затем
затравочный кристалл в виде тонкого стержня диаметром в несколько миллиметров
устанавливают в охлаждаемый кристаллодержатель и погружают в расплав. Столбик
расплава, осуществляющий связь растущего кристалла с расплавом, поддерживается
силой поверхностного натяжения и формирует мениск между поверхностью расплава и
растущим кристаллом.

Фрагмент текста работы:

Глава
1. Цель печи и выращивание монокристаллического слитка кремния

1.1
Цель печи

Целью печи
является выращивание монокристаллического слитка кремния методом Чохральского. 1.2
Выращивание
слитка кремния

Современное оборудование для выращивания монокристаллов
полупроводников методом Чохральского должна обеспечить: а) поддержание в камере остаточного давления менее 1,33 · 10-1
Па для случая проведения процесса выращивания в вакууме; б) отсутствие загрязнений расплава и выращиваемого
монокристалла;

в)  стабильность
тепловых условий выращивания монокристаллов (колебания¾
температуры на фронте кристаллизации допускаются 0,1÷0,2 °С, точность контроля
температуры нагревателя ± 0,1 °С; г) высокую точность поддержания выбранных скоростей
перемещения деталей установки (точность подъема тигля и затравки ± 0,5%,
скорости вращения штоков ± 0,5%);

д) отсутствие вибраций; е) возможность изменения основных
параметров процесса.

Схема установки для выращивания
монокристаллов методом Чохральского изображена на рис. 1.2.