電子信息產(chǎn)業(yè)及太陽能光伏產(chǎn)業(yè)是我國經(jīng)濟的重要增長點，而硅晶片加工業(yè)對這兩大產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要影響。江蘇省是我國最大的微電子及光伏產(chǎn)業(yè)基地，電子信息產(chǎn)業(yè)規(guī)模居全國第二位，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模為全國第一，已基本形成了由硅晶圓制造加工到電子芯片及太陽能電池制造的產(chǎn)業(yè)鏈。硅晶片加工業(yè)是該產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)。作為在硅晶片切割加工中的關鍵原材料，碳化硅磨削微粉的成功開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化無疑對本省的電子信息產(chǎn)業(yè)及太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有積極意義。
    江蘇省連云港市硅資源豐富，水晶、石英的儲量和品質(zhì)均居全國首位。石英儲量達3億噸，其中包括適合碳化硅生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)石英砂。連云港市硅產(chǎn)業(yè)為國家級區(qū)域性支柱產(chǎn)業(yè)，主要產(chǎn)品硅微粉、石英玻璃制品、碳化硅磨料以及石英砂礦產(chǎn)等在國內(nèi)都具有重要地位。其中，普通綠碳化硅及碳化硅微粉的國內(nèi)市場占有率分別為50%和40%。然而，目前大多數(shù)碳化硅企業(yè)生產(chǎn)技術總體上較為落后，產(chǎn)品附加值偏低，生產(chǎn)能耗大，因此企業(yè)亟須進行產(chǎn)品升級和高附加值產(chǎn)品的開發(fā)。    硅晶片線切割用碳化硅微粉是高技術、高附加值產(chǎn)品，目前其國際市場價格約為普通碳化硅微粉價格的10倍，為普通石英砂價格的200倍左右，而且國內(nèi)外市場需求正處于高速增長期。然而，硅晶片線切割對碳化硅磨削微粉的晶相、純度、粒度分布、顆粒形貌、表面特性（親水性、分散性）要求極高。目前只有少數(shù)國外企業(yè)掌握了硅晶片線切割用碳化硅微粉的制造技術，如日本的FUJIMI株式會社、美國的Electro磨料公司、荷蘭的ESK-SIC公司和法國Saint Gobain公司等，國際市場被上述幾家企業(yè)所壟斷。其中FUJIMI株式會社規(guī)模最大，其技術水平及產(chǎn)品質(zhì)量均居世界領先地位，硅晶片線切割用碳化硅微粉的供應量占世界市場的60%左右，也是Intel公司全球唯一碳化硅磨削微粉特約供應商。
    目前，國內(nèi)已有院校及企業(yè)在進行硅晶片線切割用碳化硅微粉的研發(fā)工作，但試制品在6H晶相含量、顆粒形貌、親水性等關鍵指標方面，與國際先進水平還有較大的差距，產(chǎn)品尚無法進入國際市場或替代進口，國內(nèi)IC硅晶片線切割所用碳化硅微粉仍然依賴進口。
    在此背景下，連云港研磨廠與南京工業(yè)大學、東南大學聯(lián)合申報2006年度江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化專項資金項目——“硅晶片線切割用6H SiC微粉材料的研究及產(chǎn)業(yè)化”項目（項目編號：BA2006049），并得到了江蘇省科學技術廳的大力支持。連云港研磨廣委托東南大學進行6H晶型碳化硅微粉產(chǎn)業(yè)化關鍵技術研究與自動測控系統(tǒng)研制和建設實施。雷蒙磨粉碎自動控制系統(tǒng)是其中的一個子項目。
    連云港研磨廠碳化硅粉碎、氣流分級設備是生產(chǎn)線中的核心設備之一。500噸中試項目研發(fā)設備成功地制備出了具有理想顆粒形貌的碳化硅微粉，但其生產(chǎn)設備需工人手動操作，生產(chǎn)能耗大、效率低，難以保證規(guī)�；�生產(chǎn)對產(chǎn)量、質(zhì)量穩(wěn)定性的要求。特別當進料過量時，極易造成堵塞、甚至燒毀電機的現(xiàn)象。
    因此，隨著連云港研磨廠規(guī)模的發(fā)展壯大，市場對產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量需求的不斷提高，雷蒙磨粉
碎自動控制系統(tǒng)的研制并投入使用已成為一項非常緊迫的任務。
    連云港研磨廠雷蒙磨生產(chǎn)車間有6套雷蒙磨設備，雷蒙磨設備主要包括主機和分析機、鼓風機。下面簡要介紹雷蒙磨設備結(jié)構(gòu)組成和工作原理。
    雷蒙磨是從國外傳入的一種制粉磨機，目前國內(nèi)生產(chǎn)較多，它適用各種礦粉制備、煤粉制備，如生料礦、煤礦、金剛石、碳化硅等材料的細粉加工。雷蒙磨從外形看像一個鋼制容器豎立，有迸風、出風口，中部有進料口，其外形與MPS磨有些近似，但雷蒙磨磨棍回轉(zhuǎn)中心線是直立的，NIPS磨磨棍回轉(zhuǎn)中心線則是近似水平的。該機結(jié)構(gòu)主要由主機、分析器、鼓風機、成品旋風分離器、微粉旋風分離器及風管組成。其中，主機由機架、進風蝸殼、鏟刀、磨輥，磨環(huán)、罩殼組成。
    雷蒙磨粉機工作原理：工作時，電磁振動給料機將需要粉碎的物料從機覃殼側(cè)面的進料斗加入機內(nèi)，懸掛在主機梅花架上的磨輥裝置繞著垂直軸線公轉(zhuǎn)，同時本身o轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)時離心力的作用，磨輥向外擺動，緊壓于磨環(huán)，使鏟刀鏟起物料送到磨輥與磨環(huán)之間，因磨輥的滾動碾壓而達到粉碎物料的目的。
    風選分級過程；物料研磨后，風機將風吹入主機殼內(nèi)，吹起粉末，經(jīng)置于研磨室上方的分析機進行分選，粒度超出設定范圍的物料又落入研磨室重磨，粒度合乎規(guī)格的隨風流進入旋風收集器，收集后經(jīng)出粉口捧出，即為成品。風流由大旋風收集器上端的回風管回入風機．風路是循環(huán)的，并且在負壓狀態(tài)下流動，循環(huán)風路的風量增加部分經(jīng)風機與主機中間的廢氣管道捧出，進入小旋風收集器，進行凈化處理。
    雷蒙磨粉碎工藝的好壞很大程度上決定了碳化硅產(chǎn)品的規(guī)格和質(zhì)量的高低，如果碳化硅產(chǎn)品的粒度不夠，礦物粒子間不能達到充分分離，其產(chǎn)品的規(guī)格就不會太高；如果過磨就會過多消耗能源，生產(chǎn)效率低下。
   可見，提高磨機的生產(chǎn)效率，降低磨機能耗，不僅能提高碳化硅徽粉產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，而且對降低生產(chǎn)成本，增加研磨廠的生產(chǎn)效益具有重要的經(jīng)濟實用價值．
    本項目的主要工作就是對連云港研磨廠雷蒙磨車間設備進行全面自動化改造．其技術關鍵在于設計研制能實時監(jiān)測雷蒙磨主機以及分析機、鼓風機工作電流，準確判斷雷蒙磨、分析機和鼓風機的實時工作負荷大小，并據(jù)此對電磁振動給料機控制囂及分析機、鼓風機變頻器進行自動優(yōu)化調(diào)節(jié)，使上述設備始終處于前后協(xié)調(diào)和最佳工況的粉碎自動控制系統(tǒng)．
    雷蒙磨粉碎、分級自動化控制系統(tǒng)的設計研發(fā)成功及投入使用，能對電磁振動給料機進行實時自動調(diào)節(jié)，保證粉碎主機始終工作在最佳負荷狀態(tài)，在保證質(zhì)量的同時大大提高了該工序的生產(chǎn)效．率，降低了能耗。分級自動化的實現(xiàn)，進一步提高了碳化硅分選精度，方便、高效的提高了產(chǎn)品質(zhì)量。在出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)能自動報警并關斷電源，避免了原先工人手動操作極易出現(xiàn)的堵塞、甚至燒毀電機的故障，保護了現(xiàn)場生產(chǎn)設備。該系統(tǒng)還避免了工人在環(huán)境非常惡劣工業(yè)現(xiàn)場人工調(diào)節(jié)，大大改善了其工作條件。雷蒙磨粉碎自動控制系統(tǒng)不僅有效的降低了企業(yè)運行、擴建和維護更新的費用，而且對丁促進本地區(qū)碳化硅乃至整個硅產(chǎn)業(yè)的升級和結(jié)構(gòu)優(yōu)化都具有重要的示范和帶動作用。同時，本課題對PLC系統(tǒng)集成、自適應PID控制算法、MPI通訊協(xié)議進行了深入的研究，對以后相關系統(tǒng)的設計研發(fā)具有一定的參考和借鑒作用。
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