目前,多根鋼絲的鋸斷裝置、節(jié)約鋼絲用量和減少鋼絲負荷的研究以及用齒鋸對木材切斷般將鋼絲角度邊變化邊切斷的“搖動式”鋸斷方法都在研究開發(fā)中。
細徑化高強化潔凈化
向不斷線鋸斷鋼絲挑戰(zhàn)。在使用鋸斷鋼絲對薄片切斷時,為縮短鋸斷時間并提高硅片的成材率,要求鋼絲細徑化,為保證硅片質(zhì)量而高強度化。因此,需要開發(fā)供應(yīng)極高強度的線材。目前一般多使用鐵素體+珠光體(滲碳體以層狀并列)組織、高含碳量(達到0.82%)的共析鋼線材經(jīng)細線加工而成。具體過程是:?準5.5毫米的熱軋線材經(jīng)氧化鐵皮去除和皮膜處理后,再經(jīng)干式拉伸、韌化處理、陽極鍍層和濕法拉伸,最終產(chǎn)出直徑為0.145毫米~0.250毫米的鋸斷鋼絲。鋸斷鋼絲最重要的要求是在使用中不得斷線。以將156毫米的方硅錠鋸斷成0.3毫米的薄片為例,鋸斷鋼絲長達10千米,切斷時間長達數(shù)小時,若中途斷線則材料全部報廢。為確保高純度硅錠的成材率,必須保證鋸斷鋼絲不斷線,且鋸斷鋼絲要能夠承受在薄片鋸斷時反復(fù)的彎曲應(yīng)力和抗拉應(yīng)力。
夾雜物控制是生產(chǎn)重點。鋸斷鋼絲斷線的主要原因有夾雜物、表面開裂和中心偏析等。為防止鋸斷鋼絲斷線,采取的最主要的措施是對夾雜物進行控制。因為線材中夾雜物的尺寸盡管僅數(shù)十微米,但仍舊能夠造成斷線,所以降低鋸斷鋼絲中的夾雜物成為重要的課題。
線材中混入夾雜物的渠道主要有兩大類。一類是在冶煉工序中由耐火材料混入,但高溫鋼水離不開耐火材料,因而只能使用難熔損的耐火材料避免夾雜物生成,特別是接觸鋼水處的耐火材料更應(yīng)保持應(yīng)有的強度和耐火性。另外一類是從鋼水所含成分析出的夾雜物,其代表為硬質(zhì)Al2O3等,它在熱軋和冷加工中的延性也較差。因此,應(yīng)盡量控制此類元素在鋼水中的含量,并進一步研究減少夾雜物含量的技術(shù)。
作為夾雜物無害化的措施,降低夾雜物的熔點從而提高鋼絲延性的技術(shù)也在開發(fā)和實用化中。鋸斷鋼絲用線材中的夾雜物起源于渣中的CaO-SiO2-Al2O3系和脫氧生成物的MnO-SiO2-Al2O3系,兩系的成分經(jīng)熱軋延伸后,夾雜物中的Al2O3含量達到20%左右。因此,通過對渣內(nèi)成分的控制可以使Al2O3無害化。
同時,作為提高高強度線材質(zhì)量的共通技術(shù),防止表面缺陷、連續(xù)工序的控制技術(shù)和提高鋼鐵質(zhì)量檢查的精度等各種技術(shù)改造也十分重要。
鋼鐵產(chǎn)品中強度最高的線材。鋸斷鋼絲的抗拉強度隨鋼絲直徑的減小而變大,鋸斷鋼絲抗拉強度和鋼絲直徑的關(guān)系見表。鋸斷鋼絲被列為鋼鐵產(chǎn)品中強度最高的,因為現(xiàn)在使用的鋸斷鋼絲的抗拉強度已提高到4000MPa級以上,而日本著名的明石海峽大橋用鋼絲的抗拉強度也僅為1900MPa。
鋸斷鋼絲抗拉強度和鋼絲直徑的關(guān)系
日本生產(chǎn)的鋸斷鋼絲用線材的質(zhì)量獲得普遍的好評,其主要原因是日本鋼企實現(xiàn)了高潔凈度的煉鋼技術(shù)。
光伏發(fā)電產(chǎn)品的市場需求今后仍將呈現(xiàn)快速發(fā)展的趨勢,鋸斷鋼絲生產(chǎn)企業(yè)間的競爭也將日益激烈。為適應(yīng)鋸斷鋼絲高強度化和細徑化的要求,應(yīng)該堅持線材的潔凈化生產(chǎn),控制夾雜物產(chǎn)生。