[發明專利]原位合成高純綠色6H－SiC的供電方法

無效

• 申請號: 200810049489.6
• 申請日: 2008-04-07
• 公開（公告）號: CN101254920A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 楊東平
• 申請（專利權）人: 河南醒獅高新技術股份有限公司
• 主分類號: C01B31/36
• 分類號: C01B31/36
• 代理公司: 鄭州異開專利事務所
• 代理人: 韓華

技術領域

本發明涉及綠色碳化硅冶煉時的供電方法，尤其是涉及用無煙煤替代石油焦原位合成高純綠色6H-SiC的供電方法。

背景技術

傳統綠色碳化硅在冶煉生產中采用的是大功率供電方法，即設定大功率在達到額定功率后，供電功率不再發生變化。由于爐阻在整個冶煉過程中會一直發生變化，為了保持功率的恒定，冶煉時要及時調整變壓器的檔位降壓，以提升供電電流，不僅操作程序復雜，且電耗高，冶煉1噸綠色碳化硅(化學純度SiC＞98.5％)電耗就在8800kwh左右。

發明內容

本發明的目的在于提供一種按照進程適時調整的原位合成高純綠色6H-SiC的供電方法。

為實現上述目的，本發明可采取下述技術方案：

本發明所述的原位合成高純綠色6H-SiC的供電方法為三個階段：

第一階段：造型階段，原料進入冶煉爐內后，將供電功率調整至額定功率的75-85％，溫度提升至1200-1800℃，石英砂分解為SiO氣后與碳基材料C在種料添加劑和高溫的共同作用下反應，逐步形成β-SiC，形成碳化硅結晶筒；

第二階段：成型階段，在供電6-8小時后，將供電功率調整為額定功率的100-110％，這時爐內形成的SiC蒸氣及SiC分解形成的Si₂C、SiC₂氣體參與晶體生產過程，轉移至溫度較低的部位凝集于碳化硅結晶筒上，使結晶筒內溫度達到2200℃，促使結晶不斷的生成、生長，由β-SiC型體向α-SiC型體轉變，晶體顆粒由微米級向毫米級生長；

第三階段：成品階段，在供電20-24小時后，將供電功率下調至額定功率的65-75％后維持4-6小時，碳化硅結晶筒內溫度達到2200℃，6H-SiC結晶形成。

本發明的優點在于將供電方式分為三個階段，造型階段是從原料投爐開始，由于溫度提升至1200-1800℃時，石英砂即可分解為SiO氣，SiO氣與碳基材料C在種料添加劑和高溫的共同作用下，逐步反應形成β-SiC，形成直徑約1m的碳化硅結晶筒(根據爐型不同也有所不同)，這種反應條件供電功率只需升至額定的75-85％即可達到，而該造型階段由于持續1-8小時之久，與傳統冶煉方法相比，電耗可以大大降低；當進入成型階段時，碳化硅型體由β-SiC向α-SiC轉化，即結晶向六面體轉變，并沿著與爐心體軸向垂直的方向不斷的生成、生長，結晶顆粒由微米級向毫米級生長(可達到3mm)，這時結晶筒內溫度需要達到1900-2200℃，將功率升至額定功率的100-110％才可滿足此時的反應條件，該過程需要持續12-14個小時；當進入第三階段時，6H-SiC晶體已經形成，如果持續保持成型階段時的高溫，不僅會造成成型晶體的分解和碳化，還會造成電能的浪費，這時將功率降為額定功率的65-75％，即可滿足反應條件，又降低了單位電耗(降低幅度可達5-10％)，由于爐阻變化較小，操作人員也無須連續地調壓，大大簡化了操作程序，同時可使6H-SiC晶體沿C軸方向(爐心體軸向垂直的方向)繼續生長，顆粒尺寸可達6mm。

使用本技術方案生產的碳化硅結晶以6H-SiC晶體為主，結晶顆粒平均可達3-6mm且結構穩定，加工至10μ以細時仍能保持其優良的理化性能，SiC含量大于99％(傳統綠色碳化硅為鏈狀結晶，結晶顆粒為1-3mm，由于結晶生長不穩定，在后續粉碎加工后碳化硅含量降低，粉碎至10μ以細時，SiC含量只能達到98.0-98.5％)。由于在生產過程中采用分段式供電方法，每噸高純綠色碳化硅的噸電耗可由傳統的8800kwh左右下降至8000kwh以下，降低了能耗。

附圖說明

圖1是本發明三個階段的供電功率曲線圖。

具體實施方式

如圖所示，本發明所述的原位合成高純綠色6H-SiC的供電方法分為三個階段：

第一階段：造型階段，原料進入冶煉爐內后，將供電功率調整至額定功率的75-85％，1-2小時后溫度提升至1200-1800℃，這時石英砂分解為SiO氣后與碳基材料C在種料添加劑和高溫的共同作用下反應，逐步形成β-SiC，形成碳化硅結晶筒；