[发明专利]原位合成高纯绿色6H－SiC的供电方法

说明书

技术领域

本发明涉及绿色碳化硅冶炼时的供电方法，尤其是涉及用无烟煤替代石油焦原位合成高纯绿色6H-SiC的供电方法。

背景技术

传统绿色碳化硅在冶炼生产中采用的是大功率供电方法，即设定大功率在达到额定功率后，供电功率不再发生变化。由于炉阻在整个冶炼过程中会一直发生变化，为了保持功率的恒定，冶炼时要及时调整变压器的档位降压，以提升供电电流，不仅操作程序复杂，且电耗高，冶炼1吨绿色碳化硅(化学纯度SiC＞98.5％)电耗就在8800kwh左右。

发明内容

本发明的目的在于提供一种按照进程适时调整的原位合成高纯绿色6H-SiC的供电方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的原位合成高纯绿色6H-SiC的供电方法为三个阶段：

第一阶段：造型阶段，原料进入冶炼炉内后，将供电功率调整至额定功率的75-85％，温度提升至1200-1800℃，石英砂分解为SiO气后与碳基材料C在种料添加剂和高温的共同作用下反应，逐步形成β-SiC，形成碳化硅结晶筒；

第二阶段：成型阶段，在供电6-8小时后，将供电功率调整为额定功率的100-110％，这时炉内形成的SiC蒸气及SiC分解形成的Si₂C、SiC₂气体参与晶体生产过程，转移至温度较低的部位凝集于碳化硅结晶筒上，使结晶筒内温度达到2200℃，促使结晶不断的生成、生长，由β-SiC型体向α-SiC型体转变，晶体颗粒由微米级向毫米级生长；

第三阶段：成品阶段，在供电20-24小时后，将供电功率下调至额定功率的65-75％后维持4-6小时，碳化硅结晶筒内温度达到2200℃，6H-SiC结晶形成。

本发明的优点在于将供电方式分为三个阶段，造型阶段是从原料投炉开始，由于温度提升至1200-1800℃时，石英砂即可分解为SiO气，SiO气与碳基材料C在种料添加剂和高温的共同作用下，逐步反应形成β-SiC，形成直径约1m的碳化硅结晶筒(根据炉型不同也有所不同)，这种反应条件供电功率只需升至额定的75-85％即可达到，而该造型阶段由于持续1-8小时之久，与传统冶炼方法相比，电耗可以大大降低；当进入成型阶段时，碳化硅型体由β-SiC向α-SiC转化，即结晶向六面体转变，并沿着与炉心体轴向垂直的方向不断的生成、生长，结晶颗粒由微米级向毫米级生长(可达到3mm)，这时结晶筒内温度需要达到1900-2200℃，将功率升至额定功率的100-110％才可满足此时的反应条件，该过程需要持续12-14个小时；当进入第三阶段时，6H-SiC晶体已经形成，如果持续保持成型阶段时的高温，不仅会造成成型晶体的分解和碳化，还会造成电能的浪费，这时将功率降为额定功率的65-75％，即可满足反应条件，又降低了单位电耗(降低幅度可达5-10％)，由于炉阻变化较小，操作人员也无须连续地调压，大大简化了操作程序，同时可使6H-SiC晶体沿C轴方向(炉心体轴向垂直的方向)继续生长，颗粒尺寸可达6mm。

使用本技术方案生产的碳化硅结晶以6H-SiC晶体为主，结晶颗粒平均可达3-6mm且结构稳定，加工至10μ以细时仍能保持其优良的理化性能，SiC含量大于99％(传统绿色碳化硅为链状结晶，结晶颗粒为1-3mm，由于结晶生长不稳定，在后续粉碎加工后碳化硅含量降低，粉碎至10μ以细时，SiC含量只能达到98.0-98.5％)。由于在生产过程中采用分段式供电方法，每吨高纯绿色碳化硅的吨电耗可由传统的8800kwh左右下降至8000kwh以下，降低了能耗。

附图说明

图1是本发明三个阶段的供电功率曲线图。

具体实施方式

如图所示，本发明所述的原位合成高纯绿色6H-SiC的供电方法分为三个阶段：

第一阶段：造型阶段，原料进入冶炼炉内后，将供电功率调整至额定功率的75-85％，1-2小时后温度提升至1200-1800℃，这时石英砂分解为SiO气后与碳基材料C在种料添加剂和高温的共同作用下反应，逐步形成β-SiC，形成碳化硅结晶筒；