专利名称：原位合成高纯绿色6H－SiC的供电方法
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。
技术背景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》去。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°C，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P-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、 SiG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°C，促使结晶不断的生成、生长，由6-SiC型体向a-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°C, 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，180(TC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P-SiC,形成直径约lm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l-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P-SiC向a-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 °C，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IOP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l-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1(￥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。
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'C，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e-sic，形成碳化硅结晶筒；第二阶段成型阶段，在供电6-10小时后，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，这时，将供电功率调整为额定功率的100-110%，使结晶筒内温度达到 220(TC，促使结晶不断的生成、生长，由P-SiC型体向ct-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，结晶筒内温度达到2200-2400 °C， 6H-SiC结晶已形成，将供电功率下调至额定功率的65-75%后维持6-10小时， 以得到结构稳定，结晶在3-6mm的高纯绿色碳化硅晶体。
权利要求
1、一种原位合成高纯绿色6H-SiC的供电方法，其特征在于所述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％，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；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保持2200℃，6H-SiC结晶形成。
全文摘要
本发明公开了一种原位合成高纯绿色6H-SiC的供电方法，其分为三个阶段第一阶段为造型阶段，原料进入冶炼炉内后，将供电功率调整至额定功率的75-85％，逐步形成β-SiC，形成碳化硅结晶筒；第二阶段为成型阶段，在供电6-8小时后，将供电功率调整为额定功率的100-110％，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。
文档编号C01B31/36GK101254920SQ200810049489
公开日2008年9月3日 申请日期2008年4月7日 优先权日2008年4月7日
发明者杨东平 申请人:河南醒狮高新技术股份有限公司