原位合成高純綠色6H－SiC的供電方法

2023-10-04 05:53:19 3

專利名稱：原位合成高純綠色6H－SiC的供電方法
技術領域：
本發明涉及綠色碳化矽冶煉時的供電方法，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。
技術背景傳統綠色碳化矽在冶煉生產中採用的是大功率供電方法，即設定大功率在達 到額定功率後，供電功率不再發生變化。由於爐阻在整個冶煉過程中會一直發生 變化，為了保持功率的恆定，冶煉時要及時調整變壓器的檔位降壓，以提升供電 電流，不僅操作程序複雜，且電耗高，冶煉1噸綠色碳化矽(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於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》去。為實現上述目的，本發明可採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，原料進入冶煉爐內後，將供電功率調整至額定功率的 75-85%，溫度提升至1200-1800°C，石英砂分解為SiO氣後與碳基材料C在種料 添加劑和高溫的共同作用下反應，逐步形成P-SiC，形成碳化矽結晶筒；第二階段成型階段，在供電6-8小時後，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、 SiG氣體參與晶體 生產過程，轉移至溫度較低的部位凝集於碳化矽結晶筒上，使結晶筒內溫度達到 2200°C，促使結晶不斷的生成、生長，由6-SiC型體向a-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小時後，將供電功率下調至額定功率的 65-75%後維持4-6小時，碳化矽結晶筒內溫度達到2200°C, 6H-SiC結晶形成。本發明的優點在於將供電方式分為三個階段，造型階段是從原料投爐開始，180(TC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P-SiC,形成直徑約lm的碳化 矽結晶筒(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，而該造型階段由於持續l-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，碳化矽型體由P-SiC向a-SiC轉化，即 結晶向六面體轉變，並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 °C，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%)，由於爐阻變化較小，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矽結晶以6H-SiC晶體為主，結晶顆粒平均可達 3-6mm且結構穩定，加工至IOP以細時仍能保持其優良的理化性能，SiC含量大於 99% (傳統綠色碳化矽為鏈狀結晶，結晶顆粒為l-3mm，由於結晶生長不穩定，在 後續粉碎加工後碳化矽含量降低，粉碎至1(￥以細時，SiC含量只能達到 98.0-98. 5%)。由於在生產過程中採用分段式供電方法，每噸高純綠色碳化矽的噸 電耗可由傳統的8800kwh左右下降至8000kwh以下，降低了能耗。


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，原料進入冶煉爐內後，將供電功率調整至額定功率的 75-85%， 1-2小時後溫度提升至1200-1800'C，這時石英砂分解為SiO氣後與碳基 材料C在種料添加劑和高溫的共同作用下反應，逐步形成e-sic，形成碳化矽結晶筒；第二階段成型階段，在供電6-10小時後，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於碳化矽 結晶筒上，這時，將供電功率調整為額定功率的100-110%，使結晶筒內溫度達到 220(TC，促使結晶不斷的生成、生長，由P-SiC型體向ct-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小時後，結晶筒內溫度達到2200-2400 °C， 6H-SiC結晶已形成，將供電功率下調至額定功率的65-75%後維持6-10小時， 以得到結構穩定，結晶在3-6mm的高純綠色碳化矽晶體。
權利要求
1、一種原位合成高純綠色6H-SiC的供電方法，其特徵在於所述的供電方法分為三個階段第一階段造型階段，原料進入冶煉爐內後，將供電功率調整至額定功率的75-85％，溫度提升至1200-1800℃，這時石英砂分解為SiO氣後與碳基材料C在種料添加劑和高溫的共同作用下反應，逐步形成β-SiC，形成碳化矽結晶筒；第二階段成型階段，在供電6-8小時後，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於碳化矽結晶筒上，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小時後，將供電功率下調至額定功率的65-75％後維持4-6小時，碳化矽結晶筒內溫度保持2200℃，6H-SiC結晶形成。
全文摘要
本發明公開了一種原位合成高純綠色6H-SiC的供電方法，其分為三個階段第一階段為造型階段，原料進入冶煉爐內後，將供電功率調整至額定功率的75-85％，逐步形成β-SiC，形成碳化矽結晶筒；第二階段為成型階段，在供電6-8小時後，將供電功率調整為額定功率的100-110％，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小時後，將供電功率下調至額定功率的65-75％後維持4-6小時，碳化矽結晶筒內溫度達到2200℃，6H-SiC結晶形成。
文檔編號C01B31/36GK101254920SQ200810049489
公開日2008年9月3日 申請日期2008年4月7日 優先權日2008年4月7日
發明者楊東平 申請人:河南醒獅高新技術股份有限公司