[发明专利]一种碳化硅冶炼工艺

说明书

本申请提供了一种碳化硅冶炼工艺，涉及碳化硅冶炼技术领域。包括材料准备、装炉过程、冶炼过程三大步骤。材料准备包括多种配比的部料原料，共同组成冶炼原料；装炉过程包括依次进行第1～第12部料，期间还包括放置和抽出隔板箱、制作炉芯和炉头。冶炼过程分三阶段进行送电，第一阶段以20000kW～25000kW的功率送电，持续运行48h；第二阶段，在12h内，逐渐平稳增加供电功率至32000kW～36000kW；第三阶段，保持32000kW～36000kW不变，持续运行7～9天。到达设计总送电功率后，停止供电，进行自然冷却。本申请提供的一种碳化硅冶炼工艺，通过控制部料原料配比、装炉工艺、冶炼过程，每吨产品的电耗低，生产成本低，冶炼后结晶筒无鼓包现象，碳化硅产品密度大，品质高，一级品产量大。

技术领域

本申请涉及碳化硅冶炼技术领域，尤其涉及一种碳化硅冶炼工艺。

背景技术

碳化硅具有良好的化学稳定性，导热系数高，热膨胀系数低，耐磨性能好等优点，被广泛应用于冶炼、半导体、航天、军工、精密仪器等领域。目前碳化硅合成主要采用痰热还原法制备。

碳热还原法是采用艾奇逊炉进行冶炼，艾奇逊炉是以碳质材料为炉芯的电阻炉，通过通电加热石英(SiO₂)和碳的混合物生成碳化硅。在冶炼过程中，向电阻炉持续通电，炉芯体温度上升，至一定温度后，热量从炉芯传递到周围，使周围材料相互反应生成碳化硅。传统工艺中，一般采用恒功率送电方式进行冶炼，但在冶炼工程中，不同时间段内的反应量是不同的，因而所需的能量也存在不同。若一味的恒功率送电，导致前期送电功率过大，引起冲击电流过大，不仅会造成碳化硅冶炼耗能大，成本增加，而且会引起碳化硅鼓包严重，碳化硅产品密度疏松，品质低，以及下游客户产品质量不达标等。

因而，亟需一种可有效控制碳化硅产品质量，满足节能要求，降低生产成本的碳化硅冶炼工艺。

发明内容

本申请提供了一种碳化硅冶炼工艺，以解决碳化硅冶炼耗能大，生产成本高，碳化硅产品密度疏松，品质低等问题。

一种碳化硅冶炼工艺，包括：

材料准备：选择碳质材料、石英砂；将所述碳质材料与所述石英砂按照预设配比进行混合，形成冶炼原料；所述预设配比包括12种配比，分别对应第1～第12部料的部料原料，12种所述部料原料共同组成所述冶炼原料；

装炉过程：

S1在炉膛上依次沿竖向方向进行第1～第4部料，在此之前，在对应的所述部料原料中加入预设重量的水分；

S2安装隔板箱，所述隔板箱安装在所述S1中的第1～第4所述部料原料之上；

S3制作炉芯，将石墨粉分多次铺设在所述隔板箱内部，直至所述隔板箱内部被填充满，每次铺设后，对石墨粉进行压实；

S4制作两个炉头，所述炉头设置在所述炉芯与供电电极位置之间；

S5在所述隔板箱的两侧外壁，贴壁面沿横向方向依次进行第5～第8部料，在此之前，在对应的所述部料原料中加入预设重量的水分；

S6抽出所述隔板箱；

S7在所述炉芯和第1～第4所述部料原料的上方沿竖向方向依次进行第9～第12部料，在此之前，在对应的所述部料原料中加入预设重量的水分；

冶炼过程：供电加热所述炉芯，分三阶段进行送电，第一阶段以20000kW～25000kW的功率送电，持续运行48小时；第二阶段，在12小时内，逐渐平稳增加供电功率至32000kW～36000kW；第三阶段，保持32000kW～36000kW不变，持续运行7～9天；

停炉：达到设计总送电功率后，停止供电，进行自然冷却。

可选的，所述碳质材料包括无烟煤或石油焦。