碳化硅用途广泛,越来越来的新市场正待开发;以线切割为代表的新型领域,正带着碳化硅行业换代升级;随着经济形势的好转,碳化硅行业也会迎来一定的发展机会,需要注意的是国家对环境的管控将会更加严厉。
碳化硅的技术研发呈加速趋势,替代技术大量出现。太阳能光伏产业仍处在快速成长期,有多种技术在激烈竞争。有色金属冶炼工业的应用:利用碳化硅具有耐高温,强度大,导热性能良好,抗冲击,作高温间接加热材料,如坚罐蒸馏炉精馏炉塔盘,铝电解槽,铜熔化炉内衬,热电偶保护管等。目前晶硅电池在市场份额上占了主要地位,但是其他技术也在快速演进中。如若把硅晶电池看做一代电池技术,今后会有无机薄膜电池、薄膜电池等二三代电池技术。电池技术会向更高的发电效率上发展,这是一种趋势。
目前广泛应用于转炉、电炉、连铸、炉外精炼以及钢包中的碳化硅,是20世纪80年代发展起来的一类较为新型的碱性碳化硅——碳复合碳化硅。另外,还有耐火材料应用中,主要是碳化硅回收下来的细分,含量从70-90之间的碳化硅细分应用比较多。碳复合碳化硅中一般含有3%~30%的碳。在炼钢过程中,碳的氧化反应是冶炼过程的重要反应。把钢水中的含碳量氧化降低到所炼钢号的规格内,是炼钢的重要任务之一。
而碳化硅的脱碳会造成钢水中碳的含量增加改变钢的组成,尤其在冶炼纯净钢、超纯净钢时,碳化硅的脱碳会对钢水及钢材质量产生较大的影响。用以制成的耐火材料,耐热震、体积小、重量轻而强度高,节能效果好。碳化硅的脱碳机理为:当冶炼进行的一定程度后,钢与碳化硅之间存在一定的液相隔离层。反应物在碳化硅表面形成一个固相产物层,碳化硅中的组成元素穿过该层扩散到钢水中。
根据结合相的不同,碳化硅制品可分为以下几类:
1. 氧化物结合碳化硅。以Al2O3-SiO2系硅酸盐为结合相,包括黏土结合、莫来石结合和SiO2结合碳化硅。
2. 氮化物结合碳化硅。结合相为SiN4、Si2N2O、Sialon等共价键化合物。
3. 自结合碳化硅。包括β-SiC结合碳化硅和重结晶碳化硅。
4. 渗硅反应烧结碳化硅。由碳化硅和游离硅组成的一种碳化硅质工程陶瓷材料。
此外,通常将碳化硅含量在50%以下的耐火制品称为半碳化硅质制品,半碳化硅质制品包括熟料碳化硅制品、高铝碳化硅制品、锆英石碳化硅制品、莫来石碳化硅制品和刚玉碳化硅制品等。
碳化硅磨料通常以石英、石油焦炭为主要原料。它们在备料工序中经过机械加工,成为合适的粒度,然后按照化学计算,混合成为炉料。磨料调节炉料的透气性,在配炉料时要加适量的木屑。制炼绿碳化硅时,炉料中还要加适量的盐。
炉料装在间歇式电阻炉内。电阻炉两端是端墙,近中心处有石墨电极。从力学角度分析,非金属夹杂物的存在部位是钢材的应力集中点,对钢材的强度、刚度以及持久极限等力学性能都有很大影响。炉芯体即连于两电极之间。炉芯周围装的是参加反应的炉料,外部则是保温料。制炼时,电炉供电,炉芯体温度上升,达到2600~2700℃。电热通过炉芯表面传给炉料,使之逐渐加热,达到1450℃以上时,即发生化学反应,生成碳化硅,并逸出CO。
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