碳化硅冶炼工艺设计.docx

攀枝花学院本科课程设计碳化硅冶炼工艺设计学生姓名:______王鑫林学生学号:_____201311101079院(系):______材料工程学院年级专业:2013级材料科学与工程3班指导教师:李亮助理指导教师:二〇一六年十月攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目碳化硅冶炼工艺1、课程设计的目的了解碳化硅的用途及前景,熟悉金属碳化硅冶炼技术及生产流程,培养学生的动手能力、分析问题和解决实际问题的能力。为进一步进行该工艺的研究打基础。2、课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等)设计内容:(1)设备选型;(2)工艺控制参数的选择和设计;设计要求:(1)与生产实际应用相结合;(2)详细数据分析、计算。3、主要参考文献[1][M].北京:中国致公出版社,1998[2][M].杭州化工,2000[3][D].北京交通大学,2009.[4][M].科学出版社,2000[5]张术兵,魏长城,,20074、课程设计工作进度计划(1)、9周星期一(10月24日)下达任务,查询资料;(2)、10周(10月31日—11月4日)形成初稿;(3)、11周(11月5日—11月9日)修改定稿。指导教师(签字)日期年月日教研室意见:年月日学生(签字):接受任务时间:年月日摘要碳化硅是用石英砂、石油焦、木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成。天然的碳化硅很少,工业上使用的为人工合成原料,俗称金刚砂,是一种典型的共价键结合的化合物。碳化硅是耐火材料领域中最常用的非氧化物耐火原料之一。合成碳化硅所用的原料主要是以SiO2为主要成分的脉石,低档次的碳化硅可用低灰分的无烟煤为原料。辅助原料为木屑和食盐。目前我国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种,均为六方晶体。大型碳化硅冶炼炉的炉子功率一般为10000kW,每1kgSiC电耗为6~7kW·h,生产周期升温时为26~36h,冷却24h。硅质原料与石油焦在2000~2500℃的电阻炉内通过以下反应生成碳化硅:SiO2+3C→SiC+2CO↑-。加入食盐可与Fe、Al等杂质生成***化物而挥发掉。木屑使物料形成多孔烧结体,便于CO气体排出。关键词碳化硅,冶炼,原料,应用目录摘要 I1绪论 12实验方法 43工艺过程 、山型炉和U型炉 94结论 11参考文献 121绪论碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物,莫桑石。碳化硅又称碳硅石。在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中,碳化硅为应用最广泛、最经济的一种,可以称为金钢砂或耐火砂。目前中国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种,均为六方晶体,~,显微硬度为2840~3320kg/mm2。碳化硅是由美国人艾奇逊在1891年电熔金刚石实验时,在实验室偶然发现的一种碳化物,当时误认为是金刚石的混合体,故取名金刚砂,1893年艾奇逊研究出来了工业冶炼碳化硅的方法,也就是大家常说的艾奇逊炉,一直沿用至今,以碳质材料为炉芯体的电阻炉,通电加热石英SiO2和碳的混合物生成碳化硅。纯碳化硅为无色,而工业生产之棕至黑色系由于含铁之不纯物。晶体上彩虹般的光泽则是因为其表面产生之二氧化硅保护层所致。碳化硅至少有70种结晶型态。α-碳化硅【1】为最常见的一种同质异晶物,在高于2000°C高温下形成,具有六角晶系结晶构造(似纤维锌矿)。β-碳化硅,立方晶系结构,与钻石相似,则在低于2000°C生成。虽然在异相触媒担体的应用上,因其具有比α型态更高之单位表面积而引人注目,但直至今日,此型态尚未有商业上之应用。(约2700°C),碳化硅很适合做为轴承或高温炉之原料物件。在任何已能达到的压力下,它都不会熔化,且具有相当低的化学活性。由于其高热导性、高崩溃电场强度及高最大电流密度,在半导体【2】高功率元件的应用上,不少人试着用它来取代硅。此外,它与微波辐射有很强的耦合作用,并其所有之高升华点,使其可实际应用于加热金属。碳化硅制品可以分为很多类,根据不同的使用环境,分为不同的种类。一般使用到机械上比较多。例如使用到机械密封件上,可以