5G通信、新能源汽車等新興產業對碳化硅材料將產生巨大需求,大力發展碳化硅產業,可引領帶動原材料與設備兩個千億級產業。尤其是今年發布的“‘十四五’規劃和2035年遠景目標綱要”提出我國將加速推動以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導體新材料新技術產業化進程,這無疑會進一步促進碳化硅產業的發展。眾所周知,碳化硅有四大應用,即半導體、陶瓷、耐火材料、磨具!其中半導體對碳化硅的品質要求是最高的,工藝也是最難的。陶瓷、耐火材料、磨具對碳化硅的純度、粒度、形貌等也有一定的品質要求。整體來說,高品質碳化硅應用領域也相對高端,但這并不意味著低品質的碳化硅就一無是處,比如用于煉鋼脫氧劑,在冶煉領域就占據了非常重要的地位。
轉爐煉鋼可以將生鐵中碳等相關雜質氧化,完成化學和物理性質比鐵高的鋼的冶煉。而在煉鋼液中,氧會以溶解氧和非金屬雜物的形式存在,在吹氧煉鋼及原料等環節產生。想要對鋼中碳、錳等雜質元素進行去除,就要進行氧化反應,通過氧化合物的產生使雜質析出。受這些因素影響,鋼液中含氧量將逐步提升,需要脫氧處理才能避免氧和鋼液在冷凝過程中發生化學反應,導致晶界上有氧化亞鐵析出,影響連鑄坯凝固組織結構。如未能做好脫氧處理,將導致鋼塑形降低,并且出現熱脆情況,導致鋼鐵發生氧化。氧含量如果過多,也會造成硫危害加重,導致鋼鐵中混入氧化物雜質,影響鋼產品力學性能。傳統脫氧劑為硅鐵粉和合金粉,但其價格較貴。碳化硅可作為煉鋼用脫氧劑,是一種新穎的高性能復合脫氧劑,可代替價格較貴的傳統脫氧劑如硅鐵粉和合金粉,從而起到降低成本的效果,碳化硅脫氧劑具有脫氧迅速、成渣早、還原氣氛濃、泡沫豐富等優點,還能有效地提高元素的回收率,也有增碳作用,代替部分增碳劑。碳化硅作為脫氧劑的鋼水質量相對穩定,且能起到細化晶粒、清除有害雜質的作用,大大地降低了煉鋼成本。
其實,國外發達國家早在上世紀60年代就把碳化硅作為煉鋼脫氧劑。日本在碳化硅的三大用途中,磨料用量占24%,耐火材料占50%,脫氧劑占25%,與磨料用量大致相同。美國用于脫氧方面的碳化硅量占三大用途的45%。