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目前国内碳化硅(SiC)微粉生产企业的自动化水平、信息化水平普遍很低,而SiC微粉的大用户通常对微粉质量的稳定性要求很高,因此绝大多数国内SiC微粉生产企业生产的微粉难以进入国际市场。
为了提高SiC微粉的产量并提高、稳定产品的品质,江苏乐园新材料有限公司与南京工业大学、东南大学联合申报了2006年度江苏省科技成果转化专项资金项目-“硅晶片线切割用6HSiC微粉材料的研究及产业化”项目(项目编号:BA2006049)获批准立项,本人导师所领导的科研团队负责该项目的子项目2:“SiC微粉规模化生产关键工序自动化控制技术”研究、开发和实施。本人的学位论文工作是负责其中的“新型SiC冶炼炉在线自动测控装置研制”和“生产过程信息化管理系统”两个子系统的研发。
其中“新型SiC冶炼炉在线自动测控装置研制”课题的主要工作内容是针对SiC的冶炼高耗能、国内目前仅凭经验进行控制SiC冶炼过程的现状,研究和探索超高温条件下冶炼炉炉心温度检测与实验方法,以及设计和研制适用于SiC冶炼现场恶劣环境的冶炼恒功率自动测控系统。“生产过程信息化管理系统”课题的主要工作内容是构建涵盖SiC微粉生产4大工艺环节(冶炼、粉碎、提纯、水力精分级)的生产过程自动化和信息化远程监测与管理系统。
本文共分五个章节。第一章简介了项目的来源、概况,和本论文的主要工作;第二章介绍了一种碳化硅冶炼炉中心高温区域温度在线监测与试验方法;第三章首先介绍了现场生产实时检测数据采集卡的硬件设计和驱动开发,接下来介绍了基于PLC的冶炼炉恒功率控制系统的软硬件设计;第四章介绍了SiC微粉生产信息化管理系统的相关技术和实施效果;最后一章简述了设计和调试中遇到的一些问题和解决方法。
上述两子系统已于2009年研制成功并投入实际使用,结合学位论文工作执笔申请了名为“一种碳化硅冶炼炉中心高温区域温度在线监测与试验方法”的国家发明专利,现处于公示阶段。