441 Silicon Metal: Zrozumienie związku między procesem wytapiania a rozkładem wielkości brył

W zakupach441 krzemometalpersonel zajmujący się zakupami często koncentruje się wyłącznie na specyfikacjach chemicznych (Fe mniejszy lub równy 0,4%, Al mniejszy lub równy 0,4%, Ca mniejszy lub równy 0,1%), zaniedbując równie ważny parametr: rozkład wielkości. Dla inżynierów metalurgii wielkość worka z krzemometalem jest nie tylko kwestią wygody podczas transportu i podawania, ale także bezpośrednim odzwierciedleniem stabilności wcześniejszych procesów wytapiania. Nadmiernie-rozdrobniony proszek oznacza zwiększoną utratę topnienia, natomiast zbyt duże grudki mogą powodować opóźnienia w topieniu w piecu indukcyjnym.

Krzem metaliczny 441 należy do krzemu metalurgicznego, a jego głównym procesem produkcyjnym jest metoda redukcji karbotermicznej. Cały proces odbywa się w dużym piecu z łukiem krytym. Gatunek Si441 wymaga zawartości wapnia mniejszej lub równej 0,1%, znacznie niższej niż 0,3%krzemometal 553. Oznacza to, że podczas procesu wytapiania konieczne jest bardziej rygorystyczne oczyszczanie wsadu piecowego lub dodatkowe zabiegi rafinacyjne. Wiele wysokiej-jakości krzemu441 poddawanych jest-procesowi rafinacji z rozdmuchiwaniem podczas produkcji. Polega to na wdmuchiwaniu mieszaniny tlenu i powietrza do stopionego krzemu przez przepuszczalne cegły, przy użyciu mieszania pęcherzykowego w celu przyspieszenia reakcji i usunięcia zanieczyszczeń, takich jak aluminium i wapń. Proces ten ma bezpośredni wpływ na morfologię kryształów i gęstość powstałego wlewka krzemu.

Odlewanie i chłodzenie

Po opuszczeniu pieca ciekły krzem jest odlewany we wlewki krzemowe. Szybkość chłodzenia ma kluczowe znaczenie przy określaniu początkowej wielkości ziaren wlewka:

Powolne chłodzenie:

Zazwyczaj stosuje się odlewanie ciśnieniowe. Wlewek krzemowy stygnie powoli w formie, tworząc gruboziarnistą strukturę kryształu kolumnowego. Struktura ta ma niskie naprężenia wewnętrzne, ale podczas późniejszego kruszenia pęknięcia łatwo rozprzestrzeniają się wzdłuż granic ziaren, tworząc stosunkowo regularne duże kawałki z mniejszą ilością proszku.

Szybkie chłodzenie:

Niektóre ciągłe procesy produkcyjne lub chłodzenie cienkiego wlewka mogą prowadzić do powstania-drobnoziarnistej struktury. Drobno-krzem drobnoziarnisty jest twardszy i bardziej kruchy, przez co jest bardziej podatny na powstawanie nieregularnych fragmentów i drobnego proszku podczas kruszenia mechanicznego.

Kruszenie Mechaniczne

Wlewki krzemu muszą zostać rozdrobnione i przesiane, aby osiągnąć rozmiar wymagany przez klienta, np. 10-50 mm lub 10-100 mm.

Związane z procesem-:

Pierwotna struktura krystaliczna, określona w procesie wytapiania, bezpośrednio determinuje łatwość kruszenia i uzysk proszku.

Jeśli temperatura wytapiania jest nierównomiernie kontrolowana lub rafinacja jest-zbyt kontrolowana, wewnątrz wlewka krzemowego mogą pojawić się mikro-pęknięcia lub segregacja zanieczyszczeń. Podczas kruszenia szczęk ułatwia to nadmierne{{3}kruszenie, w wyniku czego powstaje duża liczba małych kawałków i proszek o średnicy mniejszej niż 10 mm.

Wysokiej-jakości, dobrze-skrystalizowane wlewki krzemu 441 dają podczas kruszenia kawałki o większej docelowej wielkości (np. 20–80 mm), przy skoncentrowanym rozkładzie wielkości cząstek.

Dystrybucja rozmiarów

Stabilny dostawca krzemometalu 441 powinien mieć normalny i skoncentrowany rozkład wielkości cząstek. Jeśli w partii wystąpi sytuacja ekstremalna:

Too many oversized pieces (>100 mm):

Może to wskazywać na zbyt długi czas chłodzenia po wyjściu z pieca lub niewłaściwą kontrolę jakości w procesie kruszenia i przesiewania.

Nadmiar proszku (<5mm): This may indicate:

Słaba krystaliczność i luźna tekstura samego wlewka krzemu (problemy z surowcem lub wytopem).

Zbyt surowy proces kruszenia, generujący nadmierne odpady, a dostawca miesza proszek w celu zwiększenia masy.

Spal-i zyskaj

Podczas topienia stopu aluminium (np. w piecu-średniej częstotliwości) powierzchnia właściwa metalu krzemowego określa utratę utleniania.

Drobny proszek (<3mm):

Duża powierzchnia właściwa, łatwo utlenia się natychmiast po dodaniu do stopionego aluminium, tworząc żużel i zmniejszając wydajność krzemu. Szacunki branżowe sugerują, że na każde 5% wzrostu zawartości drobnego proszku, współczynnik spalania-krzemu może wzrosnąć o 1-2%.

Docelowy rozmiar cząstek (10-50 mm):

Optymalna równowaga pomiędzy szybkością rozpuszczania i minimalną stratą utleniania. Cząsteczki mogą szybko osadzić się w roztopionym aluminium i stopić, ograniczając kontakt z powietrzem.

Wydajność topienia

Excessively large size (>100 mm):

W tradycyjnych piecach-średniej częstotliwości wydłuża to czas topienia, zwiększa zużycie energii, a nawet może powodować blokowanie otworu pieca, wpływając na wydajność podawania.

Precyzja kontroli składu

W przypadku precyzyjnej produkcji stopów najlepiej jest dokładnie obliczyć ilość dodanego krzemu dla każdego dodanego kawałka krzemu. Jeśli rozkład wielkości jest wyjątkowo nierównomierny (od proszku po duże grudki), ilość dodawanego krzemu za każdym razem będzie się znacznie wahać, wpływając na konsystencję składu stopu.

W przypadku krzemometalu 441 czystość jest identyfikatorem, a wielkość jest językiem procesu. Odpowiedzialny dostawca może nie tylko dostarczyć kwalifikowany raport z analizy spektralnej, ale także wykazać swoje możliwości kontroli procesu w całym procesie, od wytapiania w piecu łukowym po kruszenie i przesiewanie, poprzez stabilny i skoncentrowany rozkład wielkości granulatu.