Роль металлического кремниевого порошка в литейной и литейной промышленности

Что делает металлический кремниевый порошок в литейной промышленности

Порошок металлического кремния является одной из наиболее широко используемых добавок в литейной и нефтеперерабатывающей практике, и его функции меняются в зависимости от области применения. В плавильном цехе его основная задача — раскисление: удаление остатков кислорода, оставшихся в фазе жидкого шлака или жидкого металла, и повышение чистоты готовой отливки. Поскольку тот же материал также является носителем кремния, он одновременно действует как легирующая добавка и раскислитель, поэтому литейщики определяют его как по сетке, так и по химическому составу, а не только по химическому составу.

Как происходит раскисление в расплаве

Когда к рафинирующему расплаву добавляется соответствующее количество порошка металлического кремния, он вступает в реакцию с кислородом, растворенным в жидкой фазе шлака или жидкой металлической фазе, и выделяет большое количество тепла сгорания. Образующийся в этой реакции диоксид кремния не остается в месте реакции: он быстро уходит из расплава, что усиливает динамические условия реакции и сохраняет высокую движущую силу дальнейшего раскисления. Такое сочетание сильного выделения тепла и быстрого удаления продукта реакции делает добавку эффективной для удаления остатков кислорода, а не просто для их перемещения.

Замена ферросилиция для снижения затрат

Порошок металлического кремния можно использовать вместо ферросилиция в ряде литейных и нефтеперерабатывающих предприятий. Замещение обеспечивает ту же раскисляющую способность при сокращении массы, которую необходимо расплавить, поскольку кремний не разбавляется железным носителем. Практический результат, о котором сообщают литейные предприятия, заключается в снижении производственных затрат на плавку вместе с улучшением качества отливки, поэтому порошок рассматривается как технологический материал, а не как простая добавка.

Карбид кремния в качестве сопутствующего раскислителя

Карбид кремния часто обсуждается наряду с порошком металлического кремния, поскольку и кремний, и углерод в фазе SiC имеют потенциал окисления, и при одной и той же температуре их окислительный потенциал примерно равен. Этот баланс делает карбид кремния отличным агентом удаления кислорода не только для вагранок с холодным дутьем, но и для вагранок с горячим дутьем. На практике эти два материала дополняют друг друга: кремниевый порошок обеспечивает быстрое и чистое раскисление на основе кремния-, тогда как карбид кремния выполняет ту же функцию и кремния, и углерода.

Сорта и выбор сетки

Силиконовый порошок упорядочен по сетчатой ​​ленте и по химическому составу, который с ним связан. В таблице ниже показаны стандартные марки порошка химического кремния: от крупного 20–100 меш до мелкого 45–325 меш. Более высокие номера ячеек сопровождаются более низким минимальным содержанием кремния, поскольку более мелкие фракции концентрируют больше поверхностного оксида и мелкой фракции помола.

Сорт/сетчатая лента	Си, мин	Фе, макс	Ал, Макс	Ca, макс.
Си 20-100 меш	99.6%	0.2%	0.15%	0.05%
Си 30-120 меш	99.2%	0.4%	0.2%	0.1%
Си 40-160 меш	99.0%	0.4%	0.4%	0.2%
Си 100-200 меш	98.5%	0.5%	0.5%	0.3%
Си 45-325 сетка	98.0%	0.6%	0.5%	0.3%

Огнеупорные-ориентированные куски поставляются с размерами -150, -200, -325, -400 и -600 меш с тем же диапазоном кремния и примесей, а низкосортный срез с размерами -200 и -325 меш содержит 95-97% Si с общим содержанием примесей не более 3,0%. Более грубые ленты растворяются медленнее, но приводят к меньшим потерям пыли; более тонкие полосы реагируют быстрее, но требуют лучшего контроля дыма.

Практические рекомендации для литейных производств

Подберите сетчатую ленту к методу добавления, поскольку пневматическое впрыскивание и добавление в ковше ведут себя по-разному с одним и тем же порошком.

Загружайте порошок там, где он переходит в жидкую фазу, а не на поверхность шлака, поэтому тепло реакции используется внутри расплава.

Храните порошок сухим и герметично закрытым, так как влага увеличивает поглощение водорода и ухудшает качество отливки.

Отслеживайте восстановление кремния за плавку, так как это самый быстрый индикатор того, что получена сетчатая лента, не-несоответствующая техническим требованиям.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Какова основная роль порошка металлического кремния при литье?
Его основная роль – раскисление, удаление остатков кислорода из жидкой шлаковой фазы и жидкой металлической фазы для улучшения качества отливки.

Вопрос: Почему при раскислении с помощью кремниевого порошка выделяется так много тепла?
Кремний реагирует с растворенным кислородом и выделяет большое количество тепла сгорания, а образовавшийся кремнезем быстро уходит, что поддерживает развитие реакции.

Вопрос: Может ли порошок металлического кремния полностью заменить ферросилиций?
Он может заменить ферросилиций во многих областях применения, обеспечивая ту же раскисляющую способность при меньшей массе носителя, и перед полной заменой его обычно вводят в ходе испытаний.

Вопрос: Является ли карбид кремния подходящим раскислителем для вагранок?
Да. И кремний, и углерод в фазе SiC могут окисляться примерно с одинаковым потенциалом при заданной температуре, поэтому он одинаково подходит для вагранок с холодным и горячим дутьем.

Вопрос: Какой класс сетки следует использовать для добавления в ковш?
Более крупные сорта, такие как 20-100 меш, обычно являются отправной точкой для добавления в ковш, поскольку они несут меньшие потери пыли, чем мелкие фракции.

Вопрос: Как порошок сохраняется в соответствии со спецификациями при хранении?
Храните его в закрытой упаковке в сухом магазине и пере-проверяйте сетчатую ленту и силиконовое содержимое перед каждой кампанией, поскольку в частично использованном пакете мелкие частицы перемещаются.