Hva er silisiumballer?
Silisiumkuler, også forhandlet som silisiumbriketter, er et agglomerert silisium-bærende ladningsmateriale produsert ved å komprimere finstoffet silisium med en liten mengde bindemiddel og presse blandingen til kuler eller puteformer. Råmaterialet er den fine fraksjonen som genereres når ferrosilisium eller silisiummetall knuses og siles: materiale som er for fint til å lades direkte inn i en ovn eller øse uten å gå tapt i gasstrømmen. Brikettering gjør støvet og finstoffet til et tett, fritt-produkt med forutsigbar oppløsningsadferd.
To familier dominerer markedet. Kuler laget av finstoffet ferrosilisium bærer vanligvis 65 % til 75 % silisium med jern som balanse, og brukes som en generell deoksidasjons- og legeringsbærer. Kuler laget av finkornet silisium med høy-renhet har mye høyere silisium med svært lite karbon og aluminium, og velges der rester må holdes tett. Begge leveres i et skjermet størrelsesområde, oftest mellom 10 mm og 60 mm.
Rolle som en stålfremstillingsdeoksider
Silisium har høy affinitet for oksygen, og i øsen fjerner det oppløst oksygen fra stålbadet:
Si + 2O → SiO2(slagg)
Silisiumdioksyden som produseres absorberes i slagget, og reaksjonen øker også silisiuminnholdet i varmen, og derfor oppnås deoksidasjon og legering i én tilsetning. I praksis brukes silisium sjelden alene. Tilsatt sammen med mangan, kombineres deoksidasjonsproduktene til flytende mangansilikatinneslutninger som koaleserer og flyter ut mye lettere enn fast silika, slik at renere stål oppnås ved samme oksygennivå.
Tilleggspunkt: inn i øsen under tapping, eller inn i ovnen før banking for et foreløpig avliving
Slaggkontroll: en basisk, flytende slagg absorberer silikaen og forhindrer tilbakeføring av oksygen inn i badet
Gjenvinning: silisiumgjenvinning avhenger av slaggbasisitet, deoksideringspraksis og mengden som allerede er oppløst i badet
Effekt på egenskaper: silisium øker hardhet og elektrisk resistivitet i stål, og forbedrer oksidasjonsmotstanden ved forhøyet temperatur
For de fleste konstruksjons- og ingeniørkvaliteter er målet et kontrollert silisiumnivå på noen få tideler av en prosent, og tillegget beregnes ut fra varmevekten, badanalysen og silisiuminnholdet i kulekvaliteten som lades.
Inokulering og strukturkontroll i støping
I jernstøperier brukes silisiumkuler som silisiumbærer og som en del av inokuleringspraksisen. Silisium fremmer grafittkjernedannelse i støpejern. En sen silisiumtilsetning gjort i hellestrømmen eller i formhulen øker antallet grafittkjerner, reduserer kulde og utvider grafittformen fra underkjølt D-type til den mer jevne A-typefordelingen.
Grått jern: fremmer grafittdannelse, reduserer kjøledybden i tynne seksjoner
Duktilt jern: støtter nodulær struktur når det brukes sammen med nodulariserende behandling
Bearbeidbarhet: en godt inokulert struktur kutter mer konsekvent og reduserer verktøyslitasje
Fade: inokulasjonseffekter avtar med tiden, så tilsetningen gjøres best så sent som mulig før helling
Fordi kule-formet materiale flyter jevnt gjennom et matesystem, er det praktisk for strømtilsetninger og for mekanisk dosering, og det løses opp uten brodannelsen som løse finstoffer kan forårsake i en trakt.
Charge Economics and Return-Sykluspraksis
Den kommersielle saken for silisiumkuler er enkel: Materialet er laget av-biprodukter, så prisen per enhet silisium er lavere enn for siktet klumplegering, mens det metallurgiske resultatet er sammenlignbart når oppløsningen og gjenvinningen er kontrollert.
Lavere enhetskostnad for silisium ved bruk av finstoff i stedet for klumpmateriale
Støv og håndteringstap reduseres fordi produktet er tett og skjermet i stedet for sprøtt
Høyere bulktetthet enn løs finstoff betyr mindre lagringsvolum og billigere frakt per tonn silisium
Konsekvent ballstørrelse og kjemi gjør ladningsberegninger repeterbare, noe som reduserer av-analysevarme
Returladingspraksis: å legge kulene til omsmeltingsladningen reduserer mengden fersk, dyrere legering som trengs per varme
Brukt i ladningen i stedet for bare i øsen, fungerer kulene som en rimelig-silisiumkilde for basissammensetningen, og etterlater et mindre, mer nøyaktig trimmingstilskudd for den endelige spesifikasjonen.
Håndtering og tilleggspraksis
Hold materialet tørt og under tak: fuktighet i en ladning tilsatt flytende metall er en sikkerhetsrisiko og tilfører også hydrogen
Velg størrelsesområdet som passer til tilsetningsmetoden, grove kuler for ovnlading, finere størrelser for trimming av øse
Legg under slagglaget der det er mulig, slik at silisiumet kommer i kontakt med metallet i stedet for å oksidere i slagget
Ta hensyn til jernbalansen når du bruker ferrosilisium-baserte kuler i kvaliteter med en stram jernspesifikasjon
Oppbevares i poser eller bulkposer på et tørt gulv, vekk fra syre eller oksiderende kjemikalier
Typiske spesifikasjonsområder
Tabellen viser områdene som normalt er oppgitt for de to familiene av silisiumkuler. Endelige grenser er alltid de som er angitt på leverandørdatabladet for den spesifikke karakteren.
| Parameter | Ferrosilisium-baserte kuler | Silisium-metall-baserte kuler |
|---|---|---|
| Si innhold | 65–75% | høy renhet, over 95% |
| Fe | balansen i komposisjonen | veldig lavt |
| Al | vanligvis begrenset til ca. 2 % maks | lav, tett kontrollert |
| C | lav, typisk under 0,2 % | lav, vanligvis under 0,1 % |
| S og P | holdt lavt, på eller under 0,05 % | holdt lavt, på eller under 0,03 % |
| Størrelse | 10–60 mm skjermet | 10–50 mm skjermet |
| Fuktighet | vanligvis under 0,5 % | typisk under 0,3 % |
Der en varme er følsom for nitrogen eller hydrogen, er det lave gassinnholdet i tette briketter en fordel fremfor porøse eller støvete erstatninger, men fuktighetskontroll og tørrlagring forblir de avgjørende faktorene.
Ofte stilte spørsmål
Spørsmål: Er silisiumkuler en erstatning for ferrosilisium?
For deoksidering og tilsetning av bulksilisium kan de erstatte deler av eller hele en ferrosilisiumtilsetning, forutsatt at jernbalansen og gjenvinningen beregnes på nytt. For kvaliteter med en stram restgrense gir den lavere og mer konsistente kjemien til det komprimerte produktet ofte bedre kontroll.
Spørsmål: Kan silisiumkuler legges til øsen i stedet for ovnen?
Ja. Tilsetning av øse under tapping gir rask deoksidasjonsrespons og reduserer oksidasjonstap, mens tilsetning av ovn eller ladning foretrekkes når silisiumet er en del av basissammensetningen og målet er å kutte trimmingstilsetningen.
Spørsmål: Vil silisiumkuler forårsake slaggproblemer?
Silikaen som produseres ved deoksidering må absorberes av et flytende, tilstrekkelig basisk slagg. Hvis slaggen er for sur eller tyktflytende, forblir silika-rike inneslutninger i stålet og rensligheten blir dårligere, uavhengig av hvilken silisiumbærer som ble brukt.
Spørsmål: Løser kulene seg helt opp i badekaret?
Tette, godt komprimerte kuler oppløses jevnt når de når metallet og holdes ikke oppe av slagghud. Dårlig limte eller veldig store kuler kan flyte og oksidere på overflaten, så størrelsesgradering og tilleggsposisjon har betydning.
Spørsmål: Hvordan bør silisiumkuler oppbevares før bruk?
Tørr, overbygd oppbevaring på et hardt gulv, i originalposene eller bulkposene. Vått ladningsmateriale må tørkes før det kommer inn i ovnen eller øsen av både metallurgiske og sikkerhetsmessige årsaker.
Spørsmål: Hvilken størrelse silisiumkule bør brukes for en støperistrømtilsetning?
En finere siktet fraksjon strømmer jevnere gjennom en mater og løses raskt opp, noe som passer til strøminokulering. Grovere områder brukes der materialet fylles i bulk i ovnen eller omsmelteladningen.
