Klassifizierung von Siliziummetallen: Lesen der Fe-, Al- und Ca-Qualitätscodes
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Siliziummetall kommt als Güteklasse und nicht als einzelne Spezifikation auf den Markt. Jeder Grad wird durch die gleichen drei Elemente - Eisen, Aluminium und Kalzium - definiert und der auf dem Beutel aufgedruckte Code gibt kurz an, wie fest jedes Element gehalten wird. Das korrekte Lesen dieses Codes entscheidet darüber, ob eine Lieferung zu einer Schmelze passt oder die fertige Legierung stillschweigend in Richtung ihrer Verunreinigungsgrenze treibt.
Warum es Noten überhaupt gibt
Siliziummetall wird durch Reduktion von Quarz mit Kohlenstoff in einem Elektroofen hergestellt. Kein praktischer Ofenweg liefert ein absolut reines Produkt, da Eisen, Aluminium und Kalzium mit dem Quarz, mit den Kohlenstoffreduktionsmitteln und durch die Elektroden und die feuerfeste Auskleidung eindringen. Diese drei Elemente sind auch für die Legierungen und feuerfesten Materialien, die Silizium verbrauchen, am wichtigsten, weshalb der Handel sie als Grundlage für die Klassifizierung übernommen hat.
Der Schmelzer arbeitet mit drei echten Hebeln: Rohstoffauswahl, Chargenmischung und Ofenpraxis. Ein Grad ist die kommerzielle Veröffentlichung des Ergebnisses dieser Entscheidungen und die einzige Information, die ein Käufer normalerweise sieht, bevor das Metall eintrifft.
Die drei Verunreinigungen, die jeden Grad definieren
Eisenbildet in Aluminiumlegierungen harte intermetallische Phasen und ist normalerweise das erste Element, das durch die Gussspezifikation eingeschränkt wird.
Aluminiumbeeinträchtigt die Fließfähigkeit und die Reaktion der Schmelze auf die Wärmebehandlung und lässt sich nur schwer entfernen, sobald es im Metall ist.
Kalziumist im Ofen flüchtig und schwer auf einem sehr niedrigen Niveau zu halten, weshalb die strengsten Kalziumgrenzwerte die höchsten Preise erzielen.
Silizium selbst ist das Gleichgewicht. Eine typische metallurgische Qualität enthält etwa 98 % bis 99,5 % Silizium, und die Spanne zwischen der billigsten und der teuersten Qualität lässt sich fast ausschließlich durch die drei oben genannten Restelemente erklären.
Sortencodes und Verunreinigungsgrenzen
| Notencode | Fe max | Al max | Ca max | Typische Position im Angebot |
|---|---|---|---|---|
| 553 | 0.50% | 0.50% | 0.30% | Massensorte für allgemeine Aluminiumlegierungen |
| 441 | 0.40% | 0.40% | 0.10% | Mittlere Qualität, häufig in Gusslegierungen |
| 3303 | 0.30% | 0.30% | 0.03% | Hochreiner Grad für anspruchsvolle Schmelzen |
| 2202 | 0.20% | 0.20% | 0.02% | Enge Chemie für Speziallegierungen |
| 1101 | 0.10% | 0.10% | 0.01% | Höchste Reinheit in der kommerziellen Routineversorgung |
Zur gleichen Familie gehören Codes wie 411, 421, 2502 und 1501, die in Angeboten und in älteren Lagerlisten erscheinen. Sie folgen dem gleichen Prinzip, die Grenzwerte für Eisen, Aluminium und Kalzium in die Zahl einzutragen, und sie lassen sich am besten anhand des Analysezertifikats des Lieferanten ablesen, anstatt sie nur aus den Ziffern abzuleiten.
Von Bulk-Qualitäten bis hin zu hochreinen Qualitäten
Klasse 553 ist das Arbeitstier der Familie. Es wird in den größten Mengen hergestellt und ist völlig ausreichend für Aluminiumbarren, bei denen die Spezifikation einen relativ hohen Eisengehalt toleriert. Sorte 441 setzt alle Grenzen und wird häufig in Gusslegierungen verwendet, die eine bessere Kontrolle von Eisen und Kalzium erfordern.
Von dort aus gelangen die Codes in die Gruppe „Hochreinheit“. Die Sorte 3303 reduziert den Kalziumgehalt auf 0,03 %, die Sorte 2202 reduziert den Eisen- und Aluminiumgehalt auf 0,20 % und die Sorte 1101 ist mit 0,10 % Eisen und Aluminium und 0,01 % Kalzium die niedrigste Sorte, die normalerweise für den industriellen Einsatz angegeben wird. Jeder Schritt nach unten auf der Skala kostet mehr, da saubererer Quarz, geringere Aschereduktionsmittel und eine strengere Ofensteuerung die Ausbeute verringern.
Oberhalb dieses Bereichs liegen die chemischen und elektronischen Qualitäten, die durch weitere Raffination und nicht allein durch Schmelzen hergestellt werden. Sie bedienen Märkte für Halbleiter und chemische Rohstoffe und liegen außerhalb der hier beschriebenen gewöhnlichen metallurgischen Klassifizierung.
Zuordnung einer Note zur Bewerbung
Die Auswahl richtet sich nach der Spezifikation des Produkts, das das Silizium verbraucht, und nicht nach einer allgemeinen Präferenz für Reinheit.
Aluminiumbarren und allgemeine Gussteile:Güteklasse 553 oder 441, ausgewählt nach Kosten und Eisentoleranz der endgültigen Legierung.
Eisenarme Gusslegierungen:Güteklasse 3303 oder 2202, wobei der Siliziumzusatz den Eisengehalt der Schmelze nicht erhöhen darf.
Desoxidation und Legierung von Stahl:mittlere und große Mengen, bei denen die Zugabe eher anhand der Ausbeute als anhand der Restmengen beurteilt wird.
Feuerfeste und chemische Verwendung:Die Qualitäten werden aufgrund der Konsistenz der Analyse ausgewählt, da der nachgelagerte Prozess eher auf Schwankungen als auf den absoluten Wert reagiert.
Probenahme und Analyse schließen den Kreislauf. Jedes Gusslos wird beprobt, mittels optischer Emissionsspektrometrie analysiert und mit einem Zertifikat versehen. Die Losnummer ermöglicht es einem Käufer, eine Lieferung bis zu einer Ofenkampagne zurückzuverfolgen, wenn eine Diskrepanz auftritt.
Häufig gestellte Fragen
F: Wie wird Siliziummetall klassifiziert?
Die Klassifizierung basiert auf dem Gehalt der drei Hauptrestverunreinigungen - Eisen, Aluminium und Kalzium - und jede Kombination von Grenzwerten erhält einen Sortencode.
F: Was bedeuten die Zahlen 553, 441 und 3303?
Sie sind die Abkürzung für den maximalen Eisen-, Aluminium- und Kalziumgehalt. Die Sorte 553 erlaubt 0,50 % Fe, 0,50 % Al und 0,30 % Ca, während die Sorte 3303 0,30 % Fe, 0,30 % Al und 0,03 % Ca zulässt.
F: Welche Sorte enthält am wenigsten Eisen?
Von den routinemäßig gelieferten Codes weist die Sorte 1101 mit 0,10 % den niedrigsten Eisengehalt auf, gefolgt von 2202 mit 0,20 % und 3303 mit 0,30 %.
F: Ist eine niedrigere Notenzahl immer eine bessere Note?
Nein. Eine niedrigere Zahl bedeutet ein engeres Verunreinigungsfenster und einen höheren Preis. Es ist nur dann besser, wenn der Verbrauchsprozess tatsächlich die engere Chemie erfordert.
F: Können Codes wie 2502 oder 1501 direkt mit 553 oder 3303 verglichen werden?
Sie gehören zur gleichen Kodierungsidee, werden aber seltener genannt, daher sollten ihre genauen Grenzwerte dem Lieferantenzertifikat für die jeweilige Charge entnommen werden.
F: Wie wird die Note nach der Lieferung überprüft?
Die Gusscharge wird beprobt und spektrometrisch analysiert, und das Zertifikat wird mit der Chargennummer versendet, sodass die gelieferte Analyse mit der bestellten Qualität verglichen werden kann.
