Die Rolle von metallischem Siliziumpulver in der Guss- und Gießereiindustrie

Was Metall-Silizium-Pulver in der Gussindustrie bewirkt

Metallsiliziumpulver ist einer der am häufigsten verwendeten Zusatzstoffe in der Gießerei- und Raffineriepraxis, und seine Funktionen ändern sich je nach Anwendungsbereich. In der Schmelzerei besteht seine Hauptaufgabe in der Desoxidation: Es entfernt in der flüssigen Schlackenphase oder in der flüssigen Metallphase verbliebene Sauerstoffreste und verbessert die Sauberkeit des fertigen Gussstücks. Da das gleiche Material auch Träger von Silizium ist, fungiert es gleichzeitig als Legierungszusatz und Desoxidationsmittel, weshalb Gießereien es sowohl nach Maschenstruktur als auch nach Chemie spezifizieren und nicht nur nach der Chemie.

Wie Desoxidation in der Schmelze funktioniert

Wenn einer Raffinationsschmelze eine entsprechende Menge metallisches Siliziumpulver zugesetzt wird, reagiert es mit dem in der flüssigen Schlackenphase oder der flüssigen Metallphase gelösten Sauerstoff und setzt eine große Menge Verbrennungswärme frei. Das bei dieser Reaktion entstehende Siliziumdioxid verbleibt nicht am Reaktionsort: Es entweicht schnell aus der Schmelze, was die dynamischen Bedingungen der Reaktion stärkt und die Triebkraft für die weitere Desoxidation hoch hält. Diese Kombination aus starker Wärmefreisetzung und schneller Entfernung des Reaktionsprodukts macht die Zugabe wirksam zur Beseitigung von Sauerstoffrückständen, anstatt sie nur zu verschieben.

Ersetzen von Ferrosilicium zur Kostensenkung

Metallsiliziumpulver kann anstelle von Ferrosilizium in einer Reihe von Gießerei- und Raffinerieanwendungen verwendet werden. Der Ersatz liefert die gleiche Desoxidationsleistung bei gleichzeitiger Reduzierung der zu schmelzenden Masse, da das Silizium nicht durch einen Eisenträger verdünnt wird. Das von Gießereien gemeldete praktische Ergebnis sind geringere Produktionskosten pro Schmelze bei gleichzeitiger Verbesserung der Gussqualität, weshalb das Pulver als Prozessmaterial und nicht als einfache Zugabe behandelt wird.

Siliziumkarbid als begleitendes Desoxidationsmittel

Siliziumkarbid wird häufig zusammen mit metallischem Siliziumpulver diskutiert, da sowohl Silizium als auch Kohlenstoff in der SiC-Phase oxidiert werden können und bei derselben Temperatur ihr Oxidationspotential ungefähr gleich ist. Dieses Gleichgewicht macht Siliziumkarbid zu einem hervorragenden Sauerstoffentfernungsmittel nicht nur für Kaltwindkupolöfen, sondern auch für Heißwindkupolöfen. In der Praxis ergänzen sich die beiden Materialien: Das Siliziumpulver sorgt für eine schnelle, saubere Desoxidation auf Siliziumbasis, während Siliziumkarbid sowohl Silizium als auch Kohlenstoff zur gleichen Aufgabe beiträgt.

Qualitäten und Netzauswahl

Siliziumpulver wird nach Maschenband und der dazugehörigen Chemie geordnet. Die folgende Tabelle zeigt die standardmäßigen chemischen Siliziumpulverqualitäten, von grobem 20–100 Mesh bis hin zu feinem 45–325 Mesh. Höhere Maschenzahlen gehen mit einem geringeren Mindestsiliziumgehalt einher, da feinere Schnitte einen größeren Anteil des Oberflächenoxids und des Feinanteils des Mahlguts konzentrieren.

Grad-/Mesh-Band	Si, min	Fe, max	Al, max	Ca, max
Si 20-100 Mesh	99.6%	0.2%	0.15%	0.05%
Si 30-120 Mesh	99.2%	0.4%	0.2%	0.1%
Si 40-160 Mesh	99.0%	0.4%	0.4%	0.2%
Si 100-200 Mesh	98.5%	0.5%	0.5%	0.3%
Si 45-325 Mesh	98.0%	0.6%	0.5%	0.3%

Feuerfest-orientierte Schnitte werden mit -150, -200, -325, -400 und -600 Mesh mit den gleichen Silizium- und Verunreinigungsbereichen geliefert, und ein minderwertiger Schnitt mit -200 und -325 Mesh enthält 95–97 % Si mit Gesamtverunreinigungen von nicht mehr als 3,0 %. Gröbere Bänder lösen sich langsamer auf, verursachen aber weniger Staubverlust; Feinere Bänder reagieren schneller, benötigen aber eine bessere Rauchkontrolle.

Übungspunkte für Gießereien

Passen Sie das Maschenband an die Zugabemethode an, da sich pneumatische Injektion und Pfannenzugabe bei demselben Pulver unterschiedlich verhalten.

Füllen Sie das Pulver dort auf, wo es in die flüssige Phase eintritt, und nicht an der Schlackenoberfläche, sodass die Reaktionswärme innerhalb der Schmelze genutzt wird.

Halten Sie das Pulver trocken und verschlossen, da Feuchtigkeit die Wasserstoffaufnahme erhöht und sich negativ auf die Gussqualität auswirkt.

Verfolgen Sie die Siliziumrückgewinnung pro Hitze, da dies der schnellste Indikator dafür ist, dass ein nicht den Spezifikationen entsprechendes Mesh-Band geliefert wurde.

FAQ

F: Welche Hauptrolle spielt metallisches Siliziumpulver beim Gießen?
Seine Hauptaufgabe besteht darin, Sauerstoffrückstände aus der flüssigen Schlackenphase und der flüssigen Metallphase zu entfernen und so die Qualität des Gussstücks zu verbessern.

F: Warum wird bei der Desoxidation mit Siliziumpulver so viel Wärme freigesetzt?
Das Silizium reagiert mit gelöstem Sauerstoff und gibt dabei große Mengen an Verbrennungswärme ab, wobei die gebildete Kieselsäure schnell entweicht, was die Reaktion weiter vorantreibt.

F: Kann metallisches Siliziumpulver Ferrosilizium vollständig ersetzen?
Es kann in vielen Anwendungen Ferrosilicium ersetzen und bietet die gleiche Desoxidationsleistung bei geringerer Trägermasse. Normalerweise wird es vor dem vollständigen Ersatz durch Versuche eingeführt.

F: Ist Siliziumkarbid ein geeignetes Desoxidationsmittel für Kupolöfen?
Ja. Sowohl Silizium als auch Kohlenstoff in der SiC-Phase können bei einer bestimmten Temperatur mit ungefähr dem gleichen Potenzial oxidiert werden, sodass sie sowohl für Kaltwind- als auch für Heißwindkupolöfen geeignet ist.

F: Welche Maschenqualität sollte für die Pfannenzugabe verwendet werden?
Gröbere Körnungen wie 20–100 Mesh sind der übliche Ausgangspunkt für die Pfannenzugabe, da sie weniger Staubverlust verursachen als die feinen Schnitte.

F: Wie wird das Pulver bei der Lagerung gemäß den Spezifikationen gehalten?
Bewahren Sie es in einer versiegelten Verpackung in einem trockenen Lager auf und überprüfen Sie -das Netzband und den Silikongehalt vor jeder Kampagne noch einmal, da Feinteile in einen teilweise benutzten Beutel wandern.