Ferosilicio miltelių taikymas metalurgijos pramonėje

Ferosilicio milteliai yra maltas geležies -silicio lydinys, kurio nominalioji dalis yra 72–75 % Si, kurio smulkių dalelių struktūra leidžia pagreitinti tirpimą, vienodą maišymą ir tikslų dozavimą metalurgijos procesuose, kai vienkartinė medžiaga negali atitikti proceso apribojimų.

Kodėl miltelių forma svarbi metalurgijoje

Daugelis metalurgijos operacijų atliekamos tokiomis sąlygomis, kai žaliavų fizinė būklė tiesiogiai riboja produkcijos kokybę ir proceso efektyvumą. Grubinis ferosilicis, nors ir tinkamas masiniam plieno gamybai, riboja procesus, kuriems reikalingas greitas silicio pasisavinimas, homogeninis pasiskirstymas arba integravimas į miltelių pagrindu pagamintus preparatus.

Perėjimas prie miltelių formos sprendžia tris pasikartojančius skausmo taškus metalurgijos sektoriuje:

• Lėto tirpimo kinetika: dideli FeSi gabalėliai ištirpsta nuo paviršiaus į vidų, todėl lydylyje susidaro temperatūros ir sudėties gradientai ir pailgėja laikymo laikas
• Nenuoseklus dozavimas: netaisyklinga gumulėlių geometrija apsunkina pakartojamo įkrovimo skaičiavimus, todėl galutinė cheminė sudėtis gali skirtis nuo partijos{0}}į-
• Proceso nesuderinamumas: suvirinimo srautams, miltelinio metalurgijos mišiniams ir tam tikroms cheminėms kompozicijoms reikia kietųjų dalelių; įdėjus vienkartinę medžiagą, reikėtų atlikti papildomą šlifavimo etapą

Šie apribojimai paaiškina, kodėl pramonės šakos, pradedant suvirinimo eksploatacinėmis medžiagomis ir baigiant miltelių metalurgija, ferosilicio miltelius naudoja kaip standartinę žaliavą.

Fizika: paviršiaus plotas ir reakcijos kinetika

Ferosilicio miltelių pranašumas, palyginti su vienkartine medžiaga, atsiranda dėl pagrindinių fizinių ryšių. Kai kieta medžiaga ištirpsta skystyje, masės perdavimo greitis yra proporcingas paviršiaus plotui tarp dviejų fazių.

Sumažinus dalelių dydį nuo centimetro- mastelio gabalėlių iki sub-milimetrų miltelių, specifinis paviršiaus plotas padidėja dydžiu. Tai turi tiesioginių pasekmių:

• Sumažėja tirpimo laikas: 100 kartų mažesnės linijinės dalelės masės vienetui tenka maždaug 100 kartų didesnis paviršiaus plotas, todėl sutrumpėja laikas, reikalingas visiškam ištirpimui išlydytame metale
• Temperatūros tolygumas pagerėja: Greitas tirpimas apsaugo nuo vietinio atšalimo, kai šalta kieta medžiaga liečiasi su karštu metalu, todėl sumažėja šiluminiai gradientai
• Padidėja reakcijos užbaigtumas: procesuose, kuriuose silicis dalyvauja paviršiaus -tarpininkaujamose reakcijose-, pvz., deoksidacija suvirinimo baseinuose arba sukepinimas miltelių metalurgijoje-didesnis paviršiaus plotas sukelia išsamesnę reakciją

Be paviršiaus ploto, miltelių forma taip pat leidžia mechaniškai maišyti su kitomis kietųjų dalelių medžiagomis miltelių stadijoje, prieš atliekant bet kokį terminį apdorojimą. Šis išankstinis{1}}maišymas užtikrina kompozicijos vienodumą, kurį sunku pasiekti pridedant atskirų kietų gabalėlių į lydalą.

Suvirinimo elektrodai ir srautai

Suvirinimo eksploatacinių medžiagų pramonė yra viena didžiausių ferosilicio miltelių vartotojų. Šiame sektoriuje medžiaga atlieka dvi pagrindines funkcijas: suvirinto metalo deoksidaciją ir kontroliuojamą nusodinto rutulio silicio legiravimą.

Padengti elektrodai

Ekranuoto metalinio lankinio suvirinimo (SMAW) elektroduose srauto danga yra pasta, kurioje yra miltelių pavidalo mineralų, lydinių ir rišiklių. Ferosilicio milteliai yra įtraukti į šią dangą kaip deoksidatorius. Suvirinimo lanko uždegimo metu danga suyra, o silicis pereina į išlydytą suvirinimo baseiną, kur reaguoja su ištirpusiu deguonimi ir susidaro stabilūs oksidai, kurie plūduriuoja į šlaką. Rezultatas yra suvirintas metalas su sumažintu poringumu ir pagerintu mechaniniu vientisumu.

FeSi miltelių tinklelio dydis turi įtakos dangos konsistencijai. Dėl rupių miltelių gali susidaryti netolygus dangos storis; per smulkūs milteliai gali pakeisti dangos pastos reologiją. Suvirinimo elektrodų gamintojai paprastai nurodo tinklelio diapazoną, kuris subalansuoja šiuos konkuruojančius reikalavimus.

Povandeninis lankas ir kietieji srautai

Povandeninio lankinio suvirinimo (SAW) ir kietojo paviršiaus apdorojimo operacijose naudojami granuliuoti srautai, kurie padengia suvirinimo zoną. Ferosilicio milteliai pridedami prie srauto kompozicijos lydinio, leidžiančio siliciui pernešti į suvirinimo metalą be tiesioginio vielos legiravimo. Milteliai turi laisvai tekėti per automatines srauto tiekimo sistemas ir tolygiai susimaišyti su kitomis srauto sudedamosiomis dalimis.

Miltelinė metalurgija

Miltelinė metalurgija (PM) yra gamybos būdas, kai metalo milteliai sutankinami į forminius štampus, o po to sukepinami žemesnėje nei pagrindinės medžiagos lydymosi temperatūra. Ferosilicio milteliai naudojami kaip legiravimo priedas geležies kietųjų dalelių mišiniuose.

PM procesas su FeSi

1. Maišymas: Ferosilicio milteliai homogeniškai sumaišomi su geležies milteliais ir, jei reikia, su kitais legiravimo milteliais ir tepalais 2.Sutankinimas: Sumaišyti milteliai presuojami standžiuose štampuose, kurių slėgis paprastai siekia šimtus MPa, todėl susidaro „žali“ sutankinimai su beveik -neto geometrija 3.Sukepinimas: Kompaktai šildomi kontroliuojamose{0}}atmosferos krosnyse. Sukepinimo metu silicis iš FeSi miltelių difunduoja į geležies matricą, sudarydamas kietą tirpalą, kuris padidina kietumą ir atsparumą dilimui

Gautos komponentų savybės

Iš silicio -legiruotos PM dalys pasižymi didesniu stiprumu ir kietumu nei nelegiruotos geležies dalys, todėl jos tinka konstrukciniams mechanizmų komponentams, automobilių mazgams ir pramoninei įrangai. Galimybė tiksliai kontroliuoti silicio kiekį naudojant miltelių maišymo santykius yra pagrindinis PM maršruto pranašumas, palyginti su liejimo ar kalimo alternatyvomis.

Sunkiosios terpės atskyrimo ir liejimo programos

Sunkiosios laikmenos atskyrimas

Apdorojant mineralus, ferosilicio milteliai naudojami kaip tanki terpė gravitacinio atskyrimo grandinėse. Suspenduotos kontroliuojamo tankio vandenyje, smulkios FeSi dalelės sukuria skystą terpę, kurios savitasis tankis yra tarp vertingo mineralo ir gumbų medžiagos. Tai leidžia atskirti mineralus pagal tankio skirtumą, o ne dalelių dydį.

Ferosilicio terpės dalelių dydis turi įtakos suspensijos stabilumui ir regeneravimo efektyvumui. Smulkios frakcijos išlaiko suspensijos stabilumą, tačiau jas gali būti sunkiau atgauti; stambesnes frakcijas lengviau atgauti, tačiau jos gali nusėsti netolygiai.

Liejyklos skiepijimas

Geležies liejyklose ferosilicio milteliai kartais naudojami inokuliacijai -tyčia į išlydytą geležį įdedant branduolį formuojančių medžiagų prieš pat liejimą. Smulkios dalelės leidžia greitai išsisklaidyti ir ištirpti, skatinant norimų grafito morfologijų susidarymą ketuje. Ši programa ypač aktuali atliekant mažas-paketines operacijas, kai reikalingas greitas cheminis koregavimas.

Milteliai prieš gabalėlius: kai forma lemia pasirinkimą

Proceso reikalavimas	Pageidautina milteliai	Vienkartinė Pageidautina
Greitas silicio surinkimas išlydytame metale	Taip; didelis paviršiaus plotas pagreitina tirpimą	Ne; lėtas paviršinis -ribotas tirpimas
Integravimas į miltelių{0}}formutes	Taip; iš anksto-maltas ir maišomas	Ne; reikalingas išankstinis{0}}apdorojimas
Tikslus mokesčio apskaičiavimas	Taip; nuosekli dalelių geometrija	Ne; netaisyklinga forma sukelia variacijų
Tūrinio plieno gamybos priedas	Ribotas; didelio masto tvarkymo sudėtingumas	Taip; paprastesnė logistika dideliems kroviniams
Automatinės maitinimo sistemos	Taip; tekantis ir matuojamas	Ne; perjungimo ir trukdymo riziką

Aukščiau pateiktoje lentelėje parodyta, kad milteliai ir gumuliukai nėra sukeičiami pakaitalai,{0}}jie naudojami skirtingose ​​proceso architektūrose. Suvirinimo elektrodų dengimo linija negali tilpti gabalėlių, neįrengus smulkinimo įrangos. Ir atvirkščiai, didelėje elektros lankinėje krosnyje, pridedant kelių tonų per šilumą, milteliai gali pasirodyti logistiniu požiūriu nepraktiški.

Dalelių dydžio ir apdorojimo kintamieji

Ferosilicio miltelių veiksmingumas tam tikrame panaudojime priklauso nuo to, kaip sąveikauja keli apdorojimo kintamieji:

Tinklo dydžio pasirinkimas

Stambūs milteliai (10–40 akių) tirpsta lėčiau, bet laisviau teka per bunkerius ir tiektuvus. Smulkūs milteliai (200–325 akių) greitai ištirpsta, bet yra jautresni drėgmės sukeltai aglomeracijai. Tarpinės frakcijos (40–100 akučių ir 100–200 tinklelių) atitinka dažniausiai prašomus diapazonus, subalansuojant reaktyvumą ir valdymo praktiškumą.

Cheminė sudėtis

Silicio, aliuminio, anglies, sieros ir fosforo kiekis milteliuose yra paveldimas tiesiogiai iš šaltinio lydinio. Taikant griežtus chemijos reikalavimus, -pavyzdžiui, tam tikros suvirinimo specifikacijos arba miltelinės metalurgijos klasės-, milteliai turi būti pagaminti iš pagrindinės medžiagos, parinktos taip, kad atitiktų šias ribas.

Drėgmė ir paviršiaus oksidacija

Paviršiaus oksidacija ir drėgmės sugėrimas gali pakeisti miltelių elgesį. Oksiduoti paviršiai gali skirtingai ištirpti išlydytame metale. Drėgmė sukelia dalelių aglomeraciją, o tai sutrikdo tekėjimo savybes ir dozavimo tikslumą. Šie poveikiai pabrėžia sandarios pakuotės ir sauso sandėliavimo svarbą.

Proceso parametrai naudojimo vietoje

Net ir chemiškai tinkami milteliai gali veikti prasčiau, jei galutinio naudotojo procesas neatitiks jų fizinių savybių. Tokie kintamieji kaip lydymosi temperatūra, maišymo intensyvumas ir laikymo laikas turi įtakos tam, kaip efektyviai FeSi milteliai ištirps ir pasiskirstys.

Laikymo sąlygos

Norint išsaugoti ferosilicio miltelių fizines ir chemines savybes per visą jų galiojimo laiką, būtina tinkamai laikyti.

Apsauga nuo drėgmėsyra pagrindinis rūpestis. FeSi milteliai turi likti sandariose talpyklose arba nepažeistoje{1}} drėgmės barjero pakuotėje iki naudojimo momento. Atidarius pakuotę, nepanaudotą medžiagą reikia nedelsiant uždaryti arba supilti į sandarų indą.

Temperatūros valdymasyra antraeilis, bet ne nereikšmingas. Aplinkos saugojimo paprastai pakanka. Tačiau vietose, kuriose vyksta dideli temperatūros svyravimai, -pvz., neapšiltinti sandėliai, esant dideliems paros temperatūros svyravimams,-gali sukelti kondensatą pakuočių viduje. Vengiant tokių sąlygų, drėgmė nepatenka net tada, kai išorinė pakuotė atrodo nepažeista.

Oksidacijos sumažinimassvarbius ilgesnius saugojimo laikotarpius. Nors ferosilicis yra gana stabilus kambario temperatūroje, ilgai veikiant drėgnam orui gali susidaryti paviršiaus oksido sluoksniai, kurie keičia tirpimo elgseną vėliau naudojant metalurgiją.

Tvarkymo protokolasturėtų sumažinti aplinkos drėgmės poveikio laiką. Naudokite sausus kaušelius ir perpylimo talpyklas ir neleiskite miltelių palikti atviruose induose.

Dažnai užduodami klausimai

Klausimas	Atsakymas
Kur naudojami ferosilicio milteliai?	FeSi milteliai naudojami suvirinimo elektrodų dangoms ir srautams, juodųjų komponentų miltelių metalurgijoje, sunkiųjų terpių mineralų atskyrimui, liejyklų inokuliavimui ir specialiuose plieno ar cheminiuose procesuose, kuriems reikalingas kietųjų dalelių pavidalo silicis.
Kodėl naudoti miltelius, o ne gabalėlius?	Milteliai tirpsta greičiau dėl didesnio paviršiaus ploto, leidžia tiksliai dozuoti pagal svorį ar tūrį ir tiesiogiai integruojami į miltelių{0}}pagrįstus procesus, pvz., suvirinimo srauto formavimą ir miltelių metalurgijos mišinius. Vienkartinei medžiagai reikės papildomo apdorojimo.
Kurios pramonės šakos perka FeSi miltelius?	Pagrindiniai pirkėjai yra suvirinimo medžiagų gamintojai, miltelinės metalurgijos dalių gamintojai, mineralų perdirbimo operacijos, liejyklos, specializuotos plieno gamyklos ir prekybos įmonės, platinančios galutiniam{0}}vartotojui.
Kokie veiksniai turi įtakos miltelių naudojimui?	Svarbūs veiksniai yra dalelių dydžio pasiskirstymas, cheminė sudėtis, paveldima iš šaltinio lydinio, drėgmės kiekis ir paviršiaus oksidacijos būsena bei galutinio -vartotojo proceso parametrai, pvz., temperatūra, maišymo metodas ir laikymo laikas.
Kaip apdorojami FeSi milteliai?	Gamyba susideda iš trijų etapų: gabalinio ferosilicio smulkinimas į fragmentus, malimas malūnuose iki tikslinio dalelių dydžio ir klasifikavimas per sietus arba oro klasifikatorius, kad būtų gauta nurodyta tinklelio frakcija. Visoje vietoje naudojamas dulkių surinkimas.
Kokios laikymo sąlygos reikalingos?	Laikyti sandarioje, drėgmei{0}}atsparioje pakuotėje, sausoje aplinkoje, aplinkos temperatūroje. Venkite temperatūros svyravimų, dėl kurių susidaro kondensatas, ir sumažinkite aplinkos drėgmės poveikį tvarkydami ir perkeldami.