441 Logam Silikon: Memahami Hubungan Antara Proses Peleburan dan Distribusi Ukuran Benjolan

Dalam pengadaan441 logam silikon, personel pembelian sering kali hanya berfokus pada spesifikasi bahan kimia (Fe Kurang dari atau sama dengan 0,4%, Al Kurang dari atau sama dengan 0,4%, Ca Kurang dari atau sama dengan 0,1%), mengabaikan parameter yang sama pentingnya: distribusi ukuran. Bagi para insinyur metalurgi, ukuran sekantong logam silikon bukan hanya soal kenyamanan transportasi dan pemberian makanan, namun juga merupakan cerminan langsung dari stabilitas proses peleburan hulu. Serbuk-yang dihancurkan secara berlebihan berarti kehilangan leleh yang meningkat, sedangkan gumpalan yang terlalu besar dapat menyebabkan penundaan peleburan di tungku induksi.

Logam silikon 441 termasuk dalam silikon tingkat metalurgi, dan proses produksi intinya adalah metode reduksi karbotermal. Seluruh proses diselesaikan dalam tungku busur besar yang terendam. Kelas Si441 membutuhkan kandungan kalsium kurang dari atau sama dengan 0,1%, jauh lebih rendah dari 0,3% darilogam silikon 553. Ini berarti bahwa pemurnian muatan tungku yang lebih ketat atau perlakuan pemurnian tambahan diperlukan selama proses peleburan. Banyak-silikon441 berkualitas tinggi yang mengalami proses-pengmurnian luar biasa selama produksi. Hal ini melibatkan peniupan campuran oksigen dan udara ke dalam silikon cair melalui batu bata permeabel, menggunakan agitasi gelembung untuk mempercepat reaksi dan menghilangkan kotoran seperti aluminium dan kalsium. Proses ini berdampak langsung pada morfologi kristal dan kepadatan ingot silikon yang dihasilkan.

Pengecoran dan Pendinginan

Setelah silikon cair keluar dari tungku, ia dituangkan ke dalam batangan silikon. Laju pendinginan sangat penting dalam menentukan ukuran butir awal ingot:

Pendinginan Lambat:

Biasanya, die casting digunakan. Ingot silikon mendingin perlahan dalam cetakan, membentuk struktur kristal kolumnar kasar. Struktur ini memiliki tegangan internal yang rendah, namun selama penghancuran berikutnya, retakan dengan mudah menyebar sepanjang batas butir, menghasilkan potongan besar yang relatif teratur dengan lebih sedikit bubuk.

Pendinginan Cepat:

Beberapa proses produksi berkelanjutan atau pendinginan ingot yang tipis dapat menyebabkan terbentuknya-struktur berbutir halus. Silikon-berbutir halus lebih keras dan rapuh, sehingga lebih rentan menghasilkan pecahan tidak beraturan dan bubuk halus selama penghancuran mekanis.

Penghancuran Mekanis

Ingot silikon harus dihancurkan dan disaring untuk mencapai ukuran yang dibutuhkan pelanggan, seperti 10-50mm atau 10-100mm.

Proses-terkait:

Struktur kristal asli, ditentukan oleh proses peleburan, secara langsung menentukan kemudahan penghancuran dan hasil bubuk.

Jika suhu peleburan tidak terkontrol secara merata atau pemurnian terlalu-terkendali, retakan-mikro atau pemisahan pengotor mungkin terjadi di dalam batangan silikon. Selama penghancuran rahang, hal ini mempermudah-penghancuran berlebihan, menghasilkan sejumlah besar potongan kecil dan bubuk yang berukuran lebih kecil dari 10 mm.

Ingot silikon 441 berkualitas tinggi-yang terkristalisasi dengan baik menghasilkan lebih banyak potongan ukuran target (misalnya, 20-80mm) selama penghancuran, dengan distribusi ukuran partikel yang terkonsentrasi.

Distribusi Ukuran

Pemasok logam silikon 441 yang stabil harus memiliki distribusi ukuran partikel yang normal dan terkonsentrasi. Jika situasi ekstrem terjadi dalam satu kelompok:

Too many oversized pieces (>100mm):

Hal ini mungkin menunjukkan waktu pendinginan yang terlalu lama setelah keluar dari tungku atau pengendalian kualitas yang tidak memadai dalam proses penghancuran dan penyaringan.

Bedak Berlebihan (<5mm): This may indicate:

Kristalinitas yang buruk dan tekstur ingot silikon yang longgar (masalah bahan mentah atau peleburan).

Proses penghancuran yang terlalu keras, menghasilkan limbah yang berlebihan, dengan pemasok mencampurkan bubuk untuk menambah berat.

Pembakaran-dan Hasil

Dalam peleburan paduan aluminium (misalnya, dalam tungku frekuensi-menengah), luas permukaan spesifik logam silikon menentukan kehilangan oksidasi.

Serbuk Halus (<3mm):

Luas permukaan spesifik yang besar, mudah teroksidasi secara instan setelah penambahan aluminium cair, membentuk terak dan mengurangi hasil silikon. Perkiraan industri menunjukkan bahwa untuk setiap peningkatan 5% pada kandungan bubuk halus, laju pembakaran silikon-dapat meningkat sebesar 1-2%.

Ukuran Partikel Target (10-50mm):

Keseimbangan optimal antara laju disolusi dan kehilangan oksidasi minimum. Partikel dapat dengan cepat tenggelam ke dalam aluminium cair hingga meleleh, sehingga mengurangi kontak dengan udara.

Efisiensi Peleburan

Excessively large size (>100mm):

Pada tungku-frekuensi menengah tradisional, hal ini memperpanjang waktu peleburan, meningkatkan konsumsi daya, dan bahkan dapat menyebabkan penyumbatan pada bukaan tungku, sehingga memengaruhi efisiensi pengumpanan.

Ketepatan Kontrol Komposisi

Untuk produksi paduan presisi, idealnya, jumlah silikon yang ditambahkan dapat dihitung secara akurat untuk setiap bagian silikon yang ditambahkan. Jika distribusi ukurannya sangat tidak merata (mulai dari bubuk hingga gumpalan besar), jumlah silikon yang ditambahkan setiap kali akan sangat berfluktuasi, sehingga mempengaruhi konsistensi komposisi paduan.

Untuk logam silikon 441, kemurnian adalah pengidentifikasinya, sedangkan ukuran adalah bahasa prosesnya. Pemasok yang bertanggung jawab tidak hanya dapat memberikan laporan analisis spektral yang memenuhi syarat tetapi juga menunjukkan kemampuan kontrol proses mereka di seluruh proses, mulai dari peleburan tungku busur terendam hingga penghancuran dan penyaringan, melalui distribusi ukuran yang stabil dan terkonsentrasi.