Le rôle de la poudre de silicium métallique dans l'industrie du moulage et de la fonderie

Que fait la poudre de silicium métallique dans l'industrie du moulage

La poudre de silicium métallique est l'un des additifs les plus largement utilisés dans les pratiques de fonderie et d'affinage, et ses fonctions changent selon le domaine auquel elle est appliquée. Dans l'atelier de fusion, sa tâche principale est la désoxydation : elle élimine les résidus d'oxygène laissés dans la phase de laitier liquide ou dans la phase de métal liquide et améliore la propreté de la coulée finie. Étant donné que le même matériau est également porteur de silicium, il agit à la fois comme un ajout d'alliage et comme un désoxydant, c'est pourquoi les fonderies le spécifient à la fois par maillage et par chimie plutôt que par chimie seule.

Comment fonctionne la désoxydation dans la fonte

Lorsqu'une quantité appropriée de poudre de silicium métallique est ajoutée à une masse fondue de raffinage, elle réagit avec l'oxygène dissous dans la phase de laitier liquide ou la phase de métal liquide et libère une grande quantité de chaleur de combustion. Le dioxyde de silicium formé lors de cette réaction ne reste pas sur le site de réaction : il s'échappe rapidement de la masse fondue, ce qui renforce les conditions dynamiques de la réaction et maintient à un niveau élevé la force motrice nécessaire à une désoxydation ultérieure. Cette combinaison d’un fort dégagement de chaleur et d’une élimination rapide du produit de réaction est ce qui rend l’addition efficace pour éliminer les résidus d’oxygène plutôt que simplement les déplacer.

Remplacer le ferrosilicium pour réduire les coûts

La poudre de silicium métallique peut être utilisée à la place du ferrosilicium dans un certain nombre d'applications de fonderie et de raffinage. La substitution offre le même pouvoir désoxydant tout en réduisant la masse à fondre, car le silicium n'est pas dilué par un support ferreux. Le résultat pratique rapporté par les fonderies est un coût de production par chaleur inférieur ainsi qu'une amélioration de la qualité de coulée, c'est pourquoi la poudre est traitée comme un matériau de traitement plutôt que comme un simple ajout.

Le carbure de silicium comme compagnon désoxydant

Le carbure de silicium est fréquemment évoqué à côté de la poudre de silicium métallique, car le silicium et le carbone dans la phase SiC ont le potentiel d'être oxydé et, à la même température, leur potentiel d'oxydation est à peu près égal. Cet équilibre fait du carbure de silicium un excellent agent d’élimination de l’oxygène non seulement pour les cubilots à vent froid mais également pour les cubilots à vent chaud. En pratique, les deux matériaux sont complémentaires : la poudre de silicium fournit une désoxydation rapide et propre à base de silicium-, tandis que le carbure de silicium apporte à la fois du silicium et du carbone dans la même fonction.

Catégories et sélection de maillage

La poudre de silicium est classée par bande de maille et par la chimie qui va avec. Le tableau ci-dessous présente les qualités standard de poudre de silicium chimique, du mesh grossier de 20 à 100 au mesh fin de 45 à 325. Des nombres de mailles plus élevés s'accompagnent d'une teneur minimale en silicium plus faible, car des coupes plus fines concentrent davantage d'oxyde de surface et de fraction fine du broyage.

Bande de qualité/maille	Oui, min	Fe, maximum	Al, maximum	Ca, maximum
Si 20-100 maille	99.6%	0.2%	0.15%	0.05%
Si 30-120 maille	99.2%	0.4%	0.2%	0.1%
Si 40-160 maille	99.0%	0.4%	0.4%	0.2%
Si 100-200 maille	98.5%	0.5%	0.5%	0.3%
Si 45-325 maille	98.0%	0.6%	0.5%	0.3%

Les coupes orientées réfractaires-sont fournies à -150, -200, -325, -400 et -600 mesh avec les mêmes plages de silicium et d'impuretés, et une coupe de faible qualité à -200 et -325 mesh contient 95 à 97 % de Si avec un total d'impuretés ne dépassant pas 3,0 %. Les bandes plus grossières se dissolvent plus lentement mais entraînent moins de pertes de poussière ; les bandes plus fines réagissent plus rapidement mais nécessitent un meilleur contrôle des fumées.

Points de pratique pour les fonderies

Adaptez la bande maillée à la méthode d’ajout, car l’injection pneumatique et l’ajout en poche se comportent différemment avec la même poudre.

Chargez la poudre là où elle entre dans la phase liquide plutôt qu’à la surface du laitier, de sorte que la chaleur de réaction soit utilisée à l’intérieur de la masse fondue.

Gardez la poudre sèche et scellée, car l'humidité augmente la capture d'hydrogène et nuit à la qualité de la coulée.

Suivez la récupération de silicium par chaleur, car il s'agit de l'indicateur le plus rapide indiquant qu'une bande maillée hors spécifications a été livrée.

FAQ

Q : Quel est le rôle principal de la poudre de silicium métallique dans le moulage ?
Son rôle principal est la désoxydation, en éliminant les résidus d'oxygène de la phase liquide de laitier et de la phase métallique liquide afin d'améliorer la qualité de la coulée.

Q : Pourquoi la désoxydation avec de la poudre de silicium libère-t-elle autant de chaleur ?
Le silicium réagit avec l'oxygène dissous et dégage une grande quantité de chaleur de combustion, et la silice formée s'échappe rapidement, ce qui maintient la réaction en marche.

Q : La poudre de silicium métallique peut-elle remplacer complètement le ferrosilicium ?
Il peut remplacer le ferrosilicium dans de nombreuses applications, en assurant la même fonction désoxydante avec une masse de support inférieure, et il est normalement introduit par le biais d'essais avant son remplacement complet.

Q : Le carbure de silicium est-il un désoxydant approprié pour les cubilots ?
Oui. Le silicium et le carbone dans la phase SiC peuvent être oxydés avec à peu près le même potentiel à une température donnée, ils conviennent donc aussi bien aux cubilots à vent froid qu'à cubilot à vent chaud.

Q : Quelle qualité de maille doit être utilisée pour l’ajout d’une poche ?
Les qualités plus grossières telles que les mailles 20-100 sont le point de départ habituel pour l'ajout à la louche, car elles entraînent moins de perte de poussière que les coupes fines.

Q : Comment la poudre est-elle conservée conformément aux spécifications lors du stockage ?
Conservez-le dans un emballage scellé dans un magasin sec et-vérifiez à nouveau la bande de maille et la teneur en silicium avant chaque campagne, car les fines migrent dans un sac partiellement utilisé.