Лигатура в слитках CuSi12: медно-кремниевый модификатор для раскисления и легирования
Лигатура в слитках CuSi12 — это сплав меди с кремнием, содержащий 11–13 % Si, выпускаемый в виде слитков массой от 0,5 до 6 кг. Материал применяется в металлургии как компактный носитель кремния для ввода в расплавы на медной основе, а также для раскисления и модифицирования чугуна и стали. В отличие от чистого кремния, температура плавления которого превышает 1414 C, лигатура CuSi12 плавится в интервале 800–900 C, что обеспечивает быстрое растворение в жидком металле и высокое усвоение кремния — до 90–95 %.
Состав и технические характеристики
Сплав регламентируется по содержанию основного элемента и примесям. Кремний — 11–13 %; медь — основа. Лимитируются Fe, Al, Zn, Pb, Mn и P, поскольку их накопление снижает электропроводность и пластичность конечных медных сплавов. Слитки отливают в изложницы или на машинах полунепрерывного литья; поверхность должна быть чистой, без шлаковых включений и пористости более допустимого уровня.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на плавку | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля Si | 11–13 % | Спектральный анализ | Расчётная навеска | Основной легирующий элемент |
| Температура плавления | 800–900 C | ДТА | Скорость усвоения | Ниже температуры расплава меди |
| Масса слитка | 0,5–6 кг | Взвешивание | Дозирование в ковш | Под загрузочные окна |
| Плотность | 6,5–7,0 г/см | Гидростатический | Погружение в расплав | Тонет без пригруза |
| Усвоение Si | 90–95 % | Балансовая плавка | Снижение расхода | Зависит от температуры |
| Содержание Fe | 0,5 % | Химический анализ | Контроль примесей | Для электротехнических сплавов |
Области применения
Лигатура CuSi12 востребована там, где требуется точное легирование кремнием без введения балластных примесей и с минимальным пироэффектом.
- Выплавка бронз БрКМц3-1, БрК3, БрК4 в индукционных тигельных печах и дуговых печах — ввод кремния в шихту вместо технического кремния.
- Раскисление и модифицирование серого и высокопрочного чугуна в ковшах и миксерных установках литейных цехов.
- Производство медных катодов и слитков для последующего волочения в проволоку и прессования профилей.
- Легирование сварочных присадочных материалов на медной основе для наплавки узлов металлургического оборудования.
- Корректировка состава расплава в линиях непрерывного литья заготовок (УНРС) при отклонении по кремнию.
- Получение силуминовых и специальных сплавов в цветной металлургии при ограничении по железу.
Технология ввода в расплав
Слитки CuSi12 загружают в ковш или тигель под зеркало расплава при температуре 1100–1200 C, что исключает окисление кремния на поверхности. Предварительный подогрев слитков до 300–400 C удаляет влагу и снижает риск выброса. Перемешивание механическое или аргоном ускоряет растворение и выравнивает концентрацию по объёму. Введение лигатуры в шихту перед расплавлением меди также практикуется, но требует учёта угара кремния 5–10 %.
Упаковка, маркировка, хранение
Слитки поставляются в стальных или деревянных ящиках, на поддонах с обвязкой, массой партии от 100 до 1000 кг. Маркировка содержит номер партии, массовую долю кремния и дату выпуска. Хранение — в сухих закрытых складах при относительной влажности не выше 70 %; контакт с кислотами и щелочами не допускается. Гарантийный срок сохраняемости без изменения химического состава — 24 месяца.
Вопросы и ответы
Чем CuSi12 отличается от технического кремния при легировании?
Лигатура плавится при 800–900 C против 1414 C у чистого кремния, поэтому растворяется в расплаве меди значительно быстрее и даёт усвоение 90–95 % против 60–75 % у кристаллического кремния.
Как рассчитать навеску лигатуры на плавку?
Навеску определяют по требуемому приросту кремния с учётом фактического содержания Si в партии и коэффициента усвоения. Например, для ввода 30 кг Si при содержании 12 % и усвоении 92 % потребуется около 272 кг лигатуры.
При какой температуре вводить слитки в ковш?
Оптимально 1100–1200 C. При более низкой температуре растворение замедляется и растёт угар, при перегреве выше 1250 C усиливается испарение и окисление кремния.
Допускается ли использование CuSi12 для чугуна?
Да, лигатура применяется для модифицирования и раскисления чугуна в ковшах, обеспечивая стабильный ввод кремния и снижение содержания кислорода в расплаве.
