Classificazione del metallo del silicio: lettura dei codici di grado Fe, Al e Ca

Il silicio metallico arriva sul mercato come una famiglia di qualità anziché come una singola specifica. Ogni grado è definito dagli stessi tre elementi - ferro, alluminio e calcio - e il codice stampato sulla borsa è un'abbreviazione della forza con cui ciascuno di essi viene tenuto stretto. La lettura corretta di quel codice decide se una consegna è adatta a una fusione o spinge silenziosamente la lega finita verso il suo limite di impurità.

Perché esistono i voti

Il silicio metallico viene prodotto riducendo il quarzo con carbonio in un forno elettrico. Nessun percorso pratico del forno fornisce un prodotto assolutamente puro, perché ferro, alluminio e calcio entrano con il quarzo, con i riducenti del carbonio e attraverso gli elettrodi e il rivestimento refrattario. Questi tre elementi sono anche più importanti per le leghe e i materiali refrattari che consumano silicio, quindi il settore li ha adottati come base di classificazione.

La fonderia lavora con tre leve reali: selezione della materia prima, miscelazione della carica e pratica del forno. Un grado è la pubblicazione commerciale del risultato di tali scelte ed è l'unica informazione che un acquirente normalmente vede prima dell'arrivo del metallo.

Le tre impurità che definiscono ogni grado

Ferroforma fasi intermetalliche dure nelle leghe di alluminio e di solito è il primo elemento limitato dalle specifiche di fusione.

Alluminioinfluisce sulla fluidità e sulla risposta della massa fusa al trattamento termico ed è difficile da rimuovere una volta nel metallo.

Calcioè volatile nel forno e difficile da mantenere a livelli molto bassi, motivo per cui i limiti di calcio più severi determinano i prezzi più alti.

Il silicio stesso è l’equilibrio. Un tipico grado metallurgico contiene circa dal 98% al 99,5% di silicio e il differenziale tra il grado più economico e quello più costoso è quasi interamente spiegato dai tre elementi residui di cui sopra.

Codici di grado e limiti di impurità

Codice del grado	Femax	Al massimo	Ca massimo	Posizione tipica nell'offerta
553	0.50%	0.50%	0.30%	Grado sfuso per leghe generali di alluminio
441	0.40%	0.40%	0.10%	Grado medio, comune nelle leghe da fusione
3303	0.30%	0.30%	0.03%	Grado di elevata purezza per fusioni esigenti
2202	0.20%	0.20%	0.02%	Chimica serrata per leghe speciali
1101	0.10%	0.10%	0.01%	Massima purezza nella fornitura commerciale di routine

Della stessa famiglia fanno parte codici come 411, 421, 2502 e 1501, che compaiono nelle quotazioni e nei listini di borsa più vecchi. Seguono lo stesso principio di scrivere i limiti di ferro, alluminio e calcio nel numero, ed è meglio leggerli rispetto al certificato di analisi del fornitore piuttosto che dedurli solo dalle cifre.

Dai gradi sfusi ai gradi ad elevata purezza

Il grado 553 è il cavallo di battaglia della famiglia. Viene prodotto nei tonnellaggi più grandi ed è del tutto adeguato per i lingotti di alluminio, dove le specifiche tollerano un contenuto di ferro relativamente elevato. Il grado 441 rafforza ogni limite ed è ampiamente utilizzato nella fusione di leghe che necessitano di un migliore controllo di ferro e calcio.

Da lì i codici passano al gruppo ad elevata purezza. Il grado 3303 riduce il calcio allo 0,03%, il grado 2202 riduce ferro e alluminio allo 0,20% e il grado 1101, con ferro e alluminio allo 0,10% e calcio allo 0,01%, è il grado più severo normalmente indicato per uso industriale. Ogni gradino più in basso costa di più, perché il quarzo più pulito, i riducenti delle ceneri più bassi e un controllo più rigoroso del forno riducono la resa.

Al di sopra di questo intervallo si trovano i gradi chimici ed elettronici, che vengono prodotti mediante ulteriore raffinazione anziché mediante sola fusione. Servono i mercati dei semiconduttori e delle materie prime chimiche e sono al di fuori della normale classificazione metallurgica qui descritta.

Abbinamento di un voto alla domanda

La selezione è guidata dalle specifiche del prodotto che consuma il silicio, non da una preferenza generale per la purezza.

Lingotti di alluminio e getti generali:grado 553 o 441, scelto in base al costo e alla tolleranza al ferro della lega finale.

Leghe da colata a basso contenuto di ferro:grado 3303 o 2202, dove l'aggiunta di silicio non deve aumentare il contenuto di ferro della massa fusa.

Disossidazione e lega dell'acciaio:gradi medi e sfusi, dove l'aggiunta viene valutata in base al recupero piuttosto che ai livelli residui.

Uso refrattario e chimico:gradi selezionati per coerenza di analisi, perché il processo a valle è sensibile alla variazione piuttosto che al livello assoluto.

Campionamento e analisi chiudono il ciclo. Ogni lotto fuso viene campionato, analizzato mediante spettrometria di emissione ottica e rilasciato con un certificato, e il numero di lotto è ciò che consente all'acquirente di risalire a una consegna fino a una campagna di fornace quando appare una discrepanza.

Domande frequenti

D: Come viene classificato il silicio metallico?
La classificazione si basa sul contenuto delle tre principali impurità residue - ferro, alluminio e calcio - e a ciascuna combinazione di limiti viene assegnato un codice di grado.

D: Cosa significano i numeri 553, 441 e 3303?
Sono l'abbreviazione del contenuto massimo di ferro, alluminio e calcio. Il grado 553 consente Fe 0,50%, Al 0,50% e Ca 0,30%, mentre il grado 3303 consente Fe 0,30%, Al 0,30% e Ca 0,03%.

D: Quale grado contiene meno ferro?
Tra i codici normalmente forniti, il grado 1101 ha il limite di ferro più basso allo 0,10%, seguito da 2202 allo 0,20% e 3303 allo 0,30%.

D: Un voto inferiore è sempre un voto migliore?
No. Un numero inferiore indica una finestra di impurità più ristretta e un prezzo più elevato. È meglio solo se il processo di consumo necessita effettivamente di una chimica più stretta.

D: I codici come 2502 o 1501 possono essere confrontati direttamente con 553 o 3303?
Appartengono alla stessa idea di codifica ma sono citati meno spesso, quindi i loro limiti esatti dovrebbero essere presi dal certificato del fornitore per il lotto specifico.

D: Come viene verificato il voto dopo la consegna?
Il lotto fuso viene campionato e analizzato spettrometricamente e il certificato viaggia con il numero di lotto in modo che l'analisi consegnata possa essere verificata rispetto al grado ordinato.