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金屬硅是由石英和焦炭在電熱爐內(nèi)冶煉成的產(chǎn)品,主成分硅元素的含量在98%左右(近年來(lái),含Si量99.99%的也歸在金屬硅內(nèi)),其余雜質(zhì)為鐵、鋁、鈣等。半導(dǎo)體硅用于制作半導(dǎo)體器件的高純度金屬硅。因其用途不同而劃分為多種規(guī)格。硅油是一種油狀物,其粘度受溫度的影響很小,用于生產(chǎn)潤(rùn)滑劑、上光劑、流體彈簧、介電液體等,還可加工成無(wú)色透明的液體,作為防水劑噴涂在建筑物表面。據(jù)統(tǒng)計(jì),1985年共消耗金屬硅約50萬(wàn)噸,其中用于鋁合金的金屬硅約占60%,用于有機(jī)硅的不足30%,用于半導(dǎo)體的約占3%,其余用于鋼鐵冶煉及陶瓷等。
金屬硅的性質(zhì)與鍺、鉛、錫相近,所以叫做金屬硅。
硅元素硅,原子序數(shù)14,原子量28.0855, 硅有晶態(tài)和無(wú)定形兩種形式。晶態(tài)硅具有金剛石晶格,硬而脆,熔點(diǎn)1410°C,沸點(diǎn)2355°C,密度2.32~2.34克/厘米3,硬度為7。無(wú)定形硅是一種灰黑色粉末,實(shí)際是微晶體。3、工業(yè)硅粉經(jīng)拉制成單晶硅,加工而成的硅片被廣泛應(yīng)用于高科技領(lǐng)域,是集成電路、電子元件必不可少的原材料。晶態(tài)硅的電導(dǎo)率不及金屬,且隨溫度升高而增加,具有明顯的半導(dǎo)體性質(zhì)。
硅在常溫下不活潑,與空氣、水和酸等沒(méi)有明顯作用;在加熱下,能與鹵素反應(yīng)生成四鹵化硅;650°C,時(shí)硅開(kāi)始與氧完全反應(yīng);硅油則是一種油狀物,其粘度受溫度的影響很小,用于生產(chǎn)潤(rùn)滑劑,上光劑等。硅單質(zhì)在高溫下還能與碳、氮、硫等非金屬單質(zhì)反應(yīng);硅可間接生成一系列硅的氫化物;硅還能與鈣、鎂、鐵等化合,生成金屬硅化物。
超純的單晶硅可作半導(dǎo)體材料。粗的單晶硅及其金屬互化物組成的合金,常被用來(lái)增強(qiáng)鋁、鎂、銅等金屬的強(qiáng)度。
合金元素硅在普通低合金鋼中可提高強(qiáng)度,改善局部腐蝕抗力,在調(diào)質(zhì)鋼中可提高淬透性和耐回火性,是多元合金結(jié)構(gòu)中的主要合金組元之一。
硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%-2.8%的SiMn或 SiMnB鋼廣泛用于高載荷彈簧材料,同時(shí)加入鎢、釩、鉬、鈮、鉻等強(qiáng)碳化物形成元素。
硅鋼片是硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%-4.5%的低碳鋼和超低碳鋼,用于電機(jī)和變壓器。在不銹鋼和耐蝕鋼中,與鉬、鎢、鉻、鋁、鈦、氮等配合,提高耐蝕性和抗高溫氧化性能。用不銹鋼和耐蝕鋼制作的雕像經(jīng)久如新。硅含量較高的石墨鋼用于冷模具材料。
生產(chǎn)硅錳合金的工藝與生產(chǎn)碳素錳鐵基本相同,但在爐況的掌握上比生產(chǎn)碳素錳鐵要難些。為此在操作上更要求做到精心細(xì)致,正確的判斷爐況和及時(shí)處理。
正常爐況的標(biāo)志是電極插入深度合適,爐料均勻下沉,爐口冒火均勻,成分穩(wěn)定和各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好。
準(zhǔn)確的配料比是保證得到正常爐況的關(guān)鍵。配料比中的主要問(wèn)題是配碳量問(wèn)題。
當(dāng)爐料中還原劑過(guò)多時(shí),爐料導(dǎo)電性增強(qiáng),電流上漲電極上抬,坩堝縮小,疵火塌料現(xiàn)象增多,爐口的外觀和煉硅鐵時(shí)的還原劑過(guò)多時(shí)有些相同,由于爐料中有過(guò)多的還原劑,二氧化硅還原較多因而合金中硅高。