Когда слышишь про ?отличный размер зерна?, половина поставщиков сразу начинает говорить о ситах и калибровках, но редко кто вспоминает, что начинается всё с шихты — у нас на производстве без правильной загрузки даже печь АШ-3000 выдаёт брак. Вот почему в АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния с 2004 года сначала проверяют состав шихты, а уже потом запускают линии.
Многие думают, что главное — это настроить дробильное оборудование, но если в шихте попадётся примесь с неправильной кристаллизацией, даже идеальные ножи не спасут. Как-то раз мы получили партию кокса с повышенной зольностью — вроде мелочь, но на выходе фракция 0-1 мм содержала до 15% пылевидных частиц. Пришлось пересматривать всю цепочку: от сушки до магнитной сепарации.
Кстати, о магнитной сепарации — без неё даже при идеальном дроблении в карбиде кремния остаются ферросилициевые включения. Они не просто портят чистоту, а влияют на хрупкость зёрен. Мы в своё время экспериментировали с разной интенсивностью поля на сепараторах, пока не подобрали режим, при котором металлические примеси уходят, но само зерно не дробится.
Заметил, что некоторые конкуренты до сих пор используют устаревшие сита с вибрационным грохотом — да, это дёшево, но равномерности фракций не добиться. Мы перешли на воздушные сепараторы, хотя сначала были сомнения: дорого, сложно настраивать. Зато теперь можем стабильно выдавать партии с отклонением не более 2% по основным фракциям.
Вот что редко обсуждают в контексте размера зерна — это зависимость от температуры в зоне кристаллизации. Если в печи перепад больше 50 градусов, вместо однородных кристаллов получается ?слоёный пирог? из мелких и крупных зёрен. Однажды пришлось полностью менять футеровку на одной из печей — оказалось, теплопотери через стенки искажали весь процесс.
Кстати, про производитель карбида кремния — многие забывают, что послепечная обработка не менее важна. Мы например вводим дополнительный отжиг для снятия внутренних напряжений — без этого даже качественно раскрошенный материал даёт микротрещины при дальнейшем помоле.
Интересный случай был с ферросилицием — когда его добавляют в шихту строго по технологии, он не только снижает энергозатраты, но и улучшает форму зёрен. Но стоит переборщить — и вместо шестигранных кристаллов получаются игольчатые, которые забивают сита. Пришлось разрабатывать собственные рецептуры шихты, сейчас используем патентованную смесь с точным соотношением кокса и кварцита.
Возьмём наш опыт с карбидом кремния марки 98.5 — для него фракционный состав критичен. Как-то раз отгрузили партию, где вроде бы все ситовые анализы были в норме, но клиент пожаловался на повышенный абразивный износ. Стали разбираться — оказалось, проблема в распределении зёрен по форме: слишком много осколочных частиц с острыми гранями.
Пришлось дорабатывать систему аспирации на участке дробления — теперь мы не просто отделяем пыль, а ещё и отсеиваем неправильные фракции через многоступенчатые циклоны. Кстати, это позволило снизить брак по форме зёрен на 7% без замены основного оборудования.
Заметил, что некоторые производители экономят на сушке — а потом удивляются, почему фракция 0-0.5 мм слипается в комки. Мы сушим до остаточной влажности не более 0.3%, причём используем комбинированный метод: сначала конвекционная сушка, потом кратковременный прогрев в кипящем слое. Да, энергозатраты выше, но зато не было ни одного рекламационного случая по влажности за последние три года.
После многолетних проб ошибок остановились на немецких грохотах с полиуретановыми ситами — да, дороже китайских аналогов в 2.5 раза, но служат без замены уже шестой год. Ключевое преимущество — возможность тонкой регулировки амплитуды, что особенно важно для фракций 0-0.2 мм.
Кстати, про отличный размер зерна — мы научились прогнозировать выход целевой фракции ещё на этапе загрузки шихты. Разработали собственную методику расчёта, основанную на гранулометрическом составе исходных материалов. Не идеальная конечно, погрешность около 3-4%, но уже позволяет избежать грубых ошибок.
Сейчас внедряем систему оптической сортировки — пока в экспериментальном режиме. Если всё получится, сможем отсеивать дефектные зёрна по форме, а не только по размеру. Но признаюсь, технология капризная: чувствительна к пыли, требует идеального освещения. Возможно, для большинства применений это избыточно, но для специальных марок карбида кремния — перспективно.
Многие недооценивают важность географии месторождений кварцита. Например, материал из Урала даёт другую структуру кристаллов compared to алтайскому — связано с примесями редкоземельных элементов. Мы ведём отдельный учёт по партиям сырья, чтобы потом не гадать, почему из идентичной шихты получается разный карбид кремния.
Особенно сложно с размером зерна для абразивных применений — там нужна не просто фракция, а определённая прочность зёрен. Пришлось разрабатывать специальные тесты на истираемость, потому что стандартные ситовые анализы не показывают полную картину.
Кстати, о коксе — если использовать низкосортный, экономия на сырье оборачивается потерями на переработке. Как-то пробовали заменить дорогой кокс на более дешёвый аналог — в итоге пришлось увеличивать время печного цикла на 12%, что свело всю экономию на нет. Теперь работаем только с проверенными поставщиками, даже если приходится платить надбавку.
Для большинства потребителей карбид кремния — это просто абразив или добавка в огнеупоры. Но когда речь идёт о специальных применениях — например, в керамических матричных композитах — разброс по фракциям даже в 1% может сорвать всю технологию. Мы как-то поставили партию для одного НИИ — так они потом месяц выверяли пресс-формы под наш материал.
Сейчас вижу тенденцию к ужесточению требований — особенно в сегменте микрошлифпорошков. Если раньше допуск по фракции 220 был ±10%, теперь просят ±5%. Без современного оборудования такие параметры не выдержать — нам пришлось полностью менять парк дробилок.
В АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния за годы работы поняли главное: стабильность размера зерна начинается не с контроля на выходе, а с выбора сырья и точного соблюдения технологии на каждом этапе. И да — это всегда компромисс между качеством и себестоимостью, но на качестве мы не экономим никогда.
