Szilícium fém(Si több vagy egyenlő, mint 98%) uralja az alumíniumötvözet ipart nagy tisztasága és alacsony szennyeződései miatt, míg az acélgyártás és az öntés általában előnyben részesítiferroszilícium (FeSi). Ez az alapvető különbség az összetételi kompatibilitás, a költséghatékonyság és a funkcionális követelmények pontos illeszkedéséből adódik.
A szilícium fém és a ferroszilícium összetételének és tulajdonságainak különbségei közvetlenül meghatározzák alkalmazási területeiket:
| Összehasonlítási dimenzió | Szilícium fém | Ferroszilícium | Core Impact |
| Alapösszetétel | Si 98,0% vagy annál nagyobb (magas-végminőség: 99,3% vagy nagyobb), a Fe/Al/Ca szennyeződések (összesen kevesebb vagy egyenlő, mint 3,0%) | Fe 25%-70%, Si 30%-75% (pl.FeSi7572-80% Si-t tartalmaz | A nagy-tisztaságú szilícium alacsony szennyeződést igénylő alkalmazásokhoz alkalmas, míg a vastartalmú ferroszilícium egyidejűleg ötvözhető. |
| Gyártási folyamat | Kvarchomok és koksz magas-hőmérsékletű olvasztása (vasforrás nélkül), magas energiafogyasztás (12000-15000 kWh/tonna szilícium) | Kvarchomok+koksz+acélhulladék olvasztása, alacsony energiafogyasztással (8000-10000 kWh/tonna ferroszilícium) | A szilícium fém 30-50%-kal többe kerül, mint a ferroszilícium. |
| Alapfunkció | Nagy-tisztaságú szilícium elemhordozó, amely az ötvözésre és a kémiai szintézisre összpontosít | Kettős funkció: deoxidáció és ötvözés, egyidejűleg biztosítva Fe elemet | A FeSi jobban megfelel az acélgyártás kombinált igényeinek, beleértve a dezoxidációt és a vaspótlást. |
A fémes szilícium dominanciája mögött meghúzódó alapvető logika az alumíniumötvözet-iparban
(1) Az alumíniumötvözetek iránti merev kereslet az „alacsony vas- és magas szilíciumtartalom” iránt:
Szennyeződés-ellenőrzési követelmények:Az alumíniumötvözetek (különösen a csúcsminőségű{0}}minőségűek) rendkívül érzékenyek a vasszennyeződésekre (Fe kevesebb, mint 0,3%). 0,4% vagy annál kisebb vastartalmú szilíciumfém (Szilícium 441#) az alumínium vastartalma nem haladja meg a szabványt. Ha azonban ferroszilíciumot (Fe nagyobb vagy egyenlő 25%) használnak, az alumínium vastartalma gyorsan 1,5% fölé emelkedik, AlFeSi rideg fázist alkotva, ami a szakítószilárdság 30%-os csökkenését és a nyúlás 5% alá csökkenését eredményezi, így alkalmatlan az alapvető alkalmazásokhoz, például épületalkatrész-profilokhoz és autóiparhoz.
Ötvözeterősítés és folyékonyság optimalizálása:
Hatásmechanizmus:A szilícium atomok beépülnek az alumíniummátrixba, ami rácstorzulást okoz, és javítja a szilárdságot és a keménységet; egyidejűleg csökkenti az ötvözetfolyadék viszkozitását, javítja az öntvény folyóképességét, és csökkenti a "nem teljes öntési" hibákat;
(2) A költség és a funkció pontos megfeleltetése
Csúcs-alkalmazási költség-hatékonysági előny:Bár a szilícium fém ára magasabb, mint a ferroszilíciumé, az alumíniumötvözetek csúcsminőségű-alkalmazásai szigorú tisztasági követelményeket támasztanak. A szilícium fém alacsony szennyeződési jellemzői elkerülhetik a későbbi tisztítási költségeket, és a teljes költség 20-30% -kal alacsonyabb, mint a "ferroszilícium + tisztítás" megoldásnál;
Pótolhatatlan funkció:A nagy tisztaságú szilícium fém alapanyagává teszi az alumíniumötvözetek precíziós öntéséhez. Hozzáadás után az ötvözetfolyadék folyóképessége 20%-30%-kal nő, a precíziós öntvények (például motorhengerblokkok) porozitási hibaaránya pedig 1,2%-ról 0,3%-ra csökken, amit a ferroszilícium nem képes elérni.
A fő okok, amelyek miatt a szilíciumfém nem dominál az acélgyártásban/öntésben
(1) Acélgyártás: A ferroszilícium kettős előnyei a "deoxidáció + ötvözés" során
Különbség a deoxidációs hatékonyságban:
A ferroszilícium Si és Fe szinergetikusan működnek a deoxidációban (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), így a fémes szilíciumnál 20-30%-kal magasabb deoxidációs hatásfokot érnek el. 0,3%-0,8% hozzáadásával az olvadt acél oxigéntartalma 80 ppm-ről 35 ppm-re csökkenthető; míg a fémszilíciumnak 0,5%-1,0%-ra van szüksége ugyanazon hatás eléréséhez, költsége pedig több mint 30%-kal magasabb.
Ötvözetkompatibilitás:
Az acélgyártáshoz egyidejű Fe utánpótlásra van szükség. A ferroszilícium 25-70% Fe-t tartalmaz, ami lehetővé teszi az olvadt acél közvetlen vaspótlását, elkerülve a további acélhulladék szükségességét; A fémes szilícium nem tartalmaz vasat, külön vasforrást igényel, ami nehézkes folyamatot és megnövekedett költségeket eredményez.
(2) Öntési terület: A ferroszilícium kiegyensúlyozott költsége és oltási hatása
Jelentős költségelőny:
Az öntvény szennyeződésekkel szembeni követelményei alacsonyabbak, mint az alumíniumötvözetek, és a ferroszilícium ára 30%-kal-50%-kal kevesebb, mint a fémes szilícium, így alkalmas a közönséges öntöttvas és acélöntvény nagyüzemi gyártására;
Megfelelőbb oltási hatás:
A ferroszilíciumban lévő vas elősegítheti a grafitosítási kicsapódást és finomíthatja az öntvények szemcseméretét, míg a fémes szilícium nagy tisztasága csökkentheti az oltás hatékonyságát, ami oltóanyagok (például szilícium{0}}kalciumötvözetek) hozzáadását teszi szükségessé, ami tovább növeli a költségeket.
