Силициев метал(Si По-голям или равен на 98%) доминира в производството на алуминиеви сплави поради високата си чистота и ниски примеси, докато производството на стомана и леенето са склонни да предпочитатферосилиций (FeSi). Тази основна разлика произтича от точното съвпадение на композиционната съвместимост, ценова-ефективност и функционални изисквания.
Разликите в състава и свойствата между металния силиций и феросилиция директно определят областите на тяхното приложение:
| Сравнително измерение | Силициев метал | Феросилиций | Основно въздействие |
| Основен състав | Si По-голямо или равно на 98,0% (висок-клас По-голямо или равно на 99,3%), Fe/Al/Ca са примеси (общо По-малко или равно на 3,0%) | Fe 25%-70%, Si 30%-75% (напр.FeSi75съдържа 72%-80% Si) | Силицият с висока-чистота е подходящ за приложения, изискващи ниски примеси, докато феросилиций, съдържащ Fe, може да бъде легиран едновременно. |
| Производствен процес | Високо{0}}температурно топене на кварцов пясък и кокс (без източник на желязо), висока консумация на енергия (12000-15000 kWh на тон силиций) | Топене на кварцов пясък + кокс + стоманен скрап, с ниска консумация на енергия (8000-10000 kWh на тон феросилиций) | Силициевият метал струва 30%-50% повече от феросилиция. |
| Основна функция | Силициев елементен носител с-висока чистота, фокусиран върху легирането и химическия синтез | Двойна функция на дезоксидация и легиране, като едновременно осигурява Fe елемент | FeSi е по-подходящ за комбинираните нужди на производството на стомана, включително дезоксидация и добавяне на желязо. |
Основната логика зад господството на металния силиций в производството на алуминиеви сплави
(1) Твърдото търсене на алуминиеви сплави за „ниско съдържание на желязо и високо съдържание на силиций“:
Изисквания за контрол на примесите:Алуминиевите сплави (особено високите -крайни степени) са изключително чувствителни към примеси от желязо (Fe по-малко или равно на 0,3%). метален силиций със съдържание на Fe По-малко или равно на 0,4% (Силикон клас 441#) няма да доведе до превишаване на стандартното съдържание на желязо в алуминия. Въпреки това, ако се използва феросилиций (Fe по-голямо или равно на 25%), съдържанието на Fe в алуминия бързо ще се повиши до над 1,5%, образувайки крехката фаза AlFeSi, което води до 30% намаление на якостта на опън и намаляване на удължението до под 5%, което го прави неподходящ за основни приложения като строителни профили и автомобилни части.
Укрепване на легирането и оптимизиране на течливостта:
Механизъм на действие:Силициевите атоми се интегрират в алуминиевата матрица, причинявайки изкривяване на решетката и подобрявайки здравината и твърдостта; едновременно с това намалява вискозитета на течността от сплавта, подобрява течливостта на отливката и намалява дефектите при "непълно отливане";
(2) Прецизно съвпадение на цена и функция
Предимство при-ефективност-приложение от висок клас:Въпреки че цената на металния силиций е по-висока от тази на феросилиция, приложенията от алуминиеви сплави от висок клас имат строги изисквания за чистота. Характеристиките на ниските примеси на силициевия метал могат да избегнат последващи разходи за пречистване, а общата цена е с 20% -30% по-ниска от решението "феросилиций + пречистване";
Незаменима функция:Високата чистота на силициевия метал го прави основна суровина за прецизно леене на алуминиеви сплави. След добавянето, течливостта на течността от сплав се увеличава с 20%-30%, а степента на дефект на порьозността на прецизните отливки (като цилиндрови блокове на двигателя) намалява от 1,2% на 0,3%, което е нещо, което феросилиций не може да постигне.
Основни причини, поради които силициевият метал не доминира в производството на стомана/леенето
(1) Производство на стомана: Двойните предимства на феросилиция при „деоксидация + легиране“
Разлика в ефективността на дезоксидация:
Si и Fe на феросилиций работят синергично за деоксидиране (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), постигайки ефективност на дезоксидация с 20%-30% по-висока от металния силиций. Добавянето на 0,3%-0,8% може да намали съдържанието на кислород в разтопената стомана от 80ppm до 35ppm; докато металният силиций изисква 0,5%-1,0% за постигане на същия ефект, а цената му е повече от 30% по-висока.
Съвместимост със сплави:
Производството на стомана изисква едновременно попълване на Fe. Феросилицийът съдържа 25%-70% Fe, което позволява директно попълване на желязото към разтопената стомана, като се избягва необходимостта от допълнителен стоманен скрап; металният силиций не съдържа Fe, което изисква отделен източник на желязо, което води до тромав процес и увеличени разходи.
(2) Леярско поле: балансирани разходи и инокулационен ефект на феросилиций
Значително предимство в разходите:
Леенето има по-ниски изисквания за примеси от алуминиевите сплави, а феросилицият струва 30%-50% по-малко от металния силиций, което го прави подходящ за широкомащабно производство на обикновен чугун и лята стомана;
По-подходящ ефект на инокулация:
Fe във феросилиция може да насърчи утаяването на графитизацията и да подобри размера на зърната на отливките, докато високата чистота на металния силиций може да намали ефективността на инокулацията, изисквайки добавянето на инокуланти (като силициеви -калциеви сплави), което допълнително увеличава разходите.
