Silicio metalas(Si, didesnis arba lygus 98%), dominuoja aliuminio lydinių pramonėje dėl didelio grynumo ir mažo priemaišų kiekio, o plieno gamyba ir liejimas yra linkę į pirmenybę.ferosilicis (FeSi). Šis esminis skirtumas atsiranda dėl tikslaus kompozicijos suderinamumo, ekonomiškumo{1}}efektyvumo ir funkcinių reikalavimų atitikimo.
Silicio metalo ir ferosilicio sudėties ir savybių skirtumai tiesiogiai lemia jų taikymo sritis:
| Palyginimo matmenys | Silicio metalas | Ferosilicis | Pagrindinis poveikis |
| Pagrindinė sudėtis | Si Didesnis arba lygus 98,0 % (aukščiausias{1}}klasis Didesnis arba lygus 99,3 %), Fe/Al/Ca yra priemaišos (iš viso Mažiau arba lygi 3,0 %) | Fe 25% -70%, Si 30% -75% (pvz.,FeSi75yra 72–80 % Si) | Didelio -grynumo silicis tinka naudoti, kai reikia mažai priemaišų, o ferosilicis, kuriame yra Fe, gali būti legiruojamas vienu metu. |
| Gamybos procesas | Kvarcinio smėlio ir kokso lydymas aukštoje -temperatūroje (be geležies šaltinio), didelis energijos suvartojimas (12 000–15 000 kWh vienai tonai silicio) | Kvarcinio smėlio + kokso + plieno laužo lydymas, naudojant mažai energijos (8000-10000 kWh vienai tonai ferosilicio) | Silicio metalas kainuoja 30–50% daugiau nei ferosilicis. |
| Pagrindinė funkcija | Aukšto-grynumo silicio elemento nešiklis, daugiausia dėmesio skiriantis legiravimui ir cheminei sintezei | Dviguba deoksidavimo ir legiravimo funkcija, tuo pačiu suteikianti Fe elementą | FeSi geriau tinka bendriems plieno gamybos poreikiams, įskaitant deoksidaciją ir geležies papildymą. |
Pagrindinė metalinio silicio dominavimo aliuminio lydinių pramonėje logika
(1) Didelė aliuminio lydinių „mažai geležies ir daug silicio“ paklausa:
Priemaišų kontrolės reikalavimai:Aliuminio lydiniai (ypač aukščiausios klasės{0}}) yra itin jautrūs geležies priemaišoms (Fe Mažiau nei 0,3 %). silicio metalas, kurio Fe kiekis Mažesnis arba lygus 0,4 % (Silicio klasė 441#) geležies kiekis aliuminio sudėtyje neviršys normos. Tačiau jei naudojamas ferosilicis (Fe didesnis arba lygus 25 %), Fe kiekis aliuminio greitai padidės iki daugiau nei 1,5 %, sudarydamas AlFeSi trapią fazę, todėl tempiamasis stipris sumažės 30 %, o pailgėjimas sumažės iki mažiau nei 5 %, todėl jis netinkamas pagrindinėms reikmėms, pvz., statybinių dalių profiliams ir automobiliams.
Legiravimo stiprinimas ir takumo optimizavimas:
Veikimo mechanizmas:Silicio atomai integruojasi į aliuminio matricą, sukeldami gardelės iškraipymą ir pagerindami stiprumą bei kietumą; kartu sumažina lydinio skysčio klampumą, pagerina liejimo takumą ir sumažina „nepilno liejimo“ defektus;
(2) Tikslus sąnaudų ir funkcijos atitikimas
Aukštos{0}}galybės taikymo sąnaudų-efektyvumo pranašumas:Nors silicio metalo kaina yra didesnė nei ferosilicio, aukščiausios klasės aliuminio lydiniams taikomi griežti grynumo reikalavimai{0}}. Dėl mažų silicio metalo priemaišų savybių galima išvengti vėlesnių valymo išlaidų, o bendros išlaidos yra 20–30% mažesnės nei „ferosilicio + gryninimo“ tirpalas;
Nepakeičiama funkcija:Dėl didelio grynumo silicio metalo jis yra pagrindinė žaliava tiksliam aliuminio lydinių liejimui. Po papildymo lydinio skysčio takumas padidėja 20–30%, o precizinių liejinių (pvz., variklio cilindrų blokų) poringumo defektų lygis sumažėja nuo 1,2% iki 0,3%, o tai neįmanoma pasiekti ferosiliciu.
Pagrindinės priežastys, kodėl silicio metalas nedominuoja plieno gamybos / liejimo procese
(1) Plieno gamyba: dvigubi ferosilicio pranašumai „deoksidacija ir legiravimas“
Deoksidacijos efektyvumo skirtumas:
Ferosilicio Si ir Fe sinergiškai deoksiduoja (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), todėl deoksidacijos efektyvumas yra 20–30 % didesnis nei metalinio silicio. Pridėjus 0,3–0,8%, išlydyto plieno deguonies kiekis gali sumažėti nuo 80 ppm iki 35 ppm; o metaliniam siliciui tam pačiam efektui pasiekti reikia 0,5–1,0%, o jo kaina yra daugiau nei 30% didesnė.
Suderinamumas su lydiniais:
Plieno gamybai reikia tuo pačiu metu papildyti Fe. Ferosilicio sudėtyje yra 25–70% Fe, todėl geležis gali tiesiogiai papildyti išlydytą plieną, todėl nereikia papildomo plieno laužo; metaliniame silicyje nėra Fe, todėl reikalingas atskiras geležies šaltinis, todėl procesas yra sudėtingas ir padidėja sąnaudos.
(2) Liejimo laukas: subalansuotos ferosilicio sąnaudos ir inokuliacijos poveikis
Reikšmingas išlaidų pranašumas:
Liejimui taikomi mažesni priemaišų reikalavimai nei aliuminio lydiniams, o ferosilicis kainuoja 30 %-50 % mažiau nei metalinis silicis, todėl jis tinkamas didelio masto įprasto ketaus ir plieno lydiniams gaminti;
Tinkamesnis inokuliacijos efektas:
Ferosilicio sudėtyje esantis Fe gali paskatinti grafitizacijos nusodinimą ir patobulinti liejinių grūdelių dydį, o dėl didelio metalinio silicio grynumo gali sumažėti inokuliacijos efektyvumas, todėl reikia pridėti inokuliantų (pvz., silicio -kalcio lydinių), o tai dar labiau padidina išlaidas.
