Silici metall(Si superior o igual al 98%) domina la indústria de l'aliatge d'alumini a causa de la seva alta puresa i baixes impureses, mentre que la fabricació d'acer i la fosa tendeixen a afavorirferrosilici (FeSi). Aquesta diferència bàsica prové de la concordança precisa de la compatibilitat de la composició, la rendibilitat-de costos i els requisits funcionals.
Les diferències de composició i propietats entre el silici metàl·lic i el ferrosilici determinen directament les seves àrees d'aplicació:
| Dimensió de comparació | Silici metall | Ferrosilici | Impacte bàsic |
| Composició del nucli | Si Major o igual al 98,0% (qualitat-alta superior o igual al 99,3%), Fe/Al/Ca són impureses (total Menys o igual a 3,0%) | Fe 25%-70%, Si 30%-75% (per exemple,FeSi75conté 72% -80% Si) | El silici d'alta -puresa és adequat per a aplicacions que requereixen baixes impureses, mentre que el ferrosilici, que conté Fe, es pot aliar simultàniament. |
| Procés de producció | Funció a alta -temperatura de sorra de quars i coc (sense font de ferro), alt consum d'energia (12.000-15.000 kWh per tona de silici) | Funció de sorra de quars + coc + ferralla d'acer, amb baix consum energètic (8000-10000 kWh per tona de ferrosilici) | El silici metall costa entre un 30% i un 50% més que el ferrosilici. |
| Funció bàsica | Portador d'elements de silici d'alta -puresa, centrat en l'aliatge i la síntesi química | Doble funció de desoxidació i aliatge, proporcionant simultàniament element Fe | FeSi s'adapta millor a les necessitats combinades de la fabricació d'acer, inclosa la desoxidació i la suplementació de ferro. |
La lògica bàsica darrere del domini del silici metàl·lic a la indústria de l'aliatge d'alumini
(1) La rígida demanda d'aliatges d'alumini per a "baix ferro i alt silici":
Requisits de control d'impureses:Els aliatges d'alumini (especialment les qualitats-de gamma alta) són extremadament sensibles a les impureses de ferro (Fe inferior o igual al 0,3%). silici metàl·lic amb contingut de Fe inferior o igual al 0,4% (Grau de silici 441#) no farà que el contingut de ferro de l'alumini superi l'estàndard. No obstant això, si s'utilitza ferrosilici (Fe superior o igual al 25%), el contingut de Fe de l'alumini augmentarà ràpidament fins a més de l'1,5%, formant la fase trencadissa AlFeSi, que es tradueix en una disminució del 30% de la resistència a la tracció i una reducció de l'allargament per sota del 5%, fent-lo inadequat per a aplicacions bàsiques com ara perfils d'automoció i peces de construcció.
Enfortiment de l'aliatge i optimització de la fluïdesa:
Mecanisme d'acció:Els àtoms de silici s'integren a la matriu d'alumini, provocant una distorsió de la xarxa i millorant la resistència i la duresa; simultàniament, redueix la viscositat del líquid d'aliatge, millora la fluïdesa de la colada i redueix els defectes de "col·locació incompleta";
(2) Coincidència precisa de cost i funció
Avantatge d'eficàcia-de l'aplicació de gamma alta-:Tot i que el cost del silici metàl·lic és més elevat que el del ferrosilici, les aplicacions{0}}de gamma alta d'aliatges d'alumini tenen requisits de puresa estrictes. Les característiques de baixa impuresa del silici metàl·lic poden evitar costos de purificació posteriors, i el cost global és un 20%-30% més baix que la solució "ferrosilici + purificació";
Funció insubstituïble:L'alta puresa del metall de silici el converteix en la matèria primera bàsica per a la fosa de precisió d'aliatges d'alumini. Després de l'addició, la fluïdesa del líquid d'aliatge augmenta entre un 20% i un 30% i la taxa de defecte de porositat de les peces de fosa de precisió (com els blocs de cilindres del motor) disminueix de l'1,2% al 0,3%, cosa que el ferrosilici no pot aconseguir.
Raons bàsiques per les quals el silici metall no domina la fabricació d'acer / fosa
(1) Fabricació d'acer: els avantatges duals del ferrosilici en "desoxidació + aliatge"
Diferència en l'eficiència de desoxidació:
El Si i el Fe de ferrosilici treballen de manera sinèrgica per desoxidar-se (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), aconseguint una eficiència de desoxidació un 20%-30% superior a la del silici metàl·lic. L'addició d'un 0,3% -0,8% pot reduir el contingut d'oxigen de l'acer fos de 80 ppm a 35 ppm; mentre que el silici metàl·lic requereix un 0,5% -1,0% per aconseguir el mateix efecte, i el seu cost és més d'un 30% més gran.
Compatibilitat d'aliatge:
La fabricació d'acer requereix la reposició simultània de Fe. El ferrosilici conté entre un 25% i un 70% de Fe, permetent la reposició directa de ferro a l'acer fos, evitant la necessitat d'acer de ferralla addicional; El silici metàl·lic no conté Fe, la qual cosa requereix una font de ferro separada, el que resulta en un procés feixuc i un augment dels costos.
(2) Camp de colada: cost equilibrat i efecte d'inoculació del ferrosilici
Avantatge de cost significatiu:
La fosa té requisits d'impureses més baixos que els aliatges d'alumini i el ferrosilici costa un 30%-50% menys que el silici metàl·lic, el que el fa adequat per a la producció a gran escala de ferro colat i acer fos normal;
Efecte d'inoculació més adequat:
Fe en ferrosilici pot promoure la precipitació de grafitització i refinar la mida del gra de les peces de fosa, mentre que l'alta puresa del silici metàl·lic pot reduir l'eficiència d'inoculació, requerint l'addició d'inoculants (com ara aliatges de silici-calci), augmentant encara més els costos.
