Silikonový kov(Si větší nebo rovno 98 %) dominuje v průmyslu hliníkových slitin díky své vysoké čistotě a nízkým nečistotám, zatímco výroba oceli a odlévání mají tendenci upřednostňovatferosilicia (FeSi). Tento zásadní rozdíl pramení z přesného sladění kompatibility složení, efektivnosti nákladů{1}}a funkčních požadavků.
Rozdíly ve složení a vlastnostech mezi křemíkovým kovem a ferosilikonem přímo určují oblasti jejich použití:
| Srovnávací rozměr | Silikonový kov | Ferosilicium | Core Impact |
| Složení jádra | Si Větší nebo rovno 98,0 % (špičkový- stupeň Větší než nebo rovný 99,3 %), Fe/Al/Ca jsou nečistoty (celkem menší nebo rovno 3,0 %) | Fe 25%-70%, Si 30%-75% (např.FeSi75obsahuje 72%-80% Si) | Křemík vysoké{0}}čistoty je vhodný pro aplikace vyžadující nízké nečistoty, zatímco ferosilicium obsahující Fe lze legovat současně. |
| Výrobní proces | Vysokoteplotní{0}}tavení křemenného písku a koksu (bez zdroje železa), vysoká spotřeba energie (12 000–15 000 kWh na tunu křemíku) | Tavení křemenného písku + koks + ocelový šrot s nízkou spotřebou energie (8000-10000 kWh na tunu ferosilicia) | Silikonový kov stojí o 30 až 50 % více než ferosilicia. |
| Základní funkce | Vysoce čistý nosič křemíkových prvků se zaměřením na legování a chemickou syntézu | Dvojitá funkce dezoxidace a legování, současně poskytuje Fe prvek | FeSi se lépe hodí pro kombinované potřeby výroby oceli, včetně dezoxidace a doplňování železa. |
Základní logika dominance kovového křemíku v průmyslu hliníkových slitin
(1) Nepružná poptávka po hliníkových slitinách pro „nízký obsah železa a vysoký obsah křemíku“:
Požadavky na kontrolu nečistot:Slitiny hliníku (zejména špičkové{0}}třídy) jsou extrémně citlivé na nečistoty železa (Fe menší nebo rovné 0,3 %). křemíkový kov s obsahem Fe menším nebo rovným 0,4 % (Třída křemíku 441#) nezpůsobí, že obsah železa v hliníku překročí normu. Pokud se však použije ferosilicium (Fe větší nebo rovné 25 %), obsah Fe v hliníku rychle vzroste na více než 1,5 %, čímž se vytvoří křehká fáze AlFeSi, což má za následek 30% snížení pevnosti v tahu a snížení prodloužení pod 5 %, což jej činí nevhodným pro základní aplikace, jako jsou stavební profily a automobilové díly.
Zpevnění slitiny a optimalizace tekutosti:
Mechanismus účinku:Atomy křemíku se integrují do hliníkové matrice, což způsobuje deformaci mřížky a zlepšuje pevnost a tvrdost; současně snižuje viskozitu slitinové kapaliny, zlepšuje tekutost odlitku a snižuje vady "neúplného odlitku";
(2) Přesné sladění nákladů a funkce
Špičková{0}}nákladová aplikace{1}}Výhoda efektivity:Přestože cena křemíkového kovu je vyšší než cena ferosilicia, špičkové{0}}aplikace hliníkových slitin mají přísné požadavky na čistotu. Charakteristiky křemíkového kovu s nízkými nečistotami mohou zabránit následným nákladům na čištění a celkové náklady jsou o 20 % až 30 % nižší než u roztoku „ferosilicium + čištění“;
Nenahraditelná funkce:Vysoká čistota křemíkového kovu z něj činí základní surovinu pro přesné lití hliníkových slitin. Po přidání se tekutost slitinové kapaliny zvýší o 20 % až 30 % a míra defektů poréznosti přesných odlitků (jako jsou bloky válců motoru) se sníží z 1,2 % na 0,3 %, což je něco, čeho ferosilikon nemůže dosáhnout.
Hlavní důvody, proč křemíkový kov nedominuje výrobě oceli/odlévání
(1) Výroba oceli: Dvojí výhody ferosilicia při „deoxidaci + legování“
Rozdíl v účinnosti dezoxidace:
Si a Fe ve Ferrosiliconu působí synergicky na deoxidaci (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), přičemž dosahují účinnosti dezoxidace o 20 % až 30 % vyšší než u kovového křemíku. Přidání 0,3 %-0,8 % může snížit obsah kyslíku v roztavené oceli z 80 ppm na 35 ppm; zatímco kovový křemík vyžaduje 0,5%-1,0% k dosažení stejného účinku a jeho cena je o více než 30% vyšší.
Kompatibilita legování:
Výroba oceli vyžaduje současné doplňování Fe. Ferrosilicon obsahuje 25%-70% Fe, což umožňuje přímé doplňování železa do roztavené oceli, čímž se vyhne potřebě dalšího ocelového šrotu; kovový křemík neobsahuje Fe, což vyžaduje samostatný zdroj železa, což má za následek těžkopádný proces a zvýšené náklady.
(2) Odlévací pole: Vyvážené náklady a inokulační efekt ferosilicia
Významná cenová výhoda:
Odlévání má nižší požadavky na nečistoty než slitiny hliníku a ferosilicia stojí o 30 %-50 % méně než kovový křemík, takže je vhodné pro velkosériovou výrobu běžné litiny a lité oceli;
Vhodnější účinek očkování:
Fe ve ferosiliciu může podporovat srážení grafitizací a zjemňovat velikost zrna odlitků, zatímco vysoká čistota kovového křemíku může snížit účinnost očkování, což vyžaduje přidání očkovacích látek (jako jsou křemíkové-slitiny vápníku), což dále zvyšuje náklady.
