Silicijeva kovina(Si Večji ali enak 98 %) prevladuje v industriji aluminijevih zlitin zaradi svoje visoke čistosti in nizkih nečistoč, medtem ko je izdelava jekla in litje ponavadi naklonjenaferosilicij (FeSi). Ta bistvena razlika izhaja iz natančnega ujemanja kompozicijske združljivosti, stroškovne{1}}učinkovitosti in funkcionalnih zahtev.
Razlike v sestavi in lastnostih med kovinskim silicijem in fero silicijem neposredno določajo njihova področja uporabe:
| Primerjalna dimenzija | Kovinski silicij | ferosilicij | Core Impact |
| Jedrna sestava | Si Večji ali enak 98,0 % (visoka-končna stopnja Večji ali enak 99,3 %), Fe/Al/Ca so nečistoče (skupaj Manjše ali enako 3,0 %) | Fe 25%-70%, Si 30%-75% (npr.FeSi75vsebuje 72%-80% Si) | Visoko{0}}čist silicij je primeren za aplikacije, ki zahtevajo malo nečistoč, medtem ko je ferosilicij, ki vsebuje Fe, mogoče legirati hkrati. |
| Proizvodni proces | Visoko{0}}temperaturno taljenje kremenčevega peska in koksa (brez vira železa), visoka poraba energije (12000–15000 kWh na tono silicija) | Taljenje kremenčevega peska + koksa + odpadnega jekla, z nizko porabo energije (8000-10000 kWh na tono ferosilicija) | Kovinski silicij stane 30-50 % dražji od ferosilicija. |
| Osnovna funkcija | Nosilec -silicijevega elementa visoke čistosti, osredotočen na legiranje in kemično sintezo | Dvojna funkcija dezoksidacije in legiranja, ki hkrati zagotavlja element Fe | FeSi je bolj primeren za skupne potrebe izdelave jekla, vključno z deoksidacijo in dodajanjem železa. |
Osnovna logika za prevlado kovinskega silicija v industriji aluminijevih zlitin
(1) Togo povpraševanje po aluminijevih zlitinah za "malo železa in veliko silicija":
Zahteve za nadzor nečistoč:Aluminijeve zlitine (zlasti višje{0}}končne kakovosti) so izjemno občutljive na nečistoče železa (Fe manj kot ali enako 0,3 %). kovinski silicij z vsebnostjo Fe manj kot ali enako 0,4 % (Silicij razreda 441#) ne bo povzročilo, da bi vsebnost železa v aluminiju presegla standard. Če pa uporabimo ferosilicij (Fe Večji ali enak 25 %), bo vsebnost Fe v aluminiju hitro narasla na več kot 1,5 %, pri čemer bo nastala krhka faza AlFeSi, kar bo povzročilo 30-odstotno zmanjšanje natezne trdnosti in zmanjšanje raztezka na manj kot 5 %, zaradi česar je neprimeren za osnovne aplikacije, kot so gradbeni profili in avtomobilski deli.
Legirna krepitev in optimizacija pretočnosti:
Mehanizem delovanja:Atomi silicija se integrirajo v aluminijasto matriko, kar povzroči popačenje mreže in izboljša trdnost in trdoto; istočasno zmanjša viskoznost tekočine zlitine, izboljša pretočnost ulitkov in zmanjša napake "nepopolnega litja";
(2) Natančno ujemanje stroškov in funkcije
Visok{0}}stroški aplikacije-Prednost učinkovitosti:Čeprav je cena kovinskega silicija višja od cene ferosilicija, imajo-visokokakovostne aplikacije aluminijevih zlitin stroge zahteve glede čistosti. Značilnosti kovinskega silicija z nizko vsebnostjo nečistoč se lahko izognejo poznejšim stroškom čiščenja, skupni stroški pa so 20–30 % nižji od rešitve "ferosilicij + čiščenje";
Nenadomestljiva funkcija:Zaradi visoke čistosti je silicijeva kovina osnovna surovina za natančno litje aluminijevih zlitin. Po dodatku se pretočnost tekočine zlitine poveča za 20 %-30 %, stopnja napake poroznosti preciznih ulitkov (kot so bloki cilindrov motorja) pa se zmanjša z 1,2 % na 0,3 %, kar je nekaj, česar ferosilicij ne more doseči.
Glavni razlogi, zakaj kovinski silicij ne prevladuje pri izdelavi jekla/litju
(1) Izdelava jekla: dvojne prednosti ferosilicija pri "deoksidaciji + legiranju"
Razlika v učinkovitosti deoksidacije:
Ferosilicijeva Si in Fe delujeta sinergistično pri deoksidaciji (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), pri čemer dosežeta učinkovitost deoksidacije za 20 %-30 % večjo kot pri kovinskem siliciju. Dodajanje 0,3% -0,8% lahko zmanjša vsebnost kisika v staljenem jeklu z 80 ppm na 35 ppm; medtem ko kovinski silicij zahteva 0,5%-1,0% za doseganje enakega učinka, njegova cena pa je več kot 30% višja.
Združljivost zlitin:
Proizvodnja jekla zahteva hkratno obnavljanje železa. Ferosilicij vsebuje 25–70 % Fe, kar omogoča neposredno dodajanje železa staljenemu jeklu, s čimer se izognemo potrebi po dodatnem jeklenem odpadku; kovinski silicij ne vsebuje Fe, zato je potreben ločen vir železa, kar ima za posledico okoren postopek in višje stroške.
(2) Polje litja: uravnoteženi stroški in inokulacijski učinek ferosilicija
Pomembna stroškovna prednost:
Ulivanje ima nižje zahteve glede nečistoč kot aluminijeve zlitine, ferosilicij pa stane 30 %-50 % manj kot kovinski silicij, zaradi česar je primeren za obsežno proizvodnjo navadne litine in litega jekla;
Primernejši učinek cepljenja:
Fe v ferosiliciju lahko spodbuja obarjanje grafitizacije in izboljša velikost zrn ulitkov, medtem ko lahko visoka čistost kovinskega silicija zmanjša učinkovitost cepljenja, kar zahteva dodajanje cepiv (kot so silicij-kalcijeve zlitine), kar dodatno poveča stroške.
