Metalni silicij(Si veći od ili jednak 98%) dominira industrijom aluminijskih legura zbog svoje visoke čistoće i niske nečistoće, dok proizvodnja čelika i lijevanje imaju tendencijuferosilicij (FeSi). Ova ključna razlika proizlazi iz preciznog podudaranja kompatibilnosti sastava, isplativosti-i funkcionalnih zahtjeva.
Razlike u sastavu i svojstvima između metalnog silicija i fero silicija izravno određuju njihova područja primjene:
| Dimenzija usporedbe | Metalni silicij | ferosilicij | Core Impact |
| Sastav jezgre | Si Veći ili jednak 98,0% (visoki-razred Veći ili jednak 99,3%), Fe/Al/Ca su nečistoće (ukupno Manje ili jednako 3,0%) | Fe 25%-70%, Si 30%-75% (npr.FeSi75sadrži 72%-80% Si) | Silicij visoke-čistoće prikladan je za primjene koje zahtijevaju niske nečistoće, dok se ferosilicij, koji sadrži Fe, može istovremeno legirati. |
| Proizvodni proces | Visoko{0}}temperaturno taljenje kvarcnog pijeska i koksa (bez izvora željeza), velika potrošnja energije (12000-15000 kWh po toni silicija) | Taljenje kvarcnog pijeska + koksa + otpadnog čelika, uz nisku potrošnju energije (8000-10000 kWh po toni ferosilicija) | Metalni silicij košta 30%-50% više od ferosilicija. |
| Osnovna funkcija | Visoko{0}}nosilac silikonskih elemenata s fokusom na legiranje i kemijsku sintezu | Dvostruka funkcija deoksidacije i legiranja, istovremeno osiguravajući Fe element | FeSi je prikladniji za kombinirane potrebe proizvodnje čelika, uključujući deoksidaciju i dodatak željeza. |
Temeljna logika iza dominacije metalnog silicija u industriji aluminijskih legura
(1) Čvrsti zahtjevi aluminijskih legura za "niskim sadržajem željeza i visokim sadržajem silicija":
Zahtjevi za kontrolu nečistoća:Aluminijske legure (osobito visoke-krajnje kvalitete) izuzetno su osjetljive na nečistoće željeza (Fe manje od ili jednako 0,3%). metalni silicij sa sadržajem Fe manjim ili jednakim 0,4% (Silicij stupnja 441#) neće uzrokovati da sadržaj željeza u aluminiju premaši standard. Međutim, ako se koristi ferosilicij (Fe veći od ili jednak 25%), sadržaj Fe u aluminiju brzo će porasti na preko 1,5%, stvarajući AlFeSi krtu fazu, što rezultira smanjenjem vlačne čvrstoće za 30% i smanjenjem istezanja na ispod 5%, što ga čini neprikladnim za osnovne primjene kao što su građevinski profili i automobilski dijelovi.
Ojačanje legiranjem i optimizacija sipkosti:
Mehanizam djelovanja:Atomi silicija integriraju se u aluminijsku matricu, uzrokujući iskrivljenje rešetke i poboljšavajući čvrstoću i tvrdoću; istovremeno, smanjuje viskoznost tekućine legure, poboljšava tečljivost lijevanja i smanjuje nedostatke "nepotpunog lijevanja";
(2) Precizno podudaranje cijene i funkcije
Visok-Troškovi aplikacije-Prednost učinkovitosti:Iako je cijena metalnog silicija viša od cijene ferosilicija,-visoke primjene aluminijskih legura imaju stroge zahtjeve čistoće. Karakteristike niske nečistoće metalnog silicija mogu izbjeći naknadne troškove pročišćavanja, a ukupni trošak je 20%-30% niži od rješenja "ferosilicij + pročišćavanje";
Nezamjenjiva funkcija:Visoka čistoća metalnog silicija čini ga osnovnom sirovinom za precizno lijevanje aluminijskih legura. Nakon dodavanja, protočnost tekućine legure povećava se za 20%-30%, a stopa oštećenja poroznosti preciznih odljevaka (kao što su blokovi cilindra motora) smanjuje se s 1,2% na 0,3%, što je nešto što ferosilicij ne može postići.
Osnovni razlozi zašto metalni silicij ne dominira u proizvodnji/lijevanju čelika
(1) Proizvodnja čelika: dvostruke prednosti ferosilicija u "deoksidaciji + legiranju"
Razlika u učinkovitosti deoksidacije:
Ferosilicijevi Si i Fe djeluju sinergistički na deoksidaciju (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), postižući učinkovitost deoksidacije 20%-30% veću od metalnog silicija. Dodavanje 0,3%-0,8% može smanjiti sadržaj kisika u rastaljenom čeliku s 80 ppm na 35 ppm; dok metalni silicij zahtijeva 0,5%-1,0% da bi se postigao isti učinak, a cijena mu je više od 30% viša.
Kompatibilnost legiranja:
Proizvodnja čelika zahtijeva istodobnu nadoknadu Fe. Ferosilicij sadrži 25%-70% Fe, što omogućuje izravnu nadoknadu željeza rastaljenom čeliku, izbjegavajući potrebu za dodatnim čeličnim otpadom; metalni silicij ne sadrži Fe, zahtijevajući poseban izvor željeza, što rezultira glomaznim procesom i povećanim troškovima.
(2) Polje lijevanja: Uravnoteženi trošak i učinak inokulacije ferosilicija
Značajna troškovna prednost:
Lijevanje ima manje zahtjeve za nečistoćama od aluminijskih legura, a ferosilicij košta 30%-50% manje od metalnog silicija, što ga čini prikladnim za veliku proizvodnju običnog lijevanog željeza i lijevanog čelika;
Prikladniji učinak inokulacije:
Fe u ferosiliciju može pospješiti taloženje grafitizacije i pročistiti veličinu zrna odljevaka, dok visoka čistoća metalnog silicija može smanjiti učinkovitost inokulacije, zahtijevajući dodavanje inokulanata (kao što su silicij-kalcijeve legure), što dodatno povećava troškove.
