В таких высокотемпературных металлургических областях, как сталеплавильное производство и литьё, ферросилиций на протяжении многих лет используется в качестве традиционного раскислителя и легирующего агента. Однако с ростом давления в области охраны окружающей среды и инновациями в технологии материалов карбид кремния (SiC) постепенно становится идеальной заменой ферросилицию благодаря своей высокой эффективности и низким выбросам.

Сравнение свойств карбида кремния и ферросилиция: почему он считается удачной заменой?

Карбид кремния (химическая формула SiC) — это ковалентный кристалл, состоящий из кремния и углерода. По сравнению с ферросилицием (сплав FeSi, содержащий 75%-90% кремния), его физико-химические свойства в большей степени соответствуют современным требованиям металлургии:

Эффективность раскисления:

Карбид кремния с содержанием кремния более 90% взаимодействует с углеродом, обеспечивая синергетический эффект раскисления. Его эффективность раскисления в жидкой стали на 15%-20% выше, чем у ферросилиция, что позволяет снизить содержание кислорода в стали до уровня ниже 0.002%.

защита окружающей среды

При производстве ферросилиция выбросы составляют примерно 8 тонн углекислого газа на 1 тонну продукции, тогда как благодаря оптимизации процесса выбросы карбида кремния могут быть снижены до уровня ниже 5 тонн на тонну, что лучше соответствует политике "dual carbon".

Преимущество по стоимости:

Хотя карбид кремния дороже ферросилиция, он позволяет сократить расход раскисляющих материалов на единицу продукции на 30%, что приводит к совокупному снижению затрат на 5-8 юаней на тонну стали.

Контроль примесей:

Содержание серы и фосфора в карбиде кремния составляет ≤0.03%, что значительно ниже, чем в ферросилиции (обычно ≤0.05%), снижая присутствие вредных элементов в стали.

Основные сценарии применения карбида кремния вместо ферросилиция

1. Выплавка углеродистой и низколегированной стали: эффективное раскисление и десульфурация

В сталеплавильных процессах с использованием конвертеров и дуговых электропечей карбид кремния может заменять ферросилиций как для предварительного, так и для окончательного раскисления.

Коэффициент замены:

Обычно рассчитывается в соотношении 1:1.2-1.5 (то есть 1 тонна сплава карбида кремния может заменить 1.2-1.5 тонны ферросилиция 75%).

Результаты применения:

Одна сталелитейная группа продемонстрировала, что использование сплава SiC может снизить конечное содержание кислорода в жидкой стали с 0.0045% до 0.0028%, а также уменьшить долю дефектов в виде подповерхностной пористости в непрерывнолитых заготовках на 40%.

Совместимые марки стали:

Обычные углеродистые стали, такие как Q235 и 45# steel, а также низколегированные стали, такие как 20Cr и 40Cr.

2. Литейная промышленность: улучшение микроструктуры и текучести чугуна

При производстве серого и ковкого чугуна карбид кремния может заменять ферросилиций в качестве инокулятора и легирующего агента, обеспечивая ряд преимуществ:

Улучшение зернистости:

Углерод в карбиде кремния может способствовать зарождению графита, что приводит к увеличению содержания перлита в чугуне на 10% to 15% и повышению твёрдости на HB15 to 20.

Улучшение текучести:

При литье блоков автомобильных цилиндров использование карбида кремния может повысить текучесть жидкого чугуна на 8%-12% и увеличить выход годного литья с 88% до 95%.

Снижение усадки:

Снизить усадку чугуна до уровня ниже 0.8%, чтобы минимизировать усадочные раковины и пористость.

3. Производство ферросплавов: снижение энергопотребления и примесей

При производстве силикомарганцевого и кремний-кальциевого сплавов карбид кремния может частично заменять ферросилиций в качестве дополнительного источника кремния.

Энергосбережение:

Замена ферросилиция 300kg карбида кремния на 1 тонну производства силикомарганцевого сплава может снизить потребление электроэнергии примерно на 150kWh. Оптимизация состава включает снижение содержания железа в сплаве (с 2%-3% до 1%-1.5%) для повышения чистоты продукта.

4. Выплавка специальных сталей: точный контроль состава

При производстве высококачественных марок стали, таких как нержавеющая и жаропрочная сталь, низкое содержание примесей в карбиде кремния имеет решающее значение:

Нержавеющая сталь (например, 304 и 316):

Замена ферросилиция позволяет избежать чрезмерного внесения железа и снизить последующие затраты на удаление железа.

Жаропрочная сталь (например, Cr25Ni20):

Карбид кремния обладает стабильной раскисляющей способностью, уменьшает количество оксидных включений в стали и повышает стойкость к высокотемпературному окислению.

Замена ферросилиция карбидом кремния — это не только прогресс в технологии материалов, но и неизбежный выбор для металлургической отрасли на пути к низкоуглеродному и эффективному производству. Сферы его применения постоянно расширяются — от обычной углеродистой стали до специальных отливок — принося предприятиям множество преимуществ, таких как снижение затрат, повышение качества и сокращение выбросов. По мере зрелости технологий и поддержки со стороны политики карбид кремния, как ожидается, станет основным выбором для вспомогательных материалов в металлургии в ближайшие 5-10 лет, способствуя зелёной трансформации отрасли. Если вам нужна информация об альтернативных решениях или рекомендации по закупкам для конкретных отраслей, вы можете связаться с нами для получения индивидуального аналитического отчёта.