В высокотемпературных металлургических областях, таких как сталелитейное производство и литье, ферросилиций уже много 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 низкому уровню выбросов.

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

Карбид кремния (химическая формула SiC) представляет собой ковалентный кристалл, состоящий из кремния и углерода. По сравнению с ферросилицием (сплав FeSi, содержащий 75%-90% кремния), его физико-химические свойства больше соответствуют современным металлургическим требованиям:

Эффективность раскисления:

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

Экологичность

Производство ферросилиция сопровождается выбросом примерно 8 тонн углекислого газа на тонну, тогда как благодаря оптимизации процесса выбросы карбида кремния могут быть снижены до менее 5 тонн на тонну, что больше соответствует политике "двойного углерода".

Преимущество по стоимости:

Хотя карбид кремния дороже ферросилиция, он позволяет снизить расход раскисляющих материалов на единицу продукции на 30%, что приводит к комплексному 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%), уменьшая присутствие вредных элементов в стали.

Ключевые сценарии применения карбида кремния вместо ферросилиция

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

В сталеплавильных процессах с использованием конвертеров и дуговых печей карбид кремния может заменить ферросилициевый сплав как для предварительного, так и для окончательного раскисления.

Коэффициент замены:

Обычно рассчитывается в соотношении 1:1.2-1.5 (т.е. 1 тонна сплава карбида кремния может заменить 1.2-1.5 тонн 75%-ного ферросилиция).

Результаты применения:

Одна сталелитейная группа продемонстрировала, что использование сплава SiC позволяет снизить конечное содержание кислорода в расплавленной стали с 0.0045% до 0.0028% и уменьшить частоту дефектов подповерхностной пористости непрерывнолитых заготовок на 40%.

Совместимые марки стали:

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

2. Литейная промышленность: улучшение микроструктуры и текучести чугуна

При производстве серого и высокопрочного чугуна карбид кремния может заменить ферросилиций в качестве модификатора и легирующего агента, предлагая несколько преимуществ:

Уменьшение размера зерна:

Углерод в карбиде кремния способствует зарождению графита, что приводит к увеличению содержания перлита в чугуне на 10%-15% и повышению твердости на HB15-20.

Улучшение текучести:

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

Снижение усадки:

Снижение коэффициента усадки чугуна до уровня ниже 0.8% для минимизации усадочных раковин и пористости.

3. Производство ферросплавов: снижение энергопотребления и примесей

При производстве силикомарганцевого и силикокальциевого сплавов карбид кремния может частично заменить ферросилиций в качестве дополнительного источника кремния.

Энергосбережение:

Замена ферросилиция на 300 кг карбида кремния на тонну производства силикомарганцевого сплава позволяет снизить потребление электроэнергии примерно на 150 кВт·ч. 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, низкое содержание примесей в карбиде кремния имеет ключевое значение:

Нержавеющая сталь (например, 304 и 316):

Замена ферросилиция позволяет избежать чрезмерного легирования железом и снизить затраты на последующее удаление железа.

Жаропрочная сталь (например, Cr25Ni20):

Карбид кремния обладает стабильной раскислительной способностью, снижает содержание оксидных включений в стали и улучшает стойкость к высокотемпературному окислению.

Замена ферросилиция карбидом кремния — это не только прогресс в технологии материалов, но и неизбежный выбор для металлургической отрасли в переходе к низкоуглеродному и эффективному производству. Сферы его применения продолжают расширяться, от обычной углеродистой стали до специальных отливок, принося предприятиям такие преимущества, как снижение затрат, повышение качества и сокращение выбросов. С развитием технологий и поддержкой политики карбид кремния, вероятно, станет основным выбором металлургических вспомогательных материалов в ближайшие 5-10 лет, способствуя зеленой трансформации отрасли. Если вам необходимо понять варианты замены или рекомендации по закупкам для конкретных отраслей, вы можете связаться с нами для получения индивидуального аналитического отчета.