В высокотемпературных металлургических областях, таких как сталеплавильное и литейное производство, ферросилиций на протяжении многих лет использовался как традиционный раскислитель и легирующая добавка. Однако с ростом давления в сфере охраны окружающей среды и развитием технологий материалов карбид кремния (SiC) постепенно становится идеальной заменой ферросилицию благодаря своим характеристикам высокой эффективности и низких выбросов.

Сравнение свойств карбида кремния и ферросилиция: почему это считается успешной 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 металлургическим требованиям:

Эффективность раскисления:

Карбид кремния с содержанием кремния более 90% в сочетании с углеродом обеспечивает 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%.

Защита окружающей среды

При производстве ферросилиция выбрасывается примерно 8 tons углекислого газа на ton, тогда как благодаря оптимизации процесса выбросы при производстве карбида кремния могут быть снижены до уровня ниже 5 tons на ton, что больше соответствует политике "двойного углерода".

Преимущество по стоимости:

Хотя карбид кремния дороже ферросилиция, он может сократить расход раскислительных материалов на единицу на 30%, что обеспечивает общее снижение затрат на 5-8 yuan на ton 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 в качестве замены ферросилиция

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

В сталеплавильных процессах с использованием конвертеров и электродуговых печей карбид кремния может заменить ферросилициевый сплав как при предварительном раскислении, так и при окончательном раскислении.

Коэффициент замещения:

Обычно он рассчитывается по соотношению 1:1.2-1.5 (то есть 1 ton сплава карбида кремния может заменить 1.2-1.5 tons 75% ферросилиция).

Результаты применения:

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

Подходящие марки стали:

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

2. Литейная промышленность: улучшение микроструктуры и текучести чугуна

При производстве серого чугуна и высокопрочного чугуна карбид кремния может заменить ферросилиций в качестве модификатора и легирующей добавки, обеспечивая ряд преимуществ:

Измельчение зерна:

Углерод в карбиде кремния может способствовать зарождению графита, в результате чего содержание перлита в чугуне увеличивается на 10% до 15%, а твердость повышается на HB15 до 20.

Улучшение текучести:

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

Снижение усадки:

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

3. Производство ферросплавов: снижение энергопотребления и количества примесей

При производстве силикомарганца и кальцийкремниевого сплава карбид кремния может частично заменить ферросилиций в качестве дополнительного источника кремния.

Энергосбережение:

Замена ферросилиция на 300kg карбида кремния при производстве каждой ton силикомарганца 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 сталь и жаропрочная сталь, характеристики карбида кремния с низким содержанием примесей имеют решающее значение:

Нержавеющая сталь (например, 304 и 316):

Замена ферросилиция позволяет избежать избыточного введения железа и снизить последующие затраты на его удаление.

Жаропрочная сталь (например, Cr25Ni20):

Карбид кремния обладает стабильной раскислительной 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 при переходе к низкоуглеродному и эффективному производству. Сценарии его применения непрерывно расширяются — от обычной углеродистой стали до специальных отливок, принося предприятиям множество преимуществ, таких как снижение затрат, повышение качества и сокращение выбросов. С развитием технологий и при поддержке политики ожидается, что карбид кремния станет основным выбором среди металлургических вспомогательных материалов в ближайшие 5-10 years, способствуя зеленой трансформации отрасли. Если вам необходимо узнать об альтернативных решениях или рекомендациях по закупкам для конкретных отраслей, вы можете связаться с нами для получения индивидуального аналитического отчета.