Nos campos metalúrgicos de alta temperatura, como aço e fundição, o ferrossilício tem sido usado como desoxidante tradicional e agente de liga há muitos anos. No entanto, com a pressão crescente sobre a proteção ambiental e as inovações na tecnologia de materiais, o carbeto de silício (SiC) está gradualmente se tornando um substituto ideal para o ferrossilício devido às suas características de alta eficiência e baixa emissão.

Comparação das propriedades entre carbeto de silício e ferrossilício: por que é considerado uma substituição bem-sucedida?

O carbeto de silício (fórmula química SiC) é um cristal covalente composto de silício e carbono. Em comparação com o ferrossilício (liga FeSi contendo 75%-90% de silício), suas propriedades físico-químicas estão mais alinhadas com os requisitos metalúrgicos modernos:

Eficiência de desoxigenação:

O carbeto de silício, com um teor de silício superior a 90%, colabora com o carbono para alcançar um efeito de desoxidação sinérgico. Sua eficiência de desoxidação no aço fundido é 15%-20% maior do que a do ferrossilício, reduzindo o teor de oxigênio no aço para abaixo de 0.002%.

proteção ambiental

A produção de ferrossilício emite aproximadamente 8 tons de dióxido de carbono por ton, enquanto, por meio da otimização do processo, a emissão de carbeto de silício pode ser reduzida para abaixo de 5 tons por ton, tornando-o mais alinhado com a política de "duplo carbono".

Vantagem de custo:

Embora o carbeto de silício seja mais caro do que o ferrossilício, ele pode reduzir o consumo de materiais desoxidantes por unidade em 30%, resultando em uma redução abrangente de custo de 5-8 yuan por ton de aço.

Controle de impurezas:

O teor de enxofre e fósforo no carbeto de silício é ≤0.03%, o que é significativamente menor do que no ferrossilício (geralmente ≤0.05%), reduzindo a presença de elementos nocivos no aço.

Cenários principais de aplicação do carbeto de silício em substituição ao ferrossilício

1. Fundição de aço carbono comum e aço de baixa liga: desoxidação e dessulfuração eficientes

Nos processos de fabricação de aço que utilizam conversores e fornos elétricos a arco, o carbeto de silício pode substituir a liga de ferrossilício tanto na pré-desoxidação quanto na desoxidação final.

Taxa de substituição:

Normalmente é calculada em uma proporção de 1:1.2-1.5 (ou seja, 1 ton de liga de carbeto de silício pode substituir 1.2-1.5 tons de ferrossilício 75%).

Resultados da aplicação:

Um grupo siderúrgico demonstrou que o uso da liga SiC pode reduzir o teor final de oxigênio do aço fundido de 0.0045% para 0.0028%, e diminuir a taxa de defeitos de porosidade subsuperficial de tarugos de lingotamento contínuo em 40%.

Materiais de aço compatíveis:

Aços carbono comuns como Q235 e aço 45#, bem como aços de baixa liga como 20Cr e 40Cr.

2. Indústria de fundição: melhoria da microestrutura e da fluidez do ferro fundido

Na produção de ferro fundido cinzento e ferro fundido nodular, o carbeto de silício pode substituir o ferrossilício como inoculante e agente de liga, oferecendo múltiplas vantagens:

Refinamento de grãos:

O carbono no carbeto de silício pode promover a nucleação da grafita, resultando em um aumento de 10% a 15% no teor de perlita do ferro fundido e em um aumento de dureza de HB15 a 20.

Melhorar a fluidez:

Na fundição de blocos de cilindro de automóveis, o uso de carbeto de silício pode melhorar a fluidez do ferro fundido em 8%-12%, e aumentar o rendimento de peças fundidas acabadas de 88% para 95%.

Reduzir a contração:

Reduzir a taxa de contração do ferro fundido para abaixo de 0.8% para minimizar rechupes e porosidade.

3. Produção de ferroligas: redução do consumo de energia e de impurezas

Na produção de liga silício-manganês e liga silício-cálcio, o carbeto de silício pode substituir parcialmente o ferrossilício como fonte suplementar de silício.

Economia de energia:

Substituir o ferrossilício por 300kg de carbeto de silício por ton de produção de liga silício-manganês pode reduzir o consumo de eletricidade em aproximadamente 150kWh. A otimização da composição envolve a redução do teor de ferro na liga (de 2%-3% para 1%-1.5%) para aumentar a pureza do produto.

4. Fundição de aços especiais: controle preciso da composição

Ao produzir tipos de aço de alto padrão, como aço inoxidável e aço resistente ao calor, as características de baixa impureza do carbeto de silício são cruciais:

Aço inoxidável (como 304 e 316):

Substituir o ferrossilício pode evitar a dopagem excessiva de ferro e reduzir os custos subsequentes de remoção de ferro.

Aço resistente ao calor (por exemplo Cr25Ni20):

O carbeto de silício tem capacidade de desoxidação estável, reduz inclusões de óxido no aço e melhora a resistência à oxidação em alta temperatura.

Substituir o ferrossilício por carbeto de silício não é apenas um avanço na tecnologia de materiais, mas também uma escolha inevitável para a indústria metalúrgica fazer a transição para uma produção de baixo carbono e alta eficiência. Seus cenários de aplicação estão em contínua expansão, do aço carbono comum às fundições especiais, trazendo múltiplos benefícios para as empresas, como redução de custos, melhoria da qualidade e redução de emissões. Com o amadurecimento da tecnologia e o apoio de políticas, espera-se que o carbeto de silício se torne a escolha principal para materiais auxiliares metalúrgicos nos próximos 5-10 anos, impulsionando a transformação verde da indústria. Se você precisar entender soluções alternativas ou sugestões de compra para setores específicos, pode entrar em contato conosco para um relatório de análise personalizado.