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

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

O carboneto de silício (fórmula química SiC) é um cristal covalente composto por 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 carboneto de silício, com teor de silício superior a 90%, atua em conjunto com o carbono para alcançar um efeito sinérgico de desoxigenação. Sua eficiência de desoxigenação no aço líquido 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 toneladas de dióxido de carbono por tonelada, enquanto, por meio da otimização do processo, as emissões do carboneto de silício podem ser reduzidas para abaixo de 5 toneladas por tonelada, tornando-o mais alinhado com a política de "duplo carbono".

Vantagem de custo:

Embora o carboneto 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 tonelada de aço.

Controle de impurezas:

O teor de enxofre e fósforo no carboneto de silício é ≤0.03%, significativamente inferior ao do ferrossilício (geralmente ≤0.05%), reduzindo a presença de elementos nocivos no aço.

Cenários principais de aplicação do carboneto de silício na substituição do ferrossilício

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

Nos processos de fabricação de aço com conversores e fornos elétricos a arco, o carboneto de silício pode substituir a liga de ferrossilício tanto para a pré-desoxigenação quanto para a desoxigenação final.

Taxa de substituição:

Geralmente é calculada numa proporção de 1:1.2-1.5 (ou seja, 1 tonelada de liga de carboneto de silício pode substituir 1.2-1.5 toneladas de ferrossilício 75%).

Resultados da aplicação:

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

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: melhorando a microestrutura e a fluidez do ferro fundido

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

Refinamento de grão:

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

Melhorar a fluidez:

Na fundição de blocos de cilindros automotivos, o uso de carboneto de silício pode melhorar a fluidez do ferro fundido em 8%-12% e aumentar o rendimento das peças acabadas de 88% para 95%.

Reduzir a contração:

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

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

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

Economia de energia:

Substituir o ferrossilício por 300kg de carboneto de silício por tonelada de produção de liga de silício-manganês pode reduzir o consumo de eletricidade em aproximadamente 150kWh. A otimização de componentes 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

Na produção de aços de alta gama, como aço inoxidável e aço resistente ao calor, as características de baixo teor de impurezas do carboneto 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 carboneto de silício possui capacidade estável de desoxigenação, reduz inclusões de óxido no aço e melhora a resistência à oxidação em altas temperaturas.

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