ในสาขาโลหการที่มีอุณหภูมิสูง เช่น เหล็กกล้าและการหล่อ เฟอร์โรซิลิคอนได้ถูกใช้เป็นสารกำจัดออกซิเจนและสารผสมโลหะแบบดั้งเดิมมาเป็นเวลาหลายปี อย่างไรก็ตาม ด้วยแรงกดดันด้านการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้นและนวัตกรรมด้านเทคโนโลยีวัสดุ ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) กำลังค่อยๆ กลายเป็นวัสดุทดแทนที่เหมาะสมสำหรับเฟอร์โรซิลิคอน เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูงและมีลักษณะการปล่อยมลพิษต่ำ

การเปรียบเทียบคุณสมบัติระหว่างซิลิกอนคาร์ไบด์และเฟอร์โรซิลิคอน: เหตุใดจึงถือว่าเป็นการทดแทนที่ประสบความสำเร็จ?

ซิลิกอนคาร์ไบด์ (สูตรเคมี SiC) เป็นผลึกโคเวเลนต์ที่ประกอบด้วยซิลิกอนและคาร์บอน เมื่อเปรียบเทียบกับเฟอร์โรซิลิคอน (โลหะผสม FeSi ที่มีซิลิกอน 75%-90%) คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของมันสอดคล้องกับความต้องการทางโลหการสมัยใหม่มากกว่า:

ประสิทธิภาพการกำจัดออกซิเจน:

ซิลิกอนคาร์ไบด์ ซึ่งมีปริมาณซิลิกอนมากกว่า 90% ทำงานร่วมกับคาร์บอนเพื่อให้เกิดผลการกำจัดออกซิเจนแบบเสริมฤทธิ์กัน ประสิทธิภาพการกำจัดออกซิเจนในเหล็กหลอมของมันสูงกว่าเฟอร์โรซิลิคอน 15%-20% โดยลดปริมาณออกซิเจนในเหล็กให้ต่ำกว่า 0.002%

การคุ้มครองสิ่งแวดล้อม

การผลิตเฟอร์โรซิลิคอนปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 8 ตันต่อตัน ขณะที่ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ การปล่อยของซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถลดลงให้ต่ำกว่า 5 ตันต่อตัน ทำให้สอดคล้องกับนโยบาย "dual carbon" มากกว่า

ข้อได้เปรียบด้านต้นทุน:

แม้ว่าซิลิกอนคาร์ไบด์จะมีราคาแพงกว่าเฟอร์โรซิลิคอน แต่สามารถลดการใช้วัสดุกำจัดออกซิเจนต่อหน่วยได้ 30% ส่งผลให้ต้นทุนโดยรวมลดลง 5-8 หยวนต่อตันเหล็ก

การควบคุมสิ่งเจือปน:

ปริมาณกำมะถันและฟอสฟอรัสในซิลิกอนคาร์ไบด์อยู่ที่ ≤0.03% ซึ่งต่ำกว่าในเฟอร์โรซิลิคอนอย่างมาก (โดยทั่วไป ≤0.05%) ช่วยลดการมีอยู่ของธาตุที่เป็นอันตรายในเหล็ก

สถานการณ์การใช้งานหลักของการใช้ซิลิกอนคาร์ไบด์แทนเฟอร์โรซิลิคอน

1. การถลุงเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดาและเหล็กกล้าผสมต่ำ: การกำจัดออกซิเจนและกำจัดกำมะถันอย่างมีประสิทธิภาพ

ในกระบวนการผลิตเหล็กกล้าที่ใช้คอนเวอร์เตอร์และเตาอาร์กไฟฟ้า ซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถแทนที่โลหะผสมเฟอร์โรซิลิคอนได้ทั้งในการกำจัดออกซิเจนขั้นต้นและขั้นสุดท้าย

อัตราการทดแทน:

โดยปกติจะคำนวณที่อัตราส่วน 1:1.2-1.5 (นั่นคือ โลหะผสมซิลิกอนคาร์ไบด์ 1 ตันสามารถแทนที่เฟอร์โรซิลิคอน 75% ได้ 1.2-1.5 ตัน)

ผลการใช้งาน:

กลุ่มบริษัทเหล็กแห่งหนึ่งได้แสดงให้เห็นว่าการใช้โลหะผสม SiC สามารถลดปริมาณออกซิเจนสุดท้ายของเหล็กหลอมจาก 0.0045% เป็น 0.0028% และลดอัตราข้อบกพร่องของรูพรุนใต้ผิวของบิลเล็ตหล่อแบบต่อเนื่องได้ 40%

วัสดุเหล็กที่เข้ากันได้:

เหล็กกล้าคาร์บอนทั่วไป เช่น Q235 และเหล็ก 45# รวมถึงเหล็กกล้าผสมต่ำ เช่น 20Cr และ 40Cr

2. อุตสาหกรรมโรงหล่อ: การปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคและความลื่นไหลของเหล็กหล่อ

ในการผลิตเหล็กหล่อเทาและเหล็กหล่อเหนียว ซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถแทนที่เฟอร์โรซิลิคอนในฐานะสารเพิ่มนิวเคลียสและสารผสมโลหะ โดยให้ข้อได้เปรียบหลายประการ:

การทำให้เกรนละเอียดขึ้น:

คาร์บอนในซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถส่งเสริมการเกิดนิวเคลียสของกราไฟต์ ส่งผลให้ปริมาณเพิร์ไลต์ในเหล็กหล่อเพิ่มขึ้น 10% ถึง 15% และความแข็งเพิ่มขึ้น HB15 ถึง 20

ปรับปรุงความลื่นไหล:

ในการหล่อเสื้อสูบรถยนต์ การใช้ซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถปรับปรุงความลื่นไหลของเหล็กหลอมได้ 8%-12% และเพิ่มอัตราผลผลิตของชิ้นหล่อสำเร็จรูปจาก 88% เป็น 95%

ลดการหดตัว:

ลดอัตราการหดตัวของเหล็กหล่อให้ต่ำกว่า 0.8% เพื่อลดโพรงหดตัวและรูพรุนให้น้อยที่สุด

3. การผลิตเฟอร์โรอัลลอย: การลดการใช้พลังงานและสิ่งเจือปน

ในการผลิตโลหะผสมซิลิโคแมงกานีสและโลหะผสมซิลิคอนแคลเซียม ซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถแทนที่เฟอร์โรซิลิคอนบางส่วนในฐานะแหล่งซิลิกอนเสริม

การประหยัดพลังงาน:

การแทนที่เฟอร์โรซิลิคอนด้วยซิลิกอนคาร์ไบด์ 300kg ต่อการผลิตโลหะผสมซิลิโคแมงกานีส 1 ตัน สามารถลดการใช้ไฟฟ้าได้ประมาณ 150kWh การเพิ่มประสิทธิภาพองค์ประกอบเกี่ยวข้องกับการลดปริมาณเหล็กในโลหะผสม (จาก 2%-3% เป็น 1%-1.5%) เพื่อเพิ่มความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์

4. การถลุงเหล็กกล้าพิเศษ: การควบคุมองค์ประกอบอย่างแม่นยำ

เมื่อผลิตเกรดเหล็กระดับสูง เช่น สเตนเลสสตีลและเหล็กทนความร้อน ลักษณะสิ่งเจือปนต่ำของซิลิกอนคาร์ไบด์มีความสำคัญอย่างยิ่ง:

สเตนเลสสตีล (เช่น 304 และ 316):

การแทนที่เฟอร์โรซิลิคอนสามารถหลีกเลี่ยงการเติมเหล็กมากเกินไป และลดต้นทุนการกำจัดเหล็กในภายหลัง

เหล็กทนความร้อน (เช่น Cr25Ni20):

ซิลิกอนคาร์ไบด์มีความสามารถในการกำจัดออกซิเจนที่เสถียร ลดสารรวมตัวของออกไซด์ในเหล็ก และปรับปรุงความต้านทานการออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง

การแทนที่เฟอร์โรซิลิคอนด้วยซิลิกอนคาร์ไบด์ไม่เพียงแต่เป็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีวัสดุเท่านั้น แต่ยังเป็นทางเลือกที่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับอุตสาหกรรมโลหการในการเปลี่ยนผ่านไปสู่การผลิตคาร์บอนต่ำและมีประสิทธิภาพ สถานการณ์การใช้งานของมันกำลังขยายตัวอย่างต่อเนื่อง ตั้งแต่เหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดาไปจนถึงงานหล่อพิเศษ ซึ่งนำประโยชน์หลายด้านมาสู่องค์กร เช่น การลดต้นทุน การปรับปรุงคุณภาพ และการลดการปล่อยมลพิษ ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีและการสนับสนุนจากนโยบาย ซิลิกอนคาร์ไบด์คาดว่าจะกลายเป็นตัวเลือกหลักของวัสดุช่วยทางโลหการในอีก 5-10 ปีข้างหน้า และขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงสีเขียวของอุตสาหกรรม หากคุณต้องการทำความเข้าใจเกี่ยวกับโซลูชันทางเลือกหรือคำแนะนำด้านการจัดซื้อสำหรับอุตสาหกรรมเฉพาะ คุณสามารถติดต่อเราเพื่อรับรายงานการวิเคราะห์ที่ปรับแต่งเฉพาะได้