Logam silikon(Si Lebih besar dari atau sama dengan 98%) mendominasi industri paduan aluminium karena kemurniannya yang tinggi dan pengotornya yang rendah, sedangkan pembuatan baja dan pengecoran cenderung disukaiferrosilikon (FeSi). Perbedaan inti ini berasal dari kecocokan komposisi,-efektivitas biaya, dan persyaratan fungsional yang tepat.
Perbedaan komposisi dan sifat antara logam silikon dan silikon besi secara langsung menentukan area penerapannya:
| Dimensi Perbandingan | Logam Silikon | Ferrosilikon | Dampak Inti |
| Komposisi Inti | Si Lebih besar dari atau sama dengan 98,0% (kelas-kelas atas Lebih besar dari atau sama dengan 99,3%), Fe/Al/Ca merupakan pengotor (total Kurang dari atau sama dengan 3,0%) | Fe 25%-70%, Si 30%-75% (misalnya,FeSi75mengandung 72%-80% Si) | Silikon dengan kemurnian-tinggi cocok untuk aplikasi yang memerlukan pengotor rendah, sedangkan ferrosilikon, yang mengandung Fe, dapat dibuat paduannya secara bersamaan. |
| Proses Produksi | Peleburan pasir kuarsa dan kokas-bersuhu tinggi (tanpa sumber besi), konsumsi energi tinggi (12.000-15.000 kWh per ton silikon) | Peleburan pasir kuarsa + kokas + baja bekas, dengan konsumsi energi rendah (8000-10000 kWh per ton ferrosilicon) | Logam silikon harganya 30%-50% lebih mahal daripada ferrosilikon. |
| Fungsi Inti | Pembawa elemen-silikon dengan kemurnian tinggi, berfokus pada paduan dan sintesis kimia | Fungsi ganda deoksidasi dan paduan, sekaligus menyediakan unsur Fe | FeSi lebih cocok untuk kebutuhan gabungan pembuatan baja, termasuk deoksidasi dan suplementasi besi. |
Logika inti di balik dominasi silikon metalik dalam industri paduan aluminium
(1) Permintaan yang ketat terhadap paduan aluminium untuk "besi rendah dan silikon tinggi":
Persyaratan pengendalian pengotor:Paduan aluminium (terutama kelas-tinggi) sangat sensitif terhadap pengotor besi (Fe Kurang dari atau sama dengan 0,3%). logam silikon dengan kandungan Fe Kurang dari atau sama dengan 0,4% (Silikon kelas 441#) tidak akan menyebabkan kandungan besi pada aluminium melebihi standar. Namun, jika ferrosilikon (Fe Lebih Besar dari atau sama dengan 25%) digunakan, kandungan Fe pada aluminium akan meningkat dengan cepat hingga lebih dari 1,5%, membentuk fase getas AlFeSi, yang mengakibatkan penurunan kekuatan tarik sebesar 30% dan penurunan perpanjangan hingga di bawah 5%, sehingga tidak cocok untuk aplikasi inti seperti profil bangunan dan suku cadang otomotif.
Penguatan Paduan dan Optimasi Kemampuan Mengalir:
Mekanisme Aksi:Atom silikon berintegrasi ke dalam matriks aluminium, menyebabkan distorsi kisi dan meningkatkan kekuatan dan kekerasan; secara bersamaan, ini mengurangi viskositas cairan paduan, meningkatkan kemampuan aliran pengecoran, dan mengurangi cacat "pengecoran tidak lengkap";
(2) Pencocokan Biaya dan Fungsi yang Tepat
Keunggulan-Efektivitas Biaya-Aplikasi Kelas Atas:Meskipun harga logam silikon lebih tinggi dibandingkan ferrosilikon,-aplikasi paduan aluminium kelas atas memiliki persyaratan kemurnian yang ketat. Karakteristik pengotor logam silikon yang rendah dapat menghindari biaya pemurnian selanjutnya, dan biaya keseluruhan 20% -30% lebih rendah daripada larutan "ferrosilicon + pemurnian";
Fungsi yang Tak Tergantikan:Logam silikon dengan kemurnian tinggi menjadikannya bahan baku inti untuk pengecoran paduan aluminium secara presisi. Setelah penambahan, kemampuan alir cairan paduan meningkat sebesar 20% -30%, dan tingkat cacat porositas pada pengecoran presisi (seperti blok silinder mesin) menurun dari 1,2% menjadi 0,3%, yang merupakan sesuatu yang tidak dapat dicapai oleh ferrosilikon.
Alasan Inti Mengapa Logam Silikon Tidak Mendominasi Pembuatan/Pengecoran Baja
(1) Pembuatan Baja: Keuntungan Ganda Ferrosilikon dalam "Deoksidasi + Paduan"
Perbedaan Efisiensi Deoksidasi:
Si dan Fe dari Ferrosilikon bekerja secara sinergis untuk mendeoksidasi (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), sehingga mencapai efisiensi deoksidasi 20%-30% lebih tinggi dibandingkan silikon metalik. Menambahkan 0,3%-0,8% dapat mengurangi kandungan oksigen baja cair dari 80ppm menjadi 35ppm; sedangkan silikon metalik memerlukan 0,5%-1,0% untuk mencapai efek yang sama, dan biayanya 30% lebih tinggi.
Kompatibilitas Paduan:
Pembuatan baja memerlukan penambahan Fe secara simultan. Ferrosilicon mengandung 25%-70% Fe, memungkinkan penambahan besi langsung ke baja cair, sehingga menghindari kebutuhan baja bekas tambahan; silikon metalik tidak mengandung Fe, sehingga memerlukan sumber besi terpisah, sehingga mengakibatkan proses yang rumit dan peningkatan biaya.
(2) Bidang Pengecoran: Biaya Seimbang dan Efek Inokulasi Ferrosilikon
Keuntungan Biaya yang Signifikan:
Pengecoran memiliki kebutuhan pengotor yang lebih rendah dibandingkan paduan aluminium, dan biaya ferrosilikon 30%-50% lebih murah dibandingkan silikon metalik, sehingga cocok untuk produksi besi tuang dan baja tuang biasa dalam skala besar;
Efek Inokulasi Lebih Cocok:
Fe dalam ferrosilikon dapat meningkatkan pengendapan grafitisasi dan memperhalus ukuran butiran coran, sedangkan silikon logam dengan kemurnian tinggi dapat mengurangi efisiensi inokulasi, sehingga memerlukan penambahan inokulan (seperti paduan silikon-kalsium), yang selanjutnya meningkatkan biaya.
