강철 및 주조와 같은 고온 야금 분야에서 페로실리콘은 오랫동안 전통적인 탈산제 및 합금제로 사용되어 왔습니다. 그러나 환경 보호에 대한 압력이 증가하고 재료 기술이 혁신됨에 따라, 실리콘 카바이드(SiC)는 높은 효율과 저배출 특성으로 인해 점차 페로실리콘의 이상적인 대체재가 되고 있습니다.

실리콘 카바이드와 페로실리콘의 특성 비교: 왜 성공적인 대체재로 여겨지는가?

실리콘 카바이드(화학식 SiC)는 실리콘과 탄소로 이루어진 공유 결합 결정입니다. 페로실리콘(75%-90%의 실리콘을 함유한 FeSi 합금)과 비교하면, 그 물리화학적 특성은 현대 야금의 요구에 더 부합합니다:

탈산 효율:

실리콘 함량이 90%를 초과하는 실리콘 카바이드는 탄소와 협력하여 상승효과가 있는 탈산 효과를 구현합니다. 용강에서의 탈산 효율은 페로실리콘보다 15%-20% 높아, 강 중 산소 함량을 0.002% 이하로 낮출 수 있습니다.

환경 보호

페로실리콘 생산은 톤당 약 8톤의 이산화탄소를 배출하는 반면, 공정 최적화를 통해 실리콘 카바이드의 배출량은 톤당 5톤 이하로 낮출 수 있어, “이중 탄소” 정책에 더 부합합니다.

비용 우위:

실리콘 카바이드는 페로실리콘보다 비싸지만, 단위당 탈산 재료 소모를 30% 줄일 수 있어 강철 1톤당 종합 비용을 5-8위안 절감할 수 있습니다.

불순물 제어:

실리콘 카바이드의 황 및 인 함량은 ≤0.03%로, 페로실리콘의 일반적인 수준(보통 ≤0.05%)보다 현저히 낮아 강 중 유해 원소의 존재를 줄여줍니다.

페로실리콘을 대체하는 실리콘 카바이드의 핵심 적용 시나리오

1. 일반 탄소강 및 저합금강의 제련: 고효율 탈산 및 탈황

전로 및 전기로를 사용하는 제강 공정에서 실리콘 카바이드는 예비 탈산과 최종 탈산 모두에서 페로실리콘 합금을 대체할 수 있습니다.

대체 비율:

일반적으로 1:1.2-1.5의 비율로 계산합니다(즉, 1톤의 실리콘 카바이드 합금은 75% 페로실리콘 1.2-1.5톤을 대체할 수 있습니다).

적용 결과:

한 철강 그룹의 사례에 따르면 SiC 합금을 사용하면 용강의 최종 산소 함량을 0.0045%에서 0.0028%로 낮출 수 있으며, 연속주조 빌렛의 표면하 기공 결함률을 40% 감소시킬 수 있습니다.

적용 가능한 강종:

Q235, 45#강과 같은 일반 탄소강 및 20Cr, 40Cr과 같은 저합금강.

2. 주조 산업: 주철의 미세조직과 유동성 향상

회주철 및 구상흑연주철 생산에서 실리콘 카바이드는 접종제 및 합금제로 페로실리콘을 대체할 수 있으며, 다음과 같은 여러 장점을 제공합니다:

결정립 미세화:

실리콘 카바이드의 탄소는 흑연 핵생성을 촉진하여 주철의 펄라이트 함량을 10%~15% 증가시키고, 경도를 HB15~20 높일 수 있습니다.

유동성 향상:

자동차 실린더 블록 주조에서 실리콘 카바이드를 사용하면 용선의 유동성을 8%-12% 향상시키고, 완제품 주물의 수율을 88%에서 95%로 높일 수 있습니다.

수축 감소:

주철의 수축률을 0.8% 이하로 낮춰 수축공과 기공을 최소화합니다.

3. 페로합금 생산: 에너지 소비와 불순물 감소

실리콘망간 합금 및 실리콘칼슘 합금 생산에서 실리콘 카바이드는 보조 실리콘 원료로서 페로실리콘을 부분적으로 대체할 수 있습니다.

에너지 절감:

실리콘망간 합금 생산 1톤당 페로실리콘을 300kg의 실리콘 카바이드로 대체하면 전력 소비를 약 150kWh 줄일 수 있습니다. 성분 최적화는 합금 내 철 함량을 2%-3%에서 1%-1.5%로 낮춰 제품 순도를 높이는 것을 포함합니다.

4. 특수강 제련: 정밀한 성분 제어

스테인리스강 및 내열강과 같은 고급 강종을 생산할 때 실리콘 카바이드의 낮은 불순물 특성은 매우 중요합니다:

스테인리스강(예: 304 및 316):

페로실리콘을 대체하면 과도한 철 도핑을 방지하고 후속 철 제거 비용을 줄일 수 있습니다.

내열강(예: Cr25Ni20):

실리콘 카바이드는 안정적인 탈산 능력을 가지며, 강 중 산화물 개재물을 줄이고 고온 산화 저항성을 향상시킵니다.

페로실리콘을 실리콘 카바이드로 대체하는 것은 재료 기술의 진보일 뿐만 아니라, 야금 산업이 저탄소 및 고효율 생산으로 전환하기 위한 필연적인 선택입니다. 그 적용 분야는 일반 탄소강에서 특수 주물에 이르기까지 지속적으로 확대되고 있으며, 기업에 비용 절감, 품질 향상, 배출 감소 등 다양한 이점을 제공합니다. 기술 성숙과 정책 지원에 힘입어 실리콘 카바이드는 향후 5-10년 내에 야금 보조 재료의 주류 선택이 되어 산업의 친환경 전환을 이끌 것으로 기대됩니다. 특정 산업에 대한 대체 방안이나 구매 제안이 필요하시면, 맞춤형 분석 보고서를 위해 저희에게 문의해 주시기 바랍니다.