स्टील निर्माण और ढलाई के बजाय सिलिकॉन धातु का उपयोग मुख्य रूप से एल्यूमीनियम मिश्र धातु उद्योग में क्यों किया जाता है?

सिलिकॉन धातु(98% से अधिक या उसके बराबर सी) अपनी उच्च शुद्धता और कम अशुद्धियों के कारण एल्यूमीनियम मिश्र धातु उद्योग पर हावी है, जबकि इस्पात निर्माण और ढलाई का पक्ष हैफेरोसिलिकॉन (FeSi). यह मुख्य अंतर संरचनागत अनुकूलता, लागत-प्रभावशीलता और कार्यात्मक आवश्यकताओं के सटीक मिलान से उत्पन्न होता है।

सिलिकॉन धातु और फेरो सिलिकॉन के बीच संरचना और गुणों में अंतर सीधे उनके अनुप्रयोग क्षेत्रों को निर्धारित करते हैं:

(1) "कम लोहा और उच्च सिलिकॉन" के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की कठोर मांग:

अशुद्धता नियंत्रण आवश्यकताएँ:एल्युमीनियम मिश्रधातुएँ (विशेष रूप से उच्च -अंत ग्रेड) लौह अशुद्धियों (Fe 0.3% से कम या उसके बराबर) के प्रति बेहद संवेदनशील होती हैं। Fe सामग्री के साथ सिलिकॉन धातु 0.4% से कम या उसके बराबर (सिलिकॉन ग्रेड 441#) एल्युमीनियम में लौह तत्व मानक से अधिक नहीं होगा। हालाँकि, यदि फेरोसिलिकॉन (Fe 25% से अधिक या उसके बराबर) का उपयोग किया जाता है, तो एल्यूमीनियम की Fe सामग्री तेजी से 1.5% से अधिक हो जाएगी, जिससे AlFeSi भंगुर चरण बन जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप तन्य शक्ति में 30% की कमी होगी और बढ़ाव में 5% से कम की कमी होगी, जिससे यह प्रोफ़ाइल और ऑटोमोटिव भागों के निर्माण जैसे मुख्य अनुप्रयोगों के लिए अनुपयुक्त हो जाएगा।

मिश्र धातु सुदृढ़ीकरण और प्रवाह क्षमता अनुकूलन:

कार्रवाई की प्रणाली:सिलिकॉन परमाणु एल्यूमीनियम मैट्रिक्स में एकीकृत होते हैं, जिससे जाली विरूपण होता है और ताकत और कठोरता में सुधार होता है; साथ ही, यह मिश्र धातु तरल की चिपचिपाहट को कम करता है, कास्टिंग प्रवाह क्षमता में सुधार करता है, और "अपूर्ण कास्टिंग" दोषों को कम करता है;

(2) लागत और कार्य का सटीक मिलान

उच्च-अंतिम अनुप्रयोग लागत-प्रभावशीलता लाभ:यद्यपि सिलिकॉन धातु की लागत फेरोसिलिकॉन की तुलना में अधिक है, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के उच्च-स्तरीय अनुप्रयोगों में कठोर शुद्धता की आवश्यकताएं होती हैं। सिलिकॉन धातु की कम अशुद्धता विशेषताएँ बाद की शुद्धिकरण लागतों से बच सकती हैं, और कुल लागत "फेरोसिलिकॉन + शुद्धिकरण" समाधान से 20% -30% कम है;

अपूरणीय कार्य:सिलिकॉन धातु की उच्च शुद्धता इसे एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की सटीक ढलाई के लिए मुख्य कच्चा माल बनाती है। जोड़ने के बाद, मिश्र धातु तरल की प्रवाह क्षमता 20% -30% बढ़ जाती है, और सटीक कास्टिंग (जैसे इंजन सिलेंडर ब्लॉक) की सरंध्रता दोष दर 1.2% से घटकर 0.3% हो जाती है, जो कि फेरोसिलिकॉन हासिल नहीं कर सकता है।

(1) इस्पात निर्माण: "डीऑक्सीडेशन + मिश्रधातु" में फेरोसिलिकॉन के दोहरे लाभ

डीऑक्सीडेशन दक्षता में अंतर:

फेरोसिलिकॉन के Si और Fe डीऑक्सीडाइज़ करने के लिए सहक्रियात्मक रूप से काम करते हैं (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), जिससे धातु सिलिकॉन की तुलना में 20% -30% अधिक डीऑक्सीडेशन दक्षता प्राप्त होती है। 0.3%-0.8% जोड़ने से पिघले हुए स्टील की ऑक्सीजन सामग्री 80पीपीएम से 35पीपीएम तक कम हो सकती है; जबकि धात्विक सिलिकॉन को समान प्रभाव प्राप्त करने के लिए 0.5%-1.0% की आवश्यकता होती है, और इसकी लागत 30% से अधिक है।

मिश्रधातु अनुकूलता:

इस्पात निर्माण के लिए Fe की एक साथ पुनःपूर्ति की आवश्यकता होती है। फेरोसिलिकॉन में 25%-70% Fe होता है, जो पिघले हुए स्टील में सीधे लोहे की पुनःपूर्ति की अनुमति देता है, जिससे अतिरिक्त स्क्रैप स्टील की आवश्यकता से बचा जा सकता है; धात्विक सिलिकॉन में Fe नहीं होता है, जिसके लिए एक अलग लौह स्रोत की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप एक बोझिल प्रक्रिया होती है और लागत में वृद्धि होती है।

(2) कास्टिंग क्षेत्र: फेरोसिलिकॉन की संतुलित लागत और टीकाकरण प्रभाव

महत्वपूर्ण लागत लाभ:

कास्टिंग में एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की तुलना में अशुद्धियों की आवश्यकता कम होती है, और फेरोसिलिकॉन की लागत धातु सिलिकॉन की तुलना में 30% - 50% कम होती है, जो इसे साधारण कच्चा लोहा और कच्चा इस्पात के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त बनाती है;

अधिक उपयुक्त टीकाकरण प्रभाव:

फेरोसिलिकॉन में Fe ग्रेफाइटाइजेशन अवक्षेपण को बढ़ावा दे सकता है और कास्टिंग के दाने के आकार को परिष्कृत कर सकता है, जबकि धात्विक सिलिकॉन की उच्च शुद्धता टीकाकरण दक्षता को कम कर सकती है, जिसके लिए इनोकुलेंट्स (जैसे सिलिकॉन - कैल्शियम मिश्र धातु) को जोड़ने की आवश्यकता होती है, जिससे लागत में और वृद्धि होती है।