Jak se vyrábí ferrosilicium a jeho běžné specifikace

Ferrosilicium (FeSi) je široce používaná slitina, primárně využívaná jako odsoxidlovadlo a slitinotvorný přísadový materiál v ocelářském průmyslu. Její výroba je energeticky náročný proces, který spočívá v redukci křemene v ponorné obloukové peci.

Výrobní proces ferrosilicia

Výroba ferrosilicia primárně využívá ponornou obloukovou redukční pec (často označovanou jako „ponorná oblouková pec“ nebo „elektrická oblouková pec“). Tento proces lze rozdělit do několika klíčových fází:

Příprava surovin: Hlavní suroviny jsou:
· Křemen (SiO₂): Obvykle vyžaduje čistotu nad 97 %.
· Uhlíkaté redukční činidla: Například metalurgický koksový prášek, petrolejový koksový prášek nebo dřevěné uhlí.
· Zdroje železa: Obvykle ocelové třísky/šrot nebo železná ruda, které zajišťují železnou složku a kontrolu obsahu křemíku v konečném slitině. Tyto suroviny procházejí procesy jako je drtění, třídění a sušení, aby byla dosažena vhodná velikost částic a vlhkosti pro hladký provoz v peci.

Pлавa v peci: Smíšené suroviny jsou neustále v dávkovače vkládány do obloukové pece. Při vysokých teplotách (nad 1800 °C) generovaných elektrickými oblouky mezi elektrodami a náloží se oxid křemičitý v křemenu redukuje uhlíkem a vzniká křemík, který se následně slučuje se železem za vzniku ferokřemíkové taveniny.
· Udržování stabilní hloubky vložení elektrod a sledování podmínek v peci (teplota, tlak) je klíčové pro efektivní provoz.
· Odběrový cyklus je obvykle každé 2 až 4 hodiny.
Dochucování (pro vysokou čistotu nebo speciální třídy): K výrobě ferrosilicia s nízkým obsahem uhlíku, nízkým obsahem hliníku nebo jiných vysoce čistých tříd je nutné externí dochucování. Běžné metody zahrnují:
· Použití technologie vyfukování argonem a míchání za účelem zajištění plného kontaktu mezi slitinovou taveninou a dochucovacími prostředky (např. kompozitními oduhlíkovacími činidly a rafinovanou struskou), čímž se usnadňuje odstranění nečistot, jako je uhlík a hliník.
· Dochucování kyslíkem nebo metody oplachování strusky lze rovněž použít.
Lití a drcení: Roztavené ferrosilicium vybírané z pece se odlévá do forem. Po chladnutí a ztuhnutí se drcením třídí (podle požadavků zákazníka na rozdělení velikosti částic, např. bloky 10-100 mm pro výrobu oceli, prášek 0,2-8 mm pro lití), balí a připraví se k expedici.

Běžné specifikace a modely ferrosilicia

Ferrosilicium se primárně klasifikuje podle obsahu křemíku (Si) a obsahu nečistot, jako je hliník (Al), uhlík (C), fosfor (P) a síra (S). Běžné modely zahrnují:

Třída / Model Obsah Si (%) Běžné limity nečistot (max %) Hlavní použití a poznámky
FeSi75 72-80 Al: 1,5-3,0, C: 0,2-0,5, P: ≤0,04, S: ≤0,02 Nejběžnější třída, široce používaná pro odkysličování a slitinotvoření v ocelářství.
FeSi72 72-75 Al: 1,5-3,0, C: 0,2-0,5, P: ≤0,04, S: ≤0,02 Standardní třída pro ocelářské použití.
Nízkouhlíkaté FeSi (např. B-LcFeSi) ~75 C: Velmi nízký (např. ≤0,02), Al, P, S kontrolovány Používáno pro odkysličování vysokohodnotných ocelí, jako je elektroocel.
45% Si FeSi 40-47 Al, C, P, S kontrolovány Používáno ve slévárnách litiny jako inoculant.

· Velikost částic: V závislosti na použití je ferrosilicium dodáváno v různých velikostech, jako je standardní kusovina (10-100 mm), jemnější kusovina (10-50 mm) nebo prášek/jemné částice (0-8 mm). Podíl jemných částic je často přísně kontrolován (např. <5 % pod 10 mm).

Ferrosilicium je důležité v:

· Výrobě oceli: Slouží jako odsočovadlo (odstraňuje kyslík z roztavené oceli) a legovací prvek (uděluje oceli specifické vlastnosti, jako je zvýšená pevnost a odolnost proti korozi).
· Slévárenském průmyslu: Používá se jako modifikátor při výrobě litiny za účelem podpory tvorby kulovitého grafitu, čímž se zlepšuje pevnost a kvalita litiny.

Shrnutí, výroba ferrosilicia je složitý proces kombinující vysokoteplotní metalurgii a přesnou kontrolu. Různé třídy a specifikace splňují různorodé potřeby různých odvětví průmyslu a činí jej tak nezbytným důležitým materiálem v moderním průmyslu.