Ferrosilikonin valmistus ja sen yleiset tekniset tiedot

Ferrosilikki (FeSi) on yleisesti käytetty ferroseos, jota käytetään ensisijaisesti hapenpoistajana ja seosaineena terästeollisuudessa. Sen valmistus on energiakattoa vaativa prosessi, jossa käytetään reduktiota sähkökaarilammikossa.

Ferrosilikonin valmistusprosessi

Ferrosilikin valmistus tapahtuu ensisijaisesti sähkökaarilammikossa (jota kutsutaan myös "sähkökaarilammikoksi" tai "sähkökaarilammikoksi"). Prosessi voidaan jakaa useisiin keskeisiin vaiheisiin:

Raaka-aineiden valmistus: Päärakenteet ovat:
· Piidioksidi (SiO₂): Vaatii yleensä yli 97 %:n puhtauden.
· Hiilipohjaiset pelkistävät aineet: Kuten metallurginen koksHiili, öljykoksHiili tai puuhiiltä.
· Rautalähteet: Yleensä teräskatko/romu tai rauta-ohra, joista saadaan rautaosuus ja piisisällön säätö lopulliseen seokseen. Näitä raaka-aineita käsitellään prosesseilla, kuten murskauksella, seulonnalla ja kuivaamisella, jotta saavutetaan sopiva hiukkaskoko ja kosteus sisältö sulavalle uunin käytölle.

Uunin sulatus: Seotut raaka-aineet syötetään jatkuvasti upotetun kaariuunin sisään. Sähkökaarien ja varastoon muodostuvien korkeiden lämpötilojen (yli 1800 °C) vaikutuksesta piidioksidi piimässä pelkistyy hiilellä muodostaen piitä, joka sekoittuu rautaan tuomaan ferrosilikonia sulatteena.
· Elektrodin syvyyden vakautta ja uunin tilan (lämpötila, paine) seurantaa on tärkeää tehokasta käyttöä varten.
· Uunin valukierros on tyypillisesti 2–4 tunnin välein.
Tarkennus (korkean puhtauden tai erikoisluokkien valmistukseen): Alhaisen hiilen, alhaisen alumiinin tai muiden korkean puhtauden ferrosilikoniluokkien valmistamiseksi ulkoinen tarkennus on välttämätöntä. Yleisiä menetelmiä ovat:
· Argonin kaasutuksen ja sekoitusteknologian käyttö edistämään täyttä kontaktia seosten sulatteen ja tarkennusaineiden (kuten yhdistelmähiilivähennysaineiden ja tarkennetun kera) välillä, mikä helpottaa epäpuhtauksien, kuten hiilen ja alumiinin, poistamista.
· Happitarkennus- tai kerauksella voidaan myös käsitellä.
Valaminen ja murskaaminen: Uunista valmistettu sulanut ferrosilikoni valutaan muotteihin. Jäähdytyksen ja kovettumisen jälkeen sitä murskataan, lajitellaan (asiakkaan vaatimusten mukaan jyväkoosta, esim. 10-100 mm:n lohkot teräksen valmistukseen, 0,2-8 mm:n jauhe valuteollisuuteen) ja pakataan lähetettäväksi.

Yleisiä ferrosilikonin malleja ja määrittelyjä

Ferrosilikonin luokitus perustuu ensisijaisesti sen piisisältöön (Si) ja epäpuhtausaineiden, kuten alumiinin (Al), hiilen (C), fosforin (P) ja rikin (S), pitoisuuksiin. Yleisiä malleja ovat:

Laatu / Malli Si-pitoisuus (%) Yleiset epäpuhtausrajat (enintään %) Keskeiset käyttötavat ja huomautukset
FeSi75 72–80 Al: 1,5–3,0, C: 0,2–0,5, P: ≤0,04, S: ≤0,02 Yleisin laatu, jota käytetään laajasti teräksen deoksidointiin ja sekoittamiseen.
FeSi72 72–75 Al: 1,5–3,0, C: 0,2–0,5, P: ≤0,04, S: ≤0,02 Standardilaatu teräksen valmistukseen.
Vähähiilinen FeSi (esim. B-LcFeSi) ~75 C: Erittäin vähän (esim. ≤0,02), Al, P, S kontrolloitu Käytetään korkealaatuisen teräksen, kuten sähköteräksen, deoksidointiin.
45 % Si FeSi 40–47 Al, C, P, S kontrolloitu Käytetään valukoneissa inkubointiaineena.

· Jako: Käyttötarkoituksesta riippuen ferrosilikonia toimitetaan eri kokoisina, kuten standardikappaleina (10–100 mm), hienonnellut kappaleet (10–50 mm) tai jauheena/kuona (0–8 mm). Koon alle 10 mm olevan kuonan osuus on usein tiukasti kontrolloitu (esim. <5 %).

Ferrosilikonin valmistus on tärkeää seuraavilla aloilla:

· Teräksen valmistus: Toimii hapettimena (poistaa happea sulatetusta teräksestä) ja seosaineena (antaa teräkselle tiettyjä ominaisuuksia, kuten lisääntynyttä lujuutta ja korroosionkestävyyttä).
· Valimoteollisuus: Sitä käytetään valurautaan lisättävänä aineena edistämään pallomaisen grafiitin muodostumista, mikä parantaa valuraudan lujuutta ja laatua.

Yhteenvetona voidaan todeta, että ferrosilikonin valmistus on monimutkainen prosessi, jossa yhdistyy korkealämpötilainen metallurgia ja tarkka valvonta. Eri luokat ja määritykset täyttävät monenlaisten teollisuudenalojen tarpeet, mikä tekee siitä modernissa teollisuudessa välttämättömän tärkeän materiaalin.