A ferroszilícium előállítása és gyakori szabványai

A ferroszilícium (FeSi) egy széles körben használt fémötvözet, elsősorban a acéliparban oxidcsökkentőként és ötvözőanyagként alkalmazzák. Gyártása energiaigényes folyamat, amely a szilícium oxidcsökkentésén alapul egy elmerülő ív kemencében.

A ferroszilícium gyártási folyamata

A ferroszilícium gyártása elsősorban elmerülő ív redukciós kemencét használ (gyakran nevezik „elmerülő ív kemencének” vagy „elektromos ívkemencének”). A folyamat több kulcsfontosságú szakaszra osztható:

Nyersanyag-előkészítés: A fő nyersanyagok a következők:
· Szilícium-dioxid (SiO₂): Általában 97% feletti tisztaságot igényel.
· Széntartalmú redukálószerek: Például fémkohászati koksz, petrolkokszt vagy faszén.
· Vasforrások: Általában acélforgács/hulladék vagy vasérc, amely biztosítja a vassal való összetevőt, és szabályozza a szilíciumtartalmat a végső ötvözetben. Ezeket a nyersanyagokat olyan folyamatokon teszik ki, mint a zúzás, szitálás és szárítás, hogy elérjék a megfelelő szemcseméretet és nedvességtartalmat a zavartalan kemenceüzemeléshez.

Kemenceolvasztás: A kevert nyersanyagokat folyamatosan betáplálják egy elmerülő ívkemencébe. Az elektródák és a töltet között kialakuló elektromos ív által előállított magas hőmérsékleten (1800°C felett) a szilícium-dioxid a szilikátban szén hatására szilíciummá redukálódik, amely ezután ötvöződik a vassal, létrehozva a szilíciumvas-olvadékot.
· A stabil elektródabenyúlási mélység fenntartása és a kemence állapotának (hőmérséklet, nyomás) figyelemmel kísérése az hatékony üzemelés szempontjából kritikus fontosságú.
· A lefolyatási ciklus általában 2 és 4 óránként történik.
Finomítás (magas tisztaságú vagy speciális minőségekhez): Alacsony szén- és alumíniumtartalmú, illetve egyéb magas tisztaságú ferroszilícium minőségek előállításához külső finomítás szükséges. A gyakoribb módszerek az alábbiak:
· Az argonfúvási és keverési technológia alkalmazása, amely elősegíti az ötvözet olvadékának teljes érintkezését a finomító adalékanyagokkal (például komplex széneltávolítókkal és finomító salakkal), ezáltal segítve a szennyező anyagok (pl. szén és alumínium) eltávolítását.
· Oxigénes finomítás vagy salakmosási módszerek is alkalmazhatók.
Öntés és darabosítás: A kemencéből leengedett ferroszilícium olvadékot öntik formákba. Lehűlés és megkeményedés után darabosítják, osztályozzák (a vásárlói igényekhez igazítva a szemcseméret-eloszlást, pl. 10-100 mm-es darabok acélgyártáshoz, 0,2-8 mm-es por öntéshez) és csomagolják szállításra.

Gyakori specifikációk és ferroszilícium modellek

A ferrosilikont elsősorban a szilícium (Si) tartalmának és a szennyeződések, mint például az alumínium (Al), a szén (C), a foszfor (P) és a kén (S) tartalmának alapján osztályozzák. A leggyakoribb modellek:

Sztály / modell Si-tartalom (%) Közös tisztasághatárértékek (max. %) Elsődleges alkalmazások és megjegyzések
FeSi75 72-80 Al: 1.5-3.0, C: 0.2-0.5, P: ≤0.04, S: ≤0.02 Leggyakoribb minőségű, széles körben használják acélgyártás során oxidatlanításban és ötvözetben.
FeSi72 72-75 Al: 1,5-3,0, C: 0,2-0,5, P: ≤0,04, S: ≤0,02 Szabványos minőség acélgyártáshoz.
Alacsony szén-dioxid-tartalmú FeSi (pl. B-LcFeSi) ~75 C: Nagyon alacsony (pl. ≤0,02), Al, P, S szabályozott.
45% Si FeSi 40-47 Al, C, P, S ellenőrzött A öntöttvas öntőművekben oltószerként használják.

· Részecskék mérete: A felhasználás függvényében a ferrosilikon különböző méretű, például standard (10-100 mm), finomított (10-50 mm) vagy por/finom (0-8 mm) darabban kapható. A bírságok arányát gyakran szigorúan ellenőrzik (pl. < 5% 10 mm alatt).

A ferroszilícium az alábbi területeken lényeges:

· Acélgyártás: Oxigentelenítőként (a széntartalmú acél oxigénjének eltávolítása) és ötvözőanyagként szolgál (adott tulajdonságokat, például megnövekedett szilárdságot és korrózióállóságot biztosít az acélnak).
· Öntödei ipar: Az öntvénygyártásban mint beolvasztó adalékanyag kerül felhasználásra, mely elősegíti a gömbgrafit kialakulását, javítva az öntvény szilárdságát és minőségét.

Összefoglalva, a ferroszilícium gyártása egy összetett folyamat, mely magas hőmérsékletű fémkohászatot és pontos kontrollt követel meg. A különböző minőségek és szabványok különféle iparágak igényeit elégítik ki, ezáltal elengedhetetlen anyaggá téve a modern iparban.