Come si produce il ferrosilicio e le sue specifiche comuni

Il ferrosilicio (FeSi) è una ferrolega ampiamente utilizzata, principalmente impiegata come disossidante e agente di lega nell'industria siderurgica. La sua produzione è un processo ad alta intensità energetica che si basa sulla riduzione della silice in un forno ad arco sommerso.

Processo di Produzione del Ferrosilicio

La produzione del ferrosilicio utilizza principalmente un forno a riduzione ad arco sommerso (spesso chiamato "forno ad arco sommerso" o "forno elettrico ad arco"). Il processo può essere suddiviso in diverse fasi principali:

Preparazione delle Materie Prime: Le principali materie prime sono:
· Silice (SiO₂): richiede generalmente una purezza superiore al 97% .
· Riduttori Carboniosi: come coke metallurgico, coke di petrolio o carbone vegetale.
· Fonti di Ferro: Generalmente trucioli/scorie di acciaio o minerale di ferro per fornire la componente di ferro e controllare il contenuto di silicio nella lega finale. Queste materie prime subiscono processi come frantumazione, vagliatura e asciugatura per raggiungere la dimensione delle particelle e l'umidità appropriate per un regolare funzionamento del forno.

Fusione nel Forno: Le materie prime miscelate vengono alimentate continuamente in un forno ad arco sommerso. Alle alte temperature (superiori a 1800°C) generate dagli archi elettrici tra gli elettrodi e la carica, il biossido di silicio presente nella silice viene ridotto dal carbonio a formare silicio, che successivamente si lega al ferro producendo una lega fusa di ferrosilicio.
· Mantenere una profondità stabile di immersione degli elettrodi e monitorare le condizioni del forno (temperatura, pressione) sono cruciali per un funzionamento efficiente.
· Il ciclo di scarico è generalmente ogni 2-4 ore.
Raffinazione (per gradi ad alta purezza o speciali): Per produrre ferrosilicio a basso tenore di carbonio, a basso tenore di alluminio o altri gradi ad alta purezza, è necessaria una raffinazione esterna. I metodi comuni includono:
· Utilizzo della tecnologia di soffiaggio e agitazione con argon per favorire un completo contatto tra il metallo fuso e gli agenti di raffinazione (come disincarbonizzatori compositi e scorie raffinate), facilitando la rimozione di impurità come carbonio e alluminio.
· Si possono utilizzare anche metodi di raffinazione con ossigeno o di lavaggio con scorie.
Fusione e frantumazione: Il ferrosilicio fuso scaricato dal forno viene colato in stampi. Dopo il raffreddamento e la solidificazione, viene frantumato, classificato (secondo le esigenze del cliente per la distribuzione della dimensione delle particelle, ad esempio blocchi da 10-100 mm per la produzione di acciaio, polvere da 0,2-8 mm per la fusione), e confezionato per la spedizione.

Specifiche e modelli comuni del ferrosilicio

Il ferrosilicio viene principalmente classificato in base al suo contenuto di silicio (Si) e al contenuto di impurità come alluminio (Al), carbonio (C), fosforo (P) e zolfo (S). I modelli comuni includono:

Grado / Modello Contenuto di Si (%) Limiti comuni delle impurità (Max %) Applicazioni principali & Note
FeSi75 72-80 Al: 1,5-3,0, C: 0,2-0,5, P: ≤0,04, S: ≤0,02 Grado più comune, ampiamente utilizzato per la disossidazione e la legatura nell'industria siderurgica.
FeSi72 72-75 Al: 1,5-3,0, C: 0,2-0,5, P: ≤0,04, S: ≤0,02 Grado standard per l'industria siderurgica.
Ferrosilicio a basso contenuto di carbonio (es. B-LcFeSi) ~75 C: Molto basso (es. ≤0,02), Al, P, S controllati Utilizzato per disossidare tipi di acciaio di alta qualità come l'acciaio elettrico.
ferrosilicio al 45% di Si 40-47 Al, C, P, S controllati Utilizzato nelle fonderie di ghisa come inoculante.

· Dimensione delle particelle: A seconda dell'applicazione, il ferrosilicio è disponibile in diverse dimensioni, come pezzatura standard (10-100 mm), pezzatura raffinata (10-50 mm) o in polvere/finezza (0-8 mm). La percentuale di finezza è spesso strettamente controllata (es. <5% sotto i 10 mm).

Il ferrosilicio è cruciale nei settori:

· Siderurgia: Funge da disossidante (rimuove l'ossigeno dall'acciaio fuso) e da elemento di lega (conferisce proprietà specifiche come maggiore resistenza e resistenza alla corrosione all'acciaio).
· Industria fonderia: Utilizzato come inoculante nella produzione di ghisa per favorire la formazione di grafite sferoidale, migliorando la resistenza e la qualità della ghisa.

In sintesi, la produzione di ferrosilicio è un processo complesso che unisce metallurgia ad alta temperatura e un controllo preciso. Diverse qualità e specifiche soddisfano le esigenze diversificate di vari settori industriali a valle, rendendolo un materiale indispensabile nell'industria moderna.