フェロシランの製造方法と一般的な仕様

フェロシラン（FeSi）は広く使用されているフェロアロイであり、主に製鋼業界で脱酸剤および合金添加剤として用いられます。その製造はエネルギーを大量に消費するプロセスであり、主にサブマージドアーク炉で二酸化ケイ素を還元する方法により行われます。

フェロシランの製造工程

フェロシランの製造は主にサブマージドアーク還元炉（しばしば「サブマージドアーク炉」または「電気アーク炉」と呼ばれる）を用いて行われます。このプロセスはいくつかの主要な工程に分けられます：

原料準備：主な原料は以下の通りです：
・ 二酸化ケイ素（SiO₂）：通常、純度が97％以上必要です。
・ 炭素系還元剤：冶金コークス、石油コークス、または木炭などがあります。
・鉄源：一般的に、最終的な合金における鉄成分を提供し、シリコン含有量を調整するために、鋼屑／スクラップまたは鉄鉱石を使用します。これらの原材料は、破砕、篩い分け、乾燥などの工程を経て、炉の円滑な運転に適した粒径および水分含量に調整されます。

炉溶融：混合された原材料は連続してサブマージドアーク炉へ供給されます。電極と充填材の間で発生する電気アークによって生成される高温（1800°C以上）により、シリカ中の二酸化ケイ素が炭素によって還元されてケイ素を生成し、次に鉄と合金化してフェロシラン溶融物を生成します。
・電極の挿入深さを安定して維持し、炉内の状態（温度、圧力）をモニタリングすることが効率的な運転において重要です。
・鋳込み作業のサイクルは一般的に2〜4時間ごとに行われます。
精製（高純度または特殊グレード用）：低炭素、低アルミニウム、またはその他の高純度フェロシリコングレードを製造するには、外部精製が必要です。一般的な方法は次のとおりです：
・アルゴンブローイングおよび撹拌技術を使用して、合金溶融物と精製剤（複合脱炭素剤や精錬スラグなど）の十分な接触を促進し、炭素やアルミニウムなどの不純物除去を促進する。
・酸素精製法やスラグ洗浄法も採用可能です。
鋳造および粉砕：炉から流し出された溶融フェロシリコンは鋳型に流し込まれます。冷却固化後、破砕、粒度選別（顧客要件に応じた粒度分布、例えば製鋼用の10-100mmブロック、鋳造用の0.2-8mm粉末）を行い、出荷のために包装されます。

フェロシリコンの一般的な仕様および型式

フェロシランは主にそのシリコン（Si）含有量と、アルミニウム（Al）、炭素（C）、リン（P）、硫黄（S）などの不純物含有量に基づいて分類されます。一般的なグレードには以下があります。

グレード／モデル Si含有量（％） 一般的な不純物含有限界（最大％） 主な用途および備考
FeSi75 72-80 Al: 1.5-3.0、C: 0.2-0.5、P: ≤0.04、S: ≤0.02 最も一般的なグレードで、鋼材製造における脱酸および合金添加に広く使用される。
FeSi72 72-75 Al: 1.5-3.0、C: 0.2-0.5、P: ≤0.04、S: ≤0.02 鋼材製造における標準グレード。
低炭素FeSi（例：B-LcFeSi） 約75 C: 非常に低（例：≤0.02）、Al、P、Sが管理された 電磁鋼などの高級鋼種の脱酸に使用される。
45% Si FeSi 40-47 Al、C、P、Sが管理された 鋳鉄鋳造工場でインコランとして使用される。

・粒子サイズ：用途に応じて、標準塊（10-100mm）、精製塊（10-50mm）、または粉末／微粉（0-8mm）など、さまざまなサイズで供給される。微粉の比率はしばしば厳しく管理される（例：10mm以下の比率が5％未満）

フェロシルコンが重要な役割を果たす分野は次の通りです：

・製鋼：溶鋼から酸素を除去する脱酸剤および鋼に特定の性質（強度や耐食性の向上など）を与える合金元素として機能します。
・鋳造産業：鋳鉄製造において種類鉄として使用され、球状黒鉛の生成を促進し、鋳鉄の強度や品質を高めます。

要約すると、フェロシルコンの製造プロセスは高温冶金と精密な管理を組み合わせた複雑なプロセスであり、異なるグレードや仕様が多様な下流産業のニーズに応えるため、現代産業において不可欠な重要な素材となっています。