페로실리콘의 제조 방법 및 일반적인 규격

페로실리콘(Ferrosilicon, FeSi)은 주로 제강업계에서 탈산제 및 합금 첨가제로 사용되는 널리 쓰이는 페로알로이입니다. 이 제조 공정은 에너지 소모가 많으며, 주로 서브머지드 아크 용광로에서 이뤄지는 실리카의 환원 반응에 의존합니다.

페로실리콘의 제조 공정

페로실리콘 제조는 주로 서브머지드 아크 환원 용광로(보통 "서브머지드 아크 용광로" 또는 "전기 아크 용광로"라고 함)를 활용합니다. 이 공정은 다음과 같은 주요 단계로 나눌 수 있습니다:

원자재 준비: 주요 원자재는 다음과 같습니다:
· 실리카(SiO₂): 일반적으로 97% 이상의 순도가 요구됩니다.
· 탄소계 환원제: 예를 들어 메탈urgical 코크스, 석유 코크스 또는 활성탄 등이 있습니다.
· 철원: 일반적으로 철분 또는 철광석을 사용하여 합금 내 철 성분을 공급하고 실리콘 함량을 조절합니다. 이러한 원료는 분쇄, 선별 및 건조와 같은 공정을 거쳐 적절한 입도와 습도를 달성하여 원활한 용광로 운전을 준비합니다.

용광로 제련: 혼합된 원료를 연속적으로 아치형 용광로에 투입합니다. 전극과 충전물 사이에서 발생하는 전기 아크에 의해 생성된 고온(1800°C 이상)에서 규모 내 이산화규소는 탄소에 의해 환원되어 규소를 형성하고, 이는 철과 합금화되어 페로실리콘 용융물을 생성합니다.
· 전극 삽입 깊이를 안정적으로 유지하고 용광로 상태(온도, 압력)를 모니터링하는 것이 효율적인 운전에 중요합니다.
· 출철 주기는 일반적으로 2~4시간마다 이루어집니다.
정련(고순도 또는 특수 등급용): 저탄소, 저알루미늄 또는 기타 고순도 페로실리콘 등급을 제조하기 위해서는 외부 정련이 필요합니다. 일반적인 방법은 다음과 같습니다.
· 아르곤 주입 및 교반 기술을 사용하여 합금 용융물과 정련제(복합 탈탄소제 및 정련 슬래그 등)가 충분히 접촉하도록 하여 탄소 및 알루미늄과 같은 불순물 제거를 촉진합니다.
· 산소 정련 또는 슬래그 세척 방법도 사용할 수 있습니다.
주조 및 분쇄: 용광로에서 탭핑된 용융 페로실리콘을 금형에 주조합니다. 냉각 및 경화 후, 분쇄하여 등급을 분류한 후(고객 요구에 따른 입도 분포 예: 제강용 10-100mm 블록, 주조용 0.2-8mm 분말) 포장하여 출하합니다.

페로실리콘의 일반 사양 및 모델

페로실리콘은 주로 실리콘(Si) 함량과 알루미늄(Al), 탄소(C), 인(P), 황(S)과 같은 불순물 함량에 따라 분류됩니다. 일반적인 등급/모델은 다음과 같습니다:

등급/모델 Si 함량(%) 일반적인 불순물 함량 기준(Max %) 주요 용도 및 비고
FeSi75 72-80 Al: 1.5-3.0, C: 0.2-0.5, P: ≤0.04, S: ≤0.02 가장 일반적인 등급으로, 제강 탈산 및 합금 첨가에 널리 사용됨.
FeSi72 72-75 Al: 1.5-3.0, C: 0.2-0.5, P: ≤0.04, S: ≤0.02 제강용 표준 등급.
저탄소 FeSi (예: B-LcFeSi) 약 75 C: 매우 낮음 (예: ≤0.02), Al, P, S 통제 전기강과 같은 고급 강재 탈산에 사용됨.
45% Si FeSi 40-47 Al, C, P, S 통제 주조 공장에서 이온화제(inoculant)로 사용됨.

· 입도: 용도에 따라 페로실리콘은 일반 룸프(10-100mm), 정제 룸프(10-50mm), 또는 분말/미분(0-8mm)과 같은 다양한 크기로 공급됩니다. 미분 비율은 종종 엄격하게 통제됨 (예: 10mm 이하 비율 <5%).

페로실리콘은 다음 분야에서 중요합니다:

· 제강: 탈산소제(용융된 강철에서 산소를 제거함) 및 합금 원소로 사용되어 강철에 더 높은 강도 및 내식성과 같은 특정 특성을 부여합니다.
· 주조 산업: 주철 제조 시 구상흑연의 형성을 촉진하는 인서르티(inoculant)로 사용되어 주철의 강도와 품질을 향상시킵니다.

요약하자면, 페로실리콘 제조는 고온의 금속 가공과 정밀한 조절이 결합된 복잡한 공정입니다. 다양한 등급과 규격의 페로실리콘은 다양한 하류 산업들의 다양한 요구를 충족시키며, 현대 산업에서 필수적인 소재로 자리매김하고 있습니다.