Kaip gaminamas ferrosilicis ir jo pagrindinės techninės charakteristikos

Ferrosilicis (FeSi) yra daug kur naudojamas lydinys, daugiausiai naudojamas kaip deguonies šalinimo priemonė ir legiravimo agentas plieno pramonėje. Jo gamyba yra energijos sąnaudų procesas, kuris priklauso nuo silicio dioksido redukcijos poelektrinėje lankinėje krosnyje.

Ferrosilicio gamybos procesas

Ferrosilicio gamybai daugiausiai naudojama poelektrinė lankinė redukcijos krosnis (dažnai vadinama „poelektrine lankine krosni“ arba „elektrinės lankos krosni“). Procesas gali būti padalytas į kelias pagrindines stadijas:

Žaliavų paruošimas: Pagrindinės žaliavos yra:
· Silicio dioksidas (SiO₂): Paprastai reikalaujama grynumo daugiau nei 97% .
· Anglingi reduktoriai: Toki kaip metalurginis koksas, naftos koksas arba medžio anglis.
· Geležies šaltiniai: Paprastai naudojami plieno drožlės/metalai arba geležies rūda, kad būtų užtikrinta geležies dalis ir valdomas silicio kiekis galutiniame lydinyje. Šie žaliavos perdirbamos per tokias operacijas kaip smulkinimas, sijojimas ir džiovinimas, kad būtų pasiektas tinkamas dalelių dydis ir drėgmės kiekis, reikalingas sklandžiai krosnies veiklai.

Krosnies lydymas: Sumaišytos žaliavos nuolat tiekiamos į panirusios lankos krosnį. Dėl aukštos temperatūros (virš 1800°C), kurią sukuria elektros lankai tarp elektrodų ir krūvio, silicio dioksidas, esantis silikoje, yra redukuojamas su anglis, kad susidarytų silicis, kuris vėliau sujungiasi su geležimi ir sukuria ferrosilikono lydalą.
· Svarbu palaikyti stabilų elektrodų įsiskverbimo gylį ir stebėti krosnies sąlygas (temperatūrą, slėgį) efektyviai veiklai.
· Išleidimo ciklas paprastai atliekamas kas 2–4 valandos.
Gryninimas (aukštos ar specialios klasės silicinio ferro produkcijai): norint pagaminti žemo anglies, žemo aliuminio ar kitų aukštos grynumo klasės silicinio ferro rūšis, būtinas papildomas gryninimas. Paplitusios metodai yra:
· Naudojant argono pūtimo ir maišymo technologiją siekiant užtikrinti visišką lydinio ir gryninimo medžiagų (tokių kaip kompleksiniai anglies šalinimo agentai ir išgrynintos šlakos) sąlytį, palengvinant priemaišų, tokių kaip anglis ir aliuminis, šalinimą.
· Taip pat gali būti naudojamas deguonies gryninimo ar šlakų prausimo metodas.
Liejimas ir smulkinimas: iš krosnies išleidžiamas silicinio ferro lydinys pilamas į formas. Po atvėsimo ir sukietėjimo, jis smulkinamas, rūšiuojamas (pagal kliento reikalavimus dėl dalelių dydžių pasiskirstymo, pvz., 10–100 mm gabalai plieno gamybai, 0,2–8 mm milteliai liejimui) ir pakuojamas siuntimui.

Paplitusios silicinio ferro specifikacijos ir modeliai

Ferrosilicis yra klasifikuojamas pagal jo silicio (Si) kiekį ir priemaišų, tokių kaip aliuminis (Al), anglis (C), fosforas (P) ir siera (S), kiekį. Paplitę modeliai yra tokie:

Markė / Modelis Si kiekis (%) Paplitusių priemaišų ribos (Maks. %) Pagrindinės paskirtys ir pastabos
FeSi75 72-80 Al: 1,5-3,0, C: 0,2-0,5, P: ≤0,04, S: ≤0,02 Dažniausiai naudojama rūšis, plačiai naudojama plieno gamyboje kaip deoksidatorius ir legiruojantis elementas.
FeSi72 72-75 Al: 1,5-3,0, C: 0,2-0,5, P: ≤0,04, S: ≤0,02 Standartinė rūšis plieno gamybai.
Mažos anglies FeSi (pvz., B-LcFeSi) ~75 C: labai mažas (pvz., ≤0,02), Al, P, S kontroliuojami Naudojamas deoksidavimui aukštos kokybės plieno rūšims, tokioms kaip elektros plienas.
45% Si FeSi 40-47 Al, C, P, S kontroliuojami Naudojamas lietuvėse kaip modifikatorius.

· Dalių dydis: Priklausomai nuo paskirties, ferrosilicis tiekiamas įvairių dydžių, pvz., standartinės kaladėlės (10–100 mm), rafinuotos kaladėlės (10–50 mm) arba milteliai/žirneliai (0–8 mm). Žirnelių dalis dažnai griežtai kontroliuojama (pvz., <5 % mažesnių nei 10 mm).

Ferrosilicis yra svarbus:

· Plieno gamyboje: Naudojamas kaip deoksidatorius (šalina deguonį iš lydalų plieno) ir legiruojantis elementas (suteikiantis konkrečias savybes, tokias kaip padidinta stiprumo ir atsparumo korozijai savybę plienui).
· Lietuvos pramonėje: Naudojamas kaip modifikatorius liejant ketaus, kad būtų skatinamas sferinio grafito susidarymas, pagerinant ketaus stiprumą ir kokybę.

Apibendrinant, ferrosilicio gamyba yra sudėtingas procesas, kuris apjungia aukštoji temperatūra metalurgiją ir tikslų kontrolę. Skirtingos rūšys ir specifikacijos atitinka įvairių žemyninių pramonės šakų poreikius, todėl ji tampa būtinu ir svarbiu medžiaga modernioje pramonėje.