Hoe ferrosilicium wordt geproduceerd en de gebruikelijke specificaties

Ferrosilicium (FeSi) is een veelgebruikte ferrolegering, voornamelijk ingezet als deoxideermiddel en legeringsadditief in de staalindustrie. De productie is een energie-intensief proces dat berust op de reductie van siliciumoxide in een ondergedompelde boogoven.

Productieproces van ferrosilicium

De fabricage van ferrosilicium maakt hoofdzakelijk gebruik van een ondergedompelde boogreductieoven (vaak aangeduid als "ondergedompelde boogoven" of "elektrische boogoven"). Het proces kan worden opgedeeld in verschillende belangrijke fasen:

Voorbereiding van grondstoffen: De belangrijkste grondstoffen zijn:
· Siliciumoxide (SiO₂): Heeft meestal een zuiverheid van meer dan 97% nodig.
· Koolstofrijke reductoren: Zoals metallurgische cokes, petroleumcokes of houtskool.
· Ijzerbronnen: Meestal staalschroot of ijzererts om het ijzercomponent te leveren en het siliciumgehalte in de uiteindelijke legering te beheersen. Deze grondstoffen ondergaan processen zoals verpulveren, zeven en drogen om de juiste korrelgrootte en vochtgehalte te verkrijgen voor een soepele ovenbediening.

Ovensmelten: Het gemengde grondmateriaal wordt continu in een ondergedompelde boogoven gevoerd. Bij de hoge temperaturen (boven 1800°C) die worden opgewekt door de elektrische bogen tussen de elektroden en het laadvermogen, wordt siliciumdioxide in de silica gereduceerd door koolstof om silicium te vormen, dat vervolgens met ijzer legering tot ferrosiliciumsmelt.
· Het in stand houden van een stabiele elektrode-invoegdiepte en het in de gaten houden van ovenomstandigheden (temperatuur, druk) zijn cruciaal voor een efficiënte bediening.
· De tapcyclus is doorgaans elke 2 tot 4 uur.
Vergisting (Voor lage zuiverheid of speciale kwaliteiten): Om lage koolstof-, lage aluminium- of andere hoge zuiverheid kwaliteiten van ferrosilicium te produceren, is externe vergisting noodzakelijk. Algemene methoden zijn:
· Het gebruik van argon-blas- en roer technologie om volledig contact tussen de legeringsmelt en vergistingsmiddelen (zoals samengestelde ontbranderingsmiddelen en geraffineerde slak) te bevorderen, waardoor het verwijderen van onzuiverheden zoals koolstof en aluminium wordt vergemakkelijkt.
· Zurstofvergisting of slakwasserij methoden kunnen ook worden toegepast.
Gieten en vermalen: Het gesmolten ferrosilicium dat uit de oven wordt afgetapt, wordt in vormen gegoten. Na het afkoelen en stollen wordt het vermalen, gesorteerd (volgens de klantenspecificaties voor de korrelgrootteverdeling, bijvoorbeeld 10-100 mm blokken voor staalproductie, 0,2-8 mm poeder voor gieten) en verpakt voor verzending.

Algemene specificaties en modellen van ferrosilicium

Ferrosilicium wordt voornamelijk ingedeeld op basis van het siliciumgehalte (Si) en het gehalte aan onzuiverheden zoals aluminium (Al), koolstof (C), fosfor (P) en zwavel (S). Algemene modellen zijn:

Klasse / Model Si Gehalte (%) Algemene maximale onzuiverheden (Max %) Belangrijkste toepassingen & Opmerkingen
FeSi75 72-80 Al: 1,5-3,0, C: 0,2-0,5, P: ≤0,04, S: ≤0,02 Meest gebruikte kwaliteit, wijdverspreid ingezet voor het deoxyderen en legeren in de staalindustrie.
FeSi72 72-75 Al: 1,5-3,0, C: 0,2-0,5, P: ≤0,04, S: ≤0,02 Standaardkwaliteit voor de staalproductie.
Ferrosilicium met laag koolstofgehalte (bijv. B-LcFeSi) ~75 C: Zeer laag (bijv. ≤0,02), Al, P, S gecontroleerd Gebruikt voor het deoxyderen van hoogwaardige staalsoorten zoals elektriciteitsstaal.
45% Si FeSi 40-47 Al, C, P, S gecontroleerd Wordt gebruikt in gieterijen voor gietijzer als inoculerend middel.

· Korrelgrootte: Afhankelijk van de toepassing wordt ferrosilicium geleverd in verschillende groottes, zoals standaardblokken (10-100 mm), geraffineerde blokken (10-50 mm) of poeder/fijnmateriaal (0-8 mm). Het aandeel fijnmateriaal wordt vaak strikt beheerst (bijv. <5% onder 10 mm).

Ferrosilicium is cruciaal in:

· Staalproductie: Dient als een deoxideermiddel (zuurstof verwijderen uit gesmolten staal) en als legeringselement (het verlenen van specifieke eigenschappen zoals vergrootste sterkte en corrosiebestendigheid aan staal).
· Gietindustrie: Wordt gebruikt als een inoculant bij de productie van gietijzer om de vorming van sferisch grafiet te bevorderen, waardoor de sterkte en kwaliteit van gietijzer verbeteren.

Samenvattend is de productie van ferrosilicium een complex proces dat hoge metallurgie combineert met precisiecontrole. Verschillende kwaliteiten en specificaties voldoen aan de uiteenlopende behoeften van diverse afnemende industrieën, waardoor het een onmisbaar belangrijk materiaal is in de moderne industrie.