Como o Ferrosilício é Produzido e suas Especificações Comuns

Ferrosilício (FeSi) é uma ferroliga amplamente utilizada, empregada principalmente como desoxidante e agente de liga na indústria siderúrgica. Sua produção é um processo intensivo em energia que depende da redução da sílica em um forno de arco submerso.

Processo de Produção do Ferrosilício

A fabricação do ferrosilício utiliza principalmente um forno de redução a arco submerso (muitas vezes chamado de "forno de arco submerso" ou "forno a arco elétrico"). O processo pode ser dividido em várias etapas principais:

Preparação das Matérias-Primas: As principais matérias-primas são:
· Sílica (SiO₂): Geralmente requer uma pureza superior a 97%.
· Redutores Carbonosos: Como coque metalúrgico, coque de petróleo ou carvão vegetal.
· Fontes de Ferro: Geralmente limalha/sucata de aço ou minério de ferro para fornecer o componente de ferro e controlar o teor de silício na liga final. Essas matérias-primas passam por processos como britagem, peneiramento e secagem para atingir o tamanho de partícula e teor de umidade adequados para uma operação suave no forno.

Fusão no Forno: As matérias-primas misturadas são continuamente alimentadas em um forno de arco submerso. Nas altas temperaturas (acima de 1800°C) geradas pelos arcos elétricos entre os eletrodos e a carga, o dióxido de silício presente na sílica é reduzido pelo carbono para formar silício, que então se liga ao ferro produzindo o fundido de ferrosilício.
· Manter uma profundidade estável de inserção dos eletrodos e monitorar as condições do forno (temperatura, pressão) são cruciais para uma operação eficiente.
· O ciclo de vazamento é normalmente a cada 2 a 4 horas.
Refinamento (Para Graus de Alta Pureza ou Especiais): Para produzir ligas de ferrosilício de baixo carbono, baixo alumínio ou outras de alta pureza, é necessário o refinamento externo. Os métodos comuns incluem:
· Utilização da tecnologia de insuflação e agitação com argônio para promover o contato completo entre o metal fundido e os agentes de refino (como descarbonetantes compostos e escórias refinadoras), facilitando a remoção de impurezas, como carbono e alumínio.
· Pode-se também utilizar métodos de refino com oxigênio ou lavagem com escória.
Fundição e Britagem: O ferrosilício líquido retirado do forno é fundido em moldes. Após o resfriamento e solidificação, é britado, classificado (de acordo com os requisitos do cliente quanto à distribuição do tamanho das partículas, por exemplo, blocos de 10-100 mm para a fabricação de aço, pó de 0,2-8 mm para fundição), e embalado para expedição.

Especificações e Modelos Comuns de Ferrosilício

O ferrosilício é classificado principalmente com base no seu teor de silício (Si) e no teor de impurezas, como alumínio (Al), carbono (C), fósforo (P) e enxofre (S). Modelos comuns incluem:

Grau / Modelo Teor de Si (%) Limites comuns de impurezas (Máx. %) Aplicações principais & Observações
FeSi75 72-80 Al: 1,5-3,0, C: 0,2-0,5, P: ≤0,04, S: ≤0,02 Grau mais comum, amplamente utilizado na desoxidação e ligação no fabrico do aço.
FeSi72 72-75 Al: 1,5-3,0, C: 0,2-0,5, P: ≤0,04, S: ≤0,02 Grau padrão para o fabrico do aço.
FeSi de baixo carbono (ex.: B-LcFeSi) ~75 C: Muito baixo (ex.: ≤0,02), Al, P, S controlados Utilizado na desoxidação de variedades de aço de alta qualidade, como aço elétrico.
feSi com 45% Si 40-47 Al, C, P, S controlados Utilizado em fundições de ferro fundido como inoculante.

· Tamanho das partículas: Conforme a aplicação, o ferrosilício é fornecido em diversos tamanhos, como blocos padrão (10-100 mm), blocos refinados (10-50 mm) ou em pó/finos (0-8 mm). A proporção de finos é frequentemente controlada com rigor (ex.: <5% abaixo de 10 mm).

O ferrosilício é crucial em:

· Siderurgia: Atua como desoxidante (removendo o oxigênio do aço líquido) e como elemento de liga (conferindo propriedades específicas, como maior resistência e resistência à corrosão ao aço).
· Indústria Fundidora: Utilizado como inoculante na produção de ferro fundido para promover a formação de grafita esférica, melhorando a resistência e a qualidade do ferro fundido.

Em resumo, a produção de ferrosilício é um processo complexo que combina metalurgia de alta temperatura e controle preciso. Diferentes graus e especificações atendem às diversas necessidades das várias indústrias downstream, tornando-o um material indispensável e importante na indústria moderna.