Ferrosilikonun Üretimi ve Yaygın Özellikleri

Ferrosilikon (FeSi), çelik sanayisinde başlıca bir deoksidan ve alaşım maddesi olarak kullanılan yaygın bir ferroalaşımdır. Üretimi, gizli ark fırınında silikanın indirgenmesine dayanan enerji yoğun bir süreçtir.

Ferrosilikon Üretim Süreci

Ferrosilikon üretimi esas olarak bir gizli ark redüksiyon fırınında (sıkça "gizli ark fırını" veya "elektrik ark fırını" olarak adlandırılır) gerçekleştirilir. Süreç birkaç ana aşamaya ayrılabilir:

Ham Madde Hazırlığı: Ana ham maddeler şunlardır:
· Silika (SiO₂): Genellikle %97'nin üzerinde saflık gerektirir.
· Karbonca Zengin Redüktörler: Metallurjik kömür, petrol koku veya odun kömürü gibi.
· Demir Kaynakları: Genellikle demir bileşenini sağlamak ve final alaşımındaki silikon oranını kontrol etmek amacıyla çelik talaşı/demir hurdası veya demir cevheri kullanılır. Bu ham maddeler, fırın çalışmasının sorunsuz olması için uygun dane boyutuna ve nem oranına ulaşana kadar öğütme, eleme ve kurutma gibi işlemlerden geçirilir.

Fırın Ergitme: Karıştırılmış ham maddeler sürekli olarak bir daldırmalı ark fırına beslenir. Elektrotlar ile yük arasındaki elektrik arkı ile üretilen yüksek sıcaklıklarda (1800°C'nin üzerinde), silikadaki silikon dioksit karbon tarafından redükle silikona dönüşür ve bu da demir ile alaşarak ferrosilikon eriyiğini oluşturur.
· Elektrotların sabit bir şekilde yerleştirilmesi ve fırın koşullarının (sıcaklık, basınç) izlenmesi, verimli bir çalışma için çok önemlidir.
· Döküm döngüsü genellikle her 2 ila 4 saatte bir yapılır.
Saflaştırma (Yüksek Saflıklı veya Özel Sınıflar İçin): Düşük karbonlu, düşük alüminyumlu veya diğer yüksek saflıklı ferrosilisyum sınıflarını üretmek için harici saflaştırma işlemi gereklidir. Yaygın yöntemler şunlardır:
· Alaşım eriyiğinin saflaştırıcı maddelerle (karma karbon giderici ve rafine cüruf gibi) tam temasını sağlamak ve karbon ile alüminyum gibi safsızlıkların uzaklaştırılmasını kolaylaştırmak için argon üfleme ve karıştırma teknolojisi kullanılması.
· Oksijen saflaştırma veya cüruf yıkama yöntemleri de kullanılabilir.
Döküm ve Kırma: Fırından akan erimiş ferrosilisyum kalıplara dökülür. Soğuma ve katılaştıktan sonra kırılır, sınıflandırılır (müşteri taleplerine göre tane boyutu dağılımı örneğin çelik üretimi için 10-100 mm blok, döküm için 0,2-8 mm toz) ve sevkiyat için paketlenir.

Ferrosilisyumun Yaygın Özellikleri ve Modelleri

Ferrosilikon, esas olarak silikon (Si) içeriğine ve alüminyum (Al), karbon (C), fosfor (P) ve kükürt (S) gibi kirliliklerin içeriğine göre sınıflandırılır. Genel modeller şunlardır:

Sınıf / Model Si İçeriği (%) Ortak Kirlilik Sınırları (En Fazla %) Birincil Uygulamalar ve Notlar
FeSi75 72-80 Al: 1.5-3.0, C: 0.2-0.5, P: ≤0.04, S: ≤0.02 En yaygın sınıf, çelik üretiminde deoksidanlama ve alaşım için yaygın olarak kullanılır.
FeSi72 72-75 Al: 1.5-3.0, C: 0.2-0.5, P: ≤0.04, S: ≤0.02 Çelik üretimi için standart sınıf.
Düşük karbonlu FeSi (örneğin, B-LcFeSi) ~ 75 C: Çok düşük (örneğin, ≤0.02), Al, P, S kontrol edilir Elektrikli çelik gibi yüksek kaliteli çelik çeşitlerinin deoksidenleştirilmesi için kullanılır.
45% Si FeSi 40-47 Al, C, P, S kontrolü Altın dökme tesislerinde aşılayıcı olarak kullanılır.

· Parçacık Boyutu: Uygulamalara bağlı olarak, ferrosilikon standart kütük (10-100mm), rafine edilmiş kütük (10-50mm) veya toz/cikmece (0-8mm) gibi çeşitli boyutlarda sunulmaktadır. Ceza oranı sıklıkla sıkı bir şekilde kontrol edilir (örneğin, %5'in 10 mm'den az olması).

Ferosilikon şu sektörlerde çok önemlidir:

· Çelik üretimi: Çelik ergiyikten oksijeni uzaklaştırmak (deoksiyanlaştırıcı olarak) ve belirli özellikleri artırmak (örneğin çeliğin dayanıklılığını ve korozyona direncini artırmak) amacıyla alaşım elementi olarak kullanılır.
· Döküm sanayi: Küresel grafit oluşumunu teşvik etmek amacıyla dökme demir üretiminde inkübatör olarak kullanılır ve dökme demirin dayanıklılığını ve kalitesini artırır.

Kısacası, ferosilikon üretimi yüksek sıcaklık metalurjisi ve hassas kontrolün birleştiği karmaşık bir süreçtir. Farklı kaliteler ve özellikler, çeşitli aşağı akım sanayi kollarının ihtiyaçlarını karşılamakta ve modern sanayide kaçınılmaz bir malzeme olmaktadır.