Quy trình sản xuất Ferrosilicon và các thông số kỹ thuật phổ biến

Ferrosilicon (FeSi) là một loại hợp kim ferro được sử dụng rộng rãi, chủ yếu dùng làm chất khử oxy và chất tạo hợp kim trong ngành công nghiệp thép. Việc sản xuất nó là một quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng, dựa trên việc khử silica trong lò hồ quang chìm.

Quy trình sản xuất Ferrosilicon

Việc sản xuất ferrosilicon chủ yếu sử dụng lò khử hồ quang chìm (thường được gọi là "lò hồ quang chìm" hoặc "lò hồ quang điện"). Quy trình này có thể được chia thành một số giai đoạn chính sau:

Chuẩn bị nguyên liệu: Nguyên liệu chính bao gồm:
· Silica (SiO₂): Thường yêu cầu độ tinh khiết trên 97%.
· Chất khử cacbon: Như than luyện kim, than cốc dầu mỏ hoặc than gỗ.
· Nguồn sắt: Thường là mạt sắt/phế liệu thép hoặc quặng sắt để cung cấp thành phần sắt và kiểm soát hàm lượng silicon trong hợp kim thành phẩm. Các nguyên liệu thô này trải qua các quá trình như nghiền, sàng lọc và sấy khô để đạt được kích thước hạt và độ ẩm phù hợp cho hoạt động ổn định của lò .

Luyện trong lò điện: Hỗn hợp nguyên liệu được nạp liên tục vào lò hồ quang chìm. Ở nhiệt độ cao (trên 1800°C) được tạo ra bởi các hồ quang điện giữa các điện cực và nguyên liệu, silicon dioxide trong silica được khử bởi carbon để tạo thành silicon, sau đó liên kết với sắt tạo ra hợp kim ferrosilicon dạng chảy lỏng .
· Duy trì độ sâu cắm điện cực ổn định và giám sát các điều kiện của lò (nhiệt độ, áp suất) là rất quan trọng để vận hành hiệu quả .
· Chu kỳ tháo hợp kim thường là mỗi 2 đến 4 giờ .
Luyện tinh (Đối với cấp độ độ tinh khiết cao hoặc đặc biệt): Để sản xuất ferrosilicon cấp độ carbon thấp, nhôm thấp hoặc độ tinh khiết cao khác, cần phải luyện tinh bên ngoài. Các phương pháp phổ biến bao gồm:
· Sử dụng công nghệ thổi khí argon và khuấy trộn để thúc đẩy tiếp xúc đầy đủ giữa kim loại nóng chảy và các chất luyện tinh (như chất khử carbon hỗn hợp và xỉ tinh luyện), hỗ trợ loại bỏ các tạp chất như carbon và nhôm.
· Có thể sử dụng phương pháp luyện bằng oxy hoặc rửa xỉ.
Đúc và Nghiền: Ferrosilicon nóng chảy được rút ra từ lò được đúc vào khuôn. Sau khi làm nguội và đông đặc, nó được nghiền nhỏ, phân loại (theo yêu cầu của khách hàng về phân bố kích thước hạt, ví dụ: khối 10-100mm dùng cho luyện thép, bột 0,2-8mm dùng cho đúc), và đóng gói để vận chuyển.

Các thông số và mô hình phổ biến của Ferrosilicon

Ferrosilicon chủ yếu được phân loại dựa trên hàm lượng silicon (Si) và hàm lượng các tạp chất như nhôm (Al), carbon (C), phosphor (P) và lưu huỳnh (S). Các loại phổ biến bao gồm:

Cấp độ / Mô hình Hàm lượng Si (%) Giới hạn tạp chất phổ biến (Tối đa %) Ứng dụng chính & Ghi chú
FeSi75 72-80 Al: 1,5-3,0; C: 0,2-0,5; P: ≤0,04; S: ≤0,02 Loại phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi để khử oxy và hợp kim trong sản xuất thép.
FeSi72 72-75 Al: 1,5-3,0; C: 0,2-0,5; P: ≤0,04; S: ≤0,02 Cấp độ tiêu chuẩn cho sản xuất thép.
Ferrosilicon ít carbon (ví dụ: B-LcFeSi) ~75 C: Rất thấp (ví dụ: ≤0,02); Al, P, S được kiểm soát Sử dụng để khử oxy các loại thép cao cấp như thép điện.
ferrosilicon 45% Si 40-47 Al, C, P, S được kiểm soát Được sử dụng trong các xưởng đúc gang như chất xử lý.

· Kích thước hạt: Tùy theo ứng dụng, ferrosilicon được cung cấp ở nhiều kích thước khác nhau, như dạng cục tiêu chuẩn (10-100mm), dạng cục nhỏ (10-50mm), hoặc dạng bột/mạt (0-8mm). Tỷ lệ mạt thường được kiểm soát chặt chẽ (ví dụ: <5% dưới 10mm).

Ferrosilicon đóng vai trò quan trọng trong:

· Sản xuất thép: Đóng vai trò là chất khử oxy (loại bỏ oxy khỏi thép nóng chảy) và là nguyên tố hợp kim (tạo ra các đặc tính cụ thể như tăng độ bền và khả năng chống ăn mòn cho thép).
· Công nghiệp đúc: Được sử dụng như chất xử lý trong sản xuất gang đúc nhằm thúc đẩy hình thành grafit hình cầu, cải thiện độ bền và chất lượng của gang đúc.

Tóm lại, quá trình sản xuất ferrosilicon là một quy trình phức tạp kết hợp giữa luyện kim nhiệt độ cao và kiểm soát chính xác. Các cấp độ và thông số kỹ thuật khác nhau đáp ứng nhu cầu đa dạng của nhiều ngành công nghiệp hạ nguồn, khiến ferrosilicon trở thành một vật liệu quan trọng không thể thiếu trong công nghiệp hiện đại.