كيف يتم تصنيع السبائك الحديدية？

السبائك الحديدية

السبائك الحديدية هي السبائك الرئيسية التي تحتوي على الحديد وواحد أو أكثر من المعادن غير الحديدية كعناصر صناعة السبائك. تنقسم السبائك الحديدية بشكل عام إلى فئتين: السبائك الحديدية السائبة (المنتجة بكميات كبيرة في أفران القوس الكهربائي) والسبائك الحديدية الخاصة (المنتجة بكميات أقل ولكن ذات أهمية متزايدة). تُستخدم السبائك الحديدية السائبة حصريًا في صناعة الصلب ومسابك الصلب، في حين أن استخدامات السبائك الحديدية الخاصة أكثر تنوعًا. بشكل عام، يتم استخدام حوالي 90٪ من السبائك الحديدية في صناعة الصلب.
كما ذكر أعلاه، يمكن تقسيم السبائك الحديدية إلى فئتين رئيسيتين: السبائك السائبة (الفيروكروم, الفيروسيليكونوالمنغنيز والسيليكون والمنغنيز والحديد والنيكل) والسبائك الخاصة (فيروفانديوم, الحديدوموليبدينوم, الحديد التنغستن, الحديدوتيتانيوم، فيروبورون وفيرونيوبيوم).

إنتاج السبائك الحديدية

هناك طريقتان رئيسيتان لإنتاج السبائك الحديدية، إحداهما هي استخدام الكربون مع عمليات الصهر المناسبة، والأخرى هي الاختزال الحراري المعدني مع معادن أخرى. ترتبط العملية الأولى عادةً بعمليات الدفعات، في حين يتم استخدام الأخيرة بشكل أساسي للتركيز على السبائك المتخصصة عالية الجودة والتي عادةً ما تحتوي على محتوى منخفض من الكربون.

عملية القوس المغمور

عملية القوس المغمور هي عملية صهر اختزالية. تتكون المواد المتفاعلة من خامات فلزية (أكسيد الحديدوز، وأكسيد السيليكون، وأكسيد المنغنيز، وأكسيد الكروم، وما إلى ذلك). وعامل اختزال، وهو مصدر للكربون، عادة ما يكون على شكل فحم الكوك، أو الفحم، أو الفحم المتطاير العالي والمنخفض، أو نشارة الخشب. يمكن أيضًا إضافة الحجر الجيري كتدفق. يتم سحق المواد الخام، وتصنيفها، وفي بعض الحالات، تجفيفها، قبل نقلها إلى غرفة الخلط للوزن والخلط.

تقوم الناقلات أو الدلاء أو المصاعد أو السيارات بتوصيل المواد المعالجة إلى قادوس فوق الفرن. يتم بعد ذلك تغذية الخليط بالجاذبية من خلال قناة تغذية، إما بشكل مستمر أو متقطع، حسب الحاجة. عند درجات الحرارة المرتفعة لمنطقة التفاعل، يتفاعل مصدر الكربون مع أكاسيد المعادن لتكوين أول أكسيد الكربون ويتحول الخام إلى معادن أساسية

يتم الصهر في فرن القوس الكهربائي عن طريق تحويل الطاقة الكهربائية إلى حرارة. يؤدي التيار المتردد المطبق على الأقطاب الكهربائية إلى تدفق تيار كهربائي عبر الشحنة بين أطراف القطب الكهربائي. وهذا يوفر منطقة تفاعل بدرجات حرارة تصل إلى 2000 درجة مئوية (3632 درجة فهرنهايت). عندما يتدفق التيار المتردد بين أطراف القطب، يتغير طرف كل قطب كهربائي بشكل مستمر. للحفاظ على حمل كهربائي موحد، يتم تغيير عمق القطب تلقائيًا بشكل مستمر عن طريق الوسائل الميكانيكية أو الهيدروليكية.

العمليات الطاردة للحرارة (المعدنية).

تُستخدم العمليات الطاردة للحرارة بشكل شائع لإنتاج سبائك عالية الجودة ذات محتوى منخفض من الكربون. يمكن أن تأتي السبائك المنصهرة المتوسطة المستخدمة في هذه العملية مباشرة من فرن القوس المغمور أو من نوع آخر من أجهزة التسخين. يتحد السيليكون أو الألومنيوم مع الأكسجين في السبيكة المنصهرة، مما يؤدي إلى ارتفاع حاد في درجة الحرارة وتحريك مكثف للحمام المنصهر.

يتم إنتاج الحديد والكروم (FeCr) والحديد المنغنيز (FeMn) بمحتوى منخفض ومتوسط ​​من الكربون عن طريق اختزال السيليكون. يستخدم اختزال الألومنيوم لإنتاج الكروم المعدني،الحديدوتيتانيوم, فيروفانديوموالفيرونيوبيوم.الفيروموليبدينوموالحديد التنغستنيتم إنتاجها من خلال عملية معالجة حرارية مختلطة من الألومنيوم والسيليكون. على الرغم من أن الألومنيوم أغلى من الكربون أو السيليكون، إلا أن المنتج أنقى. عادةً ما يتم إنتاج الحديد والكروم منخفض الكربون (LC) عن طريق صهر خام الكروم والجير في الفرن.

يتم بعد ذلك وضع كمية محددة من الفيروسيليكون المنصهر في مغرفة فولاذية. ثم يتم إضافة كمية معروفة من الفيروسيليكون من الدرجة المتوسطة إلى المغرفة. يكون التفاعل طاردًا للحرارة للغاية ويحرر الكروم من خامه، مما ينتج عنه فيروس كروم LC وخبث سيليكات الكالسيوم. يتفاعل هذا الخبث، الذي لا يزال يحتوي على أكسيد الكروم القابل للاسترداد، مع الفيروكروم المنصهر عالي الكربون في مغرفة ثانية لإنتاج الفيروكروم بدرجة متوسطة. عادةً ما يتم تنفيذ العمليات الطاردة للحرارة في أوعية مفتوحة وقد تنتج انبعاثات مشابهة لعمليات القوس المغمور لفترة قصيرة من الوقت أثناء عملية الاختزال.