Com es fabriquen els aliatges ferro?

Ferroaliatges

Els ferroaliatges són aliatges mestres que contenen ferro i un o més metalls no fèrrics com a elements d'aliatge. Els ferroaliatges generalment es divideixen en dues categories: els ferroaliatges a granel (produïts en grans quantitats en forns d'arc elèctric) i els ferroaliatges especials (produïts en quantitats més petites però de cada cop més importància). Els ferroaliatges a granel s'utilitzen exclusivament en la fabricació d'acer i les fundicions d'acer, mentre que els usos dels ferroaliatges especials són més variats. En general, al voltant del 90% dels ferroaliatges s'utilitzen a la indústria siderúrgica.
Com s'ha esmentat anteriorment, els ferroaliatges es poden dividir en dues grans categories: aliatges a granel (ferrocrom, ferrosilici, ferromanganès, silici manganès i ferroníquel) i aliatges especials (ferrovanadi, ferromolibdè, ferrotungstè, ferrotitani, ferroboro iferroniobi).

Producció de ferroaliatges

Hi ha dos mètodes principals per produir ferroaliatges, un és l'ús de carboni en combinació amb processos de fosa adequats i l'altre és la reducció metalotèrmica amb altres metalls. El primer procés s'acostuma a associar amb operacions per lots, mentre que el segon s'utilitza principalment per centrar-se en aliatges especialitzats d'alt grau que solen tenir un contingut de carboni més baix.

Procés d'arc submergit

El procés d'arc submergit és una operació de fosa de reducció. Els reactius consisteixen en minerals metàl·lics (òxid fèrric, òxid de silici, òxid de manganès, òxid de crom, etc.). i un agent reductor, una font de carboni, generalment en forma de coc, carbó vegetal, carbons alts i baixos volàtils o serradures. També es pot afegir pedra calcària com a flux. Les matèries primeres es trituren, es classifiquen i, en alguns casos, s'assequen, abans de ser transportades a una cambra de mescla per a la seva pesatge i mescla.

Cintes transportadores, galledes, ascensors o cotxes entreguen el material processat a una tremuja sobre el forn. A continuació, la mescla s'alimenta per gravetat a través d'un canal d'alimentació, de manera contínua o intermitent, segons sigui necessari. A les altes temperatures de la zona de reacció, la font de carboni reacciona amb els òxids metàl·lics per formar monòxid de carboni i redueix el mineral a metalls bàsics.

La fusió en un forn d'arc elèctric s'aconsegueix convertint l'energia elèctrica en calor. El corrent altern aplicat als elèctrodes fa que un corrent elèctric flueixi a través de la càrrega entre les puntes dels elèctrodes. Això proporciona una zona de reacció amb temperatures de fins a 2000 °C (3632 °F). A mesura que el corrent altern flueix entre les puntes de l'elèctrode, la punta de cada elèctrode canvia contínuament de polaritat. Per mantenir una càrrega elèctrica uniforme, la profunditat de l'elèctrode es varia automàticament contínuament per mitjans mecànics o hidràulics.

Processos exotèrmics (metalotèrmics).

Els processos exotèrmics s'utilitzen habitualment per produir aliatges d'alta qualitat amb baix contingut de carboni. L'aliatge fos intermedi utilitzat en aquest procés pot provenir directament d'un forn d'arc submergit o d'un altre tipus de dispositiu de calefacció. El silici o l'alumini es combina amb l'oxigen de l'aliatge fos, donant lloc a un fort augment de la temperatura i una intensa agitació del bany fos.

El ferrocrom (FeCr) i el ferromanganès (FeMn) de baix i mitjà contingut de carboni es produeixen per reducció de silici. La reducció d'alumini s'utilitza per produir crom metàl·lic,ferrotitani, ferrovanadii ferroniobi.Ferromolibdèiferrotungstèes produeixen mitjançant un procés de tractament tèrmic mixt d'alumini i silici. Tot i que l'alumini és més car que el carboni o el silici, el producte és més pur. El ferrocrom baix en carboni (LC) es produeix normalment mitjançant la fusió de mineral de crom i calç en un forn.

A continuació, es col·loca una quantitat especificada del ferrosilici fos en un cullerot d'acer. A continuació, s'afegeix una quantitat coneguda de ferrosilici de grau intermedi a la cullera. La reacció és extremadament exotèrmica i allibera crom del seu mineral, produint ferrocrom LC i escòries de silicat de calci. Aquesta escòria, que encara conté òxid de crom recuperable, reacciona amb el ferrocrom d'alt carboni fos en un segon cullerot per produir ferrocrom de grau mitjà. Els processos exotèrmics solen dur a terme en recipients oberts i poden produir emissions similars als processos d'arc submergit durant un període curt de temps durant el procés de reducció.