Ferroseokset
Ferroseokset ovat perusseoksia, jotka sisältävät seosaineina rautaa ja yhtä tai useampaa ei-rautametallia. Rautaseokset jaetaan yleensä kahteen luokkaan: irtometalliseokset (tuotetaan suuria määriä valokaariuuneissa) ja erityiset ferroseokset (tuotetaan pienempiä määriä, mutta niiden merkitys kasvaa). Irtotavaraseoksia käytetään yksinomaan teräksen valmistuksessa ja teräsvalimoissa, kun taas erikoisferroseosten käyttötarkoitukset ovat monipuolisempia. Terästeollisuudessa käytetään yleensä noin 90 % ferroseoksista.
Kuten edellä mainittiin, rautaseokset voidaan jakaa kahteen pääluokkaan: irtometalliseokset (
ferrokromi,
ferropiin, ferromangaani, piimangaani ja ferronikkeli) ja erikoisseokset (
ferrovanadium,
ferromolybdeeni,
ferrotungsten,
ferrotitanium, ferroboori ja
ferroniobium).
Rautaseosten tuotanto
Rautaseosten valmistamiseksi on kaksi päämenetelmää, joista toinen on hiilen käyttö yhdistettynä sopiviin sulatusprosesseihin, ja toinen on metalloterminen pelkistys muiden metallien kanssa. Ensin mainittu prosessi liittyy yleensä erätoimintoihin, kun taas jälkimmäistä käytetään pääasiassa keskittymään erikoistuneisiin korkealaatuisiin metalliseoksiin, joilla on yleensä pienempi hiilipitoisuus.
Upotettu kaariprosessi
Upotettu kaariprosessi on pelkistyssulatusoperaatio. Reagenssit koostuvat metallimalmeista (rautaoksidi, piioksidi, mangaanioksidi, kromioksidi jne.). ja pelkistimen, hiilen lähteen, tavallisesti koksin, puuhiilen, korkea- ja vähänhaihtuvien hiilen tai sahanpurun muodossa. Kalkkikiveä voidaan lisätä myös juoksutteena. Raaka-aineet murskataan, lajitellaan ja joissakin tapauksissa kuivataan ennen kuin ne kuljetetaan sekoituskammioon punnitusta ja sekoittamista varten.
Kuljettimet, kauhat, hyppyhissit tai autot toimittavat käsitellyn materiaalin uunin yläpuolella olevaan suppiloon. Seosta syötetään sitten painovoimalla syöttökourun kautta, joko jatkuvasti tai ajoittain tarpeen mukaan. Reaktioalueen korkeissa lämpötiloissa hiilen lähde reagoi metallioksidien kanssa muodostaen hiilimonoksidia ja pelkistäen malmin epäjaloiksi metalleiksi
Valokaariuunissa sulatus tapahtuu muuntamalla sähköenergia lämmöksi. Elektrodeihin kohdistettu vaihtovirta saa sähkövirran kulkemaan varauksen läpi elektrodien kärkien välillä. Tämä tarjoaa reaktiovyöhykkeen, jonka lämpötilat ovat jopa 2000 °C (3632 °F). Kun vaihtovirta kulkee elektrodin kärkien välillä, kunkin elektrodin kärki muuttaa jatkuvasti napaisuutta. Tasaisen sähkökuorman ylläpitämiseksi elektrodin syvyyttä muutetaan automaattisesti jatkuvasti mekaanisin tai hydraulisin keinoin.
Eksotermiset (metallilämpöiset) prosessit
Eksotermisiä prosesseja käytetään yleisesti korkealaatuisten seoksia, joissa on alhainen hiilipitoisuus. Tässä prosessissa käytetty välissä käytetty sula metalliseos voi tulla suoraan upotetusta kaariuunista tai muun tyyppisestä lämmityslaitteesta. Pii tai alumiini yhdistyy hapen kanssa sulassa seoksessa, mikä johtaa voimakkaaseen lämpötilan nousuun ja sulan kylvyn voimakkaaseen sekoittumiseen.
Vähähiilipitoista ferrokromia (FeCr) ja ferromangaania (FeMn) tuotetaan piin pelkistämällä. Alumiinipelkistystä käytetään metallisen kromin valmistukseen,
ferrotitanium,
ferrovanadiumja ferroniobiumia.
Ferromolybdeenija
ferrotungstenvalmistetaan alumiinin ja piin lämpökäsittelyprosessilla. Vaikka alumiini on kalliimpaa kuin hiili tai pii, tuote on puhtaampi. Matalahiilinen (LC) ferrokromia valmistetaan yleensä sulattamalla kromimalmia ja kalkkia uunissa.
Määritetty määrä sulaa ferropiitä asetetaan sitten teräskauhaan. Tunnettu määrä keskilaatuista ferropiitä lisätään sitten senkkaan. Reaktio on erittäin eksoterminen ja vapauttaa kromia malmistaan, jolloin syntyy LC-ferrokromi- ja kalsiumsilikaattikuonaa. Tämä kuona, joka sisältää vielä talteen otettavaa kromioksidia, reagoi sulan korkeahiilisen ferrokromin kanssa toisessa kauhassa tuottaakseen keskilaatuista ferrokromia. Eksotermiset prosessit suoritetaan yleensä avoimissa astioissa, ja ne voivat tuottaa pelkistysprosessin aikana lyhyen aikaa samanlaisia päästöjä kuin upotettu kaariprosessi.
.jpg)
.png)
