Hogyan készülnek a ferroötvözetek?

Vasötvözetek

A vasötvözetek olyan mesterötvözetek, amelyek ötvözőelemként vasat és egy vagy több színesfémet tartalmaznak. A ferroötvözetek általában két kategóriába sorolhatók: ömlesztett ferroötvözetek (elektromos ívkemencékben nagy mennyiségben készülnek) és speciális ferroötvözetek (kisebb mennyiségben, de egyre nagyobb jelentőséggel bírnak). Az ömlesztett vasötvözetek kizárólag acélgyártásban és acélöntödékben használatosak, míg a speciális ferroötvözetek felhasználása változatosabb. Általában a vasötvözetek körülbelül 90%-át az acéliparban használják fel.
Mint fentebb említettük, a vasötvözetek két fő kategóriába sorolhatók: ömlesztett ötvözetek (ferrokróm, ferroszilícium, ferromangán, szilícium-mangán és ferronikkel) és speciális ötvözetek (ferrovanadium, ferromolibdén, vasvolfrám, ferrotitanium, ferrobór ésferronióbium).

Vasötvözetek gyártása

A ferroötvözetek előállításának két fő módja van, az egyik a szén felhasználása megfelelő olvasztási eljárásokkal kombinálva, a másik pedig a metalloterm redukció más fémekkel. Az előbbi eljárást általában szakaszos műveletekhez kötik, míg az utóbbit főként speciális, jó minőségű ötvözetek kezelésére használják, amelyek általában alacsonyabb széntartalmúak.

Submerged Arc Process

A merülőíves eljárás redukciós olvasztási művelet. A reaktánsok fémércekből állnak (vas-oxid, szilícium-oxid, mangán-oxid, króm-oxid stb.). és redukálószert, szénforrást, általában koksz, faszén, erősen és alacsony illékonyságú szén vagy fűrészpor formájában. Folyasztószerként mészkő is hozzáadható. A nyersanyagokat összezúzzák, osztályozzák, és bizonyos esetekben megszárítják, mielőtt egy keverőkamrába szállítanák mérlegelés és keverés céljából.

Szállítószalagok, vödrök, skip liftek vagy autók szállítják a feldolgozott anyagot a kemence feletti garatba. A keveréket ezután gravitációs úton adagoljuk egy adagolócsatornán keresztül, szükség szerint folyamatosan vagy szakaszosan. A reakciózóna magas hőmérsékletén a szénforrás reakcióba lép a fém-oxidokkal, szén-monoxidot képezve, és az ércet nem nemesfémekké redukálja.

Az elektromos ívkemencében történő olvasztást az elektromos energia hővé alakításával hajtják végre. Az elektródákra alkalmazott váltakozó áram hatására az elektródák csúcsai között elektromos áram folyik át a töltésen. Ez olyan reakciózónát biztosít, amelynek hőmérséklete akár 2000 °C (3632 °F). Ahogy a váltakozó áram folyik az elektródacsúcsok között, az egyes elektródák hegye folyamatosan változtatja a polaritást. Az egyenletes elektromos terhelés fenntartása érdekében az elektróda mélységét mechanikus vagy hidraulikus eszközökkel automatikusan, folyamatosan változtatják.

Exoterm (metallitermikus) folyamatok

Az exoterm eljárásokat általában alacsony széntartalmú, kiváló minőségű ötvözetek előállítására használják. Az ebben az eljárásban használt közbenső olvadt ötvözet származhat közvetlenül egy merülő ívkemencéből vagy más típusú fűtőberendezésből. A szilícium vagy az alumínium az olvadt ötvözetben lévő oxigénnel egyesül, ami a hőmérséklet hirtelen emelkedését és az olvadt fürdő intenzív keverését eredményezi.

Alacsony és közepes széntartalmú ferrokróm (FeCr) és ferromangán (FeMn) szilíciumredukcióval keletkezik. Az alumínium redukcióját fémkróm előállítására használják,ferrotitanium, ferrovanadiumés ferronióbium.Ferromolibdénésvasvolfrámvegyes alumínium és szilícium hőkezelési eljárással készülnek. Bár az alumínium drágább, mint a szén vagy a szilícium, a termék tisztább. Az alacsony széntartalmú (LC) ferrokrómot általában krómérc és mész kemencében történő olvasztásával állítják elő.

Ezután meghatározott mennyiségű megolvadt ferroszilíciumot egy acél üstbe helyeznek. Ezután ismert mennyiségű közepes minőségű ferroszilíciumot adnak az üsthez. A reakció rendkívül exoterm, és krómot szabadít fel az ércéből, így LC ferrokróm és kalcium-szilikát salak keletkezik. Ez a salak, amely még mindig tartalmaz visszanyerhető króm-oxidot, reakcióba lép az olvadt nagy széntartalmú ferrokrómmal egy második üstben, és közepes minőségű ferrokrómot állít elő. Az exoterm folyamatokat általában nyitott edényekben hajtják végre, és a redukciós folyamat során rövid ideig a merülőíves folyamatokhoz hasonló kibocsátásokat eredményezhetnek.