Come vengono prodotte le ferroleghe?

Ferroleghe

Le ferroleghe sono leghe madri contenenti ferro e uno o più metalli non ferrosi come elementi di lega. Le ferroleghe vengono generalmente suddivise in due categorie: ferroleghe sfuse (prodotte in grandi quantità nei forni elettrici ad arco) e ferroleghe speciali (prodotte in quantità minori ma di crescente importanza). Le ferroleghe sfuse vengono utilizzate esclusivamente nella produzione dell'acciaio e nelle fonderie di acciaio, mentre gli usi delle ferroleghe speciali sono più vari. In generale, circa il 90% delle ferroleghe vengono utilizzate nell'industria siderurgica.
Come accennato in precedenza, le ferroleghe possono essere suddivise in due categorie principali: leghe sfuse (ferrocromo, ferrosilicio, ferromanganese, silicio manganese e ferronichel) e leghe speciali (ferrovanadio, ferromolibdeno, ferrotungsteno, ferrotitanio, ferroboro eferroniobio).

Produzione di ferroleghe

Esistono due metodi principali per produrre ferroleghe, uno è l'uso del carbonio in combinazione con appropriati processi di fusione, e l'altro è la riduzione metallotermica con altri metalli. Il primo processo è solitamente associato a operazioni batch, mentre il secondo viene utilizzato principalmente per concentrarsi su leghe specializzate di alta qualità che solitamente hanno un contenuto di carbonio inferiore.

Processo ad arco sommerso

Il processo ad arco sommerso è un'operazione di fusione di riduzione. I reagenti sono costituiti da minerali metallici (ossido ferroso, ossido di silicio, ossido di manganese, ossido di cromo, ecc.). e un agente riducente, una fonte di carbonio, solitamente sotto forma di coke, carbone, carboni ad alta e bassa volatilità o segatura. Il calcare può anche essere aggiunto come flusso. Le materie prime vengono frantumate, calibrate e, in alcuni casi, essiccate, prima di essere convogliate in una camera di miscelazione per la pesatura e la miscelazione.

Trasportatori, benne, elevatori a cassone o carrelli consegnano il materiale lavorato a una tramoggia sopra il forno. La miscela viene quindi alimentata per gravità attraverso uno scivolo di alimentazione, in modo continuo o intermittente, a seconda delle esigenze. Alle alte temperature della zona di reazione, la fonte di carbonio reagisce con gli ossidi metallici per formare monossido di carbonio e riduce il minerale in metalli base

La fusione in un forno elettrico ad arco viene effettuata convertendo l'energia elettrica in calore. La corrente alternata applicata agli elettrodi fa sì che una corrente elettrica fluisca attraverso la carica tra le punte degli elettrodi. Ciò fornisce una zona di reazione con temperature fino a 2000°C (3632°F). Quando la corrente alternata scorre tra le punte degli elettrodi, la punta di ciascun elettrodo cambia continuamente polarità. Per mantenere un carico elettrico uniforme, la profondità dell'elettrodo viene variata automaticamente in modo continuo mediante mezzi meccanici o idraulici.

Processi esotermici (metallotermici).

I processi esotermici sono comunemente utilizzati per produrre leghe di alta qualità a basso contenuto di carbonio. La lega fusa intermedia utilizzata in questo processo può provenire direttamente da un forno ad arco sommerso o da un altro tipo di dispositivo di riscaldamento. Il silicio o l'alluminio si combinano con l'ossigeno nella lega fusa, provocando un forte aumento della temperatura e un'intensa agitazione del bagno fuso.

Il ferrocromo (FeCr) e il ferromanganese (FeMn) a basso e medio contenuto di carbonio vengono prodotti mediante riduzione del silicio. La riduzione dell'alluminio viene utilizzata per produrre cromo metallico,ferrotitanio, ferrovanadioe ferroniobio.FerromolibdenoEferrotungstenosono prodotti mediante un processo misto di trattamento termico di alluminio e silicio. Sebbene l’alluminio sia più costoso del carbonio o del silicio, il prodotto è più puro. Il ferrocromo a basso tenore di carbonio (LC) viene solitamente prodotto fondendo il minerale di cromo e la calce in una fornace.

Una quantità specifica di ferrosilicio fuso viene quindi posta in una siviera di acciaio. Una quantità nota di ferrosilicio di grado intermedio viene quindi aggiunta alla siviera. La reazione è estremamente esotermica e libera cromo dal suo minerale, producendo ferrocromo LC e scorie di silicato di calcio. Queste scorie, che contengono ancora ossido di cromo recuperabile, reagiscono con il ferrocromo fuso ad alto contenuto di carbonio in una seconda siviera per produrre ferrocromo di qualità media. I processi esotermici vengono solitamente eseguiti in recipienti aperti e possono produrre emissioni simili ai processi ad arco sommerso per un breve periodo di tempo durante il processo di riduzione.