Jak produkowane są żelazostopy?

Żelazostopy

Żelazostopy to stopy główne zawierające żelazo i jeden lub więcej metali nieżelaznych jako pierwiastki stopowe. Żelazostopy dzieli się ogólnie na dwie kategorie: żelazostopy luzem (produkowane w dużych ilościach w elektrycznych piecach łukowych) i żelazostopy specjalne (produkowane w mniejszych ilościach, ale o rosnącym znaczeniu). Żelazostopy luzem stosowane są wyłącznie w hutnictwie stali i odlewniach stali, natomiast zastosowania żelazostopów specjalnych są bardziej zróżnicowane. Ogólnie rzecz biorąc, około 90% żelazostopów wykorzystuje się w przemyśle stalowym.
Jak wspomniano powyżej, żelazostopy można podzielić na dwie główne kategorie: stopy masowe (żelazochrom, żelazokrzem, żelazomangan, krzemomangan i żelazonikiel) oraz stopy specjalne (żelazowanad, żelazomolibden, żelazowolfram, ferrotytan, ferroboron iżelazoniob).

Produkcja żelazostopów

Istnieją dwie główne metody produkcji żelazostopów, jedna to wykorzystanie węgla w połączeniu z odpowiednimi procesami wytapiania, a druga to redukcja metalotermiczna innymi metalami. Pierwszy proces jest zwykle związany z operacjami wsadowymi, podczas gdy drugi jest stosowany głównie w celu skupienia się na specjalistycznych stopach wysokiej jakości, które zwykle mają niższą zawartość węgla.

Proces łuku zanurzonego

Proces łuku krytym jest operacją wytapiania redukcyjnego. Reagenty składają się z rud metali (tlenek żelaza, tlenek krzemu, tlenek manganu, tlenek chromu itp.). oraz środek redukujący, źródło węgla, zwykle w postaci koksu, węgla drzewnego, węgli o wysokiej i niskiej lotności lub trocin. Wapień można również dodać jako topnik. Surowce są kruszone, sortowane, a w niektórych przypadkach suszone, zanim zostaną przesłane do komory mieszania w celu zważenia i wymieszania.

Przenośniki, łyżki, podnośniki kontenerowe lub samochody dostarczają przetworzony materiał do leja zasypowego nad piecem. Następnie mieszanina jest podawana grawitacyjnie przez rynnę podającą, w sposób ciągły lub przerywany, w zależności od potrzeb. W wysokich temperaturach w strefie reakcji źródło węgla reaguje z tlenkami metali, tworząc tlenek węgla i redukując rudę do metali nieszlachetnych

Wytapianie w elektrycznym piecu łukowym odbywa się poprzez konwersję energii elektrycznej na ciepło. Prąd przemienny przyłożony do elektrod powoduje przepływ prądu elektrycznego przez ładunek pomiędzy końcówkami elektrod. Zapewnia to strefę reakcyjną o temperaturach sięgających 2000°C (3632°F). Gdy prąd przemienny przepływa pomiędzy końcówkami elektrod, końcówka każdej elektrody stale zmienia polaryzację. Aby utrzymać równomierne obciążenie elektryczne, głębokość elektrody jest automatycznie zmieniana w sposób ciągły za pomocą środków mechanicznych lub hydraulicznych.

Procesy egzotermiczne (metalotermiczne).

Procesy egzotermiczne są powszechnie stosowane do produkcji wysokiej jakości stopów o niskiej zawartości węgla. Pośredni stopiony stop stosowany w tym procesie może pochodzić bezpośrednio z pieca z łukiem krytym lub z innego rodzaju urządzenia grzewczego. Krzem lub aluminium łączy się z tlenem w stopionym stopie, powodując gwałtowny wzrost temperatury i intensywne mieszanie stopionej kąpieli.

Żelazochrom (FeCr) i żelazomangan (FeMn) o niskiej i średniej zawartości węgla powstają w wyniku redukcji krzemu. Redukcja aluminium stosowana jest do produkcji chromu metalicznego,ferrotytan, żelazowanadi żelazoniob.FerromolibdenIżelazowolframsą produkowane w procesie obróbki cieplnej mieszanego aluminium i krzemu. Chociaż aluminium jest droższe niż węgiel czy krzem, produkt jest czystszy. Żelazochrom niskoemisyjny (LC) jest zwykle wytwarzany przez topienie rudy chromu i wapna w piecu.

Następnie określoną ilość stopionego żelazokrzemu umieszcza się w stalowej kadzi. Następnie do kadzi dodaje się znaną ilość żelazokrzemu o średniej jakości. Reakcja jest wyjątkowo egzotermiczna i uwalnia chrom z rudy, tworząc żużel żelazochromowy LC i krzemian wapnia. Żużel ten, który nadal zawiera odzyskiwalny tlenek chromu, reaguje ze stopionym żelazochromem wysokowęglowym w drugiej kadzi, tworząc żelazochrom średniej jakości. Procesy egzotermiczne są zwykle przeprowadzane w otwartych zbiornikach i mogą powodować emisje podobne do procesów w łuku krytym przez krótki okres czasu podczas procesu redukcji.