Как производятся ферросплавы?

Ферросплавы

Ферросплавы — это лигатуры, содержащие железо и один или несколько цветных металлов в качестве легирующих элементов. Ферросплавы обычно делятся на две категории: массовые ферросплавы (производятся в больших количествах в электродуговых печах) и специальные ферросплавы (производятся в меньших количествах, но имеют все большее значение). Массовые ферросплавы применяются исключительно в сталелитейном и сталелитейном производстве, тогда как применение специальных ферросплавов более разнообразно. В целом в сталелитейной промышленности используется около 90% ферросплавов.
Как упоминалось выше, ферросплавы можно разделить на две основные категории: объемные сплавы (феррохром, ферросилиций, ферромарганец, кремний-марганец и ферроникель) и специальные сплавы (феррованадий, ферромолибден, ферровольфрам, ферротитан, ферробор иферрониобий).

Производство ферросплавов

Существует два основных метода производства ферросплавов: один — использование углерода в сочетании с соответствующими процессами плавки, а другой — металлотермическое восстановление другими металлами. Первый процесс обычно связан с периодическими операциями, а второй в основном используется для обработки специализированных высококачественных сплавов, которые обычно имеют более низкое содержание углерода.

Процесс под флюсом

Процесс под флюсом представляет собой операцию восстановительной плавки. Реагенты состоят из руд металлов (оксид железа, оксид кремния, оксид марганца, оксид хрома и др.). и восстановитель, источник углерода, обычно в форме кокса, древесного угля, углей с высоким и низким содержанием летучих веществ или опилок. В качестве флюса также можно добавить известняк. Сырье измельчается, сортируется и в некоторых случаях сушится перед подачей в смесительную камеру для взвешивания и смешивания.

Конвейеры, ковши, скиповые элеваторы или автомобили доставляют обработанный материал в бункер над печью. Затем смесь подается самотеком через подающий желоб непрерывно или периодически, в зависимости от необходимости. При высоких температурах реакционной зоны источник углерода вступает в реакцию с оксидами металлов с образованием монооксида углерода и восстанавливает руду до цветных металлов.

Плавка в электродуговой печи осуществляется путем преобразования электрической энергии в тепловую. Переменный ток, подаваемый на электроды, заставляет электрический ток течь через заряд между кончиками электродов. Это обеспечивает зону реакции с температурой до 2000°C (3632°F). Когда между кончиками электродов протекает переменный ток, кончик каждого электрода постоянно меняет полярность. Для поддержания равномерной электрической нагрузки глубина электрода непрерывно автоматически изменяется с помощью механических или гидравлических средств.

Экзотермические (металлотермические) процессы

Экзотермические процессы обычно используются для производства высококачественных сплавов с низким содержанием углерода. Промежуточный расплавленный сплав, используемый в этом процессе, может поступать непосредственно из печи с погруженной дугой или из нагревательного устройства другого типа. Кремний или алюминий соединяются с кислородом в расплавленном сплаве, что приводит к резкому повышению температуры и интенсивному перемешиванию ванны расплава.

Восстановлением кремния получают феррохром (FeCr) и ферромарганец (FeMn) с низким и средним содержанием углерода. Восстановление алюминия используется для получения металлического хрома.ферротитан, феррованадийи феррониобий.Ферромолибдениферровольфрампроизводятся методом смешанной термообработки алюминия и кремния. Хотя алюминий дороже углерода или кремния, продукт более чистый. Низкоуглеродистый (LC) феррохром обычно получают путем плавления хромовой руды и извести в печи.

Затем определенное количество расплавленного ферросилиция помещают в сталелитейный ковш. Затем в ковш добавляют известное количество ферросилиция промежуточной марки. Реакция чрезвычайно экзотермична и приводит к высвобождению хрома из руды с образованием LC-феррохрома и силикатного шлака кальция. Этот шлак, который все еще содержит извлекаемый оксид хрома, реагирует с расплавленным высокоуглеродистым феррохромом во втором ковше с получением феррохрома среднего качества. Экзотермические процессы обычно проводятся в открытых емкостях и могут вызывать выбросы, аналогичные процессам под флюсом, в течение короткого периода времени в процессе восстановления.