Hợp kim sắt được sản xuất như thế nào?

Hợp kim sắt

Hợp kim sắt là hợp kim chính có chứa sắt và một hoặc nhiều kim loại màu làm nguyên tố hợp kim. Hợp kim sắt thường được chia thành hai loại: hợp kim sắt số lượng lớn (được sản xuất với số lượng lớn trong lò hồ quang điện) và hợp kim sắt đặc biệt (được sản xuất với số lượng nhỏ hơn nhưng có tầm quan trọng ngày càng tăng). Hợp kim sắt số lượng lớn được sử dụng riêng trong sản xuất thép và các xưởng đúc thép, trong khi việc sử dụng các hợp kim sắt đặc biệt thì đa dạng hơn. Nhìn chung, khoảng 90% hợp kim sắt được sử dụng trong ngành thép.
Như đã đề cập ở trên, hợp kim sắt có thể được chia thành hai loại chính: hợp kim khối (sắt thép, ferrosilicon, ferromanganese, silicon mangan và ferronickel) và các hợp kim đặc biệt (ferrovanadi, ferromolypden, sắt vonfram, ferrotitani, ferroboron vàferroniobium).

Sản xuất hợp kim Ferro

Có hai phương pháp chính để sản xuất hợp kim sắt, một là sử dụng carbon kết hợp với các quy trình nấu chảy thích hợp, và hai là khử nhiệt kim loại với các kim loại khác. Quá trình trước thường liên quan đến các hoạt động theo mẻ, trong khi quá trình sau chủ yếu được sử dụng để tập trung vào các hợp kim cao cấp chuyên dụng thường có hàm lượng carbon thấp hơn.

Quá trình hồ quang chìm

Quá trình hồ quang chìm là một hoạt động nấu chảy khử. Các chất phản ứng bao gồm quặng kim loại (oxit sắt, oxit silic, oxit mangan, oxit crom, v.v.). và chất khử, nguồn cacbon, thường ở dạng than cốc, than củi, than có độ bay hơi cao và thấp, hoặc mùn cưa. Đá vôi cũng có thể được thêm vào như một chất trợ dung. Nguyên liệu thô được nghiền, phân loại và trong một số trường hợp được sấy khô trước khi được chuyển đến buồng trộn để cân và trộn.

Băng tải, gầu, thang máy hoặc ô tô đưa nguyên liệu đã qua xử lý đến phễu phía trên lò. Hỗn hợp này sau đó được cấp bằng trọng lực thông qua máng cấp liệu, liên tục hoặc không liên tục, theo yêu cầu. Ở nhiệt độ cao của vùng phản ứng, nguồn carbon phản ứng với các oxit kim loại tạo thành carbon monoxide và khử quặng thành kim loại cơ bản

Quá trình nấu chảy trong lò hồ quang điện được thực hiện bằng cách chuyển đổi năng lượng điện thành nhiệt. Dòng điện xoay chiều đặt vào các điện cực làm cho dòng điện chạy qua điện tích giữa các đầu điện cực. Điều này cung cấp vùng phản ứng với nhiệt độ cao tới 2000°C (3632°F). Khi dòng điện xoay chiều chạy giữa các đầu điện cực, đầu mỗi điện cực liên tục thay đổi cực tính. Để duy trì tải điện đồng đều, độ sâu điện cực được tự động thay đổi liên tục bằng phương tiện cơ học hoặc thủy lực.

Các quá trình tỏa nhiệt (nhiệt kim)

Các quá trình tỏa nhiệt thường được sử dụng để sản xuất hợp kim cao cấp có hàm lượng cacbon thấp. Hợp kim nóng chảy trung gian được sử dụng trong quá trình này có thể được lấy trực tiếp từ lò hồ quang chìm hoặc từ một loại thiết bị gia nhiệt khác. Silicon hoặc nhôm kết hợp với oxy trong hợp kim nóng chảy, dẫn đến nhiệt độ tăng mạnh và khuấy trộn mạnh bể nóng chảy.

Ferrochromium (FeCr) và ferromanganese (FeMn) có hàm lượng carbon thấp và trung bình được tạo ra bằng cách khử silicon. Quá trình khử nhôm được sử dụng để sản xuất crom kim loại,ferrotitani, ferrovanadivà ferroniobium.FermolypdenVàsắt vonframđược sản xuất bằng quy trình xử lý nhiệt hỗn hợp nhôm và silicon. Mặc dù nhôm đắt hơn carbon hay silicon nhưng sản phẩm lại tinh khiết hơn. Ferrochromium carbon thấp (LC) thường được sản xuất bằng cách nung chảy quặng crôm và vôi trong lò nung.

Một lượng ferrosilicon nóng chảy xác định sau đó được đặt vào một cái muôi thép. Sau đó, một lượng ferrosilicon cấp trung gian đã biết được thêm vào muôi. Phản ứng tỏa nhiệt cực cao và giải phóng crom khỏi quặng của nó, tạo ra xỉ sắt LC và xỉ canxi silicat. Xỉ này vẫn chứa oxit crom có ​​thể thu hồi được, phản ứng với sắt thép có hàm lượng cacbon cao nóng chảy trong muôi thứ hai để tạo ra sắt thép loại trung bình. Các quá trình tỏa nhiệt thường được thực hiện trong các bình hở và có thể tạo ra lượng khí thải tương tự như các quá trình hồ quang chìm trong một khoảng thời gian ngắn trong quá trình khử.