Hvad en ferrosiliciumfabrik faktisk producerer
Ferrosilicium er en masterlegering af silicium og jern, der forbruges i ton-skalapartier af stålværker, støberier, magnesiumfabrikker og producenter af svejsetilbehør. En ferrosiliciumfabrik fungerer derfor som en omdanner af tre relativt billige input - kvartsit-, kulstof- og jernenheder - til et klassificeret produkt, hvis værdi hviler på to ting: hvor stramt siliciumindholdet i en varme kontrolleres, og hvor tæt det leverede størrelsesområde matcher kundens opladningspraksis.
Anlægget er organiseret omkring to enheder, der deler en enkelt kvalitetsløkke. Ovnenheden smelter legeringen og tapper den; processorenheden køler, knuser, sigter, af-stryger og pakker den. Ingen af enhederne kan kompensere for den anden. En perfekt smeltet varme, der er dårligt afskærmet, svigter stadig ved øsen, og et fremragende sigtet produkt med et drivende siliciumindhold fejler stadig i formen.
Ovnenhed: Reduktion af silica i en nedsænket lysbueovn
Industrielt ferrosilicium smeltes i en trefaset dykket lysbueovn.- Skallen er en cylindrisk stålbeholder beklædt med ildfaste mursten over en kulstofild, og strømmen føres af kulstof- eller selvbagende elektroder, der forbruges langsomt og glider nedad for at kompensere. Ladningen - kvartsit eller vasket silicasand, metallurgisk koks som reduktionsmiddel og jernenheder såsom mølleskala eller rent stålskrot - føres kontinuerligt rundt i elektrodecirklen.
Elektrisk energi omdannes direkte til varme i ladningens modstand, og reduktionen af silica med kulstof sker i den varme zone under hver elektrode. Jern enheder er til stede, så det dannede silicium absorberes i en smeltet jern-siliciumfase i stedet for at forlade ovnen som røg eller som en viskøs, silicium-rig slagge. Kulstof forlader reaktionen hovedsageligt som kulilte.
Den smeltede legering tappes ved omkring 1.700 til 1.800 grader Celsius, en temperatur et godt stykke over smelteområdet for selve legeringen, fordi smelten skal forblive flydende nok til at klare hanehullet og fylde støbebedet. Tapintervaller på en til to timer er typiske, men en ovnkampagne måles i måneder: ladningsblanding, elektrodeposition, slaggekontrol og ildfast slid er det, der afgør, hvor længe en foring overlever.
Off-gashåndtering former anlægget omkring ovnen. En semi-lukket ovn bruger en-vandkølet emhætte og forbrænder kulilte over ladningen; en lukket ovn holder gassen inde i skallen, renser den og sender den til varmegenvinding eller elproduktion. Begge designs har indflydelse på, hvor tæt ladningen kan forsegles og dermed hvor meget silicium der går tabt som røg.
Forarbejdningsenhed: Køling, knusning, sigtning og pakning
Den tappede legering støbes i et leje eller i forme, afkøles og reduceres derefter i to eller tre knusetrin, normalt en kæbeknuser efterfulgt af rulleknusere. Multi-vibrerende sigte opdeler derefter det knuste materiale i de områder, som stålværker og støberier rent faktisk oplader.
0-1 mm og 0-3 mm: fine kvaliteter til tilsætning af slev og til svejseelektrodebelægninger
0-10 mm og 1-10 mm: universalkvaliteter til stålfremstilling og støbning
10-50 mm og 50-100 mm: klumpkvaliteter til ovnladning
Magnetisk adskillelse fjerner trampjern frigivet ved knuserslid, og fine kvaliteter tørres inden emballering, så fugten inde i posen forbliver under kontrol. Pakning følger samme logik: 25 kg poser til manuel tilføjelse, 1 mt jumboposer til kran-ladestationer eller ståltromler, hvor køberens gård kræver det. Størrelse og pakning er produceret efter købers specifikationer frem for en enkelt fast husstandard.
Typisk kemisk specifikation af ferrosiliciumkvaliteter
Ferrosiliciumkvalitetssystemet, der anvendes af kinesiske producenter, følger den nationale standard GB/T 2272, hvor klassenummeret angiver minimumsindholdet af silicium. Tabellen nedenfor viser de grænser, der normalt garanteres for de fire kvaliteter, der oftest bestilles.
| Grad | Si (%) min | Al (%) max | C (%) maks | S (%) max | P (%) maks |
|---|---|---|---|---|---|
| FeSi 65 | 65 | 2.0 | 0.20 | 0.02 | 0.04 |
| FeSi 70 | 70 | 2.0 | 0.20 | 0.02 | 0.04 |
| FeSi 72 | 72 | 2.0 | 0.20 | 0.02 | 0.04 |
| FeSi 75 | 75 | 2.0 | 0.20 | 0.02 | 0.04 |
Aluminium er det element, der bestemmer, hvilken kvalitet en varme endelig sælges som. Almindelig FeSi 75 bærer op til 2,0 procent aluminium, mens lave-aluminiumversioner af samme siliciumindhold holdes tæt på 0,5 procent eller derunder for stålplader og til støbegods, hvor indeslutninger skal holdes små. Fosfor og svovl er begrænset, fordi begge er skadelige i det endelige stål, og siliciumgenvinding ved slev er afhængig af størrelsen af tilsætningen lige så meget som af analysen.
Kvalitetskontrol fra råmateriale til fyldt pose
En fabrik, der sender den samme kvalitet måned efter måned, gør det, fordi prøvetagning er indbygget i flowet i stedet for tilføjet til sidst. Kvartsit-, koks- og jernenheder kontrolleres før opladning; der udtages prøver af smelten ved taphullet; det knuste parti udtages igen inden pakning. En ordre verificeres derfor flere gange, fra indgående råvare over produktion til den færdige pose.
Analyse udføres normalt ved røntgenfluorescensspektrometri, som exciterer prøven og aflæser de resulterende energi- og bølgelængdelinjer element for element, med forbrændingsmetoder, der anvendes til kulstof og svovl. En enkelt bestemmelse tager kun et par minutter og forbruger eller ændrer ikke prøven, så den samme prøve kan opbevares til en anden vurdering. Beholdte prøver opbevares, så en tvist om et leveret parti kan afgøres mod den originale varme, og tredjeparts-for-forsendelseskontrol kan arrangeres, når købers egen kvalitetsafdeling kræver et uafhængigt certifikat.
Ofte stillede spørgsmål
Q: Hvad er forskellen mellem FeSi 65 og FeSi 75?
Tallet er minimumsindholdet af silicium, så FeSi 65 garanterer 65 procent silicium og FeSi 75 garanterer 75 procent. Højere silicium betyder, at en mindre vægt af legering er nødvendig for den samme siliciumtilsætning, mens den lavere kvalitet koster mindre pr. ton og ofte er tilstrækkelig til kraftig deoxidation.
Spørgsmål: Hvorfor har aluminiumindholdet betydning i ferrosilicium?
Aluminium kommer ind i stålet med legeringen og danner hårde oxidindeslutninger. Almindelige kvaliteter tillader op til 2,0 procent aluminium, men lavt-aluminium FeSi 75 er specificeret til stålplader, trækkvaliteter og støbegods, hvor inklusionskontrol er kritisk.
Q: Hvilket størrelsesområde skal et stålværk bestille?
Klump på 10-50 mm eller 50-100 mm opløses langsomt og passer til ovnladning, mens 0-3 mm og 0-10 mm opløses hurtigt og passer til øsetilsætninger og trådindsprøjtning. Valget afhænger af tilføjelsesmetoden, ikke af karakteren.
Q: Hvordan pakkes ferrosilicium til forsendelse?
Standardpakning er en 25 kg pose eller en 1 mt jumbopose, og der anvendes ståltromler, hvor modtagegården kræver det. Posens vægt kontrolleres før afsendelse, og fugt kontrolleres for fine kvaliteter.
Q: Hvor ofte testes en ferrosiliciumordre?
Den sædvanlige praksis er at teste mere end fire gange for én ordre, der dækker indgående råvarer, smelteprocessen og det færdige produkt, med et analysecertifikat udstedt for det leverede parti.
Q: Kan ovnen levere tilpassede størrelser og pakning?
Ja. Knusnings- og sigtekredsløb kan nulstilles til at producere mellemfraktioner, og pakkelinjer kan ændres mellem poser og tromler, så størrelse, form og pakning behandles som ordre-specifikke variabler i stedet for faste katalogartikler.
