Hvad ferrolegeringer er, og hvorfor de betyder noget
En ferrolegering er en legering af jern med et eller flere andre grundstoffer, fremstillet specifikt til at blive tilsat smeltet stål eller jern, så den nødvendige sammensætning og egenskaber kan opnås. Legeringerne fremstilles i elektriske ovne eller ved metallotermisk reduktion, og de leveres i klump-, granuleret eller pulverform alt efter, hvordan de tilsættes. Deres anvendelser rækker langt ud over simpel legering, og de vigtigste anvendelser er beskrevet i afsnittene nedenfor.
Podemidler i støberiindustrien
En af de klassiske anvendelser er som et podemiddel, nogle gange beskrevet som et stålkernepodemiddel, i støberiet. Ændring af egenskaberne af støbejern og støbestål er ikke kun et spørgsmål om kemi; det er også et spørgsmål om at kontrollere, hvordan støbningen størkner. Den sædvanlige foranstaltning er at tilsætte visse ferrolegeringer til smelten før støbning, så de fungerer som kerner og fremmer dannelsen af korncentre.
Effekten af denne behandling er at gøre grafittformen lille og spredt i stedet for groft og klynget, og at forfine kornene i metalmatrixen. Støbningen viser så en mere ensartet struktur, bedre mekaniske egenskaber og færre lokale fejl. Podningspraksis afhænger derfor stærkt af valget af podemiddelkvalitet, tilsætningsstørrelsen og forsinkelsen mellem tilsætning og hældning.
Reduktionsmidler i stålfremstilling og ferrolegeringsproduktion
Ferrolegeringer er også udvalgt som reduktionsmidler. Silicium-bærende legeringer bruges til at reducere oxider og producere andre ferrolegeringer såsom ferromolybdæn og ferrovanadium, og silicium-chromlegeringer og mangan-siliciumlegeringer tjener som reduktionsmidler i produktionen af ferromangan med lavt-kulstofindhold. I disse reaktioner tager silicium eller mangan-siliciumlegering oxygenet fra det oxidiske råmateriale og efterlader det påkrævede legeringselement i metallisk form, hvilket er hvor lave-kulstofkvaliteter, der kan fremstilles uden at tilsætte kulstof til smelten.
| Ferrolegeringsfamilie | Typisk funktion | Hvor det bruges |
|---|---|---|
| Silicium-bærende legeringer | Reduktionsmiddel og deoxiderende middel | Produktion af ferromolybdæn og ferrovanadium; stål deoxidation |
| Mangan-siliciumlegeringer | Reduktionsmiddel | Lav-kulstofproduktion af ferromangan |
| Silicium-chromlegeringer | Reduktionsmiddel og legeringskilde | Lavt-carbon-chrom-tilsætninger |
| Ferromangan med lavt og medium kulstofindhold | Legerings- og elektroderåmateriale | Ikke-jernholdig metallurgi og elektrodeindustrien |
| Ferrokrom | Anode råmateriale og legeringskilde | Produktion af chromider og forkromning |
Ikke-jernmetallurgi og den kemiske industri
I ikke-jernmetallurgi og i den kemiske industri er brugen af ferrolegeringer blevet stadig mere udbredt. Ferromangan med lavt og medium kulstofindhold anvendes til fremstilling af elektroder, hvor et manganindhold, der er fri for for meget kulstof, er vigtigt. Ferrochrom bruges som anodemateriale i fremstillingen af chromider og ved forkromning, hvor det giver det chrom, der overføres til elektrolytten eller til den belagte overflade. Nogle ferrolegeringer bruges også som råmaterialer til høj-temperaturbestandige materialer, hvor deres bidrag er til det færdige produkts oxidationsmodstand og varmestyrke.
Udvælgelse og kvalitetsovervejelser
Karakter og analyse.Valget af kvalitet er drevet af det nødvendige element og af restgrænserne for stålet eller støbegodset, så analysen af hvert parti skal kontrolleres i forhold til specifikation.
Partikelstørrelse.Klump, granuleret og pulverkvaliteter opfører sig forskelligt i øsen og i formen; størrelsesområdet skal matche tilføjelsesmetoden.
Urenhedskontrol.Fosfor- og svovlniveauer er afgørende, hvor der kræves et rent stål, selv når hovedelementindholdet er korrekt.
Opløsningsadfærd.En ferrolegering er kun nyttig, hvis den opløses fuldstændigt og forudsigeligt i smelten inden for den tid, der er til rådighed.
Fugt og opbevaring.Ferrolegeringer opbevares tørt; fugtigt materiale indfører brint og kan forårsage sprøjt, når det oplades.
Ofte stillede spørgsmål
Q: Hvad er de vigtigste anvendelser af ferrolegeringer?
De bruges som podemidler i støberiindustrien, som reduktionsmidler og deoxidationsmidler i stålfremstilling og produktion af ferrolegeringer og som råmaterialer i non-jernmetallurgi, den kemiske industri og produktion af høj-temperaturbestandige materialer.
Q: Hvordan fungerer ferrolegeringer som podemidler?
Tilsat til smelten før støbning fungerer de som kerner, der danner korncentre, så grafitten bliver lille og spredt, kornet raffineres og støbningens ydeevne forbedres.
Q: Hvilke ferrolegeringer bruges som reduktionsmidler?
Silicium-bærende legeringer bruges til fremstilling af ferromolybdæn og ferrovanadium, og silicium-chrom og mangan-siliciumlegeringer bruges som reduktionsmidler i produktion af ferromangan med lavt-kulstofindhold.
Q: Hvad bruges ferrolegeringer til udendørs stålfremstilling?
Ferromangan med lavt og medium kulstofindhold bruges til elektroder, ferrochrom bruges som et anodemateriale til chromider og forkromning, og nogle ferrolegeringer leverer produktionen af høj-temperaturbestandige materialer.
Q: Hvad bestemmer den karakter, der vælges?
Det nødvendige element, restgrænserne for stålet eller støbegodset og tilsætningsmetoden, da partikelstørrelse og opløsningsadfærd skal passe til den måde, hvorpå materialet indføres i smelten.
Q: Hvorfor er urenhedskontrol vigtig?
Fosfor- og svovlgrænser er kritiske for rent stål og for støbegods med krævende sejhedskrav, så de kontrolleres uafhængigt af hovedelementindholdet.
