În prezent, feroaliajele sunt produse prin metode de furnal înalt, electrotermice (în cuptoare cu arc electric) și metalotermice (cuptoare electrice și în afara cuptorului). Recent, se utilizează din ce în ce mai mult metodele de obținere a feroaliajelor prin tratament termic în vid în stare solidă și lichidă, rafinarea aliajelor de carbon prin purjarea cu oxigen într-un convertor, amestecarea topiturilor lichide etc.
Conținut
Producerea feroaliajelor în înalte furnale
Numărul de feroaliaje topite în furnale este limitat la aceste aliaje, a căror topire nu necesită temperaturi foarte ridicate și care au un conținut redus de element principal. În furnalele înalte se topesc ferrosiliciul de furnal cu 9-15% Si, fierul oglindă cu 10-25% Mn, ferromanganul carbonic cu 70-80% Mn, ferofosforul cu 15% P și alte aliaje. Feroaliajele topite în furnale sunt saturate cu carbon și, datorită consumului ridicat de cocs (comparativ cu metodele electrotermice), sunt mai poluate cu sulf și fosfor. Producția totală de feroaliaje prin această metodă este redusă.
Producerea electrotermală a feroaliajelor
Producția electrotermică de feroaliaje se împarte în două procese, în funcție de tipul de agent de reducere utilizat: reducerea carbonului, bazată pe utilizarea materialelor carbonate ca agenți de reducere, și metalotermia, bazată pe utilizarea siliciului și aluminiului și a aliajelor acestora ca agenți de reducere.
În funcție de principiul de funcționare, producția electrotermică de feroaliaje poate fi continuă sau discontinuă. Într-un proces continuu de producție a feroaliajelor, încărcătura este încărcată în cuptor în mod uniform pe măsură ce este topită; prin urmare, nivelul încărcăturii în cuptor este aproape constant. Aliajul și zgura sunt evacuate periodic din cuptor pe măsură ce se acumulează pe fundul cuptorului. Zonele de reacții metalurgice cu temperaturi ridicate (1400-2500° C) sunt închise de un strat de încărcătură solidă și, prin urmare, pierderile de căldură și evaporarea (volatilizarea) elementelor reduse sunt reduse semnificativ. Topirea continuă cu grătar închis poate fi efectuată atât în cuptoare deschise (fără boltă), cât și în cuptoare închise (cu boltă).
Cuptoarele concepute pentru producția de aliaje rafinate funcționează prin procedeul intermitent. În producția de feroaliaje prin procedeul intermitent, topirea se realizează cu un grătar deschis. Acest tip de proces include și topirea în bloc. Procesul periodic este utilizat pentru producerea feroaliajelor prin suflare într-un convertor de oxigen, tratarea în vid în stare solidă și lichidă, producerea de aliaje nitrurate etc.
În funcție de cantitatea specifică de zgură generată, procesele de producție a feroaliajelor pot fi împărțite în procese cu zgură și procese fără zgură. Cantitatea de zgură formată este caracterizată de raportul dintre masa de zgură eliberată din cuptor și masa de aliaj eliberată, adică multiplicitatea zgurii. Într-un proces fără zgură, raportul zgurii variază între 0,05 și 0,1. Exemple de procese fără zgură sunt producția de ferrosiliciu de toate tipurile, siliciu cristalin etc., exemple de procese fără zgură sunt producția de ferocrom, ferromangan, ferotungsten etc. Raportul de zgură în aceste procese variază de la 0,4 la ≥2,5 în funcție de cantitatea și compoziția rocilor reziduale din minereu (concentrat).
Metoda metalotermică
De importanță industrială sunt producția de crom metalic prin termoaluminizare, ferotitan fără carbon, ferovanadiu, ferroniobiu și producția de ferromolibden și ferotungsten prin metoda silicotermică sau aluminiu-silicotermică etc. Procedeul metalotermic este discontinuu, topirea se realizează în gropi speciale căptușite cu material refractar.
Procesul metalotermic este discontinuu, topirea se realizează în gropi speciale căptușite cu material refractar, iar în cazul utilizării încălzirii electrice a zgurii sau în cazul topirii preliminare a unei părți din încărcătură, baia cuptorului în care se realizează topirea este făcută înlocuibilă. Pentru a reduce pierderile de căldură și, astfel, pentru a reduce consumul de agent de reducere și pentru a îmbunătăți calitatea aliajelor, se lucrează la topirea semicontinuă sau continuă în afara cuptorului.
Avantajele importante ale metodei metalotermice de producere a feroaliajelor sunt investițiile reduse de capital pentru construirea de noi ateliere, absența echipamentelor complexe și posibilitatea creșterii rapide a producției fără costuri suplimentare mari.
