روش‌های تولید فروآلیاژها
روش‌های زیادی برای تولید فروآلیاژها وجود دارد که بیشتر آنها توسط پیرومتالورژی تولید می‌شوند.
روش‌های تولید فروآلیاژها بر اساس تجهیزات ذوب، روش‌های عملیاتی و منابع حرارتی مورد استفاده به طور عمده به موارد زیر تقسیم می شوند:
I.طبقه‌بندی بر اساس تجهیزات تولید
با توجه به تجهیزات تولید می‌توان آن را به روش کوره بلند، روش کوره الکتریکی، روش خارج از کوره، روش کنورتور و روش کوره مقاومت در برابر خلاء تقسیم کرد.
- روش کوره الکتریکی
کوره الکتریکی روش اصلی تولید فروآلیاژها است و خروجی آن حدود 80 درصد کل فروآلیاژها را تشکیل می‌دهد.
- روش کوره بلند
تجهیزات اصلی مورد استفاده در روش کوره بلند، کوره بلند می‌باشد. روش کوره بلند اولین روش تولید فروآلیاژ است. فرآیند کوره بلند دارای مزایایی از جمله بهره‌وری بالای نیروی کار و هزینه کم است. با این حال، با توجه به محدودیت دمایی کوره بلند و اشباع کامل فلز از کربن در طول فرآیند ذوب کوره بلند، این روش معمولاً فقط برای تولید فروآلیاژهایی با عناصر کاهنده و فروآلیاژهای کم عیار استفاده می‌شود.
- روش خارج از کوره (روش حرارتی فلزی)
روش خارج از کوره از سیلیسیم، آلومینیوم یا آلیاژ آلومینیوم-منیزیم به عنوان یک عامل کاهنده استفاده می‌کند و ذوب، با اتکا بر گرمای شیمیایی تولیدشده از واکنش احیا اتفاق می‌افتد. تجهیزات اصلی مورد استفاده، کوره استوانه‌ای است. مواد اولیه مورد استفاده شامل کنسانتره، عامل کاهنده، فلاکس، عامل گرمایش، براده‌های فولادی، سنگ آهن و غیره می‌باشد.
- روش کنورتور اکسیژن
تجهیزات اصلی مورد استفاده در این روش، کنورتور می‌باشد. با توجه به طریقه تامین اکسیژن، روش‌های دمش کامپوزیت از بالا به پایین، از کنار و از پایین به بالا وجود دارد. مواد اولیه مورد استفاده عبارتند از فروآلیاژ مایع پرکربن، اکسیژن خالص، مواد خنک‌کننده، سرباره‌ساز و غیره. فروآلیاژ مایع پرکربن به مبدل اضافه می‌شود و اکسیژن پرفشار از طریق تفنگ اکسیژن به داخل کوره دمیده می‌شود. . تولید به صورت متناوب، بسته به گرمای حاصل از واکنش اکسیداسیون انجام می‌شود.
- روش کوره مقاومت در برابر خلاء
کوره مقاومت در خلاء برای تولید محصولات فروکروم با میکروکربن، نیترید فروکروم و نیترید فرومنگنز با مقدار کربن بسیارکم استفاده می‌شود. تجهیزات اصلی در این روش، کوره مقاومت در برابر خلاء است.
II. طبقه‌بندی بر اساس منبع حرارتی
با توجه به منابع مختلف گرما، می توان آن را به روش کربوترمال، روش الکتروترمال، روش الکترو سیلیکوترمال و روش حرارتی فلزی تقسیم کرد.
- روش حرارتی کربنی
منبع حرارتی فرآیند ذوب کربوترمال عمدتاً گرمای ناشی از احتراق کک است. کک به عنوان عامل کاهنده برای کاهش اکسیدهای موجود در سنگ معدن استفاده می‌شود. تولید با این روش به طور مداوم در کوره بلند انجام می‌شود.
- روش الکتروترمال
انرژی الکتریکی، منبع اصلی گرما در فرآیند ذوب الکتروترمال است. اکسیدهای موجود در سنگ معدن با عامل کاهنده کربن احیا می‌شوند و فرآیند عملیات مداوم در کوره احیا انجام می‌شود.
- روش الکترو سیلیکوترمال
انرژی الکتریکی، منبع اصلی گرما در واکنش ذوب در فرآیند الکترو سیلیکوترمال است و بقیه نیز از گرمای آزاد شده هنگام اکسید شدن سیلسیم حاصل می‌شود. سیلیسیم (فروسیلیکون، آلیاژ منگنز-سیلیسیم و آلیاژ کروم-سیلیسیم)، به عنوان عامل کاهنده، برای کاهش اکسیدهای موجود در سنگ معدن استفاده می‌شود. تولید، یک فرایند متناوب در یک کوره تصفیه است.
- روش حرارتی فلزی
منبع حرارتی فرآیند متالورژیکی، عمدتاً گرمایی است که توسط عوامل کاهنده فلزی مانند سیلیسیم و آلومینیوم هنگام احیای اکسیدها در کنسانتره ها ساطع می‌شود. تولید در کوره تیوبی به صورت متناوب انجام می‌شود.
III. طبقه‌بندی بر اساس روش و فرآیند عملیات
با توجه به ویژگی‌های فرآیند تولید و بهره‌برداری می توان آن را به روش فلاکس، روش بدون حلال، روش بدون سرباره و روش ذوب پیوسته و متناوب تقسیم کرد.
- روش فلاکس
ذوب آلیاژهای آهنی به روش فلاکس، از مواد کربنی، سیلیسیم یا سایر فلزات به عنوان عامل کاهنده استفاده می‌کند. مواد سرباره ساز باید برای تنظیم ترکیب و خواص سرباره در طول تولید اضافه شود. در صورت استفاده از سرباره قلیایی می توان فرومنگنز با میزان کربن بالا تولید کرد.
- روش بدون فلاکس
به طور کلی از مواد کربنی به عنوان عامل‌کاهنده در تولید فروآلیاژهای بدون فلاکس استفاده می‌شود. ترکیب و خواص سرباره با افزودن مواد سرباره ساز در تولید تنظیم نمی شود. در صورت استفاده از سنگ معدن منگنز مرغوب، از سرباره اسیدی برای تولید فرومنگنز با کربن بالا و فسفر کم استفاده می‌شود و سرباره ای غنی از منگنز به دست می‌آید.
- روش بدون اسلاج (لجن)
فرایند ذوب بدون لجن آلیاژهای آهنی، یک فرآیند ذوب پیوسته در یک کوره احیا با استفاده از عامل کاهنده کربنی، سیلیسی یا آلیاژهای باز تولید شده به عنوان مواد اولیه است. محصولات شامل فروسیلیس، سیلیسیم صنعتی، آلیاژهای کروم-سیلیسیم و غیره می‌باشد.
- روش با اسلاج (لجن)
ذوب سرباره فروآلیاژها عبارت است از تولید فروآلیاژ در های الکتریکی احیا یا تصفیه با انتخاب نوع سیستم سرباره و بازیسیته مناسب. نسبت سرباره به آهن تحت تأثیر انواع مختلف و شرایط مواد اولیه مربوطه قرار می‌گیرد. محصولات شامل فرومنگنز با کربن بالا، آلیاژ سیلیسیم منگنز، فروکروم با کربن بالا و غیره است.
- روش ذوب پیوسته
روش ذوب پیوسته به این صورت است که کوره را به طور پیوسته با توجه به افت سطح شارژ در دهانه کوره شارژ می‌کنند، در حالی که آلیاژ و سرباره انباشته شده در حوضچه کوره به طور منظم تخلیه می‌شود. با ذوب احیایی قوس غوطه‌ای، توان اجرایی تقریباً برابر و پایدار است.
- روش ذوب دوره‌ای
ذوب دوره‌ای فرآیندی است که در آن بار در کوره کنسانتره یا به صورت یک بچ می‌شود و به طور کلی به دو مرحله تقسیم می‌شود: ذوب و تصفیه که در آنها الکترود توسط شارژ کوره پوشانده می‌شود.
مرجع: www.electricarcfurnaces.com