December 25, 2025
La fusione delle ferroleghe comprende diverse tecniche, tra cui il metodo di riduzione elettrotermica (in particolare, la produzione di ferrocromo in forno ad arco sommerso), la riduzione termica dei metalli e l'elettrolisi. La scelta del metodo dipende dalla varietà di ferroleghe desiderata e dalle specifiche di qualità. I metodi chiave includono la riduzione carbotermica (utilizzando gli altiforni), la riduzione elettrotermica (forni ad arco sommerso per il ferrocromo), la riduzione termica dei metalli e l'elettrolisi. Inoltre, i prodotti di ferroleghe ad alto tenore di carbonio e silicio possono subire un'ulteriore raffinazione attraverso processi come la riduzione termica elettro-silicio, la decarburazione con soffiaggio di ossigeno e la decarburazione allo stato solido sotto vuoto, trasformandoli in prodotti di ferroleghe a medio e basso tenore di carbonio.
L'apparecchiatura principale per la fusione in altoforno è l'altoforno stesso, dove il processo di fusione delle ferroleghe rispecchia quello della produzione di ghisa, noto come metodo di riduzione carbotermica. I prodotti di questo metodo includono ferromanganese, ferro specchio (ferromanganese con meno del 30% di manganese), ferrosilicio a basso tenore di silicio (contenente dal 10% al 15% di silicio) e ferronickel.
La maggior parte dei prodotti di ferroleghe, come ferrosilicio, ferromanganese al carbonio, lega silicio-manganese, ferrocromo al carbonio, nichel-ferro, lega silicio-cromo e lega silicio-calcio, vengono prodotti utilizzando forni ad arco sommerso, specialmente per il ferrocromo.
In un forno ad arco sommerso, il minerale viene combinato con coke o un altro agente riducente carbonioso e la fusione viene ottenuta tramite riscaldamento elettrico. Durante il funzionamento, gli elettrodi sono sepolti all'interno della carica, generando calore ad arco tra la punta dell'elettrodo e il fondo del forno o lo strato di coke, nonché calore di resistenza dalla corrente che passa attraverso la carica e la scoria.
Dato che elementi come il manganese e il cromo formano facilmente carburi, la fusione di ferromanganese e ferrocromo produce tipicamente prodotti di ferroleghe ad alto tenore di carbonio. Al contrario, prodotti come la lega silicio-manganese, la lega silicio-cromo e la lega silicio-calcio hanno generalmente un contenuto di carbonio inferiore a causa dell'influenza del silicio. Poiché l'elettricità funge da principale fonte di calore e il carbonio da principale agente riducente nella fusione in forno ad arco sommerso, questo metodo è anche definito metodo elettrotermico o elettro-carbotermico.
Nelle operazioni standard dei forni ad arco sommerso, le fusioni di ferroleghe e le scorie vengono scaricate periodicamente attraverso fori di colata e scarichi di scorie. Le ferroleghe con punti di fusione eccezionalmente alti, come il ferrotungsteno, vengono prodotte utilizzando metodi di estrazione del ferro o di agglomerazione.
Il forno ad arco sommerso è la pietra angolare della fusione elettrotermica delle ferroleghe, spesso seppellendo profondamente i suoi elettrodi nella carica, da cui il suo nome. I parametri del forno, suddivisi in parametri delle apparecchiature e parametri caratteristici della fusione, influenzano in modo significativo gli indicatori tecnici ed economici della produzione di ferroleghe.
Nel processo di fusione della produzione di ferrocromo utilizzando un forno ad arco sommerso, l'utilizzo di un agente riducente carbonioso segue due principi:
La raffinazione delle ferroleghe grezze, inizialmente fuse in forni ad arco sommerso o in altiforni, prevede diversi processi chiave:
Metodo dell'ossigeno a convertitore: Utilizzando un convertitore con vari metodi di alimentazione dell'ossigeno (soffiaggio dall'alto, dal basso, laterale e composito dall'alto-basso), questo processo prevede la miscelazione di lega di ferro ad alto tenore di carbonio liquido con ossigeno puro, refrigerante e materiali formatori di scorie. L'ossigeno ad alta pressione viene soffiato nel convertitore per facilitare la decarburazione attraverso reazioni di ossidazione, producendo ferrocromo e ferromanganese a medio e basso tenore di carbonio in modo intermittente.
Produzione di ferrocromo in forno ad arco sommerso - Metodo dello scuotimento del sacco: Questo processo di raffinazione a riduzione termica elettro-silicio prevede la fusione di leghe madri silicio-manganese o silicio-cromo a medio e basso tenore di carbonio in un forno ad arco sommerso, quindi la raffinazione con minerale di manganese o cromo in un forno elettrico di raffinazione e sacco scuotitore, aggiungendo flusso di calce per la desiliconizzazione.
Metodo di decarburazione allo stato solido sotto vuoto: Le leghe di ferro solido ad alto tenore di carbonio vengono macinate in polvere, miscelate con un ossidante e sottoposte a decarburazione sotto vuoto dopo miscelazione, pressatura ed essiccazione, producendo prodotti di lega di ferro a micro-carbonio, utilizzati principalmente per la preparazione di ferrocromo a basso tenore di carbonio.
Metodo di scambio termico: Conosciuto anche come metodo Perrin, inventato da R. Perrin, questa tecnica di desiliconizzazione e raffinazione prevede la miscelazione di metallo liquido con scoria liquida, utilizzata principalmente per la raffinazione del ferrocromo.
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