Ферросплавы | описание видов, применение

Ферросплавы -  это рудные соединения применяемые в металлургии для легирования и раскисления стали во время плавления. Добываемые ферросплавные руды и элементы содержащиеся в ферросплавах позволяют снизить стоимость готовой продукции стали на выходе по сравнению с применением легирующих элементов в чистом виде. Химический состав данных сплавов может содержать в себе соединения хрома (Cr), кремния (Si), марганца (Mn), титана (Ti) и других элементов.Сплавы с малым процентным содержанием железа также относятся к категории ферросплавов, в таких сплавах как силикокальций, силикомарганец железо присутствует лишь в виде примесей. Руды с низким процентом содержания железа проходят дополнительный процесс из обогащения, суть процесса заключается в получении железосодержащего материала в более высокой концентрации.

виды ферросплавных руд

Так как ферросплав уже имеет примеси железа в своем составе, это существенно облегчает процесс переплавки руды, потому что более плавкое железо быстрее растворяет основной элемент что существенно снижает цену на конечный продукт, более того получение стали из подобных сплавов не требует дополнительных этапов переплавки усложняющих процесс и затратность. Таким образом получение сырья из ферросплавов  - самый быстрый и дешевый способ получения легированной стали.

Что такое ферросплавы в металлургии - это быстрый способ получения качественной легированной стали, в процессе плавки применяемые  для снижения угара в процессе раскисления и легирования стальных сплавов, ферросплавы применяют как легирующий элемент при выплавке, что существенно повышает его усвоение расплавом. При этом железо снижает активность сплавов ферросплава понижая температуру плавления при восстановительной плавке что экономически выгодно. Практически весь объем ферросплавов добываемых в наше время имеет потребление (до 95%) в металлургической промышленности.

ферросплавная горная порода

ПОЛУЧЕНИЕ ФЕРРОСПЛАВОВ | ДОБЫЧА

Так как ферросплавы - это по сути руды, то их добыча происходит классическим методом при помощи добычи руды из недр земли через шахтовую транспортировочную систему и подъем породы на поверхность, где добытые ферросплавы транспортируются на обогатительный комбинат для дальнейшей восстановления или обогащения.

Для производства стали применяют ферросплавы руд с разнообразными химическими соединениями, наиболее востребованными из них являются:

  • ферросилиций;
  • феррохром;
  • ферромарганец.

Руды с высоким процентом окисла элемента подлежат восстановлению, а ферросплавы с низким процентом содержания тугоплавких элементов подвергают процессу обогащения, затем проводится реакция восстановления для которой необходимы определенные реагенты.

рудная порода в виде соединений ферросплава

Восстановителем металлов из ферросплава выступает элемент с характерной более высокой способностью к образованию оксидов, хорошо вступающий в реакцию с кислородом,  для нормального протекания реакции необходимо добавление железа и его окислов что в свою очередь способствует понижению активности элементов и препятствует их окислению.


производство по обогащению ферросплавов

На нынешний момент успешно применяется три методики по восстановлению легирующих соединений основной составляющей которых является железо:

  • углевосстановительный принцип;
  • силикотермический;
  • алюминотермический.

Если коротко описывать процесс восстановления ферросплавов, можно выделить что сам процесс происходит при постоянном нагревании. Например углевосстановительный способ применяют при производстве ферромарганца и сплавов кремния, хрома и железа, считается что этот метод один из самых дешевых где масса нагревается за счет создания электромагнитного поля от трансформаторов что позволяет осуществлять плавку в широком диапазоне мощностей. При этом стоит отметить что, низкоуглеродистые ферросплавы производят при более низких термических обработках переплавляя соединения таких тугоплавких металлов как цирконий и бор.

Альтернативной этой технологии является переплавка в футерованных горнах, что является более дорогим процессом для восстановления ферросплавов, так как затраты на поддержание необходимого тепла внутри горна существенно выше.

ферросплавная печь

ферросплавная электросталеплавильная печь для переплавки руды

ТИПЫ ФЕРРОСПЛАВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ |  СВОЙСТВА

Классификация ферросплавных соединений на основе железа разделяется на две группы - большие и малые.

Первая группа это:

  • кременистые, в том числе соединения ферросилиция;
  • марганцевые, соединения с любым количеством углерода, металлический, азотированные, силико-марганцевые;
  • хромистые, сложные сплавы.

Вторая группа, специализированная:

  • ферросплавы с вольфрамом,  молибденом, ванадием;
  • соединения с щелочноземельными примесями металлов и ряд других составов;
  • феррониобий и сложные сплавы на его основе;
  • ферротитан;
  • ферробор, ферроборал, и прочие им подобные;
  • сплавы алюминия, ферросплавы с редкоземельными металлами;
  • феррокобальт, ферроникель.

Основным элементом ферросплавов является так называемый ведущий элемент или тот которого содержание в соединении больше всего. На основании этого определяется метод восстановления и дальнейшей переработки ферросплава.

виды ферросплавов

АББРЕВИАТУРЫ И МАРКИРОВКИ ФЕРРОСПЛАВОВ

Маркирование продукции ферросплавов происходит элементарным путем и зависит от элементов находящихся в соединении, а также их процентном содержании.

Таким образом, литерой "Ф" обозначают принадлежность к категории ферросплавов. Далее указывают базовый элемент которого процентное соотношение больше всего. Последуюшими обозначениями являются: основное соединение элементов, процентное содержание основной составляющей.

транспортировка ферросплавов в цеху

Стоит оговориться что цифры на маркировке ферросплава указывают на ориентировочное процентное содержание базового элемента. Например, ферросплав с маркировкой ФС45 может иметь разность концентрации кремния в пределах 41 - 47%.

ГОСТ действующий для ферросплавов регламентирует наличие информации о:  транспортном коде, знаках опасности, цифр обозначений продукции.

Все ферросплавы при транспортировке должны соответствовать нормам безопасности относительно норм безвредности их соединений, а так как данные сплавы имеют третью группу опасности - умеренно опасные, следовательно их концентрация в воздухе не должна превышать определенных показателей, а именно 10мг на кубометр.

По размеру частиц, также разделяют на несколько категорий, фракции диаметром менее 3,2мм считают опасными грузами и метят маркировкой 4323, а более крупные до 315мм, а также крупногабаритные слитки ферросплава могут транспортироваться без ограничений.

ферросплавы средней фракции