Ferromolybdænproduktion ved den udvendige-ovnsmetode

Hvorfor den udvendige-ovnsmetode dominerer produktionen af ​​ferromolybdæn

Ferromolybdæn er en masterlegering, der bruges til at introducere molybdæn i stål og støbejern. Den udvendige-ovnsmetode, også beskrevet som aluminotermisk eller termit-reduktion, producerer legeringen uden nogen ekstern strømkilde, fordi ladningen i sig selv frigiver nok varme til at smelte både metallet og slaggen. Molybdæntrioxid reduceres af aluminium, og jern blandes i ladningen, så det reducerede molybdæn opsamles som en jern-molybdænlegering i stedet for som rent metal. Når først den er antændt, er reaktionen selv-vedholdende, så processen afhænger af en korrekt forberedt reaktionsbeholder, en ren sandbase og en stramt kontrolleret ladningsblanding i stedet for brændstof.

Smelteovnen er derfor det centrale udstyr. Dens geometri, dens beklædning og tilstanden af ​​sandredet bestemmer, hvor meget metal der genvindes, og hvor rent slaggen adskilles fra legeringen.

Ovnsskal og ildfast foring

Ovnskallen er en almindelig cirkulær cylinder svejset af stålplade, typisk omkring 10 mm tyk. Det fungerer som en strukturel beholder og som den form, der bærer den ildfaste foring, ikke som en varmekilde. Den indre flade er beklædt med ildfaste lersten lagt i en ensartet tykkelse, således at skallen er afskærmet fra reaktionens korte, men intense termiske puls. Mursten, der er spartlet, revnet eller løse, tillader flydende slagger at nå stålpladen og forkorter ovnens levetid.

Skal: svejset cirkulær stålcylinder, ca. 10 mm plade.

Foring: ildfaste lersten, lagt tæt og jævnt.

Slaggetapningshul: åbner gennem skallen ca. 100 mm over underkanten.

Boringsdiameter: ca. 120 mm på en typisk produktionsenhed.

Tappehullet er bevidst placeret lavt, så slaggelaget, som svæver over den tættere legering, kan trækkes eller føres væk uden at forstyrre metalpuljen. Et hul sat for højt efterlader en tung slaggehæl inde i ovnen; et hul sat for lavt bringer legeringen i fare.

Klargøring af sandbasen og sandredet

Den forberedte ovn er sat ned på en sandbund, og der dannes en halvkugleformet fordybning, normalt kaldet sandgraven eller sandredet. Reden er det, der faktisk holder den smeltede legering i bunden af ​​reaktionsbeholderen, så dens form og komprimering betyder lige så meget som murstensbeklædningen.

Der anvendes tørret flodsand. Efter at ovntønden er justeret, stampes boet fast, med særlig opmærksomhed på samlingen, hvor den nederste kant af tønden møder sandet. En praktisk regel er at stampe indersiden til en færdig højde på 150-200 mm og ydersiden til mere end 400 mm. Det giver sandet nok masse til at modstå trykket fra smelten og forhindrer slaggen i at lække gennem samlingen, mens smeltningen er i gang.

Reden skal tørre naturligt. En våd sandrede er aldrig acceptabel: Fugt fanget i sandet blinker til damp ved kontakt med smelten, hvilket producerer voldsomme sprøjt, der kan skade besætningen og forstyrre reaktionen. Tid brugt på tørring beskytter både sikkerhed og udbytte.

Den aluminiumtermiske ladning

Ladningen er samlet af tre funktionelle grupper:

Molybdæn kilde- molybdæntrioxid, det oxidiske foder, der forsyner molybdænet.

Reduktionsmiddel- aluminium, normalt som granulat eller pulver, vejet for at matche iltbalancen i oxidtilførslen.

Jernbærer og flux- jern-bærende materiale plus en lille mængde flux, som bestemmer densiteten og smelteadfærden for legeringen og holder slaggen flydende.

Ladningsfremstilling er en vejnings- og blandingsoperation snarere end en smelteoperation. Aluminium, der er for groft, reagerer langsomt og efterlader molybdæn i slaggen; aluminium, der er for fint, kan drive reaktionen for hurtigt og skubbe materiale ud af beholderen. Fugt i enhver komponent opfører sig meget som en våd sandrede, så alt foder holdes tørt, og den blandede ladning bruges omgående.

Reaktion, afkøling og adskillelse

Tændingen starter fra et enkelt punkt, og reaktionsfronten fejer derefter gennem ladningen. Legeringen dannes som en tæt væske, der synker ned i sandredet, mens den alumina-rige slagge flyder ovenpå. Beholderen efterlades uforstyrret, så tyngdekraften udfører adskillelsen: en ordentlig bundfældningsperiode er mere værd end enhver mekanisk omrøring efterfølgende.

Når massen er størknet, løftes ovnen klar, og sandredet brydes ud. Legeringsknappen genvindes, renses for vedhæftende slagger, knuses derefter og sigtes til det størrelsesområde, kunden har bestilt. Slaggen inspiceres for indesluttet metal, før den kasseres, fordi molybdæn fastlåst i slaggen er et direkte tab af udbytte.

Typisk sammensætning og kvalitetskontrol

Tabellen nedenfor viser repræsentative kommercielle intervaller for ferromolybdæn. De nøjagtige grænser for en given ordre er fastsat af den gældende produktspecifikation og af købskontrakten.

Element	Typisk rækkevidde	Funktion i legeringen
Mo	55.0-75.0 %	Aktivt legeringselement leveret til stålet
Fe	Balance	Bærestof, der sænker smelteområdet for legeringen
Si	1,5 % maks	Rester fra reduktion og råfoder
Al	1,0 % maks	Resterende reduktionsmiddel
C	0,10 % maks	Styret til lave-kulstofstålkvaliteter
S	0,10 % maks	Kontrolleret for renlighed
P	0,05 % maks	Kontrolleret for at begrænse skørhed
Cu	0,50 % maks	Restelement fra fodermidler

Handelsbetegnelser som FeMo60 og FeMo55 angiver det nominelle molybdænindhold i legeringen. Ferromolybdæn leveret mod GB/T 3649 eller ASTM A132 ankommer normalt med et certifikat, der viser de analyserede værdier for ovennævnte elementer, og købere bør sammenligne dette certifikat med sandrederegistreringerne, ladningsvægtene og den screenede størrelsesfraktion, da disse tre poster tilsammen forklarer de fleste udbyttevariationer fra varme til varme.

Ofte stillede spørgsmål

Q: Hvad er den udvendige-ovnsmetode i ferromolybdænproduktion?
Det er en aluminotermisk reduktionsrute, hvor molybdæntrioxid reduceres med aluminium inde i en forberedt beholder, tilsat jern, så produktet er en ferromolybdænlegering. Reaktionen leverer sin egen varme.

Q: Hvorfor er ovnen foret med ildfaste lersten?
Foringen beskytter stålskallen mod den intense varme fra reaktionen og mod flydende slagge. Slidte eller løse mursten lader slagger nå skallen og forkorter ovnens levetid.

Q: Hvor stort skal slaggetappehullet være?
En boring på ca. 120 mm åbnet ca. 100 mm over underkanten af ​​skallen er typisk for en produktionsenhed. Denne position holder hullet nær slaggelaget uden at blotlægge legeringspuljen.

Q: Hvad sker der, hvis sandredet er vådt?
Indespærret fugt bliver til damp, når smelten ankommer, hvilket forårsager alvorlige sprøjt og en reel risiko for skader. Reden tørres altid naturligt før brug.

Spørgsmål: Hvorfor skal samlingen mellem tønden og sandet stampes så omhyggeligt?
Det led er det svageste punkt på karret. Fast stamping på begge sider, med en indvendig højde på 150-200 mm og en udvendig højde over 400 mm, forhindrer slaggen i at lække under smeltning.

Spørgsmål: Er der behov for eksternt brændstof for at starte reaktionen?
Der kræves kun en lille tændingsladning. Når først den er startet, er reduktionen af ​​molybdæntrioxid med aluminium stærkt eksoterm og opretholder sig selv gennem resten af ​​ladningen.