Cosa sono le ferroleghe e perché sono importanti
Una ferrolega è una lega di ferro con uno o più altri elementi, prodotta appositamente per essere aggiunta all'acciaio o al ferro fuso in modo da ottenere la composizione e le proprietà richieste. Le leghe vengono prodotte in forni elettrici o mediante riduzione metallotermica e vengono fornite in pezzi, granulati o in polvere a seconda della modalità di aggiunta. Le loro applicazioni vanno ben oltre la semplice lega e gli usi principali sono descritti nelle sezioni seguenti.
Inoculanti nell'industria della fonderia
Una delle applicazioni classiche è come inoculante, talvolta descritto come inoculante per anime di acciaio, in fonderia. Cambiare le proprietà della ghisa e dell’acciaio fuso non è solo una questione di chimica; si tratta anche di controllare il modo in cui il getto solidifica. La misura usuale è quella di aggiungere alcune ferroleghe alla massa fusa prima della fusione, in modo che fungano da nuclei e favoriscano la formazione di centri di grano.
L'effetto di tale trattamento è quello di rendere la grafite piccola e dispersa anziché grossolana e raggruppata e di affinare la grana della matrice metallica. Il getto presenta quindi una struttura più uniforme, migliori proprietà meccaniche e minori difetti localizzati. La pratica di inoculazione dipende quindi fortemente dalla scelta del grado di inoculante, dalla dimensione dell'aggiunta e dal ritardo tra l'aggiunta e il versamento.
Riducenti nella produzione dell'acciaio e delle ferroleghe
Anche le ferroleghe vengono selezionate come riducenti. Le leghe contenenti silicio-vengono utilizzate per ridurre gli ossidi e produrre altre ferroleghe come ferromolibdeno e ferrovanadio, mentre le leghe di silicio-cromo e manganese-le leghe di silicio servono come riducenti nella produzione di ferromanganese a basso-carbonio. In queste reazioni il silicio o la lega di silicio e manganese-prende l'ossigeno dalla materia prima ossidica e lascia l'elemento di lega richiesto in forma metallica, ovvero il modo in cui è possibile produrre gradi a basso-carbonio senza aggiungere carbonio alla fusione.
| Famiglia delle ferroleghe | Funzione tipica | Dove viene utilizzato |
|---|---|---|
| Leghe contenenti silicio- | Riducente e disossidante | Produzione di ferromolibdeno e ferrovanadio; disossidazione dell'acciaio |
| Leghe di manganese-silicio | Riducente | Produzione di ferromanganese a basso-carbonio |
| Leghe di silicio-cromo | Fonte riducente e legante | Aggiunte di cuscinetti di-cromo-a basso contenuto di carbonio |
| Ferromanganese a basso e medio tenore di carbonio | Materia prima per leghe ed elettrodi | Metallurgia non-ferrosa e industria degli elettrodi |
| Ferrocromo | Materia prima dell'anodo e fonte di lega | Produzione di cromuri e cromature |
Metallurgia non-ferrosa e industria chimica
Nella metallurgia non-ferrosa e nell'industria chimica l'uso delle ferroleghe è diventato sempre più diffuso. Il ferromanganese a basso e medio contenuto di carbonio viene utilizzato nella produzione di elettrodi, dove è importante un contenuto di manganese privo di carbonio eccessivo. Il ferrocromo viene utilizzato come materiale anodico nella produzione di cromuri e nella cromatura, dove fornisce il cromo che viene trasferito nell'elettrolita o sulla superficie placcata. Alcune ferroleghe vengono utilizzate anche come materie prime per materiali resistenti alle alte-temperature, dove il loro contributo è alla resistenza all'ossidazione e alla resistenza al caldo del prodotto finito.
Selezione e considerazioni sulla qualità
Grado e analisi.La scelta del grado è guidata dall'elemento richiesto e dai limiti residui dell'acciaio o della fusione, pertanto l'analisi di ciascun lotto deve essere verificata rispetto alle specifiche.
Dimensione delle particelle.Le qualità in grumo, granulato e in polvere si comportano diversamente nella siviera e nello stampo; l'intervallo di dimensioni deve corrispondere al metodo di aggiunta.
Controllo delle impurità.I livelli di fosforo e zolfo sono decisivi laddove è richiesto un acciaio pulito, anche quando il contenuto degli elementi principali è corretto.
Comportamento di dissoluzione.Una ferrolega è utile solo se si dissolve completamente e in modo prevedibile nella massa fusa entro il tempo a disposizione.
Umidità e conservazione.Le ferroleghe vengono immagazzinate asciutte; il materiale umido introduce idrogeno e può causare spruzzi quando viene caricato.
Domande frequenti
D: Quali sono le principali applicazioni delle ferroleghe?
Vengono utilizzati come inoculanti nell'industria della fonderia, come riducenti e disossidanti nella produzione dell'acciaio e delle ferroleghe e come materie prime nella metallurgia non-ferrosa, nell'industria chimica e nella produzione di materiali resistenti alle alte-temperature.
D: In che modo le ferroleghe agiscono come inoculanti?
Aggiunti alla fusione prima della fusione, agiscono come nuclei che formano i centri dei grani, quindi la grafite diventa piccola e dispersa, il grano viene raffinato e le prestazioni della fusione migliorano.
D: Quali ferroleghe vengono utilizzate come riducenti?
Le leghe contenenti silicio-vengono utilizzate per produrre ferromolibdeno e ferrovanadio, mentre le leghe di silicio-cromo e manganese-silicio vengono utilizzate come riducenti nella produzione di ferromanganese a basso-carbonio.
D: Quali sono le ferroleghe utilizzate per la produzione dell'acciaio esterna?
Il ferromanganese a basso e medio contenuto di carbonio viene utilizzato per gli elettrodi, il ferrocromo viene utilizzato come materiale anodico per cromuri e cromatura e alcune ferroleghe alimentano la produzione di materiali resistenti alle alte-temperature.
D: Cosa determina il voto selezionato?
L'elemento richiesto, i limiti residui dell'acciaio o della fusione e il metodo di aggiunta, poiché la dimensione delle particelle e il comportamento di dissoluzione devono adattarsi al modo in cui il materiale viene introdotto nella massa fusa.
D: Perché è importante il controllo delle impurità?
I limiti di fosforo e zolfo sono fondamentali per l'acciaio pulito e per i getti con requisiti di tenacità impegnativi, quindi vengono controllati indipendentemente dal contenuto dell'elemento principale.
