I industriella miljöer produceras kiselkalciumlegering främst genom enkarbotermisk reduktionsprocessi stora, nedsänkta-ljusbågsugnar. Denna energiintensiva-metod liknar den som används för andra ferrolegeringar.
Kärnprocessen innebär att man använder kol (vanligtvis i form av kol, koks eller träkol) som ett reduktionsmedel för att extrahera kisel och kalcium från sina råoxidkällor vid extremt höga temperaturer. Här är en steg-för-uppdelning:
1. Råmaterialberedning:
De viktigaste råvarorna är noggrant utvalda och blandade:
Kiseldioxidkälla:Hög-kvarts eller kvartsit som ger kisel.
Kalkkälla:Hög-kvalitet bränd kalk (bränd kalksten) som ger kalcium.
Reduktionsmedel:Ett kolhaltigt material som kol, koks eller träkol.
Ofta tillsätts en liten mängd järn- eller stålskrotför att underlätta reaktionen och justera den slutliga legeringssammansättningen.
2. Smältning i nedsänkt-bågsugn:
Den blandade råvarublandningen matas kontinuerligt in i en cirkulär, eldfast-fodrad elektrisk ugn. Här är kraftfulla grafitelektroder nedsänkta i bördan (materialladdningen).
En intensiv elektrisk ljusbåge slås mellan elektroderna och ugnshärden, vilket genererar temperaturer mellan1600 grader och 2000 grader (2912 grader F - 3632 grader F).
Vid dessa temperaturer minskar kolet oxiderna av kisel och kalcium. Processen är komplex eftersom kalcium har ett högt ångtryck, vilket innebär att det tenderar att förångas vid dessa temperaturer. Närvaron av kisel hjälper till att stabilisera och behålla kalciumet i den smälta legeringen.
3. Knacka och gjuta:
Periodvis öppnas ett kranhål i botten av ugnen.
Den smälta kiselkalciumlegeringen, som är tätare, rinner ut i en slev.
Den lättare biprodukten-, en kalciumsilikatslagg, flyter ovanpå och separeras.
Den smälta legeringen gjuts sedan i formar eller granuleras/pelletiseras med hjälp av högtrycksvattenstrålar för att skapa små, enhetliga granuler för enkel användning i senare ståltillverkningsprocesser.
4. Krossning och dimensionering (för gjuten produkt):
Om den gjuts till grisar eller göt, krossas den kylda legeringen och siktas till specifika storleksfraktioner som kunderna kräver (t.ex. 0-10 mm, 10-50 mm).
Viktig industriell utmaning:
Den största svårigheten i produktionen är att hantera kalciums volatilitet. Ugnen måste arbeta med en djup, "nedsänkt" laddningsbädd för att upprätthålla högt tryck och temperaturförhållanden som gynnar upplösningen av kalciumånga tillbaka i kiselsmältan, vilket bildar den stabila legeringen. Exakt kontroll av råmaterialblandningen, temperaturen och ugnsdriften är avgörande för effektiviteten och för att uppnå målkvaliteten (t.ex. Ca 28-32%, Si 58-62%).
