Výroba feromolybdenu metodou venkovní{0}}pece

Proč ve výrobě feromolybdenu dominuje{0}}metoda venkovní pece

Ferromolybden je předslitina používaná k zavádění molybdenu do oceli a litiny. Metoda venkovní pece, také popisovaná jako aluminotermická nebo termitová redukce, vyrábí slitinu bez jakéhokoli externího zdroje energie, protože samotná vsázka uvolňuje dostatek tepla k roztavení kovu i strusky. Oxid molybdenový je redukován hliníkem a železo se přimíchává do vsázky, takže redukovaný molybden se shromažďuje jako železo-molybdenová slitina spíše než jako čistý kov. Po zapálení je reakce samočinná, takže proces závisí spíše na správně připravené reakční nádobě, čisté pískové základně a přesně kontrolované směsi náplně než na palivu.

Tavicí pec je proto ústředním zařízením. Jeho geometrie, jeho obložení a stav pískového hnízda rozhodují o tom, kolik kovu se získá a jak čistě se struska oddělí od slitiny.

Plášť pece a žáruvzdorné obložení

Plášť pece je prostý kruhový válec svařený z ocelového plechu, typicky o tloušťce asi 10 mm. Funguje jako konstrukční kontejner a jako forma, která nese žáruvzdornou vyzdívku, nikoli jako zdroj tepla. Vnitřní strana je obložena žáruvzdornými hliněnými cihlami kladenými na stejnoměrnou tloušťku, takže plášť je chráněn před krátkým, ale intenzivním tepelným impulsem reakce. Cihly, které jsou vydrolené, popraskané nebo uvolněné, umožňují, aby se tekutá struska dostala na ocelový plech a zkrátila životnost pece.

Plášť: svařovaný kruhový ocelový válec, přibližně 10 mm plech.

Vyzdívka: žáruvzdorné hliněné cihly, položené těsně a rovnoměrně.

Odpichový otvor strusky: ústí skrz plášť cca 100 mm nad spodní hranou.

Průměr otvoru: asi 120 mm na typické výrobní jednotce.

Odpichový otvor je záměrně umístěn nízko, aby vrstva strusky, která se vznáší nad hustší slitinou, mohla být tažena nebo odváděna pryč, aniž by došlo k narušení kovové lázně. Příliš vysoko nastavená díra zanechává uvnitř pece těžkou patu strusky; příliš nízko nastavený otvor vystavuje slitinu riziku.

Příprava pískové základny a pískového hnízda

Připravená pec se položí na pískovou základnu a v této základně se vytvoří polokulovitá prohlubeň, obvykle nazývaná pískovna nebo pískové hnízdo. Hnízdo je to, co ve skutečnosti drží roztavenou slitinu na dně reakční nádoby, takže na jeho tvaru a zhutnění záleží stejně jako na cihlovém obložení.

Používá se sušený říční písek. Po vyrovnání sudu pece se hnízdo pevně utlačí, přičemž zvláštní pozornost je věnována spoji, kde se spodní okraj sudu setkává s pískem. Praktickým pravidlem je podbíjet vnitřní stranu na hotovou výšku 150-200 mm a vnější stranu na více než 400 mm. To dává písku dostatečnou hmotu, aby odolal tlaku taveniny a zabraňuje prosakování strusky spojem během tavení.

Hnízdo musí přirozeně vyschnout. Hnízdo s mokrým pískem není nikdy přijatelné: vlhkost zachycená v písku se při kontaktu s taveninou promění v páru, což způsobí prudké šplouchání, které může zranit posádku a narušit reakci. Čas strávený sušením chrání bezpečnost i výnos.

Aluminotermický náboj

Náboj se skládá ze tří funkčních skupin:

Zdroj molybdenu- oxid molybdenový, oxidový zdroj, který dodává molybden.

Redukční činidlo- hliník, obvykle jako granule nebo prášek, vážený tak, aby odpovídal kyslíkové bilanci přiváděného oxidu.

Nosič železa a tavidlo- železný-materiál ložiska plus malé množství tavidla, které určuje hustotu a chování při tavení slitiny a udržuje strusku tekutou.

Příprava vsázky je operace vážení a míchání spíše než operace tavení. Příliš hrubý hliník reaguje pomalu a zanechává molybden ve strusce; hliník, který je příliš jemný, může řídit reakci příliš rychle a vysunout materiál z nádoby. Vlhkost v jakékoli součásti se chová podobně jako mokré pískové hnízdo, takže všechna krmiva jsou udržována v suchu a smíchaná náplň je okamžitě použita.

Reakce, chlazení a separace

Zapalování začíná z jednoho bodu a reakční čelo pak prochází náplní. Slitina se tvoří jako hustá kapalina, která klesá do pískového hnízda, zatímco struska bohatá na oxid hlinitý- plave nahoře. Nádoba je ponechána v klidu, aby separaci provedla gravitace: řádná doba usazení je cennější než jakékoli následné mechanické míchání.

Jakmile hmota ztuhne, pec se zvedne a pískové hnízdo se vylomí. Slitinový knoflík je regenerován, očištěn od ulpívající strusky, poté rozdrcen a tříděn na velikost, kterou si zákazník objednal. Struska je před vyhozením zkontrolována na zachycený kov, protože molybden uzavřený ve strusce je přímou ztrátou výtěžnosti.

Typické složení a kontrola kvality

Níže uvedená tabulka uvádí reprezentativní komerční rozsahy feromolybdenu. Přesné limity pro danou objednávku jsou stanoveny příslušnou specifikací produktu a kupní smlouvou.

Živel	Typický rozsah	Funkce ve slitině
Mo	55.0-75.0 %	Aktivní legující prvek dodávaný do oceli
Fe	Váhy	Nosič, který snižuje rozsah tavení slitiny
Si	1,5 % max	Zbytek z redukčního a syrového krmiva
Al	1,0 % max	Zbytkové redukční činidlo
C	0,10 % max	Kontrolováno pro nízkouhlíkové-třídy oceli
S	0,10 % max	Kontrolováno pro čistotu
P	0,05 % max	Kontrolováno pro omezení křehnutí
Cu	0,50 % max	Zbytkový prvek z krmných surovin

Obchodní označení jako FeMo60 a FeMo55 označují nominální obsah molybdenu ve slitině. Ferromolybden dodávaný proti GB/T 3649 nebo ASTM A132 se běžně dodává s certifikátem, který uvádí analyzované hodnoty pro prvky uvedené výše, a kupující by měli tento certifikát porovnat se záznamy o hnízdě písku, hmotnostmi vsázky a tříděnou velikostní frakcí, protože společně tyto tři záznamy vysvětlují většinu odchylek od tepla k teplu.

Často kladené otázky

Otázka: Jaká je metoda výroby feromolybdenu pomocí-venčí pece?
Jedná se o aluminotermickou redukční cestu, při které je oxid molybdenový redukován hliníkem uvnitř připravené nádoby s přidáním železa, takže produktem je slitina feromolybdenu. Reakce dodává své vlastní teplo.

Otázka: Proč je pec obložena žáruvzdornými jílovými cihlami?
Výstelka chrání ocelový plášť před intenzivním teplem reakce a před kapalnou struskou. Opotřebované nebo uvolněné cihly umožňují, aby se struska dostala do pláště a zkrátila životnost pece.

Otázka: Jak velký by měl být otvor pro odpich strusky?
Pro výrobní jednotku je typický otvor cca 120 mm otevřený zhruba 100 mm nad spodní hranou pláště. Tato poloha udržuje otvor v blízkosti vrstvy strusky, aniž by byla odkryta slitina.

Otázka: Co se stane, když je pískové hnízdo mokré?
Zachycená vlhkost se při příchodu taveniny promění v páru, což způsobí silné rozstřikování a skutečné riziko zranění. Hnízdo se před použitím vždy přirozeně suší.

Otázka: Proč musí být spoj mezi sudem a pískem tak pečlivě ucpán?
Ten kloub je nejslabším místem plavidla. Pevné podbíjení na obou stranách s vnitřní výškou 150-200 mm a vnější výškou nad 400 mm zamezuje úniku strusky při tavení.

Otázka: Je ke spuštění reakce potřeba externí palivo?
Vyžaduje se pouze malá zapalovací náplň. Jakmile začne redukce oxidu molybdenového hliníkem, je silně exotermická a sama se udržuje po zbytek vsázky.