Ferromolybdänproduktion durch die Methode des Außenofens-

Warum die Methode des Außenofens die Ferromolybdänproduktion dominiert

Ferromolybdän ist eine Vorlegierung, mit der Molybdän in Stahl und Gusseisen eingebracht wird. Bei der Außenofenmethode, die auch als Aluminothermie oder Thermitreduktion bezeichnet wird, wird die Legierung ohne externe Stromquelle hergestellt, da die Charge selbst genug Wärme freisetzt, um sowohl das Metall als auch die Schlacke zu schmelzen. Molybdäntrioxid wird durch Aluminium reduziert und Eisen wird der Ladung beigemischt, sodass das reduzierte Molybdän als Eisen--Molybdänlegierung und nicht als reines Metall gesammelt wird. Sobald die Reaktion gezündet ist, ist sie selbst-, sodass der Prozess von einem ordnungsgemäß vorbereiteten Reaktionsgefäß, einer sauberen Sandbasis und einer streng kontrollierten Ladungsmischung und nicht von Kraftstoff abhängt.

Der Schmelzofen ist daher das zentrale Gerät. Seine Geometrie, seine Auskleidung und der Zustand des Sandnestes entscheiden darüber, wie viel Metall zurückgewonnen wird und wie sauber sich die Schlacke von der Legierung trennt.

Ofenmantel und feuerfeste Auskleidung

Der Ofenmantel ist ein einfacher kreisförmiger Zylinder, der aus Stahlblech geschweißt ist und typischerweise etwa 10 mm dick ist. Es fungiert als struktureller Behälter und als Form, die die feuerfeste Auskleidung trägt, nicht als Wärmequelle. Die Innenseite ist mit feuerfesten Tonsteinen in gleichmäßiger Dicke ausgekleidet, so dass die Hülle vor dem kurzen, aber intensiven thermischen Impuls der Reaktion geschützt ist. Abgeplatzte, rissige oder lockere Ziegel führen dazu, dass flüssige Schlacke auf die Stahlplatte gelangt und die Lebensdauer des Ofens verkürzt.

Gehäuse: geschweißter runder Stahlzylinder, ca. 10 mm dicke Platte.

Auskleidung: feuerfeste Tonsteine, dicht und gleichmäßig verlegt.

Schlackenabstichloch: mündet ca. 100 mm oberhalb der Unterkante durch die Schale.

Bohrungsdurchmesser: ca. 120 mm bei einer typischen Produktionseinheit.

Das Abstichloch ist bewusst tief platziert, damit die Schlackenschicht, die über der dichteren Legierung schwimmt, abgezogen oder weggeleitet werden kann, ohne das Metallbad zu stören. Ein zu hoch eingestelltes Loch hinterlässt einen schweren Schlackenrückstand im Ofen; Ein zu niedrig eingestelltes Loch gefährdet die Legierung.

Vorbereiten der Sandbasis und des Sandnestes

Der vorbereitete Ofen wird auf einen Sandsockel gestellt und in diesem Sockel wird eine halbkugelförmige Vertiefung, üblicherweise Sandgrube oder Sandnest genannt, gebildet. Das Nest hält die geschmolzene Legierung tatsächlich am Boden des Reaktionsgefäßes, daher sind seine Form und seine Verdichtung ebenso wichtig wie die Ziegelauskleidung.

Es wird getrockneter Flusssand verwendet. Nachdem das Ofenrohr ausgerichtet ist, wird das Nest fest gestampft, wobei besonderes Augenmerk auf die Verbindungsstelle gelegt wird, an der die Unterkante des Rohres auf den Sand trifft. Als praktische Regel gilt, die Innenseite auf eine Fertighöhe von 150-200 mm und die Außenseite auf mehr als 400 mm zu stopfen. Dadurch erhält der Sand genügend Masse, um dem Druck der Schmelze standzuhalten, und verhindert, dass beim Schmelzen Schlacke durch die Verbindung austritt.

Das Nest muss auf natürliche Weise trocknen. Ein nasses Sandnest ist niemals akzeptabel: Im Sand eingeschlossene Feuchtigkeit verdampft bei Kontakt mit der Schmelze und erzeugt heftige Spritzer, die die Besatzung verletzen und die Reaktion stören können. Die für die Trocknung aufgewendete Zeit schützt sowohl die Sicherheit als auch den Ertrag.

Die aluminothermische Ladung

Die Ladung setzt sich aus drei Funktionsgruppen zusammen:

Molybdänquelle- Molybdäntrioxid, das oxidische Ausgangsmaterial, das das Molybdän liefert.

Reduktionsmittel- Aluminium, normalerweise als Granulat oder Pulver, gewogen, um der Sauerstoffbilanz der Oxidbeschickung zu entsprechen.

Eisenträger und Flussmittel- Eisen-haltiges Material plus eine kleine Menge Flussmittel, das die Dichte und das Schmelzverhalten der Legierung festlegt und die Schlacke flüssig hält.

Bei der Ladungsvorbereitung handelt es sich eher um einen Wiege- und Mischvorgang als um einen Schmelzvorgang. Zu grobes Aluminium reagiert langsam und hinterlässt Molybdän in der Schlacke; Zu feines Aluminium kann die Reaktion zu schnell vorantreiben und Material aus dem Gefäß herausschleudern. Feuchtigkeit in jeder Komponente verhält sich ähnlich wie ein nasses Sandnest, sodass alle Futtermittel trocken gehalten werden und die gemischte Ladung umgehend verwendet wird.

Reaktion, Kühlung und Trennung

Die Zündung beginnt an einem einzigen Punkt und die Reaktionsfront durchläuft dann die Ladung. Die Legierung bildet eine dichte Flüssigkeit, die in das Sandnest sinkt, während die aluminiumoxidreiche Schlacke obenauf schwimmt. Das Gefäß bleibt ungestört, sodass die Trennung durch die Schwerkraft erfolgt: Eine angemessene Absetzzeit ist mehr wert als jedes mechanische Rühren danach.

Sobald die Masse erstarrt ist, wird der Ofen freigehoben und das Sandnest herausgebrochen. Der Legierungsknopf wird zurückgewonnen, von anhaftender Schlacke gereinigt, dann zerkleinert und auf die vom Kunden bestellte Größe gesiebt. Die Schlacke wird vor der Entsorgung auf eingeschlossenes Metall untersucht, da in der Schlacke eingeschlossenes Molybdän einen direkten Ertragsverlust darstellt.

Typische Zusammensetzung und Qualitätskontrolle

In der folgenden Tabelle sind repräsentative Handelsbereiche für Ferromolybdän aufgeführt. Die genauen Grenzen für eine bestimmte Bestellung werden durch die jeweilige Produktspezifikation und durch den Kaufvertrag festgelegt.

Element	Typischer Bereich	Funktion in der Legierung
Mo	55.0-75.0 %	Aktives Legierungselement, das dem Stahl zugeführt wird
Fe	Gleichgewicht	Trägerstoff, der den Schmelzbereich der Legierung senkt
Si	1,5 % max	Rest aus Reduktion und Rohfutter
Al	1,0 % max	Restliches Reduktionsmittel
C	0,10 % max	Kontrolliert für kohlenstoffarme Stahlsorten
S	0,10 % max	Auf Sauberkeit kontrolliert
P	0,05 % max	Kontrolliert, um die Versprödung zu begrenzen
Cu	0,50 % max	Restbestandteil aus Futtermitteln

Handelsbezeichnungen wie FeMo60 und FeMo55 geben den nominellen Molybdängehalt der Legierung an. Ferromolybdän, das gemäß GB/T 3649 oder ASTM A132 geliefert wird, wird normalerweise mit einem Zertifikat geliefert, das die analysierten Werte für die oben aufgeführten Elemente zeigt. Käufer sollten dieses Zertifikat mit den Sandnestaufzeichnungen, den Chargengewichten und der gesiebten Größenfraktion vergleichen, da diese drei Aufzeichnungen zusammen die meisten Ertragsschwankungen von Schmelze zu Schmelze erklären.

Häufig gestellte Fragen

F: Was ist die Außenofenmethode bei der Ferromolybdänproduktion?
Es handelt sich um eine aluminothermische Reduktionsmethode, bei der Molybdäntrioxid in einem vorbereiteten Gefäß durch Aluminium reduziert und Eisen hinzugefügt wird, so dass das Produkt eine Ferromolybdänlegierung ist. Die Reaktion liefert ihre eigene Wärme.

F: Warum ist der Ofen mit feuerfesten Tonsteinen ausgekleidet?
Die Auskleidung schützt den Stahlmantel vor der starken Reaktionshitze und flüssiger Schlacke. Abgenutzte oder lockere Steine ​​lassen Schlacke an die Wanne gelangen und verkürzen die Lebensdauer des Ofens.

F: Wie groß sollte das Schlackenabstichloch sein?
Typisch für eine Produktionseinheit ist eine Bohrung von etwa 120 mm, die sich etwa 100 mm über der Unterkante des Gehäuses öffnet. Durch diese Position bleibt das Loch in der Nähe der Schlackenschicht, ohne dass das Legierungsbad freigelegt wird.

F: Was passiert, wenn das Sandnest nass ist?
Eingeschlossene Feuchtigkeit verwandelt sich beim Eintreffen der Schmelze in Dampf, was zu starken Spritzern und einer echten Verletzungsgefahr führt. Das Nest wird vor der Verwendung immer auf natürliche Weise getrocknet.

F: Warum muss die Verbindung zwischen Fass und Sand so sorgfältig gestampft werden?
Dieses Gelenk ist der schwächste Punkt des Schiffes. Durch die beidseitige, feste Verstopfung mit einer Innenhöhe von 150–200 mm und einer Außenhöhe über 400 mm wird das Austreten von Schlacke beim Schmelzen verhindert.

F: Wird externer Brennstoff benötigt, um die Reaktion zu starten?
Es ist nur eine geringe Zündladung erforderlich. Sobald die Reduktion von Molybdäntrioxid durch Aluminium begonnen hat, ist sie stark exotherm und hält über den Rest der Ladung an.