December 25, 2025
La fundición de ferroaleaciones abarca varias técnicas, incluido el método de reducción electrotérmica (notablemente, la producción de ferro-cromo en horno de arco sumergido), la reducción termal de metales y la electrólisis. La elección del método depende de la variedad de ferroaleación deseada y de las especificaciones de calidad. Los métodos clave incluyen la reducción carbotérmica (utilizando altos hornos), la reducción electrotérmica (hornos de arco sumergido para ferro-cromo), la reducción termal de metales y la electrólisis. Además, los productos de ferroaleación con alto contenido de carbono y alto contenido de silicio pueden someterse a una mayor refinación a través de procesos como la reducción térmica electro-silicio, la descarburación por soplado de oxígeno y la descarburación en estado sólido al vacío, transformándolos en productos de ferroaleación de carbono medio y bajo.
El aparato principal para la fundición en alto horno es el propio alto horno, donde el proceso de fundición de ferroaleaciones refleja el de la producción de arrabio, conocido como el método de reducción carbotérmica. Los productos de este método incluyen ferromanganeso, espejo de hierro (ferromanganeso con menos del 30% de manganeso), ferrosilicio de bajo silicio (que contiene del 10% al 15% de silicio) y ferroníquel.
La mayoría de los productos de ferroaleación, como el ferrosilicio, el ferromanganeso al carbono, la aleación de silicio-manganeso, el ferro-cromo al carbono, el níquel-hierro, la aleación de silicio-cromo y la aleación de silicio-calcio, se producen utilizando hornos de arco sumergido, especialmente para el ferro-cromo.
En un horno de arco sumergido, el mineral se combina con coque u otro agente reductor carbonoso, y la fundición se logra mediante calentamiento eléctrico. Durante la operación, los electrodos se entierran dentro de la carga, generando calor de arco entre la punta del electrodo y el fondo del horno o la capa de coque, así como calor de resistencia por la corriente que pasa a través de la carga y la escoria.
Dado que elementos como el manganeso y el cromo forman fácilmente carburos, la fundición de ferromanganeso y ferro-cromo generalmente produce productos de ferroaleación con alto contenido de carbono. Por el contrario, productos como la aleación de silicio-manganeso, la aleación de silicio-cromo y la aleación de silicio-calcio generalmente tienen un menor contenido de carbono debido a la influencia del silicio. Dado que la electricidad sirve como la principal fuente de calor y el carbono como el principal agente reductor en la fundición en horno de arco sumergido, este método también se conoce como el método electrotérmico o electro-carbotérmico.
En las operaciones estándar de horno de arco sumergido, los fundidos de ferroaleación y la escoria se descargan periódicamente a través de orificios de colada y salidas de escoria. Las ferroaleaciones con puntos de fusión excepcionalmente altos, como el ferrotungsteno, se producen utilizando métodos de extracción de hierro o aglomeración.
El horno de arco sumergido es la piedra angular de la fundición electrotérmica de ferroaleaciones, a menudo enterrando profundamente sus electrodos en la carga, de ahí su nombre. Los parámetros del horno, divididos en parámetros de equipo y parámetros característicos de fundición, influyen significativamente en los indicadores técnicos y económicos de la producción de ferroaleaciones.
En el proceso de fundición de la producción de ferro-cromo utilizando un horno de arco sumergido, la utilización de un agente reductor carbonoso sigue dos principios:
La refinación de ferroaleaciones crudas, inicialmente fundidas en hornos de arco sumergido o altos hornos, implica varios procesos clave:
Método de oxígeno por convertidor: Utilizando un convertidor con varios métodos de suministro de oxígeno (soplado superior, inferior, lateral y soplado compuesto superior-inferior), este proceso implica mezclar aleación de hierro líquido con alto contenido de carbono con oxígeno puro, refrigerante y materiales formadores de escoria. El oxígeno a alta presión se sopla en el convertidor para facilitar la descarburación a través de reacciones de oxidación, produciendo ferro-cromo y ferromanganeso de carbono medio y bajo de forma intermitente.
Producción de ferro-cromo en horno de arco sumergido - Método de agitación de la bolsa: Este proceso de refinación por reducción térmica electro-silicio implica la fundición de aleaciones maestras de silicio-manganeso o silicio-cromo de carbono medio y bajo en un horno de arco sumergido, luego la refinación con mineral de manganeso o cromo en un horno eléctrico de refinación y una bolsa agitadora, agregando fundente de cal para la desilicificación.
Método de descarburación en estado sólido al vacío: Las aleaciones de hierro sólido con alto contenido de carbono se muelen hasta convertirlas en polvo, se mezclan con un oxidante y se someten a descarburación al vacío después de mezclar, prensar y secar, produciendo productos de aleación de hierro micro-carbono, utilizados principalmente para preparar ferro-cromo de bajo carbono.
Método de intercambio de calor: También conocido como el método Perrin, inventado por R. Perrin, esta técnica de desilicificación y refinación implica mezclar metal líquido con escoria líquida, utilizada principalmente para la refinación de ferro-cromo.
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