Was sind Ferrolegierungen?
Der Begriff Ferrolegierung bezieht sich im Allgemeinen auf Eisenlegierungen, die einen hohen Anteil an einem oder mehreren anderen Elementen als Kohlenstoff enthalten. Sie werden häufig als Vorlegierungen für die Stahlproduktion verwendet. Dazu gehören Elemente wie Chrom, Mangan oder Aluminium. Die Stahlindustrie ist der größte Verbraucher von Ferrolegierungen, da sie Stahllegierungen und rostfreiem Stahl verschiedene Eigenschaften verleihen. Darüber hinaus spielen Ferrolegierungen eine wichtige Rolle bei der Metallherstellung. So verhindern Ferrolegierungen beispielsweise die negativen Auswirkungen von Schwefel bei der Herstellung und verbessern die Korrosionsbeständigkeit von Stählen.
Im Allgemeinen werden Ferrolegierungen in einem Hochofen oder einem elektrischen Lichtbogenofen hergestellt, wobei die Herstellung mithilfe des letzteren Verfahrens im 20. Jahrhundert stetig abnahm.
Weitere Möglichkeiten zur Herstellung von Ferrolegierungen sind karbothermische Reaktionen, die Zugabe von Elementen in geschmolzenes Eisen und die Direktreduktion.
Verschiedene Arten von Ferrolegierungen
Da jede Ferrolegierung einem anderen Zweck dient, gibt es viele verschiedene Arten. Dies sind die gebräuchlichsten.
Ferrochrom
Ferrochrom besteht in der Regel zu 50 bis 70 Gewichtsprozent aus Chrom. Im Grunde handelt es sich um eine Legierung aus Chrom und Eisen. Ferrochrom wird hauptsächlich für die Stahlherstellung verwendet, die etwa 80 % des Weltverbrauchs ausmacht.
Im Allgemeinen wird Ferrochrom in einem elektrischen Lichtbogenofen hergestellt. Der Herstellungsprozess ist im Wesentlichen eine karbothermische Reaktion, die bei extremen Temperaturen von fast 2800 °C abläuft. Um diese hohen Temperaturen zu erreichen, wird eine große Menge Strom benötigt. Daher ist die Produktion in Ländern mit hohen Stromkosten sehr teuer. Die führenden Hersteller von Ferrochrom sind China, Südafrika und Kasachstan.
Ferromangan
Ferromangan zeichnet sich durch einen sehr hohen Gehalt an dem Element Mangan aus. Es kann in einem Hochofen durch eine karbothermische Reaktion hergestellt werden. Üblicher ist jedoch die Herstellung in einem Unterwasserlichtbogenofen, der eine Art elektrischer Lichtbogenofen ist. Bei diesem Verfahren wird ein Gemisch aus Manganoxid, Eisenoxid und Kohlenstoff erhitzt.
Hochkohlenstoffhaltiges Ferromangan ist die mengenmäßig am meisten verbrauchte Ferrolegierung der Welt und wird in großem Umfang in der Stahlerzeugung eingesetzt. Der Hauptproduzent ist China
Ferromolybdän
Ferromolybdän ist eine Kombination aus Molybdän und Eisen. Diese Ferrolegierung hat einen Molybdängehalt von 60 – 75 %. Bei der Herstellung wird Molybdänoxid mit Eisenoxid und Aluminium vermischt. Es folgt eine aluminothermische Reaktion. Um das Endprodukt zu reinigen, wird ein Elektronenstrahlschmelzen angewendet. Der Zusatz von Ferromolybdän führt zu einer verbesserten Korrosions- und Verschleißbeständigkeit und Schweißbarkeit.
Ferromolybdän wird hauptsächlich bei der Herstellung von Eisenlegierungen verwendet. Weitere Einsatzmöglichkeiten sind Werkzeugmaschinen und -ausrüstungen, militärische Geräte, Autos, Lastwagen und Schiffe. Darüber hinaus kann es auch in Hochgeschwindigkeitsstählen und Superlegierungen eingesetzt werden. Die führenden Hersteller von Ferromolybdän sind China, Chile und die USA.
Ferronickel
Ferronickel zeichnet sich durch einen Nickelgehalt von 35 % aus. Die Ferrolegierung wird durch eine karbothermische Reaktion gewonnen und wird häufig für die Herstellung von austenitischen rostfreien Stählen und nickellegierten Stählen verwendet. Im Jahr 2008 entfielen 98 % des Ferronickelverbrauchs in den USA auf die Stahlindustrie. Weitere Anwendungen sind die Elektronik und die Herstellung von Batterien. Die wichtigsten Produzenten sind Japan, Neukaledonien und Kolumbien.
Ferrosilicium
Ferrosilizium hat einen Siliziumanteil von etwa 15 bis 90 Gewichtsprozent. Besonders hoch ist der Anteil an Eisensiliziden. Die Herstellung erfolgt durch Reduktion. Dabei werden Kieselsäure, Sand mit Koks oder Eisen verwendet.
Hauptsächlich wird Ferrosilizium in der Stahlproduktion verwendet. Die Ferrolegierung hilft bei der Desoxidation von Stahl und Eisenmetallen. Außerdem verbessert es die Härte, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. China ist der Hauptproduzent von Ferrosilicium.
Ferrotitan
Ferrotitan besteht aus 45 bis 75 % aus Titan. Zudem werden Eisen und manchmal geringe Mengen Kohlenstoff hinzugefügt. Zur Herstellung wird ein Induktionsofen verwendet. In diesem werden Titan, Stahl und Eisen geschmolzen. Ferrotitan zeichnet sich durch hervorragende Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit und geringe Dichte aus.
Meistens wird Ferrotitan in der Stahlproduktion eingesetzt. Zudem wird die Ferrolegierung zum Desoxidieren und Entschwefeln verwendet. Hauptproduzenten von Ferrotitan sind Brasilien, China und Indien.
Ferrowolfram
Ferrowolfram ist eine Kombination aus Eisen und Wolfram ist. Es wird in die Klassen A (75 – 82 % W) und B (70 – 75 % W) eingeteilt. Bei der Herstellung wird Wolfram in Wolframoxid umgewandelt. Im nächsten Schritt wird es mit Wasserstoff oder Kohlenstoff erhitzt. Das so entstandene Pulver wird mit Eisen vermischt. Der benötigte Rohstoff ist in Wolframit, Scheelit und Ferrit zu finden. Durch die Verwendung von Ferrowolfram wird der Schmelzpunkt einer Legierung erhöht. Daher wird das Material häufig verwendet, wenn das Werkstück hohen Temperaturen standhalten muss, zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrtindustrie.
Die wichtigsten Hersteller von Ferrowolfram sind China, Bolivien und Russland.
Ferrovanadium
Ferrovanadium ist eine Legierung, die zu 35 bis 85 % aus Vanadium besteht. Vanadium hat die Eigenschaft, Stahl zu desoxidieren. Außerdem wirkt es sich positiv auf die Härte und Zähigkeit von Stahl aus. Es verbessert auch die Schlagfestigkeit und die Korrosionsbeständigkeit von Metallen. Die Legierung kann auf zwei Arten hergestellt werden, durch Siliziumreduktion und Aluminiumreduktion.
Die Hauptproduzenten von Ferrovanadium sind China, Russland und Südafrika.
Weitere Möglichkeiten die EIgenschaften von Stahl zu verändern
Neben Legierung gibt es verschiedene Nachbehandlungen, die die Eigenschaften von Stahl beeinflussen. Das Borinox®-Verfahren zum Härten von Edelstahl und Sonderlegierungen schützt durch eine harte und verschleißbeständige Oberfläche vor Abrasion, Kavitation und Ermüdung. Die Korrosionseigenschaften werden durch die Behandlung nicht negativ beeinflusst. Für eine kompetente Beratung stehen unsere Werkstoffspezialisten immer zur Verfügung.
