Ferrolegering avser generellt legeringar av järn som innehåller en hög andel av ett eller flera andra grundämnen än kol. Dessa inkluderar element som krom, mangan eller aluminium. Stålindustrin är den största konsumenten av ferrolegeringar, eftersom de ger stål olika egenskaper. Dessutom spelar ferrolegeringar en viktig roll i tillverkningen av metallen. Till exempel förhindrar ferrolegeringar de negativa effekterna av svavel i produktionen och förbättrar korrosionsbeständigheten i stål.
I allmänhet är ferrolegeringar tillverkad i en masugn eller en elektrisk ljusbågsugn, varvid betydelsen av den senare metoden minskade stadigt under 1900-talet.
Andra möjligheter för tillverkning av ferrolegeringar är genom karbotermiska reaktioner, tillsats av grundämnen till smält järn och genom direkt reduktion.
Olika typer av ferrolegeringar
Eftersom varje ferrolegering tjänar ett annat syfte, många olika typer finns. Dessa är de vanligaste.
Ferrokrom
Ferrokrom, även känd som ferrokrom, består vanligtvis av 50 till 70 viktprocent krom. I grund och botten är det en legering av krom och järn. Ferrokrom används främst vid produktion av stål, vilket står för cirka 80 % av världens konsumtion.
I allmänhet produceras ferrokrom i en elektrisk ljusbågsugn. Produktionsprocessen är i huvudsak en karbotermisk reaktion som utförs vid extrema temperaturer nära 2800 °C. Det behövs en stor mängd el för att nå dessa höga temperaturer. Till följd av detta är produktionen i länder med höga elkostnader mycket dyr. Den ledande tillverkaren av ferrokrom är Kina, Sydafrika och Kazakstan.
Ferromangan
Ferromangan kännetecknas av en mycket hög halt av grundämnet mangan. Den kan tillverkas i en masugn. Vanligare är dock tillverkning i en sänkt ljusbågsugn, som är en typ av ljusbågsugn. Detta uppnås genom karbotermisk reduktion. För denna process värms en blandning av manganoxid, järnoxid och kol.
Ferromangan med hög kolhalt är den mest konsumerade ferrolegeringen i världen i när det gäller kvantitet och används i stor utsträckning vid ståltillverkning. Kina är huvudtillverkaren av denna ferrolegering.
Ferromolybden
Ferromolybden kombinerar molybden och järn. Denna ferrolegering har en molybdenhalt på 60 – 75 %. I tillverkningsprocessen blandas molybdenoxid med järnoxid och aluminium. En aluminiumtermisk reaktion följer. För att rena slutprodukten appliceras en elektrostrålesmältning. Tillsatsen av ferromolybden leder till en förbättrad korrosions- och slitstyrka samt svetsbarhet.
Ferromolybden används huvudsakligen vid produktion av järnlegeringar. Ytterligare tillämpningar är verktygsmaskiner och utrustning, militär hårdvara, bilar, lastbilar och fartyg. Dessutom kan den även appliceras i höghastighetsverktygsstål och superlegeringsapplikationer. De ledande tillverkarna av ferromolybden är Kina, Chile och USA.
Ferronickel
Ferronickel kännetecknas av en nickelhalt på 35 %. Ferrolegeringen erhålls genom en karbotermisk reaktion och används ofta vid tillverkning av austenitiska rostfria stål och nickellegerade stål. 2008 stod ståltillverkningsindustrin för upp till 98 % av ferronickelförbrukningen i USA. Ytterligare applikationer är elektronik och tillverkning av batterier. De huvudsakliga ferronickelproducenterna är Japan, Nya Kaledonien och Colombia.
Ferrokisel
Järnkisel är en ferrolegering som innehåller cirka 15 – 90 viktprocent kisel. Särskilt hög är andelen järnsilicider. Tillverkningen av ferrolegeringen sker genom reduktion. I processen används kiseldioxid, sand med koks eller järn.
De huvudsakliga användningsområdena för ferrokisel är i stålproduktion . Ferrolegeringen hjälper till att deoxidera stål och järnmetaller. Vidare förbättrar den hårdhet, styrka och korrosionsbeständighet. Kina är den största tillverkaren av ferrokisel.
Ferrotitan
Ferrotitanium är en ferrolegering som består av 45 – 75 % titan. Vidare tillsätts järn och ibland små mängder kol. För produktion används en induktionsugn. I denna smälts titan, stål och järn. Ferrotitan kännetecknas av överlägsen korrosionsbeständighet, hög hållfasthet och låg densitet.
Mest ferrotitanium används vid ståltillverkning. Vidare används ferrolegeringen för deoxidering och avsvavling. Huvudtillverkare av ferrotitanium är Brasilien, Kina och Indien.
Ferrotungsten
Ferrotungsten är en ferrolegering som är en kombination av järn och volfram. Den är kategoriserad i klass A (75 – 82 % W) och B (70 – 75 % W). I produktionsprocessen omvandlas volfram till volframoxid. I nästa steg värms den upp med väte eller kol. Det resulterande pulvret blandas med järn. Råvaran som krävs finns i wolframit, scheelite och ferberit. Användningen av ferrotungsten ökar smältpunkten för en legering. Som ett resultat av detta används materialet ofta när arbetsstycket ska stå emot höga temperaturer, till exempel inom flygindustrin.
De största tillverkarna av ferrotungsten är Kina, Bolivia och Ryssland.
Ferrovanadium
Ferrovanadium är en legering som består av 35 – 85 % vanadin. Vanadin har egenskapen att deoxidera stål. Vidare har det en gynnsam effekt på hårdheten och segheten hos stål . Det förbättrar också motståndskraften mot slag och korrosionsbeständigheten hos metaller. Legeringen kan tillverkas på två sätt, nämligen genom kiselreduktion och aluminiumreduktion.
De huvudsakliga tillverkarna av ferrovanadium är Kina, Ryssland och Syd. Afrika.
