Ферросплавами называют сплавы железа с легирующими элементами (V, W, Ti, Zr, Nb, Сг, и др.) или с элементами-раскислителями (Mn, Si и др.). Применение их в технологическом процессе производства стали более удобно и более выгодно, чем чистых элементов. Во-первых, ферросплавы, как правило, имеют более низкую температуру плавления, что облегчает введение их в жидкую сталь. Во-вторых, ферросплавы значительно дешевле, чем чистые металлы, так как получаются непосредственно из руд.
Поскольку легирующий металл находится в руде или концентрате в виде оксида, то процесс получения ферросплавов сводится к восстановлению данного элемента и его растворению в расплавленном железе. Последнее обстоятельство существенно повышает эффективность процесса - восстановление идёт более быстро и более полно.
В настоящее время основными способами получения ферросплавов являются электротермический и металлотермический.
При электротермическом процессе плавку ведут в мощных дуговых рудовосстановительных печах, работающих обычно в непрерывном режиме: отдозированные шихтовые материалы загружаются в печь по мере их проплавления; сплав и шлак выпускаются периодически через 2-4 ч в ковши. Нагрев и плавление шихты в ферросплавной печи происходит под действием тепла электрических дуг, возникающих между угольными электродами и металлической ванной. Дуги в таких печах горят под слоем шихты, поэтому их называют закрытыми. Как правило, восстановителем в электротермическом процессе является углерод.
Отечественная металлургия производит широкую гамму различных ферросплавов: феррованадий, ферровольфрам, ферромолибден, феррониобий, ферросиликомарганец, ферросиликохром, силикокальций и др.
Ниже приведены некоторые технологические данные, характеризующие производство наиболее распространенных ферросплавов ферросилиция (FeSi), ферромарганца (FeMn), феррохрома (FeCr) - табл. 5.7.
Все эти ферросплавы получают в электрических дуговых печах (с углеродистой футеровкой), работающих в непрерывном режиме. Кремний, марганец, хром относятся к трудновосстановимым металлам, поэтому процесс ведут при высоких температурах. Так, при производстве FeSiтемпература в пространстве печи около 1700°С. В этих условиях степень восстановления составляет: SiО2- 98%; FeO - 99%; Al2О3 - 10-55%; Р2О5 - 100%. Восстановленные кремний и железо переходят в сплав практически полностью, а алюминий, кальций, фосфор - наполовину (другая половина испаряется).