Productie van ferrochroom: Proces, samenstelling en toepassingen

Productie van ferrochroom

Ferrochroom (Fe-Cr) is een legering bestaande uit ijzer (Fe) en chroom (Cr), die primair wordt gebruikt in de productie van roestvrij staal. De verhouding waarin de twee metalen (Fe en Cr) gecombineerd worden kan variëren, met een Cr-aandeel tussen 50% en 70%.

Fe-Cr wordt vaak geclassificeerd op basis van de verhouding van Cr tot koolstof (C) die het bevat. De weitgrote meerderheid van geproduceerd Fe-Cr is 'charge chrome'. Dit heeft een lagere Cr/C-verhouding en wordt meest geproduceerd voor gebruik in roestvrij staalproductie. De op een na grootste geproduceerde Fe-Cr ferrolegering is 'hoog-koolstof Fe-Cr (HC Fe-Cr)' die een hogere Cr-inhoud heeft en wordt geproduceerd uit hogerwaardige chroomerits. Andere graden van Fe-Cr zijn 'medium koolstof Fe-Cr' (MC Fe-Cr) en 'laag koolstof Fe-Cr (LC Fe-Cr)'. MC Fe-Cr is ook bekend als intermediair koolstof Fe-Cr en kan tot 4% koolstof bevatten. LC Fe-Cr heeft typisch een Cr-gehalte van minimaal 60% met C-gehalte variërend van 0,03% tot 0,15%. Echter, C-gehalte in LC Fe-Cr kan tot 1% oplopen.

Ferrochroom (Fe-Cr) legering is essentieel voor de productie van roestvrij staal en speciale stalen die breed worden gebruikt en van hoge kwaliteit zijn, gekenmerkt door hoge corrosiebestendigheid en lage neiging tot magnetisatie. De verwerkingscyclus van Fe-Cr omvat de chemische reductie van het chroomerits.

Vergisting van HC Fe-Cr ferrolegering

HC Fe-Cr en charge chrome worden normaal geproduceerd door het conventionele vergistingsproces met behulp van carbo-thermische reductie van chroomerits (bestaande uit oxiden van Cr en Fe) met behulp van een elektrisch ondergedompte boogoven (SAF) of een DC (gelijkstroom) open boog elektrische oven.

In een SAF wordt de energie aan de oven voornamelijk geleverd in een resistieve verwarmingsmodus. De belangrijkste kenmerken van deze modus zijn de elektrische weerstand van de slak en de slak liquidus temperatuur die strikt worden geselecteerd om het proces comfortabel te laten draaien. Deze twee parameters leggen ook enkele beperkingen op aan het vergistingsproces in termen van bedrijfstemperatuur.

SAF's gebruikt voor de vergisting van chroomerits zijn van twee typen: (i) gesloten type, en (ii) open type. Een gesloten oven biedt de mogelijkheid om het koolstofmonoxide (CO) rijke afgas te verzamelen voor voorverhitting en gedeeltelijke voorreductie van de lading. Voorverhitting en gedeeltelijke voorreductie van de lading resulteert in een significante reductie van het elektriciteitsverbruik. Echter, de bediening van een gesloten oven vereist meer zorg in de ladingssamestelling voor een soepel productieproces.

De DC boogoven gebruikt een enkele, centrale holle grafietelektrode als kathode, met een elektrisch geleidende refraktaire ovenbodem als anode. De oven werkt met een open bad, dus er is geen probleem met overbelasting, en de chroomeritsfijnen, samen met kool en fluxen, worden direct in het bad gevoerd door de holle elektrode. De oven heeft een gesloten top. Enkele kenmerken van DC boogoven bediening zijn: (i) gebruik van fijn ertsen zonder agglomeratie, (ii) gebruik van goedkopere reductanten en dus grotere keuze in reductanten, (iii) hogere Cr-herwinning, (iv) bewuste veranderingen in de ladingsamenstelling weerspiegelen zich snel in de slak of ferrolegering, en (v) gesloten top bediening stelt oven afgasenergie beschikbaar voor gebruik.

De energie aan een DC open boogoven wordt voornamelijk geleverd in een boogmodus. Deze energie is grotendeels onafhankelijk van de slaksamenstelling. Dit biedt meer vrijheid in de selectie van de slaksamenstelling en proces temperatuur. Deze vrijheid heeft de DC open boogoven een grotere mogelijkheid gegeven om siliciumdioxide (SiO2) reductie nauwkeuriger te controleren via slaksamenstelling. Een redelijk groot bereik van proces temperaturen kan in DC open-boogoven worden bereikt vergeleken met SAF. Daarom kunnen in DC open boogoven sub-liquidus en oververhitte slakken worden geproduceerd in het vergistingsproces. Oververhitte slak verbetert tot op zekere hoogte de kinetiek van chemische reacties en de slak-metaal scheiding terwijl sub-liquidus slak een gunstig effect heeft op de ovenbekleding. Hoewel verandering van de slaksamenstelling mogelijk is, wordt dit doorgaans beperkt door de economie van het proces.

De omzetting van chroomerits tot Fe-Cr wordt gedomineerd door SAF-vergisting waar de elektroden in de lading van klontig materiaal begraven zijn, bestaande uit chroomerits, koolstofhoudende reductanten, voornamelijk cokes, en fluxen om de juiste slaksamenstelling te vormen. De elektrische stroom is 3-fasig wisselstroom (AC) en de oven heeft drie gelijkmatig verdeelde verteerbare zelf-bakende grafietelektroden in een cilindrische, refraktaire beklede container met een bodem tapgat. Kenmerken van de SAF voor het vergisten van chroomerits zijn: (i) relatief makkelijk te controleren mits de lading goed gesorteerd is om een doorlatende overbelasting te handhaven die eenvoudige ontweging van de geproduceerde gassen toestaat, (ii) zelfregulerend met stroomtoevoer die de verbruikssnelheid van de lading (overbelasting) bepaalt, en (iii) enige voorverhitting en voorreductie van de overbelasting door de opstijgende hete gassen. SAF kan open, half-gesloten of gesloten top zijn met corresponderend betere thermische efficiëntie en de mogelijkheid om de energie in de afgassen van de gesloten top oven te benutten.

Fe-Cr vergisting (Figuur 1) is een energie-intensief proces. De energie wordt aan het proces overgedragen via zelf-bakende koolstofelektroden. De elektroden zijn lateraal bedekt door de klontige lading die een hogere elektrische weerstand heeft dan het gesmolten bad onder de elektrodenpuntjes. Hierdoor is gewaarborgd dat de elektrische stroom naar de hete reactiezone vloeit. Het energieverbruik is relatief hoog, en voor HC Fe-Cr varieert het elektrische energieverbruik tussen 2000 kWh/ton Fe-Cr met voorreductie tot 4000 kWh/ton Fe-Cr zonder voorreductie en lading voorverhitting. Vanwege de complexiteit van de voederstructuur en elektrisch-thermisch-chemische interacties, bestaan grote temperatuurgradienten in de oven van een paar honderd graden aan het oppervlak van de lading tot wel boven 2000°C rond de elektrodenpuntjes. Dit leidt tot verschillende zones in de oven en verschillende reductiemechanismen.

Figuur 1: Schema van Fe-Cr vergisting in SAF

In de oven ervaart een enkel chroomeritspellet of klontige erts een toenemende temperatuuromgeving terwijl de lading zakt, en wordt gereduceerd door de opstijgende CO-gas en bevorderd door contact cokesdeeltjes. Het is duidelijk dat het temperatuurprofiel in de SAF een grote invloed heeft op de reductiesnelheid en de productie-efficiëntie. Vanwege de gevoeligheid van het elektrodecontrolesysteem voor de verdeling van de oventemperatuur, is de temperatuurverdeling binnen de voeding en de verschillende reactiezones meestal niet symmetrisch verdeeld. Deze onevenmatige temperatuurverdeling veroorzaakt moeilijkheden in ovencontrole, productkwaliteit en ovenefficiëntie.

Zones in een SAF

Uit onderzoeken van uitgegraven afgekoelde SAF's, en overzichten van de technologie en processtappen, kunnen zes geïdealiseerde reactiezones worden geïdentificeerd. De exacte posities van deze zones kunnen echter variëren met ovenontwerp en bedrijfspraktijk. De zones hoeven niet noodzakelijk een simpele gelaagde structuur te volgen. Het schematische diagram van de reactiezones in een ondergedompte boogoven voor Fe-Cr productie is weergegeven in Figuur 2.

Figuur 2: Schematisch diagram van de reactiezones in ondergedompte boogoven voor Fe-Cr productie

Zone 1 (bovenste ovenszone) heeft losse lading die zich uitstrekt van de bovenkant van de ladinglaag tot nabij de punt van de elektrode. De activiteiten in deze zone zijn: (i) voorverhitting van de lading, (ii) decompositie (kalkzin) van fluxen bv. kalksteen, dolomiet, etc., (iii) vergassing van koolstofhoudend materiaal door reactie met lucht en koolstofdioxide (CO2), en (iv) gasvormige reductie van chroomerits en gedeeltelijke metallisering van Fe- en Cr-oxiden. In feite heeft het meeste volume in de SAF de losgesinterde lading. De gemiddelde verblijftijd in deze zone is geschat op 24 uur, maar slechts ongeveer 20% van de reductie van de lading vindt plaats in deze losse ladingzone en er wordt geen vloeibare slak gevormd. Het ladingmateriaal in deze zone zakt meestal in een V-vormige verdeling, en de zaksnelheid bereikt een maximum op posities tussen de ovenwanden en de elektroden en tussen de elektroden zelf. Gegevens met betrekking tot temperatuurprofielen en overmaats gasdrukken in deze zone tonen aan dat de 1600°C isotherm alleen dichtbij de elektrodenpuntjes wordt bereikt, en dat boven 1400°C de gasdruk snel stijgt, de laatste temperatuur overeenkomend met het begin van slakvorming.

Zone 2 tot zone 6 bestaan in het onderste deel van de oven. De activiteiten in het onderste deel van de oven zijn: (i) slakvorming, (ii) oplossing van chroomerits in de slak, (iii) reductie van metaal uit de slakfase en metaallegering vorming, en (iv) scheiding van legering en de slak.

• Zone 2 bestaat uit zijwand slak, metaal, erts en cokes. Het heeft banken van rigide, deels gesmolten en deels gereduceerde materialen die aangrenzend aan de ovenwanden gevormd zijn. Deze banken zijn dikst op afstanden verst van de elektroden.
• Zone 3 bestaat uit zijwand slak en metaal. Het is het materiaal onder zone 2 en bevat mengsels van slak en metaal.
• Zone 4 is onder de elektroden. Het materiaal direct onder de elektrodenpuntjes heeft onzekerheid. De zone onder één van de elektroden verbindt doorgaans niet met de gelijke zones onder de andere twee elektroden. De aanwezigheid van een leegte kan te wijten zijn aan de krimping van het bed tijdens afkoeling van de oven. Er is ook mogelijkheid van slak en cokes onder de elektroden. De andere mogelijkheid kan de aanwezigheid zijn van een cokesbed, bevattende een mengsel van gesmolten gangue mineralen, fluxen en magnesia (MgO) en alumina (Al2O3) bevrijd uit het chroomerits tijdens de reductie. Vanwege de vorming van deels vastgestolde ladingmaterialen rond de elektroden (zones 2 en 3) is de actieve slakreductiezone beperkt in grootte. De verblijftijd in de hoge temperatuur vergistingszone, hier gedefinieerd als het cokesbed (zone 4), is relatief kort, mogelijk van de orde van 30-40 minuten.
• Zone 5 is de regio waar er een grote regio van niet gesmolten deels gereageerde klontige erts tussen de slak en het metaal aanwezig is.
• Zone 6 is de regio van de vorming van een duidelijke vloeibare Fe-Cr legeringslaag aan de basis van de oven.

Procesreacties

Na bereiken van de zone onder de elektrodenpuntjes (zone 4), zijn alle oxiden gesmolten en kan de carbo-thermische reductie plaatsvinden met de vaste cokesdeeltjes, volgens de vergelijking Cr2O3 + 3C = 2Cr + 3 CO. De overige oxiden zoals SiO2, Al2O3, CaO en MgO gaan in de slak. Deze slak vormt een vloeibare laag bovenop het vloeibare Fe-Cr. Druppels vloeibaar Fe-Cr zakken door deze slaklaag en verzamelen zich op de bodem van de oven.

Tijdens de productie van Fe-Cr door carbo-thermische reductie, neigt het gevormde metaalchroom om verder te reageren met de beschikbare C om Cr-carbiden te vormen (Cr3C2, Cr7C3, en Cr23C6). Op dezelfde manier reageert metaalijzer met de beschikbare C om carbiden van Fe te vormen (Fe3C en Fe2C). De aanwezigheid van deze carbiden verhoogt het totale C-gehalte van de Fe-Cr ferrolegering boven de gespecificeerde grenzen, aangezien het theoretische C-gehalte van deze carbiden varieert van 5,5% tot 13,3%. De volgende zijn de vereenvoudigde reacties die tijdens het proces plaatsvinden:

Cr2O3 (l) + 3 C = 2 Cr (l) + 3 CO (g)
3 Cr2O3 (l) + 13 C = 2 Cr3C2 + 9 CO (g)
2 Cr2O3 (l) + 7 C = Cr4C + 6 CO (g)
7 Cr2O3 (l) + 27 C = 2 Cr7C3 + 21 CO (g)
23 Cr2O3 (l) + 81 C = 2 Cr23C6 + 69 CO (g)
Fe2O3 (l) + 3 C = 2 Fe (l) + 3 CO (g)
3 Fe2O3 (l) + 11 C = 2 Fe3C + 9 CO (g)
Fe2O3 (l) + 4 C = Fe2C + 3 CO (g)

De standaard Gibbs vrije energieën voor de vorming van deze carbiden (door reactie tussen Cr2O3 opgelost in de slak en vast, ongereageerd C) zijn door verschillende onderzoekers bestudeerd. Deze studies tonen aan dat de Gibbs vrije energie waarden voor de vorming van Fe3C lager is dan die voor de vorming van metaal Fe voor het gehele bestudeerde temperatuurbereik (1500°C tot 2000°C). Thermodynamisch gesehen wordt de vorming van Fe3C dus begunstigd.

Op dezelfde manier is de reactie Gibbs energie voor de vorming van Cr3C2 lager dan die van metaal Cr voor het grootste deel van het temperatuurbereik (tot ongeveer 1920°C). Cr7C3 en Cr4C kunnen ook vormen bij temperaturen van 1650°C en 1550°C respectievelijk. Verschillende carbiden vormen dus preferentieel ten opzichte van metaal Cr en Fe tijdens het reductieproces van chroomeritsen.

Als resultaat kan LC Fe-Cr niet direct geproduceerd worden door carbo-thermische reductie van het chroomerits. De producten uit de carbo-thermische reductie zijn daarom HC Fe-Cr of charge chrome, afhankelijk van de Cr/Fe verhouding in het chroomerits.

De cokesdeeltjes (hoeveelheid en grootte) hebben een grote invloed op de elektrische weerstand in de reactiezone en in de ladingkolom. Daardoor heeft de cokes een dubbele functie: voor de vergistingsreactie en voor de omzetting van elektrische energie in thermische energie. Het helpt ook om de lading doorlatend te houden voor de opstijgende CO-gas.

De vorming van carbiden in de carbo-thermische reductie van Fe-Cr begint al bij lage temperaturen. Slaktemperaturen tot 1650°C resulteren altijd in C-gehalte van 7-8% in het Fe-Cr. Alleen als het MgO-gehalte van de erts hoog is en de slaktemperaturen 1700°C overschrijden, is het C-gehalte in het bereik van 4-6%. Lagere C-niveaus kunnen in de SAF niet bereikt worden en een tweede processtap is nodig.

Grondstoffen

Het type en de combinatie van ladingmaterialen (ertsen, reductanten en fluxen) die gebruikt worden voor de vergisting van Fe-Cr beïnvloeden de ovenbedrijving en beïnvloeden uiteindelijk het elektriciteitsverbruik. Het slakvolume dat tijdens het proces geproduceerd wordt, is sterk afhankelijk van de kwaliteit van de ladingmaterialen die voor het productieproces gebruikt worden. Het verbruik van elektrische energie wordt beïnvloed door het slakvolume. Hoe hoger het volume van de slak, des te hoger de vereiste elektrische energie.

De ovenvoeding bestaat typisch uit chroomerits (klontige erts, pellets en briketten), reductanten (anthraciet, char, cokes en kool), en fluxen (kwartsiet, dolomiet en kalk). Chroomeritsdeeltjes hebben niet noodzakelijk een uniforme samenstelling omdat er variaties zijn tussen ertslichamen, en zelfs tussen en binnen ertslagen. De chroomeritsen zijn doorgaans onderdeel van de spijnel kristalfamilie, met de algemene formule (Fe2+, Mg2+)O.(Al3+,Cr3+,Fe3+)2O3.

Door zorgvuldige controle van het groottebereik en de samenstelling van de ladingmaterialen, ideale ovencondities kunnen worden gehandhaafd. Nauwe controle van het grondstof type en groottebereik zorgt voor goede doorlatendheid binnen het gepakte bed, terwijl de samenstelling de slakeigenschappen beïnvloedt. Er zijn echter een aantal lading voorbehandelingen die kunnen worden gebruikt om de ovenstabiliteit en productiviteit te verbeteren.

De agglomeratieprocessen die doorgaans voor chroomeritsen worden gebruikt omvatten: (i) sinteren, (ii) pelletiseren, en (iii) briketteren. Ook de efficiëntie van het proces voor de productie van Fe-Cr hangt af van het type en de voorconditie van de voedermaterialen namelijk: (i) voorverhitting, en (ii) voorreductie.

In het geval van kruimelende chroomeritsen wordt het noodzakelijk om ze te pelletiseren, na verdere maling indien nodig, met binder, reductant en fluxen en ze door een rotatieoven te laten gaan waar ze gehard (gesinterd), voorverhit en voorgereduceerd worden tot een mate voordat ze in de SAF geladen worden.

De chroomeritslading aan de oven is voornamelijk in de vorm van klontige erts en/of pellets. In het geval van klontige erts, bestaat het materiaal uit chroomeritsdeeltjes omringd door verstarde moederrots. Pellets worden normaal gemaakt uit de concentraten van het chroomerits die geagglomereerd en voorbehandeld zijn om spherische deeltjes te vormen. De korrelgrootte en microstructuren van de chroomeritsen variëren van dichte afgeronde korrels in de klont tot hoog gefractureerde aciculaire korrels in het geval van de pellets. De deeltjesgroottebereiken van klont, pellet en cokes worden gecontroleerd om de beddoorlatendheid te maximaliseren.

Een andere methode voor de behandeling van ertsfijnen is door oven voorreductie waar ongeagglomereerde chroomeritsfijnen en goedkope kool, met fluxen, als voeding aan de oven worden gebruikt. In deze methode wordt zelf-agglomeratie van de fijnen bereikt dichtbij de uitlaat van de oven waar de lading pastig wordt in een hoge temperatuurzone van ongeveer 1500°C. Zeer hoge reductiegraden worden bereikt (80-90%) wat de belasting op de downstream elektrische ovens (SAF of DC boog) vermindert, die dan eigenlijk een smeltoven worden.

Een meer recente aanpak, en een die door verschillende installaties wordt geïnstalleerd, is wederom pelletiseren. Pellets worden geproduceerd met cokes inbegrepen en deze worden gesinterd en deels voorgereduceerd op een staalband sintersysteem. Vandaar worden de pellets geleverd aan voorverhittings-schachtovens die meestal boven SAF's geplaatst zijn en die als directe voederbakken functioneren, gebruikmakend van de afgaswarmte van de ovens. Klontige erts, cokes en fluxen worden ook naar de voederbakken geleid.

Naast het bovenstaande zijn er nog enkele andere benaderingen voor de voorbereiding van chroomeritsen voor vergisting. Deze omvatten rotatiehearth sinteren en voorreductie van pellets, en vloeibed voorverhitters voor chroomeritsfijnen.

Productieproces

Fe-Cr wordt essentieel geproduceerd door een carbo-thermische reductie die plaatsvindt bij hoge temperaturen. Chroomerits wordt gereduceerd door kool en cokes om de Fe-Cr legering te vormen. De warmte voor deze reactie kan uit verschillende vormen komen, maar typisch uit de elektrische boog gevormd tussen de puntjes van de elektroden in de bodem van de oven en de ovenbodem. Deze boog creëert temperaturen van ongeveer 2800°C. In het vergistingsproces wordt een grote hoeveelheid elektriciteit verbruikt.

Productieproces voor Fe-Cr is hoog elektriciteits-energie-intensief omdat alle warmte nodig voor de endothermische reductiereacties en om thermodynamisch evenwicht in de oven te bereiken, wordt geleverd door alleen elektrische energie. Dus elektrische energie is de meest vitale invoer in het proces.

Tappen van het materiaal uit de oven vindt plaats intermittent. Wanneer voldoende Fe-Cr zich in de ovenhearth heeft geaccumuleerd, wordt de tapgat open geboord en stroomt een stroom vloeibare legering en slak een aflopende goot in een koelmol of kan. Het vloeibare Fe-Cr verstijft in grote gietstukken, wat gekrossen, gezeefd en verpakt of verder verwerkt wordt.

De volgende zijn de belangrijke kenmerken van het productieproces van Fe-Cr in een SAF:

• Reduceerbaarheid van chroomerits is belangrijk voor proces-efficiëntie. Het wordt bepaald door de mineralogie (MgO/Al2O3 verhouding), de MgO structurele vorm in het chroomerits, chroomerits korrelgrootte, de mate van korrelverdeling in erts en de erts smelttemperatuur. De erts moet porositeit hebben aangezien vaste-stof reductie van chroomerits van belang is vanwege de reactie tussen gas en porös vast. Ook moet de erts voldoende mechanische sterkte hebben om slijtage en breuk weer te staan om de ovenreductiezone te bereiken. Een hoge smelttemperatuur van de erts, als goede reduceerbaarheid in vaste toestand bestaat, laat meer tijd voor de erts om gereduceerd te worden voordat de smeltzone bereikt wordt. Dit betekent minder Cr2O3 verliezen naar de slak.
• Cr-herwinning hangt voornamelijk af van de reduceerbaarheid van het chroomerits. Van de invoer Cr aan de oven, anders dan herwonnen Cr naar ferrolegering, rapporteert de balans voornamelijk naar slak en een deel naar ovenstof. In het geval van harde en dichte erts is het stofdeel laag, maar afhankelijk van erts reduceerbaarheid en grootte, kan het Cr2O3 gehalte van de slak toenemen. Aangezien reductie van chroomerits in vaste toestand significant is, kunnen fijn ertsen in de oven gebruikt worden. Het fijn chroomerits is zeer gemakkelijk gereduceerd in vaste toestand voordat het smelt, wat resulteert in een Cr2O3 gehalte in de slak in het bereik van 1,5% tot 4%. Ook is het belangrijk dat er volledige scheiding is van vloeibare ferrolegering en slak tijdens tappen zodat het vloeibare Fe-Cr naar de slak minimaal is voor de optimalisatie van Cr-herwinning.
• Een goede reduceerbaarheid en vooral vaste-stof reductie helpen bij het benutten van meer CO-gas voor reductie van chroomerits. De verhouding MgO/Al2O3 in de slak gelijk aan 2,1 correspondeert met het laagste smeltpunt van de slak wat resulteert in een minimum aan energieverbruik voor het deel van de slak dat gesmolten moet worden. Echter, vanwege de aanwezigheid van enige Cr2O3 in de slak en andere oxiden, heeft de MgO/Al2O3 verhouding de typische waarde van 2,2. Dit resulteert ook in lagere reductie van SiO2 naar Si. Aangezien reductie van SiO2 naar Si zeer energie-intensief is, is er ook goed energiebesparing op deze rekening.
• Reductie bij lagere temperaturen met een hoge MgO/Al2O3 verhouding in de slak resulteert in de vorming van hogere hoeveelheden hoge C-dragende carbiden. De aanwezigheid van Cr-carbiden zoals Cr3C2 en Cr7C3 met minder Cr23C6 duidt op een betere vaste-stof reductie van het chroomerits. Cr/Fe verhouding speelt ook een rol in de bepaling van het C-gehalte van het Fe-Cr. Omdat Cr een hogere affiniteit heeft om carbiden te vormen dan Fe, betekent een hogere Cr/Fe verhouding een hoger C-gehalte in het Fe-Cr.
• Een hoge verhouding van MgO/Al2O3 in de slak en een basische slak remmen de reductie van SiO2 naar Si. Hogere temperaturen zijn nodig voor de reductie van SiO2. Cr2O3 en FeO worden in vaste toestand en bij lagere temperaturen gereduceerd, dus is er heel weinig kans voor SiO2 om gereduceerd te worden. Opnieuw is een laag Si-gehalte een resultaat van reductie van Cr2O3 en FeO in vaste toestand en lage temperaturen.
• Normaal is het zwavel (S) en fosfor (P) gehalte van het chroomerits niet hoog. Daarom komen S en P in het Fe-Cr voornamelijk van de reductanten. Een cokes met S-gehalte in het bereik van 0,6% tot 1% bijdraagt in het Fe-Cr een S-gehalte van 0,014% tot 0,025%. Voor ontzwaveling zijn basische slakken, een reducerende atmosfeer en hogere temperaturen ten opzichte van ontfosforing nodig. Deze condities bestaan. Voor ontfosforing zijn de eisen: basische slakken, lagere temperaturen en een oxidiserende atmosfeer. Van al deze is alleen een basische slak conditie beschikbaar. Een toename van het Si-gehalte van de ferrolegering wijst op een reducerende atmosfeer. Hoewel de meeste P in de ferrolegering komt, kan de hoge basiciteit van de slak resulteren in een afname van het P-gehalte.
• Slaksamenstelling onder normale condities heeft geen grote invloed op het Cr2O3 gehalte van de slak. Een hoog Si-gehalte in de ferrolegering kan Cr2O3 opgelost in de slak reduceren door een silico-thermische reactie en omgekeerd het Si-gehalte van Fe-Cr daalt, maar deze reactie is alleen significant bij hoge Si-gehalten. Bij deze conditie wordt de kleur van de slak lichter.

Productie van LC Fe-Cr

LC Fe-Cr wordt normaal geproduceerd uit HC Fe-Cr of charge chrome. De productie van LC Fe-Cr wordt normaal gedaan door chroomerits toe te voegen of door zuurstof (O2) in het HC Fe-Cr te blazen. Echter, deze processen zijn onaantrekkelijk vanwege de hoge temperatuur (rond 2100°C) die nodig is om het C-gehalte te verlagen tot binnen de specificatie van LC Fe-Cr alsook vanwege de Cr-verliezen die tijdens het proces plaatsvinden. Daarom worden deze methoden voor de verlaging van C van HC Fe-Cr meestal gebruikt voor de productie van MC Fe-Cr en LC Fe-Cr wordt meestal geproduceerd door metallo-thermische productieprocessen.

In de metallo-thermische productieprocessen wordt de reductiereactie uitgevoerd met een specifiek metaal dat een negatieve Gibbs energie heeft. Daarom zijn de technisch geschikte metalen reductanten die in bulks worden geproduceerd: aluminium (Al), magnesium (Mg), mangaan (Mn) en silicium (Si). De stoichiometrische consumptie van deze metalen reductanten per ton Cr is 0,519 ton voor Al, 0,701 ton voor Mg, 1,585 ton voor Mn en 0,405 ton voor Si, hoewel in de praktijk de consumptie licht kan verschillen om de getargete Cr-herwinning te bereiken. Echter, Si en Al reductanten zijn economischer om te gebruiken. Tussen de twee is het silico-thermische reductieproces populairder dan het alumino-thermische proces voor de productie van LC Fe-Cr.