Dalam lingkungan industri, paduan silikon-kalsium terutama diproduksi melalui aproses reduksi karbotermikdalam tungku listrik-arc yang besar dan terendam. Metode intensif-energi ini mirip dengan yang digunakan untuk ferroalloy lainnya.
Proses inti melibatkan penggunaan karbon (biasanya dalam bentuk batu bara, kokas, atau arang) sebagai zat pereduksi untuk mengekstraksi silikon dan kalsium dari sumber oksida mentahnya pada suhu yang sangat tinggi. Berikut rincian-demi-langkahnya:
1. Persiapan Bahan Baku:
Bahan baku utama dipilih dan dicampur dengan cermat:
Sumber Silika:Kuarsa-kemurnian tinggi atau kuarsit, menyediakan silikon.
Sumber Jeruk Nipis:Kapur-berkualitas tinggi (batu kapur yang terbakar), menyediakan kalsium.
Reduktor:Bahan berkarbon seperti batu bara, kokas, atau arang.
Seringkali, sejumlah kecil potongan besi atau baja ditambahkanuntuk memfasilitasi reaksi dan menyesuaikan komposisi paduan akhir.
2. Peleburan dalam Tungku Busur-Terendam:
Campuran bahan mentah yang telah dicampur terus-menerus dimasukkan ke dalam tungku listrik melingkar yang dilapisi-tahan api. Di sini, elektroda grafit yang kuat direndam ke dalam beban (muatan material).
Busur listrik yang kuat terjadi antara elektroda dan perapian tungku, menghasilkan suhu di antaranya1600 derajat dan 2000 derajat (2912 derajat F - 3632 derajat F).
Pada suhu ini, karbon mereduksi oksida silikon dan kalsium. Prosesnya rumit karena kalsium memiliki tekanan uap yang tinggi, sehingga cenderung menguap pada suhu tersebut. Kehadiran silikon membantu menstabilkan dan mempertahankan kalsium dalam paduan cair.
3. Mengetuk dan Mentransmisikan:
Secara berkala, lubang keran di bagian bawah tungku dibuka.
Paduan kalsium silikon cair, yang lebih padat, mengalir keluar ke dalam sendok.
Produk sampingan-yang lebih ringan, terak kalsium silikat, mengapung di atas dan dipisahkan.
Paduan cair kemudian dituang ke dalam cetakan atau digranulasi/dipeletkan menggunakan-semburan air bertekanan tinggi untuk membuat butiran kecil dan seragam agar mudah digunakan dalam proses pembuatan baja selanjutnya.
4. Penghancuran & Pengukuran (untuk produk cor):
Jika dituang ke dalam pig atau ingot, paduan yang didinginkan dihancurkan dan disaring menjadi fraksi ukuran tertentu seperti yang diminta oleh pelanggan (misalnya, 0-10mm, 10-50mm).
Tantangan Industri Utama:
Kesulitan utama dalam produksi adalah mengelola volatilitas kalsium. Tungku harus beroperasi dengan lapisan muatan yang dalam dan "terendam" untuk mempertahankan kondisi tekanan dan suhu tinggi yang mendukung pelarutan uap kalsium kembali ke dalam lelehan silikon, membentuk paduan yang stabil. Kontrol yang tepat terhadap campuran bahan baku, suhu, dan pengoperasian tungku sangat penting untuk efisiensi dan mencapai kadar target (misalnya, Ca 28-32%, Si 58-62%).
