فرو آلیاژها
فروسیلیس ، فرو سیلیکو منگنز ،
فرو آلیاژها کابردهای مختلف در صنایع بخصوص در صنایغ تولیدی فولادی و چدن دارند.
فروسیلیس
فروسیلیس چیست؟
از ترکیب سیلیسیم، آهن و برخی از عناصر دیگر فروسیلیس به وجود میآید. مقدار سیلیسیم موجود در این ترکیب بین ۱۰ تا ۹۰ درصد است و مابقی آن را آهن تشکیل میدهد. فروسیلیس کاربردهای بسیاری به ویژه در صنعت فولاد دارد. برای مثال از آن بهعنوان عاملی اکسیژنزدا و به وجود آورنده ساختار نشکن در چدن استفاده میکنند.
فرآیند تولید این ماده اولیه در دمای بالای ۲۵۰۰ درجه سانتیگراد و در کورههای بلند یا کورههای قوس الکتریکی انجام میگیرد. فروسیلیس که با نام فروسیلیسیم نیز شناخته میشود؛ مادهای جامد و خاکستری رنگ است. این ماده اولیه فاقد بو بوده و تنفس آن میتواند برای سلامتی فرد مضر باشد.
کاربرد فروسیلیس در صنایع مختلف
فروسیلیس به دلیل کاربردهایی که دارد؛ جایگاه خود را در صنایع مختلف به تثبیت رسانده است. این ماده اولیه در صنایع فولاد ریختهگری، جوشکاری و متالوژی کاربرد دارد.
کاربرد فروسیلیس در صنایع فولاد و ریخته گری
فروسیلیس یکی از محصولاتی است که در صنعت ریخته گری به شکل گسترده مورد استفاده قرار میگیرد. این محصول که بیشتر به عنوان نوعی ماده جوانه زا اضافه میشود؛ در ریخته گری چدن کاربرد گستردهای دارد. از سوی دیگر برای تولید گرافیتهای مختلف به این فرآورده فولادی نیاز دارید.
کاربرد فروسیلیس در صنعت جوشکاری
صنعت جوشکاری از دیگر صنایع پرطرفدار در زمینه خرید و استفاده از این ماده اولیه است. در این صنعت به منظور تولید الکترودهای گرافیتی، از فروسیلیس استفاده میکنند. الکترودها در جوشکاری نقش مهمی دارند.
از سوی دیگر فروسیلیس برای پوشش دهی گزینه خوبی به شمار میرود. سیم جوشها و الکترودهای جوشکاری نیاز به پوشش دارند که فروسیلیس این کار را به خوبی انجام میدهد.
کاربرد فروسیلیس در متالوژی
متالوژی صنعتی است که به تولید و ساخت قطعات فلزی مصنوعی، ماشینکاری، جوشکاری و… میپردازد. فروسیلیس یکی از مهمترین ترکیبات چدن یا فولاد آلیاژی است که برای فولادهای نسوز به کار گرفته میشود. از سوی دیگر استفاده از این محصول برای فرآوری بسیاری از مواد معدنی لازم است.
خواص شیمیایی فروسیلیس چیست؟
نقطه ذوب فروسیلیس از ۱۲۹۰ تا ۱۳۹۰ متغیر است و نقطه جوش آن در حدود ۲۳۵۵ درجه سانتیگراد قرار دارد. این ماده اولیه در مجاورت با آب از خود واکنش نشان میدهد و باعث آزاد سازی هیدروژنها میشود. همچنین دارای خاصیت مغناطیسی است و در برابر خوردگی مقاومت بالایی از خود نشان میدهد.
روش تولید فروسیلیس
تولید فروسیلیس کار سادهای نیست و به تجهیزات بهروز، کیفیت و دانش بالا نیاز دارد. برای تولید این ماده به کورهای با دمای بالا نیاز است. البته در اکثر اوقات از کورههای قوس الکتریکی یا کوره القایی برای انجام این عملیات استفاده میکنند. مواد اولیه را به نسبت مورد نیاز درون کوره شارژ میکنند؛ سپس آنها در دمای بالایی ذوب میشوند. پس از این مرحله، ترکیب مذاب به دست آمده را به وسیله کجاری مخصوص به بیرون هدایت کرده و به واحد ریخته گری منتقل میکنند. در واحد ریخته گری، فروسیلیس مذاب را قالب گیری میکنند و پس از سرد شدن به وسیله دستگاه سنگشکن آن را قطعه قطعه میکنند.
در تولید این ماده سیلیسیم، مواد حامل آهن و احیا کننده مشارکت دارند. کوارتز و کوارتزیت مهمترین منابع برای سیلیسیم هستند که ۹۷ درصد آن را سیلیس تشکیل میدهد. عملیات احیای این محصول در کوره توسط کربن انجام میشود؛ این کربن نیز توسط کک یا زغال سنگ تعمین میشود.
نکته مهم دیگری که باید به منظور تولید فروسیلیس در نظر داشته باشید؛ بدون سرباره بودن ترکیب آن است. سرباره به ترکیبهایی گفته میشود که به منظور جداکردن مواد مختلف از یکدیگر به کار گرفته میشوند. از آنجا که تمام موادی که در تولید فروسیلیس به کار گرفته میشوند به عنوان ماده اولیه مصرف میشوند؛ میتوان فرآیند تولید این محصول را بدون سرباره دانست. همچنین بهتر است از مواد با خلوص بالا برای تولید این محصول استفاده شود.
اگر شما هم میپرسید فروسیلیس چیست؟؛ باید گفت فروسیلیس یکی از آلیاژهای سیلیسیم است که کاربرد گستردهای در صنایع مختلف دارد. خواص شیمیایی فروسیلیس قابلیتهای مختلفی برای این محصول به همراه داشته است. اما اگر به دنبال تهیه این محصول هستید یا درباره آن سوالی دارید؛ کارشناسان ما آماده پاسخ گویی به شما عزیزان هستند. کافی است تماس بگیرید.
فروسیلیس چیست؟
از ترکیب سیلیسیم، آهن و برخی از عناصر دیگر، می توان فروسیلیس را به دست آورد. این محصول به عنوان ماده اولیه در صنایع بسیاری مورد استفاده قرار می گیرد.
کاربرد فروسیلیس در صنایع مختلف چیست؟
در صنعت ریخته گری از این محصول به عنوان جوانه زا استفاده می کنند. در متالوژی از این محصول برای ساخت قطعات فلزی مصنوعی، ماشینکاری، جوشکاری و… بهره می برند. در جوشکاری نیز به منظور تولید الکترودهای گرافیتی، از فروسیلیس استفاده میکنند.
روند تولید فروسیلیس چگونه است؟
برای تولید فروسیلیس مواد اولیه را به نسبت مورد نیاز درون کوره با دمای بالا ذوب می کنند. سپس مواد مذاب را به وسیله کجاری مخصوص به واحد ریخته گری منتقل میکنند. در واحد ریخته گری، فروسیلیس مذاب را قالب گیری میکنند و پس از سرد شدن به وسیله دستگاه سنگشکن آن را قطعه قطعه میکنند.
فرو سیلیکو منگنز
با پیشرفت علم و تکنولوژی مواد و تجهیزاتی که در فرایند تولید استفاده میشوند نیز پیشرفت چشمگیری داشتهاند. یکی از این مواد که بهتازگی بهشدت مورداستفاده قرار گرفته است، فروآلیاژها هستند. این فروآلیاژها جهت تولید انواع آلیاژهای مختلف مورداستفاده قرار میگیرند و همین امر بر محبوبیت آنها افزوده است. یکی از فروآلیاژهای بسیار پرکاربرد که میتوان از آن در صنعت فولاد نیز استفاده کرد، فرو سیلیکو منگنز است. ما در این مطلب قصد داریم تا در خصوص این فروآلیاژ بیشتر صحبت کنیم.
فرو سیلیکو منگنز چیست؟
فرو سیلیکو منگنز (FeSiMn) فروآلیاژی است که در ترکیبات خود دارای سیلیکون و منگنز است. این فروآلیاژ دارای مقادیر زیادی منگنز در ترکیبات خود بوده که میتوان آن را از حرارت دادن و مخلوط کردن سنگ منگنز با سیلیسیوم در کورهها به دست آورد. این آلیاژ بهصورت معمول بین 12 تا 16 درصد سیلیسیم و بین 50 تا 70 درصد منگنز دارد. از آن جایی که در فرو سیلیکو منگنز هر دو عنصر سیلیسیوم و منگنز حضور دارند، خواص خودشان را به این فروآلیاژ بخشیدهاند.
ازاینرو میتوان از فرو سیلیکو منگنز بهعنوان کمک بار برای تولید فولادهای کمکربن نیز استفاده کرد. سیلیس منگنز میتواند سیلیسیم اضافی موردنیاز را به فرایند تولید اضافه کرده و از اکسیداسیون بیشتر جلوگیری کند. در کنار این مورداستفاده از این ماده باعث خواهد شد تا برخی از خواص مکانیکی فولاد میز بهبود پیدا کند. از دیگر موادی که در فرو سیلیکو منگنز حضور دارد میتوان به آهن، فسفر و کربن اشاره کرد.
نوع دیگری از این ماده وجود دارد که با نام فرو سیلیکو منگنز با کربن پایین شناخت میشود که در ترکیبات خود دارای منگنز، سیلیسیوم، آهن، فسفر، کربن و گوگرد است. شکل ظاهری این ماده بهصورت کلوخهای فلزی شکل بوده که دارای زنگی نقرهای - خاکستری است. این ماده بهصورت جامد بوده و بویی ندارد. در فرو سیلیکو منگنز بهصورت معمول هیچگونه آلودگی وجود نداشته و میتوان آن را بهصورت خرد شده در تهیه کرد.
فروسیلیکو منگنز و شناخت آن
برای بررسی قیمت و خرید مواد ریخته گری وارد لینک روبرو شوید - قیمت مواد ریخته گری
آشنایی با مفهوم فروآلیاژها
فروآلیاژها برای تولید آلیاژهای مختلف در صنایع مورداستفاده قرار میگیرند. نام دیگر این مواد، هاردتر و یا آمیژان بوده و به دلیل مزایا و عملکرد فوقالعادهای که دارند، بهصورت گسترده در صنایع مختلف مورداستفاده قرار میگیرند. بهصورت کلی میتوان عنوان داشت که فروآلیاژ مادهای است که دارای درصد وزنی زیاد بوده و آهن یکی از مواد اصلی تشکیلدهنده آن است.
از آن جایی که اضافهکردن عناصر درحالیکه بهصورت خالص هستند، باعث افزایش اکسیداسیون خواهد شد و در فرایند تولید وقفه ایجاد میکند، بهتر است که از آلیاژهای به خصوصی از آنها مورداستفاده قرار بگیرند. از سوی دیگر اضافهکردن آلیاژ و استفاده از فروآلیاژ عناصر گوناگون، باعث کاهش نقطه ذوب شده که همین امر موجب خواهد شد تا فرایند تولید تسریع پیدا کند.
همچنین باید اشاره کرد که ترکیب عناصر خالص با یکدیگر میتواند منجر به ازبینرفتن تعادل حرارتی موردنیاز در کورههای آلیاژسازی شده و انرژی بسیار زیادی را برای به کار افتادن کورهها مصرف کند. باتوجهبه تمامی موارد گفته شده در این قسمت، بهسادگی میتوانید متوجه شوید که چرا استفاده از فروآلیاژهایی مانند فرو سیلیکو منگنز در صنعت تا به این اندازه محبوبیت پیدا کرده است و چگونه میتوانند باعث تسریع در فرایند تولید شوند.
کاربردهای فرو سیلیکو منگنز
فرو سیلیکو منگنز به دلیل ترکیبات خاص و ویژه خود دارای کاربردهای بسیار زیادی در صنایع مختلف است. امروزه از این عنصر بهصورت گسترده در صنعت فولادسازی تولید میکنند که میتوان گوشه از کاربردهای این ماده در قسمت زیر مشاهده کرد.
کاهش حلالیت کربن در فولادها و سایر آلیاژهای منگنز
اکسیژنزدایی و آلیاژسازی در فولاد
کاهش ناخالصیهای فولاد مانند گوگرد، فسفر و نیتروژن
افزایش سختی در فولاد
فرو سیلیکو منگنز را میتوان بهعنوان جایگزین فرو سیلیس و فرومنگنز در صورتت افزودن مواد مختلف به فولاد، معرفی کرد. هم سیلیکون و هم منگنز بسته به مقدار اضافه شده و ترکیب شده با سایر عناصر آلیاژی، میتوانند نقش بسیار مهمی بر روی خواص نهایی فولاد تولید شده بگذارند.منگنز و سیلیکون همچنین بهعنوان عنصری برای کاهش اکسیداسیون در فولاد، ازبینبردن گوگرد بوده و وجود چنین عواملی آن را به یکی از مهمترین آلیاژها در ساخت فولاد بدل کرده است. سیلیکون را میتوان ماده اولیهای دانست که باعث ازبینرفتن اکسیداسیون میشود.
منگنز نیز اکسیدکننده ملایمتری نسبت به سیلیکون است، اما به دلیل داشتن سیلیکات منگنز و آلومینات های پایدار، اثربخشی را افزایش خواهد داد. از سوی دیگر میتوان بهعنوان یکی از عوامل سازنده گوگرد نیز استفاده شود. استفاده از منگنز بهعنوان یکی از اصلیترین آلیاژهای فولاد، هم اکنون نیز رواج بسیار زیادی دارد. اهمیت اصلی این ماده در این نکته نهفته است که میتواند اثر اصلاحی بر سیستم آهن - کربن گذاشته و به همین دلیل مقاومت فولاد و سختی آن را افزایش دهد.
فرایند تولید فرو سیلیکو منگنز
فروآلیاژها بهصورت معمول از احیای یک سنگ معدنی فلزی که معمولاً اکسید است، تولید خواهند شد. از مهمترین روشهای تولید فروآلیاژها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
تولید توسط کربن با افزودن انرژی الکتریکی در کورههای قوس
تولید توسط فلزات با کاهش فلزات حرارتی و معمولاً آلومینیوم و سیلیکون
فرومنگنز با کربن بالا از کاهش سنگ معدن منگنز توسط کربن و در کورههای قوس الکتریکی یا کورههای بلند تولید میشود. فرو منگنز با کربن متوسط یا کم نیز با پالایش فرومنگنز با کربن بالا یا با استفاده از سیلیکو منگنز بهعنوان ماده خام تولید میشود. از آن جایی که در فرایند تولید فروسیلیکو منگنز از فرو منگنز و فرو سیلیسیوم استفاده میشود، فرایند تولید آن در کورههای فرو منگنز با کربن بالا انجام خواهد پذیرفت. همچنین باید بدانید که به دلیل حضور عنصر سیلیسیوم در ترکیب فرو سیلیکو منگنز، فرایند تولید آن در مقایسه با فرومنگنز سختتر خواهد بود؛ زیرا به دما بالاتری نیاز پیدا خواهد کرد.
در فرایند تولید فرو سیلیکو منگنز نیاز است تا از سربارهای که از مراحل تولید فرو منگنز با کربن بالا تولید میشود، استفاده میکنند. از آن جایی که در این سرباره چیزی در حدود 40 درصد اکسید منگنز وجود دارد، میتوان آن را مادهای با پایه منگنز به شمار آورد. متخصصان برای اینکه سیلیسیوم موردنیاز فرایند تولید فروسیلیکو منگنز را تولید کنند، از ماسه و یا کوارتز استفاده میکنند. همچنین برای احیا کردن این مواد نیاز است تا از کربن بهره ببرند؛ به همین دلیل بهتمامی مواد، کک نیز اضافه خواهد شد حال کافی است تا در دمای بالا، آهن نیز به ترکیبات اضافه شود تا فروسیلیکو منگنز به دست بیایید.
خواص فرو سیلیکو منگنز
برای شناخت هر چه بیشتر این ماده، نیاز است تا در خصوص خواص آن نیز بحث کنیم. یکی از عواملی که موجب میگردد تا استفاده از این ماده در صنعت تا به این اندازه محبوبیت پیدا کند، وجود خواص بسیار زیاد آن است. از مهمترین خواص فرو سیلیکو منگنز میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
این ماده در آب، روغن و یا الکل حل نخواهد شد.
فروسیلیکو منگنز بهصورت سنگهایی فلزی با رنگ نقرهای - خاکستری موجود بوده و هیچ بویی ندارد.
استفاده از آن به دلیل وجود سیلیسیوم و منگنز دارای صرفه اقتصادی بوده و هم اکنون جایگاه دوم پرمصرفترین فروآلیاژهای جهان را به خودش اختصاص داده است.
چگالی این ماده 6.1 گرم بر سانتیمتر مکعب بوده و دارای دمای ذوب در بازه 1060 تا 1350 است. دلیل این تغییر در بازه دمای ذوب آن نیز وجود ترکیبات مختلف است.
فروسیلیکو منگنز در بین مادههای غیر خطرناک و همچنین غیر اشتعالزا دستهبندی خواهد شد. نقطه اشتعال این ماده بالاتر از 93 درجه سانتیگراد است.
استفاده از این ماده باعث خواهد شد تا فولاد با خواص بهبودیافته تولید شود و ناخالصی فولاد را تا حد بسیار زیادی کاهش میدهد.
این ماده را میتوان در سه گرید مختلف تولید کرد و بهصورت عمده در دودسته با کربن پایین و با کربن بالا وجود دارد.
فرو سیلیکو منگنز در برابر خوردگی مقاومت مناسبی دارد.
استفاده از آن میتواند منجر به کاهش دمای موردنیاز و همچنین بالارفتن قابلیت در دماهای کمتر شود.
این فروآلیاژ در شرایط عادی از نظر شیمیایی پایدار است.
از تماس و برخورد آن با رطوبت، اسیدها و یا بازهای قلیایی باید جلوگیری کرد؛ زیرا باعث تشکیل گازهای بسیار قابل اشتعال مانند هیدروژن و سمی مانند آرسین و فسفین خواهد شد.
اندازههای استاندارد فرو سیلیکو منگنز در صنعت
فرو سیلیکو منگنز بهصورت تودههای فلزی با رنگ نقرهای - خاکستری در دسترس هستند. این ماده جامد و بدون بو هیچگونه آلودگی خارجی مانند سرباره و اجزا غیرفلزی و ... را ندارد و معمولاً بهصورت خرد شده و غربال شده عرضه میگردد. اندازههای استاندارد فرو سیلیکو منگنز به شرح زیر است:
20 میلیمتر تا 80 میلیمتر با اندازه کمتر از 10 درصد
10 میلیمتر تا 50 میلیمتر با اندازه کمتر از 10 درصد
3 میلیمتر تا 25 میلیمتر با اندازه کمتر از 5 درصد
همچنین حداکثر اندازه بزرگ در هر سه مورد، حداکثر 10 درصد خواهد بود. این ماده بهصورت فلهای و معمولاً در کیسههای بزرگ بستهبندی خواهد شد.
فرو سیلیکو منگنز در فرایند ساخت فولاد
همانطور که اشاره شد فروآلیاژ فرو سیلیکو منگنز بهصورت عمده نقش بسیار مهمی در فرایند ساخت فولاد دارند. میانگین مصرف منگنز در یک تن فولاد، چیزی در حدود 7 کیلوگرم است. ازاینرو نیاز است تا فروآلیاژ فرو سیلیکو منگنز بهصورت عمده و در تناژهای قابلتوجهی تولید شود. با اینکه از این ماده بهعنوان یک عامل آلیاژی در فرایند تولید آهن نیز استفاده خواهد شد، اما عمده استفاده آن در صنعت فولاد است.
با حذف کردن گوگرد از فولاد، منگنز از شکننده شدن فولاد در طول فرایند نورد گرم، جلوگیری خواهد کرد. علاوه بر این منگنز میتواند استحکام و سختی فولاد را افزایش دهد. سیلیسیوم نیز که یک ماده اکسید زدا قوی است باعث میشود تا ساخت فولاد با خواص شیمیایی و مکانیکی یکنواخت، سادهتر شود. اثراتی که در اثر اضافهکردن فرو سیلیکو منگنز به فولاد به وجود میآید، بسته به عناصر آلیاژی موجود در این عناصر است. هم سیلیسیوم و هم منگنز نقش بسیار مهمی بر خواص فولاد دارند.
از آن جایی که هم سیلیسیوم و هم منگنز میل قوی به ترکیبشدن با اکسیژن دارند، میتوانند از بهوجودآمدن اکسیداسیون در فرایند تولید فولاد جلوگیری کنند. ازاینرو فولاد تولید شده تمیزتر و یکنواختتر خواهد شد. البته باید به این نکته نیز اشاره کرد که فرو سیلیکو منگنز با مقادیر کمی به فولاد اضافه خواهد شد. ازاینرو سهم پایینی از کل هزینههای تولید فولاد در کارخانههای بزرگ را به خودش اختصاص میدهد.
امروزه هیچ محصول واحد دیگری وجود ندارد که جایگزین فرو سیلیکو منگنز در فرایند تولید فولاد شود. از سوی دیگر به دلیل اینکه در کارخانههای کوچکتر، امکانات لازم برای ذخیرهسازی و جابهجایی مواد و مدیریت ترکیب کردن آنها در ورودیها وجود ندارد، فرو سیلیکو منگنز تنها در نیروگاهها و یا کارخانههای بزرگ فولادسازی مورداستفاده قرار میگیرد.
نتیجهگیری
فروسیلیکو منگنز یک فروآلیاژ بسیار پرکاربرد است که از آن در فرایند تولید فولاد بهصورت گسترده استفاده میکنند. این ماده میتواند بهسادگی از اکسیداسیون فولاد جلوگیری کرده و بهعنوان ماده گوگرد زدا نیز استفاده شود. فروسیلیکو منگنز قابلیت این را دارد تا خواص فیزیکی و مکانیکی فولاد مانند استحکام و مقاومت آن را بهبود ببخشد. امروزه این ماده پرکاربرد تنها مادهای است که میتوان از آن در کارخانههای بزرگ و نیروگاهها برای تولید فولاد استفاده کرد.