معرفی فروسیلیس و آلیاژ سازها در صنعت فولاد و ریخته گری

فروسیلیس در صنعت فولاد

یکی از موادی که به صورت گسترده در صنعت متالورژی مورد استفاده قرار می‌گیرد، فروسیلیس است. این ترکیب نوعی فروآلیاژ است که از میزان مشخصی سیلیسیم و آهن تشکیل شده است. البته ممکن است مقدار ناچیزی آلومینیوم، فسفر و ... هم در این ترکیب وجود داشته باشد. به هر حال فروسیلیس کاربردهای بسیار زیادی در صنعت فولادسازی و ریخته‌گری دارد. اهمیت و ضرورت استفاده از این فروآلیاژ چیست؟ این ترکیب چه ویژگی‌ها و خواص شیمیایی دارد؟ در ادامه مطلب به بررسی و معرفی این فروآلیاژ خواهیم پرداخت.

در مورد فروآلیاژها بیشتر بدانید

به آلیاژهایی که دارای آهن در ترکیبات خود هستند، فروآلیاژ گفته می‌شود. از فروآلیاژهایی مثل فروسیلیس در صنعت فولاد، برای ایجاد خواص دلخواه استفاده می‌کنند. در فروآلیاژها ترکیبی از آهن به همراه سایر عناصر مثل کروم، سیلیس، منگنز و ... به دست می‌آید که به شکل آمیژان به مذاب فولاد اضافه می‌شوند.

از فروآلیاژها به صورت مستقیم و خالص در صنعت فولاد یا سایر فلزات استفاده نمی‌شود. دلیل این امر قیمت بسیار بالای شکل خالص فروآلیاژهاست. به این ترتیب تامین آن برای بسیاری از صنایع صرفه اقتصادی ندارد. از طرف دیگر نقطه ذوب فروآلیاژها در حالتی که خالص هستند، بسیار بیشتر از حالت آلیاژی می‌شود. همین مسئله باعث افزایش هزینه و سایر مشکلات خواهد شد.

فروآلیاژ ها

فروآلیاژها انواع مختلفی دارند که برخی از مهم‌ترین آنها عبارتند از فروفسفر، فروسیلیسیم، فروبر، فروتیتانیوم، فرومنگنز، فرووانادیوم، فروکروم و ... . فروآلیاژ فروسیلیسیم، یکی از پرکاربردترین و پرمصرف‌ترین عناصر محسوب می‌شود. فروسیلیسیم در صنعت فولاد و تولید چدن کاربرد بسیار زیادی دارد. از این فروآلیاژ در صنعت فولاد، برای اکسیژن‌زدایی و در صنعت چدن، برای گرافیت‌زدایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. فروسیلیس در تولید فولادهای نسوز و ضدزنگ هم نقش پررنگی ایفا می‌کند.

 لیست قیمت روز انواع فروسیلیس

فروآلیاژها در صنعت متالورژی چه نقشی دارند؟

نحوه تولید فروآلیاژها قبل از قرن 19 به صورت ذوب کانه‌های آهن و سنگ‌های منگنزی آهن‌دار در کوره بود. به همین دلیل قطعات تولیدی کاربرد و ارزش چندان زیادی نداشتند. از طرف دیگر فروآلیاژهایی مثل فروسیلیس با توجه به دمای بالای ذوب به حد مطلوب خود نمی‌رسیدند. همین مسئله باعث کاهش کیفیت محصولات تولیدی می‌شد، اما امروزه از روش‌های مدرن و کاربردی برای تولید فروآلیاژها استفاده می‌شود.

در صنعت متالورژی از فروآلیاژها و آلیاژهای آهن، مثل فروسیلیس برای فرایند ذوب استفاده می‌کنند. به این ترتیب محصولات متعدد از انواع فولادها تولید می‌شوند. فولادهایی که از فروآلیاژهای مختلف تولید می‌شوند، دارای گریدهای مختلفی هستند. از گریدهای باکیفیت‌تر و بهتر فولاد در صنایع شیمیایی، دفاعی، ساختمانی و ... استفاده می‌کنند.

فروآلیاژها نوعی ماده افزودنی هستند که باعث تغییر خواص محصول نهایی می‌شوند. در واقع این ویژگی فروآلیاژهایی همانند فروسیلیس، باعث می‌شود که صنعت‌کاران، فولاد مورد نظر را به خواص دلخواه برسانند. این نکته را هم در ذهن داشته باشید که خواص نهایی فولاد به ترکیبی که در فروآلیاژ به‌کار رفته بستگی دارد.

فروسیلیس چیست؟

فروسیلیس نوعی فروآلیاژ است که از ترکیب آهن، سیلیسیم و برخی عناصر دیگر تولید می‌شود. بیشتر ترکیب این آلیاژ را سیلیسیم و درصد کمتری را آهن تشکیل می‌دهد. البته ممکن است تا 4 درصد آلیاژ را هم برخی عناصر دیگر از جمله منگنز، آلومینیوم، فسفر و ... تشکیل بدهند. از فروسیلیس به صورت گسترده در صنایع تولید فولاد استفاده می‌شود. علاوه بر فولادسازی، ریخته‌گری‌ها هم از این آلیاژ استفاده می‌کنند. در مجموع چیزی در حدود 50 هزار تن از این ماده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این آلیاژ در گذشته داخل کشور تولید نمی‌شد و فقط واردات آن را انجام می‌دادند. با این حال امروزه کارخانه‌های زیادی اقدام به تولید آن می‌کنند. به این ترتیب نیاز به واردات این ماده هم کمتر شد.

با ماهیت فروسیلیس آشنا شوید

این آلیاژ پرکاربرد که در صنایع فولادسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد، استانداردهای خاصی دارد. معمولا استاندارد فروسیلیکون را بر اساس محتوای تشکیل‌دهنده آن ارزیابی می‌کنند. همچنین درصد سیلیکون به‌کار رفته در این فروآلیاژ متفاوت است. در سالیان گذشته فروآلیاژ فروسیلیس، بین 18 تا 92 درصد سیلیکون را تجربه کرده است که هر کدام کاربردهای خاص خود را دارند.

اعداد یا درصد میانگین سیلیکون به‌کار رفته در فروآلیاژ را به صورت درصد نشان می‌دهند. برای مثال سیلیکون 45 درصد را به صورت Si45 نشان می‌دهند. فرایند تولید این فروآلیاژ بر اساس احیای سیلیس است و همانطور که اشاره شد در صنعت متالورژی به صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فروسیلیس چه کاربردهایی دارد؟

این آلیاژ کاربردهای بسیار زیادی دارد. همانطور که اشاره کردیم، صنعت متالورژی به وجود این فروآلیاژ احتیاج دارد. این ترکیب به محصولات خاص به صورت مذاب اضافه می‌شود و ویژگی‌های موردنیاز آن را فراهم می‌کند. در ادامه برخی از مهم‌ترین کاربردهای فروسیلیس را بررسی می‌کنیم.

جوانه‌زایی در صنایع ریخته‌گری

از این ماده برای تغییر انجماد آهن مذاب در صنایع ریخته‌گری استفاده می‌کنند. این فروآلیاژ دانه‌های کریستالی را در جرم آهن مذاب پراکنده می‌کند. به این ترتیب شمش‌های به دست‌آمده بسیار سخت و محکم می‌شوند. معمولا برای پراکنده کردن کربن در کل ساختار آهن مذاب از فروسیلیس و برخی فروآلیاژهای دیگر استفاده می‌کنند. در ابتدا کربن ریخته‌گری به صورت لایه‌لایه و پراکنده است. اضافه کردن عامل جوانه‌زا، باعث ایجاد یکنواختی در کربن‌ها می‌شود. این کار باعث می‌شود که استحکام و مقاومت محصول نهایی بسیار بیشتر شود.

اکسیژن‌زدایی در صنعت فولادسازی

در صنعت تولید فولاد، فرایند اکسیژن‌زدایی اهمیت زیادی در افزایش کیفیت محصول دارد. اکسیژن‌زدایی در این صنعت توسط فروآلیاژها، از جمله فروسیلیس انجام می‌شود. در فرایند تولید فولاد از اکسیداسیون روی آهن خام استفاده می‌کنند. در این فرایند ناخالصی‌های آهن از جمله کربن، فسفر، گوگرد و ... به اکسیدهای خاص خود تبدیل می‌شوند. با این حال مقداری اکسیژن در آهن بعد از انجام فرایند باقی می‌ماند. وجود همین مقدار کم اکسیژن هم باعث کاهش کیفیت محصول نهایی خواهد شد. به همین دلیل از فروسیلیس برای اکسیژن‌زدایی محصول و در نهایت افزایش کیفیت آن استفاده می‌کنند.

منظور از آلیاژساز چیست؟

به آن دسته از فروآلیاژهایی که در فرایند فولادسازی باعث ایجاد تغییر در خواص فولاد می‌شوند، آلیاژساز می‌گویند. برخی از مهم‌ترین آلیاژسازها عبارتند از فروسیلیس، فرووانادیوم، فروکروم و فرومنگنز. با ترکیب شدن این آلیاژها در فولاد مذاب، کیفیت محصول نهایی هم افزایش پیدا می‌کند. همچنین باعث افزایش مقاومت و استحکام فولاد می‌شود.

اضافه شدن آلیاژسازی به نام کروم، مقاومت فولاد را در برابر زنگ‌زدگی بیشتر می‌کند. به همین دلیل همه فولادهای ضدزنگ، دارای مقادیر مشخصی کروم هستند. به هر حال آلیاژسازها تاثیر و اهمیت زیادی در صنعت فولاد ایفا می‌کنند.

نحوه تولید فروسیلیس چگونه است؟

همانطور که اشاره شد، کمترین درصد خلوص فروسیلیس، 12 درصد است. برای تولید این آلیاژ با درصد خلوص بالای 12 درصد، باید از کوره‌هایی با قوس الکتریکی مخصوص استفاده کرد. البته که تولید این آلیاژ به هیچ عنوان کار ساده‌ای نیست. تولید این آلیاژ به تخصص و تجهیزات بسیار گران‌بها نیاز دارد. به هر حال فرایند تولید این فروآلیاژ مراحل خاص خود را دارد.

در ابتدا ناخالصی‌های دانه سیلیسیم جدا می‌شود و آن را به سمت کوره‌های ذوب هدایت می‌کنند. دانه‌های کوچک‌شده سیلیسیم به همراه کک آهن و برخی مواد دیگر، مثل زغال سنگ وارد کوره‌های ذوب می‌شوند. این فروآلیاژ برای ذوب شدن باید دمای بالای 2500 درجه سانتی‌گراد را تجربه کند. به همین دلیل در کوره از الکترودهای خاصی استفاده می‌شود که دما را به حد زیادی افزایش می‌دهد.

برای ذوب شدن مواد داخل کوره، زمانی بین 2 تا 4 ساعت نیاز است. کوره‌هایی که برای ذوب سیلیسیم مورد استفاده قرار می‌گیرند از نظر ساختاری شباهت زیادی به کوره‌های فولاد دارند. تنها تفاوت آنها از نظر ابعاد است. ساخت سیلیسیم با ترکیب مشخصی از آهن و گرده‌های سیلیکون انجام می‌شود. مواد مذاب شده از طریق کانال‌های مشخصی وارد پاتیل مخصوص می‌شوند. در این پاتیل یا ظرف مخصوص، شکل آلیاژ به خود می‌گیرند. مواد مذاب بعد از مدتی سرد و شکسته می‌شوند. به این ترتیب دانه‌هایی در ابعاد مختلف و به صورت تکه تکه، آماده عرضه به بازار می‌شوند.

برای مشاهده لیست قیمت روز خرید فروسیلیس ایران روی لینک کلیک کنید.

آشنایی با برخی از ویژگی‌های شیمیایی فروسیلیس

این ماده هم مثل سایر مواد، دارای ویژگی‌ها و خواص شیمیایی منحصربه‌فردی است. فروسیلیس در دمای 1290 تا 1390 ذوب می‌شود. همچنین نقطه جوش آن 2355 است. اگر فروسیلیس در مجاورت آب قرار بگیرد، واکنش نشان می‌دهد. این واکنش منجر به آزاد شدن هیدروژن می‌شود.

فروسیلیس در برابر خوردگی مقاومت بسیار بالایی دارد. همچنین دارای خاصیت مغناطیسی است. در ساختار این فروآلیاژ، نسبت متفاوتی از سیلیس وجود دارد. اکثرا این فروآلیاژ را با درجه خلوص 75 درصدی استفاده می‌کنند. مابقی مواد تشکیل‌دهنده این فروآلیاژ، آهن، کلسیم، گوگرد، منگنز، آلومینیوم و ... هستند. با توجه به خواص شیمیایی موجود در این ماده، بهتر است در استفاده از آن جوانب احتیاط رعایت شوند.

کلام پایانی

فروسیلیس یکی از انواع فروآلیاژهاست که به صورت گسترده در صنعت متالورژی مورد استفاده قرار می‌گیرد. فروآلیاژها ترکیباتی هستند که از آهن در آنها استفاده می‌شود. البته میزان آهن معمولا در برابر سیلیسیم به‌کار رفته در فروسیلیس بسیار کمتر است. به طور کلی بین 12 تا 92 درصد سیلیسیم در این فروآلیاژ مورد استفاده قرار می‌گیرد. این میزان به صورت میانگین به 75 درصد سیلیسیم می‌رسد. از این فروآلیاژ در صنایع فولاد و ریخته‌گری به عنوان اکسیژن‌زدا و جوانه‌زا استفاده می‌شود. با استفاده از فروسیلیس، می‌توان خواص محصول مورد نظر را به صورت دلخواه تنظیم کرد.