اخبار فناوری

با پیشرفت علم و فناوری، مواد و تجهیزات مورد استفاده در فرآیند تولید نیز پیشرفت زیادی داشته است. یکی از این مواد که اخیراً به شدت مورد استفاده قرار گرفته است فروآلیاژها هستند. از فروآلیاژها برای تولید انواع آلیاژها استفاده می شود که بر محبوبیت آنها افزوده است. پرمصرف ترین فروآلیاژهایی که می توان در فولادسازی استفاده کرد فرو سیلیس و منگنز است. در این مقاله قصد داریم در مورد این فروآلیاژها بیشتر صحبت کنیم.



فرو سیلیکو منگنز چیست؟
فرومنگنز (FeSiMn) فروآلیاژی است که در ترکیبات خود حاوی سیلیکون و منگنز است. این فروآلیاژ حاوی مقدار زیادی منگنز در ترکیبات خود است که با حرارت دادن و مخلوط کردن سنگ منگنز با سیلیسیم در کوره ها به دست می آید. این آلیاژ معمولاً بین 12 تا 16 درصد سیلیکون و بین 50 تا 70 درصد منگنز دارد. از آنجایی که عناصر سیلیکون و منگنز در فرومنگنز وجود دارند، خواص خاص خود را به این فروآلیاژ می دهند.
بنابراین می توان از فرومنگنز و سیلیکات به عنوان کمک بارگیری برای تولید فولادهای کم کربن استفاده کرد.سیلیس منگنز می تواند سیلیکون اضافی مورد نیاز را به فرآیند تولید اضافه کند و از اکسیداسیون بیشتر جلوگیری کند. علاوه بر این، استفاده از این ماده باعث بهبود برخی خواص مکانیکی فولاد رومیزی می شود. از دیگر مواد موجود در منگنز آهنی می توان به آهن، فسفر و کربن اشاره کرد.
نوع دیگری از این مواد به فرومنگنز کم کربن معروف است که حاوی منگنز، سیلیکون، آهن، فسفر، کربن و گوگرد است. شکل ظاهری این ماده به صورت توده های فلزی است که دارای زنگ خاکستری نقره ای است. این ماده جامد است و بو ندارد. فرومنگنز و سیلیکو معمولاً هیچ گونه آلودگی ندارند و به صورت پودر قابل تهیه هستند.
آشنایی با مفهوم آلیاژهای آهنی
از فروآلیاژها برای تولید آلیاژهای مختلف در صنایع استفاده می شود. نام دیگر این مواد هاردر یا آمیجان است و به دلیل مزایا و عملکرد استثنایی که دارند در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارند. به طور کلی می توان گفت فروآلیاژ ماده ای با نسبت وزنی بالا است و آهن یکی از اجزای اصلی آن است.از آنجایی که افزودن عناصر در حالی که خالص هستند باعث افزایش اکسیداسیون و ایجاد وقفه در فرآیند تولید می شود، بهتر است از آلیاژهای مخصوص استفاده شود. از طرفی افزودن فروآلیاژها و استفاده از فروآلیاژهای عناصر مختلف باعث کاهش نقطه ذوب می شد که باعث تسریع فرآیند تولید می شد.
همچنین باید توجه داشت که ترکیب عناصر خالص با یکدیگر می تواند منجر به از بین رفتن تعادل حرارتی مورد نیاز در کوره های ریخته گری شود و انرژی زیادی برای راه اندازی کوره ها مصرف کند. با توجه به تمام موارد گفته شده در این بخش، به راحتی می توانید درک کنید که چرا فروآلیاژهایی مانند فرومنگنز به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند و چگونه می توانند روند تولید را تسریع کنند.
فرآیند تولید فرو منگنز
فروآلیاژها معمولاً از احیای یک سنگ معدنی فلزی، معمولاً یک اکسید تولید می شوند. از مهم ترین روش های تولید آلیاژهای آهنی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
تولید کربن با افزودن انرژی الکتریکی در کوره های قوس الکتریکی
تولید متالورژی با کاهش فلزات نسوز، معمولاً آلومینیوم و سیلیکون
فرومنگنز با کربن بالا از احیای سنگ منگنز توسط کربن در کوره های قوس الکتریکی یا کوره بلند تولید می شود.فرومنگنز متوسط یا کم کربن نیز با پالایش فرومنگنز با کربن بالا یا استفاده از منگنز سیلیکون به عنوان مواد اولیه تولید می شود. از آنجایی که در فرآیند تولید فرومنگنز از فرومنگنز و فروسیلیس استفاده می شود، فرآیند تولید در کوره های فرومنگنز با کربن بالا انجام خواهد شد. همچنین باید بدانید که به دلیل وجود عنصر سیلیکون در ترکیب آهن، سیلیکون و منگنز، فرآیند تولید آن در مقایسه با منگنز آهنی دشوارتر خواهد بود. زیرا به دمای بالاتری نیاز خواهد داشت.
در فرآیند تولید فرومنگنز و سیلیسیم، استفاده از سرباره حاصل از فرآیند تولید فرومنگنز با کربن بالا ضروری است. از آنجایی که این سرباره حاوی حدود 40 درصد اکسید منگنز است، می توان آن را جزء مواد منگنز پایه دانست. متخصصان از ماسه یا کوارتز برای تولید سیلیکون مورد نیاز برای فرآیند تولید آهن، سیلیکون و منگنز استفاده می کنند. همچنین برای احیای این مواد باید از کربن استفاده کرد. به همین دلیل به تمام مواد کک نیز اضافه خواهد شد و اکنون کافی است در دمای بالا آهن به ترکیبات اضافه شود تا فرومنگنز بدست آید.

خواص فروسیلیکو منگنز
برای آشنایی بیشتر با این ماده باید در مورد خواص آن صحبت کنیم. یکی از عواملی که باعث محبوبیت استفاده از این ماده در صنعت می شود، خواص فراوان آن است. از مهمترین خواص منگنز و سیلیکات آهن می توان به موارد زیر اشاره کرد:
این ماده در آب، روغن یا الکل حل نمی شود.
فروسیلیکو منگنز به عنوان یک ماده معدنی خاکستری نقره ای در دسترس است و هیچ بویی ندارد.
استفاده از آن به دلیل وجود سیلیکون و منگنز مقرون به صرفه است و در حال حاضر دومین فروآلیاژ پر مصرف در جهان است.
چگالی این ماده 1/6 گرم بر سانتی متر مکعب و نقطه ذوب آن از 1060 تا 1350 می باشد.دلیل این تغییر در محدوده دمای ذوب وجود ترکیبات مختلف است.
فروسیلیس منگنز به عنوان غیر خطرناک و غیر قابل اشتعال طبقه بندی می شود. نقطه اشتعال این ماده بالای 93 درجه سانتیگراد است.
استفاده از این ماده باعث می شود که فولاد خواص بهتری داشته باشد و ناخالصی های فولاد را تا حد زیادی کاهش دهد.
این ماده در سه گرید مختلف قابل تولید است و عمدتاً در کربن کم و کربن بالا یافت می شود.فروسیلیکو منگنز مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد.
استفاده از آن می تواند دمای مورد نیاز را کاهش دهد و همچنین ظرفیت را در دماهای پایین تر افزایش دهد.
این فروآلیاژها در شرایط عادی از نظر شیمیایی پایدار هستند.
از تماس با رطوبت، اسیدها یا بازهای قلیایی باید اجتناب شود. زیرا باعث تشکیل گازهای بسیار قابل اشتعال مانند هیدروژن و گازهای سمی مانند آرسنیک و فسفین خواهد شد.

کاربردهای فرو منگنز
فرومنگنز به دلیل داشتن ترکیبات خاص، کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارد. امروزه این عنصر در صنعت فولاد به صورت گسترده تولید می شود و در قسمت زیر می توانید برخی از کاربردهای این ماده را مشاهده کنید.
کاهش حلالیت کربن در فولاد و سایر آلیاژهای منگنز
اکسیژن زدایی و فولادهای آلیاژی
کاهش ناخالصی های فولادی مانند گوگرد، فسفر و نیتروژن
افزایش سختی فولاد
در صورت اضافه کردن مواد مختلف به فولاد، فرومنگنز می تواند به عنوان جایگزین فروسیلیس و فرومنگنز ارائه شود. هم سیلیکون و هم منگنز بسته به مقدار اضافه شده و مخلوط با سایر عناصر آلیاژی می توانند نقش بسیار مهمی در خواص نهایی فولاد تولید شده داشته باشند.همچنین از منگنز و سیلیسیم به عنوان عناصری برای کاهش اکسیداسیون فولاد و حذف گوگرد استفاده می شود و وجود چنین عواملی آن را به یکی از آلیاژهای مهم در صنعت فولاد تبدیل کرده است. سیلیکون را می توان به عنوان پیش ماده ای در نظر گرفت که باعث از بین رفتن اکسیداسیون می شود.
منگنز همچنین اکسید کننده ملایم تری نسبت به سیلیکون است، اما به دلیل وجود سیلیکات منگنز و آلومینات های تثبیت شده، کارایی بیشتری خواهد داشت. از طرفی می توان از آن به عنوان یکی از مواد گوگرد ساز نیز استفاده کرد. استفاده از منگنز به عنوان یکی از فولادهای آلیاژی اصلی هنوز هم بسیار رایج است. اهمیت اصلی این ماده در این است که می تواند اثر اصلاحی بر روی سیستم فروکربن داشته باشد و در نتیجه استحکام و سختی فولاد را افزایش دهد.

اندازه های استاندارد صنعتی فرو سیلیکو منگنز
فروسیلیکو منگنز به صورت بلوک های فلزی خاکستری نقره ای موجود است. این ماده جامد و بی بو فاقد هرگونه آلودگی خارجی مانند سرباره و اجزای غیرفلزی می باشد. در آن موجود نیست و معمولا به صورت پودری و الک شده عرضه می شود. اندازه های استاندارد فروسیلیکو منگنز به شرح زیر است:
اندازه 20 تا 80 میلی متر کمتر از 10 درصد
اندازه 10 تا 50 میلی متر کمتر از 10 درصد
3 تا 25 میلی متر حجم کمتر از 5 درصد
همچنین حداکثر حجم در سه حالت حداکثر 10 درصد خواهد بود.این اقلام به صورت عمده و معمولا در کیسه های بزرگ بسته بندی می شوند.

با پیشرفت علم و فناوری، مواد و تجهیزات مورد استفاده در فرآیند تولید نیز پیشرفت زیادی داشته است. یکی از این مواد که اخیراً به شدت مورد استفاده قرار گرفته است فروآلیاژها هستند. از فروآلیاژها برای تولید انواع آلیاژها استفاده می شود که بر محبوبیت آنها افزوده است. پرمصرف ترین فروآلیاژهایی که می توان در فولادسازی استفاده کرد فرو سیلیس و منگنز است. در این مقاله قصد داریم در مورد این فروآلیاژها بیشتر صحبت کنیم.



فرو سیلیکو منگنز چیست؟
فرومنگنز (FeSiMn) فروآلیاژی است که در ترکیبات خود حاوی سیلیکون و منگنز است. این فروآلیاژ حاوی مقدار زیادی منگنز در ترکیبات خود است که با حرارت دادن و مخلوط کردن سنگ منگنز با سیلیسیم در کوره ها به دست می آید. این آلیاژ معمولاً بین 12 تا 16 درصد سیلیکون و بین 50 تا 70 درصد منگنز دارد. از آنجایی که عناصر سیلیکون و منگنز در فرومنگنز وجود دارند، خواص خاص خود را به این فروآلیاژ می دهند.
بنابراین می توان از فرومنگنز و سیلیکات به عنوان کمک بارگیری برای تولید فولادهای کم کربن استفاده کرد.سیلیس منگنز می تواند سیلیکون اضافی مورد نیاز را به فرآیند تولید اضافه کند و از اکسیداسیون بیشتر جلوگیری کند. علاوه بر این، استفاده از این ماده باعث بهبود برخی خواص مکانیکی فولاد رومیزی می شود. از دیگر مواد موجود در منگنز آهنی می توان به آهن، فسفر و کربن اشاره کرد.
نوع دیگری از این مواد به فرومنگنز کم کربن معروف است که حاوی منگنز، سیلیکون، آهن، فسفر، کربن و گوگرد است. شکل ظاهری این ماده به صورت توده های فلزی است که دارای زنگ خاکستری نقره ای است. این ماده جامد است و بو ندارد. فرومنگنز و سیلیکو معمولاً هیچ گونه آلودگی ندارند و به صورت پودر قابل تهیه هستند.
آشنایی با مفهوم آلیاژهای آهنی
از فروآلیاژها برای تولید آلیاژهای مختلف در صنایع استفاده می شود. نام دیگر این مواد هاردر یا آمیجان است و به دلیل مزایا و عملکرد استثنایی که دارند در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارند. به طور کلی می توان گفت فروآلیاژ ماده ای با نسبت وزنی بالا است و آهن یکی از اجزای اصلی آن است.از آنجایی که افزودن عناصر در حالی که خالص هستند باعث افزایش اکسیداسیون و ایجاد وقفه در فرآیند تولید می شود، بهتر است از آلیاژهای مخصوص استفاده شود. از طرفی افزودن فروآلیاژها و استفاده از فروآلیاژهای عناصر مختلف باعث کاهش نقطه ذوب می شد که باعث تسریع فرآیند تولید می شد.
همچنین باید توجه داشت که ترکیب عناصر خالص با یکدیگر می تواند منجر به از بین رفتن تعادل حرارتی مورد نیاز در کوره های ریخته گری شود و انرژی زیادی برای راه اندازی کوره ها مصرف کند. با توجه به تمام موارد گفته شده در این بخش، به راحتی می توانید درک کنید که چرا فروآلیاژهایی مانند فرومنگنز به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند و چگونه می توانند روند تولید را تسریع کنند.
فرآیند تولید فرو منگنز
فروآلیاژها معمولاً از احیای یک سنگ معدنی فلزی، معمولاً یک اکسید تولید می شوند. از مهم ترین روش های تولید آلیاژهای آهنی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
تولید کربن با افزودن انرژی الکتریکی در کوره های قوس الکتریکی
تولید متالورژی با کاهش فلزات نسوز، معمولاً آلومینیوم و سیلیکون
فرومنگنز با کربن بالا از احیای سنگ منگنز توسط کربن در کوره های قوس الکتریکی یا کوره بلند تولید می شود.فرومنگنز متوسط یا کم کربن نیز با پالایش فرومنگنز با کربن بالا یا استفاده از منگنز سیلیکون به عنوان مواد اولیه تولید می شود. از آنجایی که در فرآیند تولید فرومنگنز از فرومنگنز و فروسیلیس استفاده می شود، فرآیند تولید در کوره های فرومنگنز با کربن بالا انجام خواهد شد. همچنین باید بدانید که به دلیل وجود عنصر سیلیکون در ترکیب آهن، سیلیکون و منگنز، فرآیند تولید آن در مقایسه با منگنز آهنی دشوارتر خواهد بود. زیرا به دمای بالاتری نیاز خواهد داشت.
در فرآیند تولید فرومنگنز و سیلیسیم، استفاده از سرباره حاصل از فرآیند تولید فرومنگنز با کربن بالا ضروری است. از آنجایی که این سرباره حاوی حدود 40 درصد اکسید منگنز است، می توان آن را جزء مواد منگنز پایه دانست. متخصصان از ماسه یا کوارتز برای تولید سیلیکون مورد نیاز برای فرآیند تولید آهن، سیلیکون و منگنز استفاده می کنند. همچنین برای احیای این مواد باید از کربن استفاده کرد. به همین دلیل به تمام مواد کک نیز اضافه خواهد شد و اکنون کافی است در دمای بالا آهن به ترکیبات اضافه شود تا فرومنگنز بدست آید.

خواص فروسیلیکو منگنز
برای آشنایی بیشتر با این ماده باید در مورد خواص آن صحبت کنیم. یکی از عواملی که باعث محبوبیت استفاده از این ماده در صنعت می شود، خواص فراوان آن است. از مهمترین خواص منگنز و سیلیکات آهن می توان به موارد زیر اشاره کرد:
این ماده در آب، روغن یا الکل حل نمی شود.
فروسیلیکو منگنز به عنوان یک ماده معدنی خاکستری نقره ای در دسترس است و هیچ بویی ندارد.
استفاده از آن به دلیل وجود سیلیکون و منگنز مقرون به صرفه است و در حال حاضر دومین فروآلیاژ پر مصرف در جهان است.
چگالی این ماده 1/6 گرم بر سانتی متر مکعب و نقطه ذوب آن از 1060 تا 1350 می باشد.دلیل این تغییر در محدوده دمای ذوب وجود ترکیبات مختلف است.
فروسیلیس منگنز به عنوان غیر خطرناک و غیر قابل اشتعال طبقه بندی می شود. نقطه اشتعال این ماده بالای 93 درجه سانتیگراد است.
استفاده از این ماده باعث می شود که فولاد خواص بهتری داشته باشد و ناخالصی های فولاد را تا حد زیادی کاهش دهد.
این ماده در سه گرید مختلف قابل تولید است و عمدتاً در کربن کم و کربن بالا یافت می شود.فروسیلیکو منگنز مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد.
استفاده از آن می تواند دمای مورد نیاز را کاهش دهد و همچنین ظرفیت را در دماهای پایین تر افزایش دهد.
این فروآلیاژها در شرایط عادی از نظر شیمیایی پایدار هستند.
از تماس با رطوبت، اسیدها یا بازهای قلیایی باید اجتناب شود. زیرا باعث تشکیل گازهای بسیار قابل اشتعال مانند هیدروژن و گازهای سمی مانند آرسنیک و فسفین خواهد شد.

کاربردهای فرو منگنز
فرومنگنز به دلیل داشتن ترکیبات خاص، کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارد. امروزه این عنصر در صنعت فولاد به صورت گسترده تولید می شود و در قسمت زیر می توانید برخی از کاربردهای این ماده را مشاهده کنید.
کاهش حلالیت کربن در فولاد و سایر آلیاژهای منگنز
اکسیژن زدایی و فولادهای آلیاژی
کاهش ناخالصی های فولادی مانند گوگرد، فسفر و نیتروژن
افزایش سختی فولاد
در صورت اضافه کردن مواد مختلف به فولاد، فرومنگنز می تواند به عنوان جایگزین فروسیلیس و فرومنگنز ارائه شود. هم سیلیکون و هم منگنز بسته به مقدار اضافه شده و مخلوط با سایر عناصر آلیاژی می توانند نقش بسیار مهمی در خواص نهایی فولاد تولید شده داشته باشند.همچنین از منگنز و سیلیسیم به عنوان عناصری برای کاهش اکسیداسیون فولاد و حذف گوگرد استفاده می شود و وجود چنین عواملی آن را به یکی از آلیاژهای مهم در صنعت فولاد تبدیل کرده است. سیلیکون را می توان به عنوان پیش ماده ای در نظر گرفت که باعث از بین رفتن اکسیداسیون می شود.
منگنز همچنین اکسید کننده ملایم تری نسبت به سیلیکون است، اما به دلیل وجود سیلیکات منگنز و آلومینات های تثبیت شده، کارایی بیشتری خواهد داشت. از طرفی می توان از آن به عنوان یکی از مواد گوگرد ساز نیز استفاده کرد. استفاده از منگنز به عنوان یکی از فولادهای آلیاژی اصلی هنوز هم بسیار رایج است. اهمیت اصلی این ماده در این است که می تواند اثر اصلاحی بر روی سیستم فروکربن داشته باشد و در نتیجه استحکام و سختی فولاد را افزایش دهد.

اندازه های استاندارد صنعتی فرو سیلیکو منگنز
فروسیلیکو منگنز به صورت بلوک های فلزی خاکستری نقره ای موجود است. این ماده جامد و بی بو فاقد هرگونه آلودگی خارجی مانند سرباره و اجزای غیرفلزی می باشد. در آن موجود نیست و معمولا به صورت پودری و الک شده عرضه می شود. اندازه های استاندارد فروسیلیکو منگنز به شرح زیر است:
اندازه 20 تا 80 میلی متر کمتر از 10 درصد
اندازه 10 تا 50 میلی متر کمتر از 10 درصد
3 تا 25 میلی متر حجم کمتر از 5 درصد
همچنین حداکثر حجم در سه حالت حداکثر 10 درصد خواهد بود.این اقلام به صورت عمده و معمولا در کیسه های بزرگ بسته بندی می شوند.