با پیشرفت علم و فناوری، مواد و تجهیزات مورد استفاده در فرآیند تولید نیز پیشرفت چشمگیری داشته است. یکی از این مواد که اخیرا بیشتر مورد استفاده قرار گرفته فراری است. از این آلیاژهای رنگی در تولید انواع آلیاژها استفاده می شود و همین امر بر محبوبیت آنها افزوده است. یکی از متداول ترین فرولوئیدهای مورد استفاده در صنعت فولاد فرو سیلیسیم منگنز است. در این مقاله بیشتر در مورد این گارد صحبت خواهیم کرد.
فروسیلیکو منگنز چیست؟
فروسیلیکو منگنز (FeSiMn) حاوی سیلیکون و منگنز است. این فرالی حاوی مقادیر زیادی منگنز است که با حرارت دادن و مخلوط کردن سنگ منگنز با سیلیسیم در کوره به دست می آید. این آلیاژ معمولاً حاوی 12 تا 16 درصد سیلیکون و 50 تا 70 درصد منگنز است. از آنجایی که هر دو عنصر سیلیکون و منگنز در فروسیلیس منگنز وجود دارند، خواص آن را به این فروآلیاژ می دهند.
بنابراین می توان از فرو سیلیس و منگنز به عنوان کمک بارگیری در تولید فولادهای کم کربن استفاده کرد.منگنز سیلیسیم اضافی لازم را به فرآیند تولید سیلیس اضافه می کند تا از اکسیداسیون جلوگیری کند. علاوه بر این، استفاده از این ماده باعث بهبود برخی از خواص مکانیکی فولاد رومیزی می شود. آهن، فسفر و فروسیلیس کربن از دیگر مواد حاوی منگنز ذکر شده است.
نوع دیگری از این ماده به نام منگنز فروسیلیکون کم کربن وجود دارد که حاوی منگنز، سیلیکون، آهن، فسفر، کربن و گوگرد است. شکل ظاهری این ماده، تکه های فلزی زنگ زده خاکستری نقره ای است. مواد جامد و بی بو است. فروسیلیس منگنز عموماً عاری از آلودگی است و می توان آن را با آسیاب تهیه کرد.
با مفهوم فروآلیاژها آشنا شوید
از فروآلیاژها در صنعت برای تولید انواع آلیاژها استفاده می شود. نام دیگر این مواد سخت یا سخت است و به دلیل مزایا و خواص فوق العاده ای که دارند در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارند. به طور کلی فراری نسبت وزن بالایی دارد و آهن یکی از اجزای اصلی آن است.بهتر است از آلیاژهای مخصوص استفاده شود زیرا افزودن عناصر خالص باعث افزایش اکسیداسیون و ایجاد وقفه در فرآیند تولید می شود. از طرفی استفاده از فروالوئیدها در آلیاژها و عناصر مختلف باعث کاهش نقطه ذوب می شود که باعث تسریع فرآیند تولید می شود.
همچنین باید توجه داشت که ترکیب عناصر خالص با یکدیگر می تواند باعث از بین رفتن تعادل حرارتی مورد نیاز در یک کوره آلیاژی شود و انرژی زیادی برای کارکرد کوره مصرف کند. با توجه به تمام آنچه در این بخش گفته شد، به راحتی می توان درک کرد که چرا استفاده از آلیاژهای سیاه رنگ مانند فروسیلیکو منگنز در صنعت رواج دارد و چگونه می تواند روند تولید را سرعت بخشد.
کاربردهای فروسیلیکو منگنز
فرو-سیلیکون- منگنز به دلیل ترکیبات منحصر به فرد خود کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارد. امروزه این عنصر به طور گسترده در صنعت فولاد تولید می شود که در زیر مشاهده می شود.کاهش حلالیت کربن در فولاد و سایر آلیاژهای منگنز
مسمومیت و خوردگی فولاد
کاهش آلاینده های فولادی مانند گوگرد، فسفر و نیتروژن
سختی فولاد افزایش می یابد
اگر مواد مختلفی را به فولاد اضافه کنید، فروسیلیسیم- منگنز را می توان جایگزین فروسیلیس و فروگانز کرد. سیلیکون و منگنز هر دو در مقادیر افزوده شده و ترکیب با سایر عناصر آلیاژی نقش مهمی در خواص نهایی فولاد تولید شده دارند. منگنز و سیلیکون نیز به عنوان عناصری برای کاهش اکسیداسیون، گوگردزدایی و گوگردزدایی فولادها استفاده می شوند. وجود این عوامل آن را به یکی از مهم ترین آلیاژهای فولادسازی تبدیل می کند. سیلیکون را می توان اصلی ترین ماده ای دانست که باعث از بین رفتن اکسیدها می شود.
منگنز همچنین اکسید کننده ملایم تری نسبت به سیلیکون است، اما به دلیل سیلیکات منگنز و آلومینیوم پایدار، کارایی را افزایش می دهد. از طرفی می توان از آن به عنوان یکی از عوامل تولید گوگرد استفاده کرد. استفاده از منگنز به عنوان یکی از آلیاژهای اصلی فولاد هنوز هم بسیار رایج است. اهمیت اصلی این ماده این است که به عنوان اصلاح کننده سیستم آهن-کربن عمل می کند و در نتیجه استحکام و سختی فولاد را افزایش می دهد.
فرآیند تولید فروسیلیکو منگنز
فروآلیاژها معمولاً از احیای سنگهای فلزی، معمولاً اکسیدها، تشکیل می شوند. از مهم ترین روش های تولید فرالوئید می توان به موارد زیر اشاره کرد:
تولید با استفاده از کربن با نیروی الکتریکی اضافه شده به کوره قوس
تولید فلزات با احیای حرارتی فلزات، معمولاً آلومینیوم و سیلیکون
فرومنگنز با کربن بالا از احیای سنگ معدن منگنز با استفاده از کربن در کوره قوس الکتریکی یا کوره بلند تولید می شود. فروآلیاژ متوسط یا کم کربن را می توان با فرآوری فروآلیاژ با کربن بالا یا استفاده از سیلیکون منگنز به عنوان ماده اولیه تولید کرد. از آنجایی که از فرو منگنز و فرو سیلیسیم در تولید فروسیلیکو منگنز استفاده می شود، فرآیند تولید آن در کوره با کربن سیاه و منگنز بالا انجام می شود. همچنین باید توجه داشته باشید که فرو-سیلیکون-منگنز به دلیل محتوای سیلیکونی که دارد فرآیند ساخت سخت تری نسبت به فرو-منگنز دارد. زیرا به دمای بالاتری نیاز دارد.
در فرآیند تولید فرو-سیلیکون- منگنز، استفاده از لیگنیت حاصل از فرآیند تولید منگنز سیاه-کربن بالا ضروری است.از آنجایی که این خاک رس حاوی حدود 40 درصد اکسید منگنز است، می توان آن را ماده ای بر پایه منگنز دانست. متخصصان از ماسه یا کوارتز برای تولید سیلیکون مورد نیاز در فرآیند تولید فروسیلیکون- منگنز استفاده می کنند. همچنین برای جان بخشیدن به این مواد باید از کربن استفاده کرد. به همین دلیل به همه مواد کک اضافه می شود و اکنون کافی است آهن را در دمای بالا به ترکیبات اضافه کنیم تا فروسیلیس منگنز بدست آید.
خواص فروسیلیکو منگنز
برای آشنایی بیشتر با این ماده، باید در مورد خواص آن صحبت کنیم. یکی از عواملی که باعث محبوبیت این ماده در صنعت شده است، خواص فراوان آن است. از مهمترین خواص فرو سیلیس و منگنز می توان به موارد زیر اشاره کرد:
این ماده در آب، روغن یا الکل نامحلول است.
فروسیلیکو منگنز یک سنگ فلزی خاکستری نقره ای بدون بو است.
استفاده از آن به دلیل وجود سیلیکون و منگنز مقرون به صرفه است و در حال حاضر دومین آلیاژ فراری در جهان است.این ماده دارای چگالی 6.1 گرم بر سانتی متر مکعب و نقطه ذوب بین 1060 تا 1350 می باشد. این تغییر در محدوده دمای ذوب آن به دلیل وجود ترکیبات مختلف است.
فروسیلیس منگنز به عنوان مواد خطرناک و غیر قابل اشتعال طبقه بندی می شود. نقطه اشتعال این ماده بالای 93 درجه سانتیگراد است.
استفاده از این ماده کیفیت فولاد را بهبود می بخشد و آلودگی فولاد را تا حد زیادی کاهش می دهد.
این ماده به سه شکل مختلف عمدتاً کم کربن و پر کربن تولید می شود.
فروسیلیکو منگنز مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد.
استفاده از آن باعث کاهش دمای مورد نیاز و همچنین افزایش عملکرد در دماهای پایین می شود.
این فروآلیاژ در شرایط عادی از نظر شیمیایی پایدار است.
از تماس با رطوبت، اسیدها یا بازهای قلیایی خودداری کنید. زیرا باعث تشکیل گازهای قابل اشتعال مانند هیدروژن و گازهای سمی مانند آرسنیک و فسفین می شود.
استانداردهای صنعتی فرو سیلیس منگنز
فروسیلیکون منگنز یک فلز خاکستری نقره ای است که به شکل ورقه ای وجود دارد.این ماده جامد و بی بو عاری از آلودگی های خارجی مانند لجن و اجزای غیرفلزی می باشد. در دسترس نیست و معمولا له شده و صاف شده سرو می شود. مشخصات استاندارد فروسیلیکون منگنز به شرح زیر است:
از 20 میلی متر تا 80 میلی متر، اندازه کمتر از 10٪ است
10 میلی متر تا 50 میلی متر، کمتر از 10 درصد اندازه
اندازه ها از 5 تا 25 میلی متر است
همچنین حداکثر حجم سه مورد حداکثر 10 درصد است. این مواد به صورت فله و معمولا در کیسه های بزرگ بسته بندی می شوند.
