یکی از مهم ترین جهت گیری ها در متالورژی مدرن، بهبود کیفیت محصولات با نرخ تولید نسبتا پایین است. این بدان معناست که تولید مصالح ساختاری با مصرف فلز کم اما خواص مکانیکی بالا در اولویت قرار دارد. لازم به ذکر است که این امر تنها با ترکیب فرولوئیدهای مختلف مانند فروآلیاژ، فروسیلیس، فروسیلیکو منگنز با آلیاژهای مورد نظر محقق می شود. این یکی از موثرترین و رایج ترین انواع آنزیم است.
فروتیتانیوم فروآلیاژی است متشکل از تیتانیوم و آهن با حداقل 20% و حداکثر 75% وزنی تیتانیوم، لازم به ذکر است که فرو تیتانیوم از ذوب یا احیا بدست می آید و همچنین دارای مقادیر کمی است. آلومینیوم، مس، سیلیکون و برخی آلاینده ها ممکن است وجود داشته باشد. با توجه به ناخالصی های موجود در فرو تیتانیوم، این محصول در چندین گرید مختلف از جمله Fti25، Fti70S05، Fti30، Fti70S08، Fti70S1، Fti70S05Sn03، Fti57S7 و Fti35S8 به بازار جهانی عرضه می شود.
لازم به ذکر است که شش گرید اصلی فرو تیتانیوم وجود دارد که بر اساس سری استاندارد ارائه شده توسط دولت از نظر محتوای تیتانیوم از 28% تا 75% متغیر است.علاوه بر این، با توجه به اندازه ذرات فروتانیوم، حداقل اندازه این گرید 3.2 میلی متر و حداکثر اندازه 50-200 میلی متر است. تحویل فروتانی به مصرف کننده بیش از 15 کیلوگرم نیست.
ماهیت و کاربرد فروتیتانیوم
فروتیتانیوم فروآلیاژی از آهن و تیتانیوم است که حاوی 10 تا 20 درصد آهن، 45 تا 75 درصد تیتانیوم و گاهی اوقات مقدار کمی کربن است. لازم به ذکر است که تیتانیوم با گوگرد، کربن، اکسیژن و نیتروژن بسیار واکنش پذیر است و ترکیبات نامحلول تشکیل می دهد و آن را به دوغاب خشک تبدیل می کند. و چدن بسیار فراوان است. در فولادسازی، افزودن تیتانیوم فلزی با ساختار دانه ریزتر ایجاد می کند.
لازم به ذکر است که مهمترین کاربردهای فرو تیتانیوم مربوط به استفاده از فرآیندهای آلیاژسازی فولاد به ویژه در تولید اجزای حیاتی و همچنین در تولید الکترودهای جوشکاری می باشد. در واقع به دلیل خواص فرو تیتانیوم، استفاده از آن در فرآیند تولید فولاد باعث مقاومت در برابر خوردگی فولاد نهایی می شود.به دلیل این خواص است که فرو تیتانیوم اغلب در تولید فولاد ضد زنگ استفاده می شود. علاوه بر این، این آلیاژ برای اهداف اکسیداسیون و تخریب نهایی در حین ذوب حساس ترین فولادهای ساختاری استفاده می شود. از فروتانیوم برای ساخت الکترودهای جوشکاری نیز استفاده می شود.
به عبارت دیگر، فرو تیتانیوم به طور گسترده ای در سخت شدن، خاموش کردن و تمپر کردن فولاد استفاده می شود. مهمترین ویژگی فولاد حاوی فروتانیم خواص مکانیکی بسیار بالای آن است. شایان ذکر است که فروتانیوم کربن را به کربن تیتانیوم متصل می کند که جوش پذیری و مقاومت در برابر خوردگی فولاد را بهبود می بخشد. علاوه بر این، پودر فروتانیوم می تواند به عنوان سوخت در برخی از ترکیبات پیروتکنیک استفاده شود. (آلومینیوم چیست؟)
ترکیب فروتیتانیوم
فرو تیتانیوم فرالی و جزء اصلی آن تیتانیوم است. سایر عناصر شیمیایی آن عبارتند از آلومینیوم، سیلیکون، کربن، فسفر، گوگرد، مس، تنگستن، مولیبدن و قلع. در واقع فروآلیاژ گروهی از فروآلیاژهایی است که برای سختی و تمپر کردن فولادها استفاده می شود و این فروآلیاژها حاوی 35% یا بیشتر از 60% تیتانیوم، 1-7% آلومینیوم، 1-4 هستند.5٪ سیلیکون، 3٪ مس، و بقیه از آهن و سایر ناخالصی ها (به عنوان مثال کربن، فسفر، گوگرد و غیره) تشکیل شده است.
لازم به توضیح است که آلومینیوم، سیلیکون و مس با هم ترکیبات نامطلوب اما اجتناب ناپذیری هستند. توجه داشته باشید که آلیاژهای تیتانیوم حاوی 65 تا 78 درصد از انجماد ضایعات تیتانیوم یا شمش های تیتانیوم با میله های فولادی در کوره تزریق به دست می آیند.
مزایای فروتانی
فرو تیتانیوم تولید شده بر اساس مشخصات فنی تعیین شده برای ساخت فولاد ابزار با سرعت بالا استفاده می شود. مهمترین مزایای فروتان را می توان به شرح زیر بیان کرد:
هزینه نسبتا کم
نقطه ذوب کاهش یافته است.
جذب تیتانیوم را تسهیل می کند.
بهبود خواص مکانیکی آلیاژها
جوشکاری را تا حد زیادی بهبود می بخشد
بهبود خواص مقاومت در برابر خوردگی
تولید فرو تیتانیوم
تولید فرو تیتانیوم به دو صورت انجام می شود. روش اول، روش آلومینیوم سازی خارج از کوره است که شامل ذوب کنسانتره ایلمن و ضایعات تیتانیوم است. نتیجه این فرآیند تولید فروتانیوم با محتوای تیتانیوم کم است. روش دوم، ادغام ضایعات آهن و تیتانیوم در یک کوره الکتریکی برای تولید فرو تیتانیوم با محتوای تیتانیوم بالا است.به عبارت دیگر 20 تا 40 درصد آلیاژ تیتانیوم از غلظت ایلمنیت با فرآیند آلومینیزاسیون به دست می آید. در اینجا، آلومینیوم به عنوان یک عامل کاهنده برای آهن و تیتانیوم عمل می کند. فروتانیوم که حاوی 65 تا 78 درصد تیتانیوم است از پخت اسفنج تیتانیوم یا قراضه تیتانیوم با ضایعات فولاد در کوره تزریقی تولید می شود. در واقع این فرو تیتانیوم از مخلوط کردن برنج و ضایعات تیتانیوم با آهن و ذوب آنها در یک کوره تزریقی به دست می آید.
به یاد داشته باشید که اجزای فرو تیتانیوم نباید حاوی پوشش پلاستیکی باشند و نباید با ماسه سطحی یا مواد دیگر آلوده شوند. بلکه فقط آثاری از فیلم های اکسیدی و مواد غیر چسبنده وجود دارد.
هدف از استفاده از فروتیتانیوم
در نتیجه توسعه سریع متالورژی، صنعت فولاد مدرن انواع محصولات پیشرفته را تولید می کند. فرولوئیدهای مختلف، مانند فرو تیتانیوم، در متالورژی مدرن استفاده می شود تا به فولاد مذاب اجازه دهد تا مواد افزودنی مفید را بهتر جذب کند. لازم به توضیح است که فروتانیوم یک آلیاژ متوسط است. در ساخت فولاد ضد زنگ استفاده می شود.هنگامی که فروتانیم به فولاد اضافه می شود، فولاد مورد نظر خواص ویژه ای پیدا می کند و در برابر خوردگی مقاومت بیشتری دارد. هنگام مخلوط کردن یک تن فولاد، مقدار تیتانیوم باید حدود 0.5-2٪ باشد. از مهمترین اهداف استفاده از فروتان در متالورژی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
فروتانیوم در متالورژی برای اکسیداسیون و آلیاژسازی فولاد و همچنین در تولید الکترودهای جوشکاری و قطعات با الزامات کیفی ویژه استفاده می شود.
استفاده از تیتانیوم در تولید فولادهای ضد زنگ و مقاوم در برابر حرارت باعث بهبود خواص قسمت کربنی برای بدست آوردن کربن تیتانیوم کاملاً در معرض دید می شود. در نتیجه، شاخص جوش و مقاومت در برابر خوردگی آلیاژها به طور قابل توجهی افزایش می یابد
تیتانیوم فلزی بسیار شکننده است، بنابراین افزودن آن به شکل خالص به کوره های فولادسازی مستلزم هزینه های انرژی بالا و مصرف بالای مواد پرکننده است.
کاهش زمان ذوب، کاهش شدت انرژی فرآیند، صرفه جویی در مواد مرتبط با تولید و بهبود کیفیت محصول نهایی را می توان از مهمترین مزایای افزودن فرو تیتانیوم به فرآیند تولید فولاد دانست.
