Admin2 بدون دیدگاه

فرو آلیاژ به آلیاژی اطلاق می گردد که از اختلاط یک یا چند عنصر فلزی و یا شبه فلزی با آهن پدید آمده باشد. مثلاً فروکرم آلیاژی است که هم دارای آهن و هم حاوی کرم است. فرومنگنز از آهن و منگنز تشکیل شده است. در فرو سیلیسیم آهن و سیلیسیم هر دو موجود می باشند.

آشنایی با فرو آلیاژ ها

آلیاژ های دارای آهن هستند که به عنوان آمیژان و به صورت مواد افزودنی به مذاب فلزات و فولاد ها اضافه می شوند تا تغییرات مورد نظر را در خواص آنها ایجاد نمایند. این مواد در صنایع ریخته گری و تهیه فولاد استفاده میشوند از معروف ترین و پر مصرف ترین فروآلیاژ ها می توان از فروسیلیسیم ( فروسیلیس) نام برد. استفاده وسیع از این آمیژان به منظور اکسیژن زدایی در فولاد ها و گرافیت زایی در تولید چدنهای گرافیتی و همچنین در تولید فولادهای ضد زنگ و نسوز باعث گردیده است که این محصول به یکی از پر مصرف ترین فرو آلیاژ ها در سطح بین المللی بدل گردد.

نقش این عناصر می تواند شامل اکسیژن زدایی و یا ایجاد ساختار مورد نظر و دستیابی به خواص فیزیکی و شیمیایی مطلوب برای کاربردهای معین انواع فولاد و چدن باشد.

این عناصر عبارتند از سیلیسیم، منگنز، مولیبدن، وانادیوم، تیتانیوم، کبالت، نیکل، تنگستن و چند عنصر دیگر که افزودن این عناصر به صورت خالص به آلیاژهای فولاد و چدن بنا به چند دلیل انجام نمی شود؛

  • عناصر فوق الذکر به شکل خالص بسیار گران هستند.
  • نقطه ذوب عناصر در حالت خالص بیشتر از حالت آلیاژی می باشد و ایجاد دمای مورد نظر برای ذوب علاوه بر ایجاد هزینه های بیشتر برای تولید، مشکلات فنی و تولیدی دیگری نیز به دنبال دارد.
  • افزودن عناصر فوق به صورت خالص باعث تلفات بیشتر این مواد گران قیمت می شود.

 

از فروآلیاژها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • فروسیلیسیم
  • فرومنگنز
  • فروسیلیکومنگنز
  • فروکروم
  • فرومولیبدن
  • فرو فسفر

 

تاریخچه تولید فروآلیاژها

به طور کلی فروآلیاژها که فروسیلیسیم نیز از نظر نحوه تولیـد در ایـن رده بنـدی قرار می گیرند تا قبل از سالهای ۱۹۰۰ میلادی مانند ذوب کانه های آهن یا سنگ های منگنز آهـن دار در بوته های گرافیتی و در کوره های زمینی همراه با کک و سایر مواد احیا کننده تولید می شـد، محصـولات تولیـد شده طبق این روش از لحاظ کیفی فقط در موارد محدودی ارزش صنعتی داشتند، با این روش، فروآلیاژهایی که دارای نقاط ذوب بالا بودند، به علت عدم رسیدن به درجه حرارت های مناسب محصـولاتی غیـر یکنواخت تولید می کردند. تا سـال ۱۹۲۰ آهن خام فقط در کوره بلند تولید می شد، بنابراین در کوره بلند بجای شارژ کردن کانه های آهن خالص، کانـه هـای آهن منگنز دار، کروم دار و یا تیتانیم دار جهت تولید فروآلیاژها شارژ می شدند که این محصولات عیار بسیار کمی داشتند.

 

کوره های تولید فرو آلیاژ

با ساخته شدن ژنراتورها و ایجاد صنایع تولید نیروی برق، تاریخچه تولید فروآلیاژها تکامل گسترده ای یافت و سپس فرو آلیاژهـا و از جملـه فروسیلیسیم به تولید صنعتی رسیدندبه این ترتیب استفاده از کوره های قوس الکتریکی برای تولیـد فروسیلیسیم و سـیلیکون متـال بـه عنـوان بهترین راه تا امروز شناخته شده استکوره های تولید فرو آلیاژ موسوم به کوره های قوس الکتریکی زیر شارژی (Submerged Arc Furnace ) بهترین گزینه برای تولید بسیاری از فرو آلیاژ ها میباشد.

 

کاربردها

کاربرد عمده فروآلیاژها در صنایع تولید آهن و فولاد، ریخته گری و الکترود سازی می باشد. از این رو فروآلیاژها در تولید فولاد و چدن نقش منحصر به فردی ایفا می کنند و لذا توسعه ظرفیت تولید فولاد و چدن در کشور با افزایش مصرف فروآلیاژها همراه است. بر این اساس تولید فرو آلیاژها از نظر کمی و کیفی به تولید فولاد وابسته است و هر قدر تولید فولاد بیشتر باشد، نیاز به فروآلیاژها بیشتر است.

بطور کلی کاربرد فرو آلیاژها را بصورت زیر می توان دسته بندی کرد:

  • اکسیژن گیری (اکسیژن زدایی):

از فرو آلیاژها می توان درتهیه فولاد به عنوان زداینده اکسیژن استفاده نمود.
عمل فولاد سازی عبارتست ازعمل اکسیداسیونی که در اثر آن آهن خام به فولاد تبدیل می شود. در این مرحله بعضی از ناخالصی های نامطلوب در آهن نظیر کربن( C)،  گوگرد (S)، فسفر (P) و غیره توسط اکسیژن و یا اکسیدهای آهن به اکسید مربوط خود یعنی سرباره تبدیل می شوند. در این رابطه مقدار معینی از اکسیژن ترکیب نشده در آهن مذاب باقی خواهد ماند و این اکسیژن در فولاد باقی مانده در حین انجماد حفره های کوچکی در آن ایجاد می نماید که اثر نامطلوبی برکیفیت خواص مکانیکی آهن خواهد داشت. بنابراین عمل اکسیژن زدایی باید قبل از خاتمه کامل فرآیند انجام شود. از آنجا که بهترین روش اکسیژن زدایی اضافه نمودن عناصری مانند کُرُم (Cr)، آلومینیوم (Al)، سیلیس (Si) و منگنز (Mn) است که در مقایسه با آهن میل ترکیبی بیشتری با اکسیژن دارند، بنابراین از آلیاژهایی نظیر فرو منگنز، فرو سیلیسیم، سیلیسیم کُرُم، سیلیسیم کلسیم و سیلیسیم آلومینیوم استفاده می شود.

 

  • آلیاژی سازی:

عناصری که در قالب فرو آلیاژ به آهن مذاب اضافه می شوند می توانند ترکیب شیمیایی فولاد را به گونه ای تغییر دهند که فولادهایی با خواص متفاوت تهیه گردند. به فرو آلیاژهایی که در این عمل مصرف می شوند آلیاژ ساز اطلاق می گردد. مثلاً می توان فروکُرُم، فرومنگنز باکربن متوسط یا کم و فرو وانادیم را از این گروه به حساب آورد. در صورت اضافه شدن این مواد به فولاد مذاب عناصر تشکیل دهنده آنها موجبات بهبودی خواص محصول را فراهم خواهند نمود. مثلاً عنصر کُرُم کیفیت ساختاری را مرغوب تر
می سازد و فاز آلفا با شبکه کریستالی مکعب مرکز دار (BC) یعنی فریت (Ferrite) راپایدار تر نموده و استحکام و همچنین مقاومت آن را در مقابل زنگ زدگی افزایش   می دهد، به همین دلیل تقریباً کلیه فولادهای ضد زنگ حاوی کُرُم می باشد.
با اضافه کردن منگنز (Mn) به فولاد فاز گاما که دارای شبکه کریستالی مکعب با صفحات مرکزدار (Fc) یعنی Austenite از ثبات بیشتری برخوردار می شود.
عناصر آلیاژ ساز با اعمال دگرگونی در خط تغییرات فازی فولاد ویژگی های آن رامتحول می سازند.

 

  • عمل تلقیح در ریخته گری آهن:

در صنایع ریخته گری به منظور تغییر دادن شرایط انجماد آهن مذاب از فرو آلیاژها به میزان وسیعی استفاده می شود. اگر به آهن مذاب قبل از ریخته گری بعضی از عناصر افزوده شوند مانند هسته اولیه کریستالی عمل نموده و موجب می شوند تا تشکیل مرکز تبلور آسانتر صورت گیرد و دانه های کریستالی در سرتاسر جرم آهن مذاب به صورت یکنواخت پراکنده شوند در نتیجه سختی شمش های به دست آمده پس از انجماد به مراتب بیشتر و شکنندگی آن به اندازه چشمگیری کم خواهد شد پس به طور کلی اضافه شدن آلیاژ های تلقیحی مانند آلیاژهای سیلیسیم کلسیم فرو سیلیسیم و فرو منگنز به آهن تغییراتی را در بافت آن به دنبال خواهدداشت. کربن در آهن
ریخته گری معمولی به صورت لایه لایه پراکنده می شود حال آنکه در آهن تلقیحی پراکندگی در سرتاسر جسم یک دست خواهد بود و به همین دلیل آهن تلقیحی از استحکام زیادتری برخوردار خواهد بود به طوری که می توان آن را در بعضی از موارد جانشین فولاد ریخته گری نمود.

 

  • سایر کاربردها:

از بعضی فرو آلیاژها نظیر فرو سیلیسیم، فرو کرم، سیلیکو منگنز می توان به عنوان احیاء کننده و یا محصولات وابسته برای تهیه سایر آلیاژها استفاده نمود. بعضی از فرو آلیاژها را می توان درصنایع ذوب فلزات غیر آهنی مانند صنایع مکانیکی مورد استفاده قرار داد مثلاً از فرومنگنز با میزان متوسط یا کم کربن در تهیه مفتول های جوشکاری استفاده می نمایند.

 

 

 

 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *