اخبار فناوری

فروآلیاژها چگونه تولید می شوند؟
فروآلیاژها با استفاده از موادی مانند سنگ آهن، کانی های غیر آهنی، کک و زغال سنگ به دو روش تولید می شوند. همانطور که قبلاً اشاره کردیم، معرفی کوره های قوس الکتریکی استفاده از کوره بلند را کاهش داد. اما برخی از فروآلیاژها مانند فرومنگنز همچنان از این طریق تولید می شوند.

فروآلیاژها در کوره های قوس الکتریکی در طی واکنش کربوترمیک تولید می شوند. در این واکنش ها اکسیدهای موجود در مواد خام در حضور آهن و کربن و مونوکسید کربن از کک احیا شده و فروآلیاژ تشکیل می دهند. برای تولید برخی فروآلیاژها عناصر مورد نظر مختلفی به آهن مذاب اضافه می شود و فرآیند تولید انجام می شود.

در چه مواردی از فروآلیاژ استفاده می شود؟
فروآلیاژها به مواد مذاب اضافه می شوند تا به ترکیب شیمیایی خاصی دست یابند و خواص مورد نیاز برای تولید محصولات خاص را فراهم کنند. این مواد کاربردهای زیادی دارند که در ادامه به معرفی برخی از آنها می پردازیم.

اکسیژن زدایی
اکسیژن زدایی با استفاده از فروآلیاژها در فرآیند تولید فولاد انجام می شود.برای تولید فولاد، آهن خام باید اکسید شود. در طی این فرآیند، ناخالصی های آهن مانند کربن، گوگرد، فسفر و غیره توسط اکسیژن یا اکسیدهای آهن به اکسیدهای مربوطه (سرباره) تبدیل می شوند.

معمولاً در طول فرآیند اکسیداسیون مقداری اکسیژن در آهن باقی می ماند. این مقدار اکسیژن باقیمانده در هنگام انجماد باعث ایجاد سوراخ های کوچکی در آهن می شود که باعث کاهش کیفیت محصول نهایی می شود. برای این منظور باید قبل از پایان فرآیند، اکسیژن زدایی انجام شود.

جوانه زنی در ریخته گری آهن
فروآلیاژها معمولاً در صنعت ریخته گری برای تغییر شرایط انجماد آهن مذاب استفاده می شوند. درست مانند تشکیل هسته کریستالی اولیه که تشکیل مرکز کریستال را ساده می کند و دانه های کریستال را به طور یکنواخت در سراسر توده آهن مذاب پخش می کند. نتیجه این فرآیند افزایش سختی شمش های به دست آمده پس از انجماد است. افزودن برخی عناصر مانند فروسیلیس و فرومنگنز به آهن مذاب قبل از ریخته گری نیز باعث پراکندگی یکنواخت کربن در سراسر ساختار می شود. در واقع کربن موجود در چدن به صورت لایه ای پراکنده می شود.عوامل جوانه زن به یکنواخت شدن این پراکندگی و کاهش شکنندگی محصول نهایی کمک می کنند. به همین دلیل است که آهن پیوندی استحکام بیشتری دارد.

آلیاژی
فروآلیاژهایی که در طی فرآیند برای تغییر خواص فولاد استفاده می شوند، آلیاژ نامیده می شوند. به عنوان مثال، فروکروم، فرووانادیوم و فرومنگنز را عوامل آلیاژی می نامند.

هنگامی که این مواد با فولاد مذاب ترکیب می شوند، خواص را در محصول نهایی افزایش داده و تغییر می دهند. به عنوان مثال، هنگامی که عنصر کروم به فولاد مذاب اضافه می شود، کیفیت ساختاری آن را بهبود می بخشد و آن را بهتر می کند. در واقع، افزودن کروم باعث می شود فاز آلفا با شبکه کریستالی متمرکز مکعبی، یعنی فریت، پایدارتر شود و استحکام فولاد را افزایش دهد. همچنین افزودن کروم باعث افزایش مقاومت در برابر زنگ زدگی شده و نقش تعیین کننده ای در بهبود محصول نهایی دارد. اکنون می دانید که چرا همه فولادهای ضد زنگ حاوی کروم هستند.

با توجه به کاربرد گسترده فروآلیاژها در صنعت و اهمیت کیفیت آنها، تولید این ترکیبات باید بر روی ماشین آلات مدرن، مجهز و بر اساس استانداردهای جهانی انجام شود.

فروآلیاژها چگونه تولید می شوند؟
فروآلیاژها با استفاده از موادی مانند سنگ آهن، کانی های غیر آهنی، کک و زغال سنگ به دو روش تولید می شوند. همانطور که قبلاً اشاره کردیم، معرفی کوره های قوس الکتریکی استفاده از کوره بلند را کاهش داد. اما برخی از فروآلیاژها مانند فرومنگنز همچنان از این طریق تولید می شوند.

فروآلیاژها در کوره های قوس الکتریکی در طی واکنش کربوترمیک تولید می شوند. در این واکنش ها اکسیدهای موجود در مواد خام در حضور آهن و کربن و مونوکسید کربن از کک احیا شده و فروآلیاژ تشکیل می دهند. برای تولید برخی فروآلیاژها عناصر مورد نظر مختلفی به آهن مذاب اضافه می شود و فرآیند تولید انجام می شود.

در چه مواردی از فروآلیاژ استفاده می شود؟
فروآلیاژها به مواد مذاب اضافه می شوند تا به ترکیب شیمیایی خاصی دست یابند و خواص مورد نیاز برای تولید محصولات خاص را فراهم کنند. این مواد کاربردهای زیادی دارند که در ادامه به معرفی برخی از آنها می پردازیم.

اکسیژن زدایی
اکسیژن زدایی با استفاده از فروآلیاژها در فرآیند تولید فولاد انجام می شود.برای تولید فولاد، آهن خام باید اکسید شود. در طی این فرآیند، ناخالصی های آهن مانند کربن، گوگرد، فسفر و غیره توسط اکسیژن یا اکسیدهای آهن به اکسیدهای مربوطه (سرباره) تبدیل می شوند.

معمولاً در طول فرآیند اکسیداسیون مقداری اکسیژن در آهن باقی می ماند. این مقدار اکسیژن باقیمانده در هنگام انجماد باعث ایجاد سوراخ های کوچکی در آهن می شود که باعث کاهش کیفیت محصول نهایی می شود. برای این منظور باید قبل از پایان فرآیند، اکسیژن زدایی انجام شود.

جوانه زنی در ریخته گری آهن
فروآلیاژها معمولاً در صنعت ریخته گری برای تغییر شرایط انجماد آهن مذاب استفاده می شوند. درست مانند تشکیل هسته کریستالی اولیه که تشکیل مرکز کریستال را ساده می کند و دانه های کریستال را به طور یکنواخت در سراسر توده آهن مذاب پخش می کند. نتیجه این فرآیند افزایش سختی شمش های به دست آمده پس از انجماد است. افزودن برخی عناصر مانند فروسیلیس و فرومنگنز به آهن مذاب قبل از ریخته گری نیز باعث پراکندگی یکنواخت کربن در سراسر ساختار می شود. در واقع کربن موجود در چدن به صورت لایه ای پراکنده می شود.عوامل جوانه زن به یکنواخت شدن این پراکندگی و کاهش شکنندگی محصول نهایی کمک می کنند. به همین دلیل است که آهن پیوندی استحکام بیشتری دارد.

آلیاژی
فروآلیاژهایی که در طی فرآیند برای تغییر خواص فولاد استفاده می شوند، آلیاژ نامیده می شوند. به عنوان مثال، فروکروم، فرووانادیوم و فرومنگنز را عوامل آلیاژی می نامند.

هنگامی که این مواد با فولاد مذاب ترکیب می شوند، خواص را در محصول نهایی افزایش داده و تغییر می دهند. به عنوان مثال، هنگامی که عنصر کروم به فولاد مذاب اضافه می شود، کیفیت ساختاری آن را بهبود می بخشد و آن را بهتر می کند. در واقع، افزودن کروم باعث می شود فاز آلفا با شبکه کریستالی متمرکز مکعبی، یعنی فریت، پایدارتر شود و استحکام فولاد را افزایش دهد. همچنین افزودن کروم باعث افزایش مقاومت در برابر زنگ زدگی شده و نقش تعیین کننده ای در بهبود محصول نهایی دارد. اکنون می دانید که چرا همه فولادهای ضد زنگ حاوی کروم هستند.

با توجه به کاربرد گسترده فروآلیاژها در صنعت و اهمیت کیفیت آنها، تولید این ترکیبات باید بر روی ماشین آلات مدرن، مجهز و بر اساس استانداردهای جهانی انجام شود.