pipeino
از مهم‌ترین مواد برای شرکت‌های تولید کننده مواد فولادی تولید فرو آلیاژ به‌حساب می‌آید. فروآلیاژ برای افزودن به فرایندهای تولید فولاد و در تولید بعضی از فلزات استفاده می‌شود. برای تغییر در خواص فلزات و فولاد می‌توان فرو آلیاژ را به فلزات ذوب شده و فولاد اضافه کرد.از فرو آلیاژها در صنعت نمی‌توان استفاده کرد چراکه ساختار بسیار شکننده و حساسی دارند اما هنگامی که با فولاد ترکیب شود خواص و ویژگی‌هایی در آن ایجاد شده و قابل‌استفاده می‌شود. ما در ادامه به بررسی تولید فرو آلیاژ در صنعت و مواد اولیه تشکیل‌دهنده‌های آن می‌پردازیم.
فرو آلیاژ
این آلیاژ از آهن و ترکیب یک یا چند عنصر مثل منگنه، آلومینیوم، سیلیس، کروم و غیره تشکیل شده است. فرو آلیاژ دارای آهنی است که به عنوان آمیژان و به شکل ماده افزوده به فلزات مذاب و فولاد اضافه می‌گردد تا تغییراتی را در خلوص آنها ایجاد کنند. فروآلیاژها در صنایع ریخته‌گری و تهیه فولاد استفاده می‌شوند. از پرکاربردترین فروآلیاژها می‌توان به فروسیلیسیم اشاره کرد. این محصول به دلیل اکسیژن زدایی در فولادها، گرافیت زایی در تولید فولادهای ضدزنگ، نسوز و در تولید چدن‌های گرافیتی توانسته به معروف‌ترین آلیاژ مورداستفاده در بازارهای بین‌المللی تبدیل گردد.
تاریخچه تولید فرو آلیاژ
سیلیکون متال و فروسیلیسیم همراه با فرو آلیاژها از نظر نحوه تولید در یک رده‌بندی قرار می‌گیرند و این محصولات قبل از سال ۱۹۰۰ میلادی از کانه‌های ذوب آهن یا سنگ‌های منگنز آهن‌دار در بوته‌های گرافیکی و در کوره زمینی همراه با کک و دیگر مواد احیاکننده تولید می‌شوند. این روش تولید سبب شد که محصولات از نظر کیفی تنها در موارد محدودی ارزش صنعتی داشته باشند و در این روش برخی از فروآلیاژها به علت داشتن نسخه نقاط ذوب بالا و عدم رسیدن به درجه حرارت‌های مناسب محصولات غیر یکنواختی تولید می‌کنند.
آهن خام تا سال ۱۹۲۰ در کوره‌های بلند تولید می‌شد که در این کوره‌ها به‌جای شارژ کردن کانه‌های آهن خالص از کانه‌های آهن منگنز دار، کروم دار و تیتانیوم دار جهت تولید و فروش آلیاژها استفاده می‌کردند که این محصولات بسیار عیار کمی در این نوع روش داشتند.
سال‌ها بعد ژنراتور و صنایع تولید نیروهای برق تکامل گسترده‌ای پیدا کردند و سبب تولید سیلیکون متال و فروسیلیسیم در صنعت شدند. با پیشرفت علم و تکامل صنایع، امروزه بهترین راه تولید فروسیلیسیم و سیلیکون متال استفاده از کوره‌های قوس الکتریکی است و کوره‌های تولید فروآلیاژ با نام کوره‌های قوس الکتریکی زیر شارژی در بازار شناخته می‌شوند و بهترین انتخاب برای تولید بسیاری از فروآلیاژها هستند. از سال ۲۰۱۸ تولید انواع آلیاژ در کشورهای اوکراین، چین، آفریقای جنوبی و روسیه آغاز گشت و تولیدات این کشورها 77 درصد از محصولات را در بازارهای جهانی پوشش می‌دهد.
مطلب پیشنهادی
مواد اولیه تولید فرو آلیاژ
فروآلیاژها از عناصری مانند سیلیکون، منگنز و آلومینیوم که درصد بالایی دارند تولید می‌شود و این مواد اولیه از ساختارهای شکننده‌ای تشکیل شده و به‌تنهایی قابل‌استفاده نمی‌باشند. در صنعت از این عناصر به‌عنوان مواد اولیه استفاده کرده و آنها را در کوره‌های زمینی و کوره‌های قوس الکتریکی می‌ریزند و تولید فرو آلیاژ می‌کنند. این محصول تولید شده انواع مختلفی دارد که پرکاربردترین آنها شامل فرو منگنز، فرو مولیبدن، فرو واندیوم، فرو کرومیوم، فرو بور، فرو تیتانیوم، فرو سیلیکون، فروفسفر می‌شود که در ادامه این مقاله به انواع تولید این آلیاژ و کاربرد هر یک نیز خواهیم پرداخت.
انواع فروآلیاژ
امروزه در کشورهای مختلف جهان فروآلیاژهای متفاوتی تولید می‌شود و میزان تولید آنها حدود ۲۹ میلیون تن از سال ۲۰۰۸ گزارش شده است. اما سالانه تولید این مواد معدنی حدود ۳ درصد در مقایسه با سال‌های دیگر کاهش می‌یابد. همان‌طور که قبلاً ذکر شد مهم‌ترین فروآلیاژها شامل فرم منگنز، فروکروم، فرو سیلیس و غیره است. فرو منگنز به دو شکل فرو منگنز و فرو سیلیکومنگنز تولید شده و از این دو شکل برای تولید انواع فولاد استفاده می‌کنند.
امروزه کشور چین با تولید ۳ میلیون تن در سال به اصلی‌ترین تولیدکننده منگنز تبدیل شده است و همچنین کشور برزیل با تولید نیم‌میلیون تن، کشور آفریقای جنوبی با تولید بیش از نیم‌میلیون تن و کشور اوکراین با کمتر از نیم‌تن در سال جزء بزرگ‌ترین تولیدکنندگان جهان هستند و تولیدات اصلی این کشورها تنها به تولید فرو آلیاژ ختم نشده و در تولید فرو منگنز و فرو سیلیکو منگنز نیز فعالیت دارند. فرومنگنزها را در اثر حرارت اکسید منگنز و اکسید آهن در حضور کربن تولید می‌شوند.
کوره‌های تولید فرو منگنز کوره‌های الکترونیکی نام دارند و از فرو منگنز در تولید آلیاژهای فولاد استفاده کرده که سبب تغییر خواص فیزیکی و مکانیکی فولاد می‌شود. از مهم‌ترین انواع فروآلیاژ فروکروم ها هستند که فروکروم ها را در تولید قطعات فولادی به‌ویژه در فولادهای ضدزنگ استفاده می‌کنند. به ترتیب کشورهای هندوستان، قزاقستان و آفریقای جنوبی سهم عمده در تولید فروکروم در بازارهای جهانی را دارند.
از کوره‌های قوس الکتریکی بر روی کرومیت برای تولید فروکروم استفاده کرده و کاربرد این فروآلیاژ در صنایع متالوژی است. یکی دیگر از فرو آلیاژهای مهم فرو سیلیس نام دارد و این فرو آلیاژ از آهن و سیلیس (درصد بالای سیلیس) تشکیل می‌شود و در جهت استخراج فولاد و سایر آلیاژهای آهنی کاربرد دارد. مهم‌ترین هدف استفاده از فرو سیلیس جلوگیری از هدررفتن کربن در اثر حرارت در صنایع ذوب فولاد است.
کاربرد تولید فرو آلیاژ در صنعت
این محصول در صنایع باهدف افزایش خواص مکانیکی و فیزیکی برای مواد فولادی تولید می گردد که این هدف از مهم‌ترین اهداف تولید این محصول محسوب می‌شود.
از دیگر کاربردهای فروآلیاژ می توان به برای احیا کردن عناصر فلز به شکل مخلوط اولیه در تهیه فولاد، برای تغییر خواص ذوب در صنایع ذوب فلزات غیر آهنی، تولید انواع مختلف فلزات غیر آهنی با خواص متفاوت جوش، برای تولید فولادهای با درصد کربن مختلف، برای افزایش استحکام و ضربه‌پذیری، افزایش مقاومت فولادهای آلیاژی در برابر زنگ‌زدگی و ضربه خوردگی اشاره کرد. تولید فرو آلیاژ در صنایع ریخته‌گری سبب تغییر نقطه ذوب فلزات می‌گردد و به‌عنوان عامل حذف‌کننده اکسیژن در تمامی صنایع کاربرد دارد.
تولید فرو آلیاژ در کوره‌های مختلف برای تولید این آلیاژ در اوایل قرن ۲۰ میلادی از کوه‌های بلند استفاده می‌کردند اما باگذشت زمان کوره‌های قوسی را جایگزین این کوره‌ها کردند. این جایگزینی با توسعه انرژی برق پدید آمد و سبب پیشرفت نحوه تولید این آلیاژ در صنعت گردید.
فرایندی که سبب تولید فرو آلیاژ می‌شود واکنش کربوترمیک نام دارد و در این فرایند مواد اولیه ذوب می‌شوند و تولید اکسید کرده و با کربن‌هایی که کوره تولید شده سبب احیای آهن و تولید فرو آلیاژها می‌گردند. با این محصول در کوره‌های زیرزمینی و قوس الکتریکی می‌توان آنها را در فولادهای ساده کربنی، فولاد ضدزنگ، آلیاژها، الکترودسازی، ابزارها و غیره استفاده کرد.
بازار تولید فروآلیاژ
بازارهای اصلی فروآلیاژ حوزه‌های مختلف متالورژی هستند که این حوزه ها شامل ساخت ریل‌ها، بدنه خودرو، وسایل برشی مثل چاقو و چنگال می‌شوند. از فروآلیاژ به دلیل خواص مقاومتی آن در برابر سایش، کشش در دمای بالا و جلوگیری از هدررفته کربن در مذاب استفاده می‌کنند. همچنین از برجسته‌ترین خواص آن می‌توان به افزایش مقاومت در برابر خوردگی در فولادهای زنگ‌نزن اشاره کرد. امروزه بازارهای فروآلیاژ به علت پیشرفت این صنعت در کشورهای متفاوت افزایش پیدا کرده و سهم زیادی را در تولید به شکل عمده دارند.
از عوامل اثرگذار در تجارت این محصول می‌توان عواملی مانند پتانسیل رشد تقاضا، رقابتی شدن بازارها، روند قیمت آن را ذکر کرد. به طور چشمگیری بازار خریدوفروش فروآلیاژها در چند سال اخیر افزایش پیدا کرده و روز به‌روز به تعداد تقاضاهای بازار، عرضه و رقیب‌های آن در بازار افزوده می‌شود که این موضوع سبب افزایش نرخ تولید و قیمت فروآلیاژها شده است.
شرکت‌های مختلفی برای تولید فولاد آلیاژ در این حوزه فعالیت دارند و توانسته اند به تولید بالایی از محصولات در این صنعت برسند. در این مقاله از دانشنامه پایپینو سعی کردیم شما را با فروآلیاژها و نحوه تولید آنها با توجه به تحولات اخیر صنعت آشنا کنیم.