با پیشرفت علم و فناوری، مواد و تجهیزات مورد استفاده در فرآیند تولید نیز پیشرفت چشمگیری داشته است. یکی از این مواد که اخیراً بسیار مورد استفاده قرار گرفته است فروآلیاژها هستند. از این فروآلیاژها برای تولید انواع آلیاژها استفاده می شود و همین امر باعث افزایش محبوبیت آنها شده است. یکی از پرکاربردترین فروآلیاژها در صنعت فولاد فرو سیلیس و منگنز است. در این مقاله قصد داریم در مورد این فروآلیاژ بیشتر صحبت کنیم.



فروسیلیکو منگنز چیست؟
فروسیلیکو منگنز (FeSiMn) فروآلیاژی است که در ترکیبات خود حاوی سیلیکون و منگنز است. این فروآلیاژ دارای مقدار زیادی منگنز در ترکیب خود می باشد که با حرارت دادن و اختلاط سنگ منگنز با سیلیسیم در کوره ها به دست می آید. این آلیاژ معمولاً 12-16٪ سیلیکون و 50-70٪ منگنز است. از آنجایی که هر دو عنصر، سیلیکون و منگنز، در فروسیلیکو منگنز وجود دارند، به این فروآلیاژ خواص خاص خود را داده اند.
بنابراین، فرو سیلیس و منگنز می تواند به عنوان کمک بارگیری برای تولید فولادهای کم کربن استفاده شود.سیلیس منگنز می تواند سیلیسیم اضافی مورد نیاز را به فرآیند تولید اضافه کند و از اکسیداسیون بیشتر جلوگیری کند. علاوه بر این، استفاده از این ماده باعث بهبود برخی از خواص مکانیکی فولاد رومیزی می شود. از دیگر مواد موجود در فروسیلیکو منگنز می توان به آهن، فسفر و کربن اشاره کرد.
نوع دیگری از این ماده به نام منگنز فروسیلیکون کم کربن شناخته می شود که حاوی منگنز، سیلیکون، آهن، فسفر، کربن و گوگرد است. شکل ظاهری این ماده به صورت توده های فلزی است که اکسید خاکستری مایل به نقره ای را نشان می دهد. این ماده جامد است و بو ندارد. معمولاً در فرو سیلیس منگنز آلودگی وجود ندارد و می توان آن را به صورت خرد شده تهیه کرد.
آشنایی با مفهوم فروآلیاژها
از فروآلیاژها برای تولید آلیاژهای مختلف در صنایع استفاده می شود. نام دیگر این مواد هاردر یا آمیجان است و به دلیل مزایا و عملکرد فوق العاده ای که دارند در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارند. به طور کلی می توان گفت فروآلیاژ ماده ای است که درصد وزنی بالایی دارد و آهن یکی از اجزای اصلی آن است.از آنجایی که افزودن عناصر در حالی که خالص هستند باعث افزایش اکسیداسیون و ایجاد وقفه در فرآیند تولید می شود، بهتر است از آلیاژهای مخصوص استفاده شود. از طرفی افزودن آلیاژ و استفاده از فروآلیاژهای چند عنصری نقطه ذوب را پایین آورده است که باعث تسریع روند تولید می شود.
همچنین باید در نظر داشت که ترکیب عناصر خالص با یکدیگر می تواند منجر به از بین رفتن تعادل حرارتی مورد نیاز در کوره های آلیاژی شود و انرژی زیادی برای راه اندازی کوره ها مصرف کند. با در نظر گرفتن تمام موارد گفته شده در این بخش، به راحتی می توانید متوجه شوید که چرا استفاده از فروآلیاژهایی مانند فروسیلیس منگنز در صنعت بسیار محبوب شده است و چگونه می توانند روند تولید را تسریع کنند.


کاربردهای فروسیلیکو منگنز
فرو سیلیس و منگنز به دلیل ترکیبات خاص خود در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارد. امروزه این عنصر به طور گسترده در صنعت فولاد تولید می شود که در زیر مشاهده می شود.کاهش حلالیت کربن در فولادها و سایر آلیاژهای منگنز
اکسیژن زدایی و آلیاژسازی در فولاد
کاهش ناخالصی های فولاد مانند گوگرد، فسفر و نیتروژن
سختی بیشتر در فولاد
در صورت افزودن مواد مختلف به فولاد، فروسیلیس- منگنز می تواند به عنوان جایگزین فروسیلیس و فرومنگنز معرفی شود. هم سیلیسیم و هم منگنز بسته به مقدار اضافه شده و ترکیب با سایر عناصر آلیاژی می توانند نقش بسیار مهمی در خواص نهایی فولاد تولیدی داشته باشند.منگنز و سیلیسیم نیز به عنوان عناصر کاهنده اکسیداسیون در فولاد استفاده می شود.فولاد حذف گوگرد و وجود چنین عواملی آن را به یکی از آلیاژهای مهم در فولادسازی تبدیل کرده است. سیلیکون را می توان به عنوان یک ماده اولیه در نظر گرفت که باعث از بین رفتن اکسیداسیون می شود.
منگنز همچنین اکسید کننده ملایم تری نسبت به سیلیکون است، اما به دلیل وجود سیلیکات ها و آلومینات های منگنز پایدار، موثرتر خواهد بود. از طرفی می توان از آن به عنوان یکی از عوامل تشکیل دهنده گوگرد نیز استفاده کرد. استفاده از منگنز به عنوان یکی از آلیاژهای اصلی فولاد هنوز هم بسیار رایج است. اهمیت اصلی این ماده در این است که می تواند اثر اصلاحی بر روی سیستم آهن-کربن داشته باشد و در نتیجه مقاومت فولاد و سختی آن را افزایش دهد.فرآیند

تولید فروسیلیکو منگنز
فروآلیاژها معمولاً از احیای یک کانی فلزی، معمولاً یک اکسید، تولید می شوند. از مهم ترین روش های تولید فروآلیاژ می توان به موارد زیر اشاره کرد:
تولید توسط زغال سنگ با افزودن انرژی الکتریکی در کوره های قوس الکتریکی
تولید توسط فلزات با احیای فلزات حرارتی، عموماً آلومینیوم و سیلیکون
فرومنگنز با کربن بالا از احیای سنگ معدن منگنز با کربن در کوره های قوس الکتریکی یا کوره بلند تولید می شود. فرومنگنز متوسط ​​یا کم کربن نیز با پالایش فرومنگنز با کربن بالا یا استفاده از سیلیسیم منگنز به عنوان ماده اولیه تولید می شود. از آنجایی که در فرآیند تولید فروسیلیس و منگنز از فرو منگنز و فرو سیلیسیم استفاده می شود، فرآیند تولید آنها در کوره های فرومنگنز با کربن بالا انجام خواهد شد. همچنین باید بدانید که به دلیل وجود عنصر سیلیکون در ترکیب فروسیلیکو منگنز، فرآیند تولید آن در مقایسه با فرومنگنز دشوارتر خواهد بود. زیرا به دمای بالاتری نیاز خواهد داشت.
در فرآیند تولید فرو سیلیس و منگنز استفاده از سرباره ای که از فرآیند تولید فرومنگنز پرکربن تولید می شود ضروری است.از آنجایی که این سرباره حاوی تقریباً 40 درصد اکسید منگنز است، می توان آن را یک ماده بر پایه منگنز در نظر گرفت. متخصصان از ماسه یا کوارتز برای تولید سیلیکون مورد نیاز برای فرآیند تولید فروسیلیس و منگنز استفاده می کنند. به علاوه برای احیای این مواد باید از کربن استفاده کرد. به همین دلیل به همه مواد کک نیز اضافه خواهد شد، اکنون کافی است در دمای بالا آهن را به ترکیبات اضافه کنیم تا فروسیلیکومنگنز بدست آید.

خواص فروسیلیکو منگنز
برای آشنایی بیشتر با این ماده باید در مورد خواص آن صحبت کنیم. یکی از عواملی که استفاده از این ماده را در صنعت بسیار محبوب کرده است، خواص متعدد آن است. از مهمترین خواص فروسیلیکو منگنز می توان به موارد زیر اشاره کرد:
این ماده در آب، روغن یا الکل حل نمی شود.
فروسیلیکو منگنز به صورت سنگ های متالیک خاکستری نقره ای و بی بو است.
استفاده از آن به دلیل وجود سیلیکون و منگنز مقرون به صرفه بوده و در حال حاضر دومین فروآلیاژ پرمصرف در جهان است.چگالی این ماده 1/6 گرم بر سانتی متر مکعب است و دمای ذوب آن در محدوده 1060 تا 1350 است که دلیل این تغییر در محدوده دمایی ذوب آن وجود ترکیبات مختلف است.
فروسیلیک منگنز به عنوان غیر خطرناک و همچنین غیر قابل اشتعال طبقه بندی می شود. نقطه اشتعال این ماده بالای 93 درجه سانتیگراد است.
استفاده از این ماده باعث تولید فولاد با خواص بهبود یافته و کاهش بسیار ناخالصی فولاد می شود.
این ماده در سه گرید مختلف قابل تولید است و عمدتاً در کربن کم و کربن بالا وجود دارد.
فروسیلیکو منگنز مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد.
استفاده از آنها می تواند منجر به کاهش دمای مورد نیاز و همچنین افزایش ظرفیت در دماهای پایین تر شود.
این فروآلیاژ در شرایط عادی از نظر شیمیایی پایدار است.
از تماس آن با رطوبت، اسیدها یا بازهای قلیایی باید اجتناب شود. زیرا باعث تشکیل گازهای بسیار قابل اشتعال مانند هیدروژن و گازهای سمی مانند آرسنیک و فسفین خواهد شد.



اندازه های استاندارد صنعت فروسیلیکون منگنز
فروسیلیکو منگنز در توده های نقره ای متالیک خاکستری موجود است.این ماده جامد و بی بو فاقد هرگونه آلودگی خارجی مانند سرباره و اجزای غیرفلزی می باشد. ندارد و معمولا به صورت له شده و الک شده عرضه می شود. اندازه های استاندارد فروسیلیکو منگنز به شرح زیر است:
20 میلی متر تا 80 میلی متر با اندازه کمتر از 10٪
10 تا 50 میلی متر با اندازه کمتر از 10 درصد
3 تا 25 میلی متر با اندازه کمتر از 5 درصد
به همین ترتیب حداکثر اندازه در سه مورد حداکثر 10 درصد خواهد بود. این مواد به صورت فله و به طور کلی در کیسه های بزرگ بسته بندی خواهد شد.