آشنایی با فروسیلیس

سلام خدمت همراهان همیشگی پارس بوته. امروز با مطلب آشنایی با فروسیلیس در خدمت شما هستیم. سیلیسیم (silicon) که با نشان si نشان داده می شود یکی از عناصر شبه فلزات و هشتمین عنصر فراوان در جهان است که کاربرد های زیادی دارد. آهن هم با نماد شیمیایی fe یک فلز است که از نظر جرم، بزرگترین عنصر سازنده کره زمین است.

فروسیلیس (Ferrosilicon) آلیاژی از آهن و سیلیکون است که در صنایع مختلف کاربرد های زیادی دارد. نسبت سیلیکون به آهن بین 15 تا 90 درصد متغیر است و حاوی نسبت بالایی از سیلیسیدهای آهن است. این ماده دارای مقاومت خوب در برابر خوردگی، سایش و وزن مخصوص بالاست.

مزیت اصلی فروسیلیس اثر اکسید زدایی آن است ولی به جلوگیری از دست دادن کربن کمک می کند و در صنایع ریخته گری و ذوب کاربردهای زیادی دارد. در بخش های بعدی به طور مفصل درباره آن صحبت می کنیم پس با ادامه مطلب آشنایی با فروسیلیس همراه ما باشید.

روش تولید فروسیلیس

فروسیلیس در کوره های بلند یا کوره های قوس الکتریکی با احیای ماسه کوارتز (SiO2) با کک در حضور آهن (معمولاً ضایعات صنایع فولاد یا سنگ آهن حاصل می شود) تولید می شود. مذاب تولید شده از کوره در بوته های ریخته گری ریخته شده و در ادامه به شکل یک ورق صاف جامد در می آید.

این ورق پس از سرد شدن توسط ماشین آلات خرد می شود و در دستگاه سنگ شکن پردازش می شود. توزیع اندازه ذرات می تواند از اندازه ذرات ریز تا تکه های به اندازه سانتی متر متغیر باشد. در آخر برای استفاده راحت تر در اندازه های مختلف الک می شود.

فروسیلیسی که محتوای سیلیکون بالاتری دارد در کوره های قوس الکتریکی ساخته می‌شود و در بازار معمولاً با درصدهای مختلف 15، 45، 75 و 90 درصد به فروش می رسد. در تولید این ماده 3 گروه اصلی از مواد استفاده می شود.

• مواد حامل سیلیسم

ارزان ترین مواد معدنی حامل سیلیسیم کوارتز و کوارتزیت هستند. کوارتز یک کانی فشرده با ساختار بلوری، عمدتاً بی رنگ، خاکستری، سفید یا قرمز بسته به ناخالصی اش است. محتوای سیلیسیم آن عمدتاً 98 درصد است. کوارتزیت سنگی متشکل از دانه های کوارتز است که توسط ماده ای که حاوی سیلیکون است پوشانده شده است.

این سنگ نباید خاک رس داشته باشد و جذب رطوبت آن از 5 درصد تجاوز نکند و در هنگام خرد کردن یا حرارت دادن استحکام مکانیکی خود را از دست ندهد.

• مواد احیا کننده

احیا کننده های مورد استفاده باید حداقل مقدار خاکستر، سطح واکنش پذیری بزرگ، حداقل محتوای فرار، مقاومت الکتریکی بالا و استحکام مکانیکی کافی را داشته باشند. مواد مختلف کربن دار می توانند مانند زغال چوب، کک نفتی، زمینی، متالورژی و زغال‌سنگ باشد.

• مواد حامل آهن

مواد حامل آهن سنگ آهن، فلس ها یا مواد پرکننده در نسبت های مختلف بسته به عیار فروسیلیکون در مخلوط بار استفاده می شوند. میزان آهن مواد حامل باید حدود 90 درصد بوده و عاری از هر گونه ناخالصی باشد. آهن باید عاری از زنگ باشد، زیرا باعث افزایش محتوای هیدروژن در فروسیلیکون می شود.

از مواد فولادی آلیاژی نباید استفاده شود زیرا به منبعی کنترل نشده برای ورود ناخالصی (نیکل، کروم، منگنز و غیره) تبدیل می شوند. شاخه های استفاده شده باید ریز باشند تا به طور یکنواخت پخش شوند همچنین استفاده از شاخه های چرب توصیه نمی شود زیرا باعث اختلال عملکرد در کوره می شود.

کاربرد فروسیلیس

در ادامه مطلب آشنایی با فروسیلیس به کاربردهای آن می رسیم. فروسیلیس به طور گسترده در صنعت متالورژی برای فرآیندهای اتمیزه کردن، ذوب و ریخته گری استفاده می شود. کاربرد های این ماده عبارتند از:

• اکسید زدا

منبع سیلیکون برای کاهش فلزات از اکسیدها، اکسیدزدایی فولاد و سایر آلیاژهای آهنی استفاده می شود. میل ترکیبی شیمیایی سیلیسیم و اکسیژن زیاد است، بنابراین فروسیلیس یک اکسیدزدای قوی برای فولادسازی برای رسوب و انتشار است.

به منظور به دست آوردن فولاد با ترکیب شیمیایی مورد نظر و اطمینان از کیفیت فولاد، اکسید زدایی باید در مرحله نهایی فولادسازی انجام شود همچنین در فرآیند اکسید زدایی افزودن مقدار مشخصی سیلیکون به فولاد می تواند به طور زیادی استحکام، کشش و سختی فولاد را بهبود بخشد و تجربه ثابت کرده است که این ماده نه تنها اکسید زدایی فولادسازی را به خوبی انجام می دهد، بلکه عملکرد گوگرد زدایی نیز دارد و از قدرت نفوذ قوی برخوردار است.

همچنین پودر فروسیلیس می تواند به عنوان یک عامل مولد حرارتی مقدار زیادی گرما را از خود ساطع کند.

• ساخت فروسیلیس منیزیم

پایه ای برای ساخت آلیاژهایی مانند فروسیلیس منیزیم (MgFeSi) است که برای تولید آهن انعطاف پذیر کاربرد دارند.

• ساخت سیلیکون
• ساخت چدن

در ساخت چدن به عنوان تلقیح کننده و کروی ساز استفاده می شود.

• تولید منیزیم

این ماده در فرایند ذوب منیزیم در دمای بالا استفاده می شود به طوری که هر یک تن منیزیم حدود 1.2 تن فروسیلیس مصرف می کند.

• پوشش الکترودها

فروسیلیس با سیلیکون بالا در صنعت برق می تواند برای تهیه سیلیکون خالص نیمه هادی، در صنایع شیمیایی برای ساخت سیلیکون و غیره استفاده شود.

• ساحت ورق های مدار مغناطیسی

در ساخت ورق های الکتریکی با خلوص بالا (AF Specialty Steel) و فولادهای ویژه که به سطوح پایین تیتانیوم، آلومینیوم و بور نیاز دارند، استفاده می شود.

مطالعه بیشتر : سیلیکون کارباید

کلام آخر

امروز با مطلب آشنایی با فروسیلیس در خدمت شما بودیم. این ماده در صنایع مختلف کاربردهای گوناگونی دارد و در بین این کاربردها، صنعت فولادسازی، صنعت ریخته گری و صنعت فرو آلیاژ بزرگ‌ترین استفاده کنندگان آن هستند که حدود 90 درصد فروسیلیس را مصرف می کنند.

در بین گریدهای مختلف، پرکاربردترین آن 75 درصد است و به ازای هر 1 تن فولاد تولیدی حدود 4 تا 5 کیلوگرم فروسیلیس 75 درصد مصرف می شود. پس مهم است که تجربه ای از آشنایی با فروسیلیس داشته باشیم.