فروسیلیسیم چیست؟

به گزارش می متالز، فروسیلیس آمیژانی است از آهن و سیلیسیم که از طریق حرارت دادن ، احیا ء و ذوب سنگ آهن و سیلیس (کوارتز) توسط کربن ، عمدتا در کورههای قوس الکتریکی تولید می شود. نسبت ترکیبی آن عمدتا از 10 تا 90 درصد سیلیسیم و بقیه آهن است. در همین حال عناصرناخالصی نظیر منگنز ،کرم فسفر ، گوگرد و آلومینیم در مقادیر کمتر از 5/0 درصد در فروسیلیس می توانند حضور داشته باشند . کربن به عنوان ناخالصی (ناخواسته) و همچنین به عنوان عنصر سوم در انواع فروسیلیس ها حضور دارد .

نحوه تولید فروسیلیس

پایه تولید فروسیلیس واکنش های کربوترمی است. و بر اساس واکـنش هـای احیـائی مـواد، شامل؛ سیلیس ( سنگ کوارتز ) و اکسید آهن و با افزودن انرژی الکتریکیبه همراه مواد احیاء کننده شامل؛ کـربن در دمای مناسب احیاء شده و "فروسیلیس" تولید می شود.

در این فرآیند مواد اولیه اعم از سنگ سـیلیس دانـه بندی شده و پوسته اکسیدی به همراه مواد احیاء کننده نظیر ذغال سنگ، کک و ذغال چوب از طریق انبـارهای روزانه توسط سیستم انتقال مواد وارد کوره ذوب می شوند. این شارژ توسـط الکتـرود هـایی با شـدت جریان حـدود 120 کیلـو آمپـر و در دمـایی حـدو د 2500 درجـه سـانتیگراد و طـی یـک پروسـه الکتـرو متالورژیکی احیاء و ذوب می شود.

فروسیلیس و عملیات ذوب ریزی

عملیات ذوب ریزی در کارخانه (صنایع آلیاژ سازان اشتهارد) به طور متوسـط هـردو ساعت یک بار انجام و فروسیلیس تولیدی پس از تخلیه در بستر های مخصوص منجمد شده و پـس ازسرد شدن توسط سنگ شکن خرد و با دانه بندی های متفاوت به صورت فله و یا در کیسه های بزرگ روانه بازار می شود.

مصرف کنندگان فروسیلیس چه کسانی هستند؟

بزرگ ترین مصرف کنندگان فروسیلیس کشور، کارخانه های فولادسازی هستند که نزدیک به 38 هزار تن از کل فروسیلیس مصرفی در سال را به خود اختصاص داده اند. ریخته گری ها (مانند شرکت ریختگری پولادیر) نیز مصرف کننده این ماده هستند که با احتساب مصرف فولادسازان، کل مصرف کشور به حدود 50 هزار تن می رسد.

فروسیلیس و پیشرفتی ارزشمند

نیاز صنعت کشور به فروآلیاژها از جمله فروسیلیس تا قبل از احداث شرکت داخلی به طور کامل از طریق واردات تامین می شد. اما امروزه با احداث کارخانه های فروآلیاژ و همچنین گسترش صنعت فروآلیاژسازی در کشور ضمن تأمین قسمتی از نیاز داخلی به فروسیلیس، امکان صادرات فروآلیاژها نیز وجود دارد.

اهمیت ویژه ی فروسیلیس در صنعت

فروسیلیس یکی از آمیژانهای مورد مصرف در صنایع مختلف ، به خصوص صنایع متالوژی است و از این نظر اهمیت بالائی دارد . چگونگی کاربرد این ماده در صنعت تا حدود زیادی به نسبت آهن و سیلیسیم موجود در آن و همچنین ناخالصیهای متعارف بستگی دارد.

• فروسیلیس در صنایع متالورژی به عنوان عنصر آلیاژی، جوانه زا و اکسیژن زدا

• و سیلیسیم تقریباً خالص در صنایع الکترونیکی به عنوان نیمه هادی و یکسوکننده می تواند کاربرد داشته باشد.

علاوه بر آن مشتقات ترکیبی سیلیس در ساخت رزینهای سیلیسیمی ، لعاب ها، لاستیک و… استفاده می شود .

چرا به فروسیلیس نیاز داریم؟

نیاز اصلی و اساسی ما به فروسیلیسیم در صنایع ریخته گری و تولید فولاد، به شرح زیر است:

1- اکسیژن زدا: فروسیلیسیم در صنایع تولید فولاد به عنوان اکسیژن زدا کاربرد عمده دارد.

2- جوانه زا: به علت گرافیت زائی بالای سیلیسیم، فروسیلیسیم به عنوان جوانه زا در تولید انواع چـدنهای خاکستری کاربرد دارد.

3- عنصر آلیاژی: سیلیسیم یکی از عناصـر آلیـاژی مهـم در آلیـاژ هـای آهنـی و غیـر آهنـی اسـت از فروسیلیسیم برای افزودن سیلیسیم به چدن یا فولاد آلیاژی استفاده می کنند .

4- تولید فولاد های نسوز

5- ماده احیاء کننده در تولید سایر فروآلیاژ ها:

وقتی فروسیلیس در ریخته گری فولاد مورد اسـتفاده قرار می گیرد استحکام، سختی، الاستیسیته و قابلیت مغناطیسی آن افزایش می یابد. بـا افـزودن فروسیلیس به مذاب همچنین می توان از تشکیل کاربید های ناخواسته جلوگیری کرد.

6- صنایع شیمیایی

البته در حال حاضر استفاده عمده فروسیلیس در ایران برای اکسیژن زدایی فولاد در پاتیل فولاد بر و جوانـه زایی در ریخته گری چدن های خاکستری، استفاده به عنوان عنصر آلیاژی در فولادهای آلیـاژی مـی باشـد.

فروسیلیس و جوانه زایی

سیلیسیم عنصری است به شدت گرافیت زا. به طوری که تشکیل گرافیت ها در انـواع چـدن هـا بـه حضـور سیلیسیم به عنوان عنصر آلیاژی و گرافیت های ظریف، به تلقیح سیلیسیم (بـه صـورت فروسیلیسـیم) در مراحل انتهایی ذوب وقبل از بار ریزی بستگی دارد.

قابلیت جوانه زایی سیلیسیم به مقدار سیلیسیم موجود در ترکیب و یا آمیژان بستگی دارد. از طرف دیگر چنانچه از سیلیسیم خالص به این منظور استفاده شود امکان عدم انحلال کامل آن وجود دارد و به همین منظور در اکثر موارد از آمیژان های آهن و سیلیسیم بـا نسـبتهای ترکیبی 70 تا 90 % سیلیسیم استفاده به عمل می اید. میزان مصرف سیلیسیم به عنوان عنصر جوانـه زا در تمام چدن های گرافیتی در حدود 6/0 تا 1 % گزارش شده است که اگر این نسبت با فروسیلیسیم 75 % سنجیده شود حدود 1 تا 5/1 % و به عبـارت دیگـر مقـدار مـواد جوانـه زا حـدود 10 تـا 15 کیلوگـرم فروسیلیسیم برای تولید هر تن چدن گرافیتی است.

علاوه بر آن سیلیسیم به عنوان جوانه زا به صورت سیلیسیم – کلسید 2SiCa نیز به کار می رود که حضور کلسیم در آن عاملی برای گوگرد زدایی و تشدید اکسیژن زدایی نیز محسوب می شود.

تولید فروسیلیس فرآیند مداوم و پیچیده ای است که به پارامترهای متعددی بستگی داشته واین پارامترها مانند حلقه های زنجیر می باشند که از به هم پیوستن آنها محصول مورد نظر تولید می گردد. مهمترین پارامتر های فروسیلیس عبارتند از

1 تجهیزات تولیدی، پشتیبانی و آزمایشگاهی مناسب

2) مواد اولیه شارژ مرغوب (عیار بالا، خاکستر کم، واکنش پذیری خوب و مقاومت مکانیکی بالا)

3) کنترل کیفیت مواد اولیه و نسبت های شارژ و محصول تولیدی

4) نیروی انسانی ماهر و آموزش دیده

5) راهبری صحیح کوره قوس الکتریک در فرآیند تولید فروسیلیس

هر یک از پارامترهای فوق تاثیر خود را بر فرآیند تولید فروسیلیس داشته و هر کدام به نوبه خود می تواند سر منشاء یکی از مشکلات کمی و یا کیفی تولید باشد.