در این مقاله قصد داریم تا شما را با کاربرد فروآلیاژ در صنعت فولاد آشنا کنیم. فروآلیاژها کاربردهای فراوانی دارند و در صنایع مختلفی از آن‌ها استفاده می‌شود. یکی از مهم‌ترین کارایی این تولیدات در صنعت فولاد است. در گذشته در یک مقاله درباره مراحل تولید فولاد صحبت کرده‌ایم.
فروآلیاژ چیست؟
پیش از هرچیز ابتدا به پاسخ این سوال می‌پردازیم که فروآلیاژ چیست و از چه موادی تشکیل شده است. برای درک کارایی فروآلیاژ و کاربرد آن در صنعت فولاد، دانستن پاسخ این سوال ضروری است. درواقع فروآلیاژ یک نوع خاصی از آلیاژ فلز آهن است که در آن مقادیر قابل توجهی از چند عنصر مهم و کاربردی وجود دارد که به آهن خواص فوق العاده‌ای می‌بخشند.
منگنز، کربن و سیلیکون از جمله مهم‌ترین عناصری هستند که در فروالیاژ وجود دارند. منظور از پیشوند فرو در این کلمه، وجود آهن است و باید توجه کنید که ترکیب اصلی این مواد آهن است.
کاربرد فروآلیاژ در صنعت فولاد
هدف اصلی استفاده از فروآلیاژ در صنعت فولاد، راحت کردن فرایند سنتز فولاد با راندمان بیشتر است. امروزه فروآلیاژ و کاربرد آن در صنعت فولاد، باعث تولید فولاد با کیفیت شده است. عنصر آهن که ترکیب اصلی فروآلیاژ است، در طول مسیر ساخت فولاد با چند عنصر دیگر برخورد میکند. این برهم‌کنش باعث می‌شود تا فولاد به صورت فیزیکی این عناصر را وارد فاز مذاب کند و در ادامه فولاد با چدن تولید شوند.
به بیان ساده‌تر این نوع آلیاژ می‌تواند از چندین عنصر دیگر مثل نیکل یا کبالت هم استفاده کند. به این عناصر سیستم‌های آلیاژی گفته می‌شود که معمولا به صورت تجربی کشف شده‌اند. انواع مختلفی از فروآلیاژ از جمله: فروکروم، فرومنگنز و فروسیلیس وجود دارند. خواص منحصر به فردی که هر یک از این فروآلیاژها دارند، متفاوت است.
- بیشتر بخوانید: مواد اولیه ریخته گری
چرا نمی‌توان بدون استفاده از فروآلیاژ فولاد تولید کرد؟
شاید بپرسید که چرا فروآلیاژ و کاربرد آن در صنعت فولاد تا این حد مورد توجه صنعتگران است و بدون آن نمی‌توان فولاد با کیفیت تولید کرد؟ عناصر یاد شده (کروم، منگنز، سیلیس و…) به صورت مستقیم به فولاد اضافه نمی‌شوند و از طریق فروآلیاژ در تولید فولاد بکار می‌‌روند. این موضوع از لحاظ شیمیایی و اقتصادی توجیه دارد که در ادامه به مهم‌ترین دلایل آن اشاره خواهیم کرد.
از جمله دلایلی که نمی‌توان عناصر مورد نظر را به صورت مستقیم به فولاد اضافه کرد، به شرح زیر است:
- اول به یکی از مهم‌ترین شرایطی که به واسطه واکنشات شیمیایی در ساختن فولاد ایجاد می‌شود اشاره کنیم. نقطه ذوب این عناصر در حالت معمولی بسیار بیشتر از این دما در حالت آلیاژ است. تامین این انرژی زیاد، کنترل آن در سیستم و… همگی شرایطی هستند که می‌تواند انجام واکنش را سخت‌تر کند. بنابراین از فروآلیاژ استفاده می‌کنیم تا نیاز به تامین چنین درجه حرارت بالایی نداشته باشیم.
- یکی از مهم‌ترین دلایل استفاده از فروآلیاژ و کاربرد آن در صنعت فولاد، گران بودن این مواد در حالت خالص است. فرایند خالص سازی این مواد نیازمند واکنشات متعددی است و به همین دلیل هزینه تهیه آن‌ها به صورت خالص اصلا صرفه اقتصادی ندارد.
انواع فروآلیاژها کدام‌ها هستند؟
فروآلیاژها انواع مختلفی دارند؛ که چند مورد از آن‌ها برای تولید فولاد متداول‌تر هستند. درک کارایی این مواد همچنین کمک میکند دلیل استفاده از فروآلیاژ و کاربرد آن در صنعت فولاد را بهتر درک کنید.
-
فروسیلیس:
فروسیلیس از آهن و سیلیکون ساخته شده که 40 الی 80 درصد آن را سیلیکون تشکیل می‌دهد. این آلیاژ با واکنش احیای سیلیس و با سنگ آهن به وسیله ذغال سنگ در کوره تولید می‌شود. فروسیلیس یک اکسید کننده است که در تولید فولاد ضد زنگ و منیزیم استفاده می‌شود. کاربرد اصلی این فروآلیاژ در تولید فولاد جلوگیری از اتلاف کربن در این فرایند است.
-
فرومنگنز:
این نوع فروآلیاژ بسیار کاربردی است و از واکنشات شیمیایی با تکیه بر اکسید منگنز در احیای کربوترمال تولید می‌شود. کاربرد فرومنگنز در تولید فولاد گوگرد زدایی، حذف حباب نیتروژن و کاهش اکسید آهن در فرایند تولید است.
-
فروکروم
برای تولید فروکروم کربن با کرومیت را احیا می‌کنند. این آلیاژ می‌تواند خواص فولاد را از نظر مقاومت به خوردگی و زنگ زدن بهبود ببخشد.
- نمونه‌های دیگر از جمله: فرونیوبیوم، فروتنگستن، فرو وانادیوم، فروفسفر، فرومولیبدن و…
همگی فروآلیاژها بسته به کاربری مورد نظر، در ساخت فولاد استفاده می‌شوند و بدون استفاده از آن‌ها فولاد با کیفیتی نخواهیم داشت.
