درصد آهن در فرومنگنز اهمیت بسیار بالایی در حفظ کیفیت این آلیاژ دارد. هدف اصلی تولید چنین آلیاژهایی بهبود خواص فلزات پایه مثل آهن است. اگر ترکیب درصد این مواد و نسبت آن‌ها از حد مشخصی کمتر با بیشتر شود، ممکن است بهره‌وری مورد نظر را برای ما نداشته باشد. در گذشته در یک مقاله درباره فروآلیاژ و کاربرد آن در صنعت فولاد صحبت کرده‌ایم.
از طرف دیگر نسبت این مواد در یک نقطه می‌تواند عالی ترین سطح کیفیت را برای ما به ارمغان بیاورد. رسیدن به درصد مورد نظر و کنترل شرایط واکنش در جهتی که این درصد تا پایان واکنش حفظ شود، یکی از چالش‌های مهم در تولید آلیاژ‌ها است. فرومنگنز یک آلیاژ بسیار کاربردی در صنعت است که مصارف زیادی در ساخت فولاد و… دارد به همین دلیل درصد آهن در این آلیاژ بسیار مهم است.
فرومنگنز چیست؟
پیش از هرچیز ابتدا به پاسخ این سوال می‌پردازیم که فرومنگنز چیست و چرا تا این اندازه در صنایع مختلف کاربرد دارد. فرومنگنز از جمله آلیاژهای فلزی است که حاوی آهن، منگنز و مقدار کمی کربن، فسفر و گوگرد است. این آلیاژ از ترکیب اکسید منگنز در دمای بالا با کربن به شکل ذغال سنگ یا کک بدست می‌آید.
عنصر منگنز باعث می‌شود استحکام کششی فولاد و عمق سختی چدن افزایش قابل توجهی پیدا کند که این برای ما مطلوب است. به علاوه منگنز سختی قطعات را هم افزایش می‌دهد. این عنصر آنقدر مهم است که در برخی انواع خاص فولاد درصد منگنز تا 19% هم می‌تواند افزایش پیدا کند.
کاربرد فرومنگنز چیست؟
این آلیاژ کاربردهای گسترده‌ای در رد و به همین دلیل ترکیب درصد آهن در فرومنگنز برای صنعتگران مهم است. از این آلیاژ در صنایع: متالوژی، الکترونیک، سرامیک، فولاد، شیمیایی و… کاربرد فراوانی دارد.
فرومنگنز جامد است و شکل آن نیز مانند کلوخ است. فرومنگنز یکی از تولیداتی است که در حالت خشک بدون بو است. عرضه فروآلیاژ توسط شرکت‌ها معمولا به صورتی است که فرومنگنز الک و ریز شده است.
حدود 90 الی 95 درصد تولیدات جهانی این ماده در صنایع متالوژی، ریخته گری و تولید فولاد است. بپ همین دلیل همواره عرضه و تقاضای این فلز معمولا در صنایع بزرگ است. نکته مهمی که در تولید این نوع فروآلیاژ وجود دارد، قیمت به نسبت پایین عنصر منگنز است.
انواع فرومنگنز
پیشتر اشاره کردیم که آهن اصلی ترین عنصر در فرومنگنز است و عنصر مهم دوم هم منگنز است. با چشم پوشی از درصد کمی عنصر دیگر، تقریبا تمامی اجزای تشکیل دهند این ماده آهن و منگنز است. به همین دلیل درصد آهن در فرومنگنز اهمیت بسزایی دارد. خود فرومنگنز بر اساس ترکیب درصد مختلف مواد و در نتیجه خواصی که دارد به چند گروه تقسیم می‌شود که مهم‌ترین آن‌ها به شرح زیر هستند:
- فرومنگنز پر کربن
- فرومنگنز کم کربن
- فرومنگنز کربن متوسط
فرومنگنز پر کربن
فرومنگنز اصولاً ماوی 76 الی 80 درصد منگنز و 12 الی 15 درصد آهن است. همانطور که مشاهده می‌کنید، درصد آهن در فرومنگنز در یک بازه مشخص متغیر است. درصد دیگر عناصر هم معمولا بدین صورت است که: 7.5% کربن و 1.2% حاوی سیلیکون است. این نوع فرومنگنز بخ دو روش تولید می‌شود که در ادامه به آن اشاره می‌کنیم.
- روش اول: در این شیوه برای تولید فرو منگنز، سنگ معدن بر اساس فاکتور اسیدیته آن برای تولید آلیاژ انتخاب می شود. اسیده روی فرایند ذوب تاثیر می‌گذارد؛ به همین دلیل معمولا سنگ معدنی را انتخاب می‌کنند که بتواند در فرایند ذوب 70 الی 80 درصد منگنز مذاب و به صورت میانگین حدود 30% آن هم به شکل سرباره بدست بیاید.
- روش دوم: در این شیوه از سنگ معدن اصلی استفاده می‌شود که به آن فلاکس هم می‌گویند. در این شیوه می‌توان حدود 85 الی 90 درصد فلز را بازیابی کرد. قاعدتا در این روش سربازه دارای درصد کمی منگنز است که می‌توان آن را دور ریخت. نکته مهم این روش بهره‌وری آن و البته مصرف امرژی است به طوریکه: اگر در روش اول به ازای هر تن محصول 2600 کیلووات ساعت انرژی مصرف کنیم، در روش دوم این مقدار محصول به صورت میانگین با 2850 کیلووات ساعت انرژی تولید می‌شود.
فرومنگنز متوسط کربن و کم‌کربن
ابتدا سنگ منگنز، فلاکس آهک و ذغال سنگ را در کوره ذوب می‌کنیم و سپس آن را با سیلیکون منگنز کم‌کربن با متوسط کربن مخلوط می‌کنیم. روش دیگر آن هم تصفیه فرومنگنز مذاب با کربن بالا و دمش اکسیژن است. در این شیوه کربن اکسید می‌شود تا زمانی که مقدار آن در فلز کمتر از 1.5 درصد شود.
