فروسیلیسیم
فروسیلیسیم فروآلیاژی متشکل از آهن و سیلیسیم است که بین 10% تا 90% سیلیسیم دارد. ترکیب‌های شیمیایی رایج فروسیلیسیم در بازار بر اساس درصد وزنی سیلیسیم عبارت است از: 15%، 45%، 75% و 90%. لازم به ذکر است که محصول کارخانه فروآل فروسیلیسیم 75% است. دمای ذوب این محصول بین 1315-1210 درجه‌ی سانتی‌گراد و دانسیته‌ی آن 32/8gr/cm3 می‌باشد. ترکیب شیمیایی این فروآلیاژ در جدول زیر نشان داده شده است.
| Fe | Ca | Ti | Cr | Mn | Al | P | S | C | Si |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 19-22 | 1 | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.7-2 | 0.03 | 0.02 | 0.1 | 73-78 |
کد آیسیک محصول مذکور به شرح ذیل است و میزان تولید سالانه‌ی آن 12000 تن می‌باشد.
| نام محصول | نام لاتین | کد ISIC | استاندارد جهانی |
|---|---|---|---|
| فروسیلیسیم 75% | Ferrosilicon 75% | 2710512317 | ASTM A 100-07 |
موارد کاربرد
فروسیلیسیم به عنوان یک فروآلیاژ ضروری، نقش مهمی در تولید فولاد و چدن ریختگی ایفا می‌کند. فروسیلیسیم به علت خاصیت اکسیژن زدایی و همچنین به عنوان عنصر آلیاژی به منظور ایجاد خواص مطلوبی مانند مقاومت به خوردگی، استحکام، سختی و پایداری حرارتی استفاده می‌شود. همچنین فروسیلیسیم به عنوان پایه‌ی تولید پیش آلیاژهایی مثل فروسیلیکومنیزیم استفاده می‌شود که در بهسازی مذاب چدن چکش‌خوار کاربرد دارد. به طور خلاصه فروسیلیسیم کاربردهای متنوعی در صنعت دارد که مهم‌ترین آن‌ها به شرح زیر است:
• اکسیژن‌زدایی در تولید فولاد
• عنصر آلیاژی در تولید فولاد و چدن
• جوانه‌زایی در ریخته‌گری چدن‌های خاکستری
• احیاکننده در تولید سایر فروآلیاژها
میزان مصرف فروسیلیسیم به ازای هر تن فولاد در کارخانه‌های مختلف متفاوت بوده و بین 0/5 – 0/3 درصد در نوسان است. این در حالی است که میزان مصرف فولاد زنگ نزن 5 تا 10 برابر فولاد کربنی ساده است و رشد تولید فولاد زنگ نزن از سرعت بسیار بالایی برخوردار است. از این رو همواره با محصولاتی که حاوی فروسیلیسیم هستند احاطه شده‌ایم.
روش تولید
تولید فروسیلیسیم در کوره‌های قوس الکتریکی (Electronic Arc Furnace) انجام می‌شود و فرآیند تولید بر اساس احیاء کانه‌های پرعیار سیلیس (کوارتز) وقراضه آهن توسط مواد کربنی (زغال یا کک) می‌باشد.
فرآیند تولید آلیاژ FeSi به طورخلاصه به شرح زیر است:
مواد اولیه شامل کوارتز به عنوان منبع اصلی تأمین سیلیسیم؛ کک و زغال سنگ به‌عنوان منابع عمده‌ی تأمین کربن؛ و قراضه آهن به‌عنوان منبع تأمین کننده‌ی آهن هستند. این مواد با درصدهای وزنی مشخص، با هم مخلوط شده و مخلوط اولیه از طریق لوله‌های انتقال به کوره شارژ می‌شوند. سه الکترود گرافیتی از قسمت فوقانی کوره وارد شده و به سمت پایین حرکت می‌کنند. در ادامه به کمک اعمال اختلاف پتانسیل بالا، قوس الکتریکی ایجاد شده و فرآیند ذوب مواد شارژ آغاز می‌شود. واکنش اصلی فرآیند، احیای سیلیس توسط کربن طی واکنش زیر و ایجاد مذاب سیلیسیم می‌باشد:
در ادامه اکسیژن با قراضه آهن به طور مشابهی واکنش داده و مذاب آهن تشکیل می‌شود:
مذاب سیلیسیم و آهن ترکیب شده و مذاب در بستر مناسب ریخته‌گری می‌شود. محصول؛ پس از سرد شدن، خرد، دانه‌بندی و در صورت لزوم بسته‌بندی می‌گردد.
قسمت مرکزی کوره برای تشکیل CO2 بسیار گرم است. واکنش زیر زمانی رخ می‌دهد که گاز CO به قسمت‌های بالاتر کوره می‌رود و با هوا مخلوط می‌شود: