فروسیلیکو منگنز: دومین فروآلیاژ پرمصرف در جهان

طبق گزارش سازمان زمین‌شناسی آمریکا، پس از فروکرم، فروسیلیکو منگنز بیشترین سهم تولید فروآلیاژها را داراست. از سال 2001 تا 2016، سالانه به طور متوسط 2.65 میلیون تن از این ماده تجارت شده است. بالاترین حجم تجارت مربوط به سال 2007 با 3.38 میلیون تن بوده است. اگرچه بحران مالی 2009 موجب کاهش موقت تجارت شد، اما بازار فروسیلیکو منگنز به سرعت بازیابی شد. در سال 2016، تجارت جهانی این محصول به 2.68 میلیون تن رسید، که 48% صادرات آن از اروپا و 41% از آسیا بود.

مشخصات فروسیلیکو منگنز:

شکل و رنگ: کلوخه‌های فلزی نقره‌ای یا خاکستری

چگالی حجمی: 2.3 تن بر متر مکعب

چگالی: 1.6 گرم بر سانتی‌متر مکعب

دمای ذوب: 1060 تا 1350 درجه سانتیگراد

کاربردهای فروسیلیکو منگنز

فروسیلیکو منگنز، به دلیل ترکیبات خاص خود، در صنایع مختلف به ویژه فولادسازی کاربردهای گسترده‌ای دارد. مهم‌ترین کاربردهای این فروآلیاژ شامل موارد زیر است:

ساخت آمیژن‌ها: استفاده از فروسیلیکو منگنز به جای عناصر خالص، به دلیل کاهش تلفات ناشی از اکسیداسیون و بهبود تعادل حرارتی کوره قوس الکتریکی، منجر به صرفه‌جویی در مصرف آلیاژها و منابع می‌شود.

کاهش حلالیت کربن: این فروآلیاژ باعث کاهش میزان کربن ناخواسته در آلیاژهای منگنز می‌شود. حضور فروسیلیکو منگنز، حلالیت کربن را کاهش می‌دهد و به بهبود کیفیت آلیاژ کمک می‌کند.

آلیاژسازی و اکسیژن‌زدایی: فروسیلیکو منگنز در فرآیند آلیاژسازی فولاد و اکسیژن‌زدایی استفاده می‌شود. همچنین برای تولید فولادهای با درصد کم کربن به عنوان کمک بار کاربرد دارد.

تولید فولادهای ضد زنگ: فروسیلیکو منگنز با درصد سیلیس بالاتر از 30%، به عنوان دی‌اکسیدکننده قوی در تولید فولادهای ضد زنگ استفاده می‌شود و خواص مکانیکی فولاد را بهبود می‌بخشد.

حذف ناخالصی‌ها: این فروآلیاژ به طور موثری گوگرد، نیتروژن، و فسفر را از فولاد حذف می‌کند، که منجر به تولید فولاد با کیفیت‌تر و سختی‌پذیری بالاتر می‌شود.

خلاصه کاربردهای فروسیلیکو منگنز:

آلیاژسازی

تنظیم مواد شیمیایی منگنز و سیلیکون در فولاد و آهن

کاهش حلالیت کربن در فولاد و آلیاژهای منگنز کاهش ناخالصی‌های گوگرد،نیتروژن و فسفر

افزایش سختی‌پذیری فولاد

اکسیژن‌زدایی در فرآیند تولید فولاد

خواص فروسیلیکو منگنز

فروسیلیکو منگنز، با دارا بودن درصد بالایی از منگنز و سیلیس، خواص منحصر به فردی را به فولاد اضافه می‌کند. مهم‌ترین خواص این فروآلیاژ به ترتیب عبارتند از:

سولفور زدایی: سولفور یکی از ناخالصی‌های خطرناک برای فولاد است. با اضافه کردن فروسیلیکو منگنز، سولفور به شکل MnS در می‌آید و تا حد زیادی حذف می‌شود.

اکسیژن زدایی: وجود 14 تا 16 درصد سیلیس در فروسیلیکو منگنز، باعث افزایش خاصیت اکسیژن‌زدایی در ذوب می‌شود و از دکربره شدن جلوگیری می‌کند.

تثبیت‌کننده فاز آستنیت: فروسیلیکو منگنز به عنوان تثبیت‌کننده فاز آستنیت در فولاد عمل می‌کند که این خاصیت برای ساخت فولادهای مقاوم در برابر ضربه و خوردگی بسیار مهم است.

افزایش تافنس: افزودن فروسیلیکو منگنز باعث افزایش تافنس فولاد می‌شود که منجر به مقاومت بالاتر در برابر شکست می‌شود.

مقاومت به خوردگی: این فروآلیاژ باعث افزایش مقاومت فولاد در برابر خوردگی می‌شود.

افزایش قابلیت سختی‌پذیری فولاد: فروسیلیکو منگنز باعث افزایش سختی‌پذیری فولاد می‌شود که برای کاربردهای مهندسی و ساخت قطعات با دوام اهمیت دارد.

کاهش نقطه انتقال دما: این خاصیت باعث می‌شود فولاد بتواند در دماهای پایین‌تری کار کند و عملکرد بهتری در شرایط سرد داشته باشد.

تولید فروسیلیکومنگنز

تولید فروسیلیکومنگنز به عنوان یک فروآلیاژ مهم، از طریق فرایند واکنش کاهشی در کوره قوس با استفاده از کربن صورت می‌گیرد. این کوره، مخصوصا برای تولید فروسیلیکومنگنز با محتوای کربن بالا به کار می‌رود. این فرایند نسبت به تولید فرومنگنز پیچیده‌تر است، از آنجا که نیاز به دمای بالاتری برای دستیابی به سطح مورد نظر از سیلیسیم دارد.

به طور معمول، در تولید فروسیلیکومنگنز، از سرباره‌های حاصل از تولید فرومنگنز با محتوای کربن بالا استفاده می‌شود. این سرباره‌ها شامل مخلوطی از اکسید منگنز (با حدود ۳۵% تا ۴۵% اکسید منگنز)، سنگ منگنز، کوارتز و کک هستند. این مخلوط با فرآیند واکنش در کوره قوس به فروسیلیکومنگنز تبدیل می‌شود.

فروسیلیکومنگنز استاندارد، که به عنوان محصول نهایی به دست می‌آید، حاوی تقریبا ۷۰% منگنز، ۱۸% تا ۲۰% سیلیسیم، و ۱۰% آهن است. استفاده از فروسیلیکومنگنز به جای ترکیبات دیگری مانند فروسیلیس و فرومنگنز توسط فولادسازان در سطح جهانی مورد توجه قرار گرفته است، به دلیل بهره‌وری اقتصادی بالاتر و کاهش میزان عناصر مضر نظیر نیتروژن و گوگرد.