فروآلیاژفروآلیاژ چیست؟
فروآلیاژ، آلیاژی است که از آهن و حداقل یک عنصر آلیاژی دیگر تشکیل شده است. این عناصر آلیاژی می توانند فلزات، شبه فلزات یا غیر فلزات باشند. فروآلیاژها دارای خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی متفاوتی از آهن خالص هستند.
آلیاژها کیفیت های متمایزی را به فولاد و چدن داده یا عملکردهای مهمی را در طول تولید انجام می دهند و بنابراین ارتباط نزدیکی با صنعت آهن و فولاد دارند و مصرف کننده اصلی فروآلیاژها هستند. تولیدکنندگان پیشرو فروآلیاژ در سال ۲۰۱۴؛ چین، آفریقای جنوبی، هند، روسیه و قزاقستان بودند که ۸۴ درصد از تولید جهانی را به خود اختصاص دادند. تولید جهانی فروآلیاژها ۵۲.۸ میلیون تن در سال ۲۰۱۵ برآورد شد.
مراحل تولید فروآلیاژ
تولید فروآلیاژ به طور کلی شامل مراحل زیر است:
فرآوری مواد اولیه:
مواد اولیه مورد نیاز برای تولید فروآلیاژ، شامل آهن خام، سنگ آهن، قراضه آهن و عناصر آلیاژی است. این مواد اولیه ابتدا باید فرآوری شوند تا آماده ذوب شوند.
ذوب:
مواد اولیه فرآوری شده در کوره های قوس الکتریکی یا کوره های بلند ذوب می شوند. در این مرحله، عناصر آلیاژی نیز به مذاب اضافه می شوند.
تصفیه:
مذاب حاصل از ذوب باید تصفیه شود تا عناصر زائد از آن جدا شوند. این کار با استفاده از روش های مختلفی مانند احیا با گاز CO، احیا با فلزات قلیایی و احیا با فلزات قلیایی خاکی انجام می شود.
ریخته گری:
مذاب تصفیه شده در قالب های مخصوص ریخته می شود تا فروآلیاژ جامد شود.
فرآیند تولید فروآلیاژتولید فروآلیاژها
معمولاً فروآلیاژها با واکنش‌های کربوترمی تولید می‌شوند که شامل کاهش اکسیدها با کربن (به عنوان کک) در حضور آهن است. برخی از فروآلیاژها با افزودن عناصر به آهن مذاب تولید می شوند. همچنین امکان تولید برخی فروآلیاژها با فرآیندهای احیای مستقیم وجود دارد. به عنوان مثال، فرآیند کروپ-رن [fr] در ژاپن برای تولید فرونیکل استفاده می شود. فروآلیاژها براساس فرآیندهای تولیدی به طور کلی به دو گروه تقسیم می شوند:
تولید در کوره بلند:
تولید کوره بلند در طول قرن بیستم به طور مداوم کاهش یافت، در حالی که تولید قوس الکتریکی همچنان در حال افزایش است. امروزه فرومنگنز را می توان به طور موثر در کوره بلند تولید کرد. این کوره ها از سوخت های فسیلی مانند زغال سنگ برای ذوب مواد اولیه استفاده می کنند. کوره های بلند برای تولید فروآلیاژهای با حجم زیاد کاربرد دارند.
تولید در کوره قوس الکتریکی:
تولید فروآلیاژ در کوره قوس الکتریکی در حال گسترش است. این کوره ها از برق برای ذوب مواد اولیه استفاده می کنند. کوره های قوس الکتریکی برای تولید فروآلیاژهای با کیفیت بالا و خلوص بیشتر کاربرد دارند.
انواع فروآلیاژها
فروآلیاژها بر اساس نوع عنصر آلیاژی به سه دسته اصلی تقسیم می شوند:
فروآلیاژهای کربنی:
این نوع فروآلیاژها حاوی بیشترین مقدار کربن هستند. کربن باعث افزایش استحکام و سختی فروآلیاژ می شود. فروآلیاژهای کربنی کاربردهای زیادی در صنعت دارند، از جمله در ساخت فولاد، ریخته گری و ساخت ابزارآلات.
فروآلیاژهای غیرآهنی:
این نوع فروآلیاژها حاوی عناصر آلیاژی غیرآهنی هستند، مانند منگنز، نیکل، کروم، مولیبدن، تیتانیوم و وانادیوم. این عناصر آلیاژی باعث بهبود خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی فروآلیاژ می شوند. فروآلیاژهای غیرآهنی کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارند، از جمله در ساخت فولاد ضدزنگ، ابزارآلات، قطعات خودرو و تجهیزات هوافضا.
فروآلیاژهای ویژه:
این نوع فروآلیاژها حاوی عناصر آلیاژی خاصی هستند که خواص خاصی را در آنها ایجاد می کند. به عنوان مثال، فروآلیاژهای دارای کبالت دارای خاصیت مغناطیسی هستند و در ساخت قطعات الکتریکی و مغناطیسی کاربرد دارند.
انواع فروآلیاژکاربردهای فروآلیاژها
فروآلیاژها کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارند، از جمله:
صنعت فولاد:
فروآلیاژها در ساخت انواع فولاد، از جمله فولاد کربنی، فولاد ضدزنگ و فولاد آلیاژی، کاربرد دارند.
صنعت ریخته گری:
فروآلیاژها در ساخت قطعات ریخته گری، از جمله قطعات خودرو، قطعات صنعتی و قطعات ساختمانی، کاربرد دارند.
صنعت ساخت ابزارآلات:
فروآلیاژها در ساخت انواع ابزارآلات، از جمله مته، تیغه، و پرس، کاربرد دارند.
صنعت هوافضا:
فروآلیاژها در ساخت قطعات هواپیما، فضاپیما و موشک، کاربرد دارند.
صنعت خودرو:
فروآلیاژها در ساخت قطعات خودرو، از جمله بدنه، موتور و شاسی، کاربرد دارند.
صنعت نفت و گاز:
فروآلیاژها در ساخت تجهیزات نفت و گاز، از جمله لوله ها، شیرآلات و اتصالات، کاربرد دارند.
کاربردهای فروآلیاژتولید فروآلیاژهای مختلف
فروکروم:
کشورهای پیشرو جهان در تولید سنگ کروم در سال ۲۰۱۴ آفریقای جنوبی (۱۲ میلیون تن)، قزاقستان (۳.۷ میلیون تن)، هند (۳.۵ میلیون تن) و ترکیه (۲.۶ میلیون تن) بودند. بیشتر تولید سنگ کرومیت در کوره های قوس الکتریکی برای تولید فروکروم برای صنعت متالورژی ذوب می شد. بیشتر ۱۱.۷ میلیون تن فروکروم تولید شده در سراسر جهان در ساخت فولاد ضد زنگ مصرف می شد که در سال ۲۰۱۴ در مجموع به ۴۱.۷ میلیون تن رسید.
فرومنگنز:
دو فروآلیاژ منگنز، فرومنگنز و سیلیکومنگنز، مواد اصلی برای فولادسازی هستند. چین بزرگترین تولیدکننده فروآلیاژ منگنز (۲.۷ میلیون تن) در جهان است، با خروجی بسیار بیشتر از مجموع تولید سه تولیدکننده بزرگ بعدی.
فرومولیبدن:
تولیدکنندگان عمده فرومولیبدن عبارتند از: شیلی (۱۶۹۱۸ تن)، چین (۴۰۰۰۰ تن) و ایالات متحده (که در سال ۲۰۰۸، ۷۸ درصد از سنگ معدن مولیبدنیت جهان را به خود اختصاص دادند. ۸۳ درصد فرومولیبدن برای صنعت فولاد مصرف شده است.
فرونیکل:
در سال ۲۰۱۴، حدود ۳۳ درصد از نیکل جدید سالانه جهان فرونیکل بود. در سال ۲۰۰۸ ایالات متحده، تقریباً تمام فرونیکل مصرف شده را به خود اختصاص داد و بیش از ۹۸ درصد آن در فولادهای ضد زنگ و مقاوم در برابر حرارت استفاده شد. در سال ۲۰۰۸ هیچ فرونیکلی در ایالات متحده تولید نشد.
فروسیلیس:
مصرف فروآلیاژ سیلیکون ناشی از تولید چدن و فولاد است که در آن آلیاژهای سیلیکون به عنوان اکسید زدا استفاده می شود. مقداری فلز سیلیکون نیز به عنوان عامل آلیاژی با آهن مورد استفاده قرار گرفت. چین تامین کننده اصلی است که در سال ۲۰۰۸ فروسیلیکون بیشتری (۴.۹ میلیون تن) از مجموع سایر نقاط جهان تولید کرد.
فروتیتانیوم:
تیتانیوم در فولادسازی برای اکسید زدایی، کنترل اندازه دانه و کنترل و تثبیت کربن و نیتروژن استفاده می شود. در طول فولادسازی، تیتانیوم به دلیل دمای ذوب نسبتا پایین و چگالی بالا معمولاً به عنوان فروتیتانیوم معرفی می‌شود.
فروتانتالوم به فولاد مذاب اضافه می شود تا فولادهای ویژه سخت شونده ایجاد شود. همچنین به عنوان مواد جوشکاری، پودر پاشش و برای کاربردهای متالورژی پودر استفاده می شود.
فروتنگستن:
تنگستن یک عنصر آلیاژی مهم در فولادهای ابزار با سرعت بالا و سایر فولادها است و به میزان کمتری در برخی از فولادهای ضد زنگ و ساختاری استفاده می شود. تنگستن اغلب به مذاب فولاد به عنوان فروتنگستن اضافه می شود که می تواند تا ۸۰٪ تنگستن داشته باشد. تولید جهانی فروتنگستن تحت سلطه چین است.
فرووانادیوم:
در سال ۲۰۰۸، چین، روسیه (۱۲۰۰۰ تن) و آفریقای جنوبی (۱۷۰۰۰ تن) ۹۸ درصد از تولید معدن وانادیوم جهان را به خود اختصاص دادند.
تولید انواع مختلف فروآلیاژسخن پایانی درباره فروآلیاژ
فروآلیاژها آلیاژهای مهمی هستند که کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارند. این آلیاژها دارای خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی متفاوتی از آهن خالص هستند که آنها را برای کاربردهای خاص مناسب می کند.
گردآوری: بخش علمی سرپوش
- 14
- 1
