فرو سیلیکو منگنز

با پیشرفت علم و فناوری، مواد و تجهیزات مورد استفاده در فرآیند تولید نیز به موفقیت قابل توجهی دست یافته اند. فروآلیاژها یکی از این مواد هستند که اخیراً بسیار مورد استفاده قرار گرفته است. از این فروآلیاژها برای تولید انواع آلیاژها استفاده می شود و همین امر باعث افزایش محبوبیت آنها شده است. یکی از پرکاربردترین فروآلیاژها در صنعت ریخته گری فولاد فروسیلیکو منگنز است. در این مقاله قصد داریم در مورد این فروآلیاژ بیشتر صحبت کنیم.

فروسیلیکو منگنز چیست؟

فروسیلیکو منگنز (FeSiMn) یک فروآلیاژ حاوی سیلیکون و منگنز است. این فروآلیاژ حاوی مقادیر زیادی منگنز است که با حرارت دادن سنگ منگنز در کوره ها و مخلوط کردن آن با سیلیکون به دست می آید. این آلیاژ به طور معمول حاوی 12-16٪ سیلیکون و 50-70٪ منگنز است. از آنجایی که سیلیکون و منگنز هر دو در فروسیلیکومنگنز وجود دارند، خواص آن را به این فروآلیاژ می دهند.

بنابراین می توان از فروسیلیکومگنز به عنوان پرکننده برای تولید فولادهای کم کربن استفاده کرد.سیلیس منگنز سیلیکون اضافی لازم را به فرآیند تولید اضافه می کند و از اکسیداسیون بیشتر جلوگیری می کند. علاوه بر این، استفاده از این ماده باعث بهبود برخی خواص مکانیکی فولاد رومیزی می شود. آهن، فسفر و کربن را می توان از دیگر مواد موجود در فروسیلیکومنگنز نام برد.

نوع دیگری از این ماده به نام منگنز فروسیلیکون کم کربن وجود دارد که حاوی منگنز، سیلیکون، آهن، فسفر، کربن و گوگرد است. شکل ظاهری این ماده به صورت یک توده فلزی با زنگ خاکستری نقره ای است. این ماده جامد است و بو ندارد. فرو سیلیکومنگنز معمولاً عاری از آلودگی است و می تواند به صورت آسیاب شده تهیه شود.

 مقدمه ای بر مفهوم فروآلیاژ

از فروآلیاژها در صنایع برای بدست آوردن آلیاژهای مختلف استفاده می شود. نام دیگر این مواد هاردر یا آمیجان است و به دلیل مزایا و عملکرد شگفت انگیز در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارند. به طور کلی می توان گفت فروآلیاژ ماده ای با درصد وزنی بالا است و آهن یکی از اجزای اصلی آن است.افزودن عناصر در حالی که خالص هستند باعث افزایش اکسیداسیون و اختلال در فرآیند تولید می شود، بنابراین بهتر است از محلول های مخصوص استفاده شود. از سوی دیگر، افزودن آلیاژ و استفاده از فروآلیاژهای عناصر مختلف، نقطه ذوب را پایین آورد که باعث تسریع فرآیند تولید شد.

همچنین باید توجه داشت که ترکیب عناصر خالص با یکدیگر منجر به از بین رفتن تعادل حرارتی مورد نیاز در کوره های آلیاژی و مصرف انرژی زیادی برای راه اندازی کوره ها می شود. با تمام آنچه در این فصل گفته شد، به راحتی می توانید درک کنید که چرا استفاده از فروآلیاژهایی مانند فروسیلیکومنگنز در صنعت بسیار رایج شده است و چگونه می توانند روند تولید را تسریع کنند.

فرآیند تولید فروسیلیکو منگنز

فروآلیاژها معمولاً با احیای یک سنگ معدن فلزی، معمولاً یک اکسید تولید می شوند. از مهم ترین روش های تولید فروآلیاژ می توان به موارد زیر اشاره کرد:

تولید کربن با افزودن برق در کوره های قوس الکتریکی

تولید فلزات با احیای فلزات حرارتی، معمولاً آلومینیوم و سیلیکون

فرومنگنز با کربن بالا از احیای سنگ معدن منگنز با کربن در کوره های قوس الکتریکی یا کوره بلند به دست می آید.فرومنگنز متوسط ​​یا کم کربن نیز با پالایش فرومنگنز با کربن بالا یا استفاده از منگنز سیلیکون به عنوان ماده خام تولید می شود. از آنجایی که در فرآیند تولید فروسیلیس و منگنز از فرو منگنز و فرو سیلیسیم استفاده می شود، فرآیند تولید آن در کوره های کربن فرو منگنز انجام می شود. همچنین باید توجه داشته باشید که ساخت فرو-سیلیکون-منگنز به دلیل وجود عنصر سیلیکون در آن دشوارتر از فرو-منگنز است. زیرا به دمای بالا نیاز دارد.

در تولید آهن – سیلیس – منگنز استفاده از سرباره حاصل از فرآیند تولید فرومنگنز با کربن بالا ضروری است. از آنجایی که این سرباره حاوی حدود 40 درصد اکسید منگنز است، می توان آن را یک ماده بر پایه منگنز دانست. متخصصان از ماسه یا کوارتز برای بدست آوردن سیلیکون لازم برای تولید فروسیلیکو منگنز استفاده می کنند. همچنین برای فعال سازی این مواد باید از کربن استفاده کرد. به همین دلیل به همه مواد کک نیز اضافه می شود، اکنون کافی است آهن را به ترکیبات با دمای بالا اضافه کنیم تا فروسیلیکومنگنز بدست آید.

خواص فروسیلیکو منگنز

برای آشنایی بیشتر با این ماده، باید در مورد خواص آن صحبت کنیم. یکی از عواملی که باعث محبوبیت این ماده در صنعت شده است، خواص فراوان آن است. از مهمترین خواص آهن – سیلیس – منگنز می توان به موارد زیر اشاره کرد:

این ماده در آب، روغن یا الکل نامحلول است.

فروسیلیکو منگنز به صورت سنگ های متالیک خاکستری نقره ای و بی بو است.

به دلیل وجود سیلیکون و منگنز، استفاده از آن مقرون به صرفه است و در حال حاضر دومین فروآلیاژ پر مصرف در جهان است.

چگالی این ماده 6.1 گرم بر سانتی متر مکعب است و نقطه ذوب آن در محدوده 1060 1350 می باشد. دلیل این تنوع در محدوده دمای ذوب آن وجود ترکیبات مختلف است.

فروسیلیکو منگنز به عنوان غیر خطرناک و غیر قابل اشتعال طبقه بندی می شود. نقطه اشتعال این ماده بالای 93 درجه سانتیگراد است.

استفاده از این ماده باعث تولید فولاد با خواص بهبود یافته و کاهش قابل توجه ناخالصی فولاد می شود.

این ماده در سه گرید مختلف و عمدتا کم کربن و پر کربن تولید می شود.فروسیلیکو منگنز مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد.

استفاده از آن می تواند منجر به کاهش دماهای مورد نیاز و همچنین افزایش عملکرد در دماهای پایین تر شود.

این فروآلیاژ در شرایط عادی از نظر شیمیایی پایدار است.

از تماس با رطوبت، اسیدها یا بازهای قلیایی خودداری کنید. زیرا باعث تشکیل گازهای قابل اشتعال مانند هیدروژن و گازهای سمی مانند آرسنیک و فسفین می شود.

 کاربرد فروسیلیکومنگنز

فرو سیلیس و منگنز به دلیل ترکیبات خاص خود در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارد. امروزه این عنصر در صنعت فولاد به صورت گسترده تولید می شود که در زیر قابل مشاهده است.

کاهش حلالیت کربن در فولادها و سایر آلیاژهای منگنز

اکسید زدایی و آلیاژسازی فولاد

کاهش ناخالصی های فولاد مانند گوگرد، فسفر و نیتروژن

افزایش سختی فولاد

اگر مواد مختلفی به فولاد اضافه شود، فروسیلیس- منگنز می تواند جایگزین فروسیلیس و فرومنگنز باشد. سیلیکون و منگنز هر دو می توانند نقش بسیار مهمی در خواص نهایی فولاد تولید شده، بسته به مقدار اضافه شده و ترکیب با سایر عناصر آلیاژی، ایفا کنند.همچنین از منگنز و سیلیسیم به عنوان عناصری برای کاهش اکسیداسیون فولاد و حذف گوگرد استفاده می شود و وجود این عوامل آن را به یکی از آلیاژهای مهم در فولادسازی تبدیل کرده است. سیلیکون را می توان به عنوان یک ماده اولیه کاهش دهنده اکسیداسیون در نظر گرفت.

منگنز اکسید کننده ملایم تری نسبت به سیلیکون است، اما به دلیل وجود سیلیکات های منگنز و آلومینات های پایدار، کارایی را افزایش می دهد. از سوی دیگر، گوگرد نیز می تواند به عنوان عامل ایجاد کننده استفاده شود. استفاده از منگنز به عنوان یکی از آلیاژهای اصلی فولاد هنوز هم بسیار رایج است. اهمیت اصلی این ماده این است که می تواند اثر اصلاحی بر روی سیستم آهن کربن داشته باشد و در نتیجه استحکام فولاد و سختی آن را افزایش دهد.

ابعاد استاندارد فرو سیلیکو منگنز صنعت

فروسیلیکو منگنز به صورت توده فلزی خاکستری نقره ای در دسترس است. این ماده جامد و بی بو عاری از ناخالصی های خارجی مانند سرباره و اجزای غیرفلزی می باشد. وجود ندارد و معمولا به صورت آسیاب شده و الک شده عرضه می شود. ابعاد استاندارد فروسیلیکو منگنز به شرح زیر است:

20 میلی متر تا 80 میلی متر کمتر از 10٪ است

10 میلی متر تا 50 میلی متر با اندازه کمتر از 10 درصد

3 تا 25 میلی متر کمتر از 5 درصد است

همچنین حداکثر مقدار در هر سه مورد حداکثر 10 درصد است.این مواد به صورت فله ای است و اغلب در کیسه های بزرگ قرار می گیرد.

تیوب مسی

لوله به عنوان هسته ریخته گری پیوسته شناخته می شود، زیرا شروع و ادامه سخت شدن مهمترین قسمت آلیاژ در آن صورت می گیرد. بسیاری از خواص و کیفیت آلیاژ نهایی به تیوب مسی بستگی دارد.

لوله های مسی انواع مختلفی دارند. مشخصات کلی یکی از پرکاربردترین لوله های مسی در صنعت فولاد به شرح زیر است:

ترکیب شیمیایی:

SF-Cu = TP2 = DHP

درجه: DIN 1787

مس> 99.96٪

P: 0.015٪~0.040٪

انواع آلیاژهای تولید شده در ریخته گری پیوسته

همانطور که قبلا ذکر شد، قالب مسی خطوط CCM وظیفه تعیین شکل شمش خروجی را بر عهده دارد. محصول فولاد جامد حاصل از شمش مس را عموماً شمش می نامند. اما با توجه به شکل و ابعاد قسمت خروجی، نام های مختلفی را به شمش خروجی اختصاص می دهیم. مقاطع متداول در ریخته گری پیوسته عبارتند از: میله، ستون و دال.

مواد لوله همیشه مس انتخاب می شود، زیرا بهترین خواص انتقال حرارت را در بین فلزات صنعتی دارد.

ریخته‌گری پیوسته فولاد در دهه‌های گذشته شاهد پیشرفت‌های فناوری قابل توجهی بوده است. این امر منجر به افزایش قابل توجه عملکرد و کیفیت محصول مورد نیاز برای تولید آن شده است.

امروزه پیشرفت های روزافزون در تکنولوژی ریخته گری از طریق توسعه قالب های پیشرفته برای آلیاژهای مس امکان پذیر شده است.پرتو گستر طیف وسیعی از لوله های مسی مورد نیاز صنعت فولاد را تامین می کند.عملکردهای مناسب و مورد نیازی که قالب ها و مواد باید در ریخته گری مداوم انجام دهند به میزان فشار وارده بستگی دارد. مقدار این فشار توسط دستگاه قالب‌گیری و پارامترها از قبل تعیین می‌شود، به این معنی که بسته به نوع، شکل و ساختار محصول نهایی، قالب‌های مختلفی مورد نیاز است. هنگام طراحی یک قالب جدید، برای دستیابی به عناصر مهمی مانند کیفیت بالای محصول، سرعت بهینه ریخته گری، فرآیند ریخته گری صاف و طول عمر قالب، باید لوله مسی مناسب انتخاب شود.

یک مثال خوب در این زمینه، ویژگی های فنی مواد قالب مدرن برای فرآیندهای قالب گیری نیمه مشبک است که در سال های اخیر توسعه یافته است. در این روش سرعت ریخته گری بسیار بالایی حاصل می شود و نسبت بسیار بیشتری از مذاب باید جامد شود تا پوسته ای به اندازه کافی سفت تشکیل شود. دمای بالاتر به دست آمده نیاز به قالب هایی با سطح مقاومت بالاتر دارد. در عین حال، تنش حرارتی با فرکانس بالا می تواند رخ دهد، به عنوان مثال در سیم پیچ های ریخته گری، و این الزامات متنوع باید توسط مواد لوله مسی بسیار تخصصی و پیشرفته برآورده شود.اهمیت تولید لوله های مسی در داخل کشور:

با توجه به اینکه لوله ریخته گری پیوسته محصول مهمی در واحد فولادسازی کارخانجات می باشد و همچنین با توجه به اینکه کشور ما به دلیل دارا بودن معادن متعدد و گسترده ظرفیت تولید مس با کیفیت بالا را دارد می توان این محصول را به فروش رساند. در داخل کشور و با هزینه کمتر نسبت به نمونه خارجی آن تولید شود.

برای تولید قالب های برنجی ریخته گری پیوسته با طول عمر بالا، ابتدا مواد قالب مورد توجه قرار می گیرد. برخی از انواع رایج فلزات عبارتند از: CuAg، CuCrZr، و Cu-DHP (مس بدون اکسیژن با فسفر). عناصر مس اضافه شده به گونه ای انتخاب می شوند که رسانایی حرارتی مس را کاهش ندهند و استحکام قالب و تحمل آن را در برابر دما افزایش دهند.

قالب مس CuDHP

DHP (مس بدون اکسیژن با فسفر) هنوز برای تولید لوله مسی برای ریخته گری مداوم استفاده می شود که در آن جریان گرما معمولاً متوسط ​​است و ضخامت لوله بیش از حد نیست.

قالب مس CuAg

خواص این ماده به طور گسترده ای شناخته شده است. برنج DHP همچنان برای تولید قالب برای ریخته‌گری پیوسته استفاده می‌شود، جایی که جریان گرما معمولاً متوسط ​​است و ضخامت قالب‌ها بیش از حد نیست.قالب مسی ساخته شده از مواد CuCrZr

به منظور بهبود خواص مکانیکی آلیاژهای مس در دماهای بالا، متالورژیست ها به آلیاژهای آنیل ساز ساختاری روی آورده اند. آلیاژهای زیادی وجود دارند که می‌توان آنها را در یک محلول چند عنصری اشباع به دست آورد، اما نتایج همیشه با واقعیت‌های صنعتی مانند مقابله با مشکلات آلودگی، هزینه‌های بالا و تلفات بیش از حد هدایت حرارتی مطابقت ندارد. آلیاژهای فوق یک راه حل عالی هستند زیرا تمام الزامات مورد نیاز را برآورده می کنند. این آلیاژ به طور قابل توجهی سخت است و در دمای بیش از 500 درجه سانتیگراد پایداری خود را حفظ می کند.

قالب مس CuNiP

هدایت حرارتی کنترل شده آلیاژهای CuNiP به طور قابل توجهی بحرانی بودن حالت خاموش شدن را کاهش می دهد که به سه متغیر مربوط می شود (ضخامت فیلم روان کننده، شار حرارتی و انقباض در مقیاس سرما). در نتیجه از تنش حرارتی زیاد جلوگیری شده و مشکلات ترک خوردگی کاهش می یابد.

ویژگی های لوله مسی با کیفیت بالا:

زندگی بین 800 تا 1000 برابر ذوب شدن

سختی بین 800 تا 1000 ویکرز

انتقال حرارت تقریباً مشابه فلز مس است: w/(m.k) 0.399

اصطکاک کمی بین سطح داخلی لوله و ماده مذاب که هیچ اثری روی شمش باقی نمی گذارد.

کوانتومتر

اسپکتروفتومتر نوری که برخی آن را کوانتومتر می نامند یکی از سیستم های آنالیز دقیق برای اندازه گیری متالورژی است که توانایی آنالیز آلیاژها را با دقت بسیار بالا و شناسایی تمامی عناصر آلیاژی در یک نمونه دارد. (تحلیل کیفی) غلظت عناصر را می توان با اندازه گیری شدت خطوط بدست آورد (تحلیل کمی)

همیشه در صنعت قطعه سازی، انتخاب مواد یکی از عوامل مهم برای کارایی قطعه است. جنس هر قطعه باید برای شرایط کاری مانند محیط کار قطعه، دمای کار قطعه، جو کار قطعه، مواد سایر قطعات مرتبط با قطعه و وظیفه مورد انتظار از آن مناسب باشد. بخش. به همین دلیل انتخاب متریال صحیح برای قطعه بسیار مهم است و برای رسیدن به این هدف باید از معیارهای کمی دقیق با دقت 100 درصد استفاده کرد.

کوانتومتر دستگاهی است که با استفاده از آن می توان وجود عناصر مختلف را در یک قطعه محاسبه کرد.

با قرار دادن قطعه ای که سطح آن از قبل آماده و آسیاب شده و سطح آن کاملاً صاف، یکنواخت و عاری از هرگونه آلودگی و چربی (مانند روغن، گریس و ...) است که باعث تغییر در نتایج آزمایش می شود. می توان آن را جدا کرد و نمونه را مستقیماً از همان قسمت صیقلی در محل شلیک قرار داد.شدت انتشار هر عنصر متناسب با غلظت آن عنصر در نمونه است و درصد عنصر موجود در نمونه را می توان مستقیماً با استفاده از نمونه های استاندارد و منحنی های کالیبراسیون محاسبه کرد.

لازم به ذکر است که در برخی از دستگاه ها محدودیت فضا برای کار بر روی نمونه های مختلف وجود ندارد و حتی امکان بررسی نمونه هایی که از بین نرفته اند نیز وجود دارد اما در برخی دستگاه ها به دلیل بسته بودن محل قرارگیری نمونه . بنابراین در چنین شرایطی دیگر امکان تست نمونه با هر اندازه ای وجود ندارد و باید با ابعاد مورد نیاز آماده و آزمایش شوند. البته لازم به ذکر است که نتایج بدست آمده از دستگاه ها نسبت به دستگاه هایی که در فضای باز قطعه را مشتعل می کنند از دقت بالاتری برخوردار است.

اصول این آزمایش بر اساس انتشار نور است. نمونه با تخلیه الکتریکی تبخیر می شود و اتم ها و یون های تولید شده توسط تبخیر اتمی برانگیخته شده و تابش ساطع می کنند، زیرا نور ساطع شده از یک فیبر نوری به یک طیف سنج نوری می گذرد. با توجه به محدوده طول موج انتشار نور هر عنصر، مناسب ترین خط انتشار برای اندازه گیری غلظت این عنصر در نمونه انتخاب می شود.همیشه در صنعت قطعه سازی، انتخاب مواد یکی از عوامل مهم برای کارایی قطعه است. جنس هر قطعه باید برای شرایط کاری مانند محیط کار قطعه، دمای کار قطعه، جو کار قطعه، مواد سایر قطعات مرتبط با قطعه و وظیفه مورد انتظار از آن مناسب باشد. بخش. به همین دلیل انتخاب متریال صحیح برای قطعه بسیار مهم است و برای رسیدن به این هدف باید از معیارهای کمی دقیق با دقت 100 درصد استفاده کرد.