فروسیلیس- بخش دوم

تولید فروسیلیس:

فروسیلیس آمیزه ایی از آهن و سیلیسیم است که از طریق حرارت دادن ، احیا ء و ذوب سنگ آهن و سیلیس (کوارتز) توسط کربن ، عمدتا در کورههای قوس الکتریکی تولید می شود. نسبت ترکیبی آن عمدتا از 10 تا 90درصد سیلیسیم و بقیه آهن است. در همین حال عناصرناخالصی نظیر منگنز  ،کرم فسفر ، گوگرد و آلومینیم در مقادیر کمتر از 5/0 درصد در فروسیلیس می توانند حضور داشته باشند . کربن به عنوان ناخالصی (ناخواسته) و همچنین به عنوان عنصر سوم در انواع فروسیلیس ها حضور دارد. تولید فروسیلیسیم به روش های گوناگونی انجام می پذیرد كه در هر فرآیند مواد اولیه متفاوتی كاربرد خواهندداشت متداو لترین روشی كه در جهان امورد استفاده قرار گرفته است ، تهیه فروسیلیسیم در كوره های قوس الكتریكی است كه بر مبنای واكنش های احیایی مواد حاصل سیلیسیم و آهن ؛ توسط مواد حاصل كربن در دمای مناسب و با افزودن انرژی الكتریكی صورت می پذیرد بدیهی است هریك از مواد اصلی فوق در طبیعیت به صورت های مختلفی یافت می شوند . كه بر حسب وفور تركیب شیمیایی ، عملیات آماده سازی و … شرایط و ویژگی های كاربردی متفاوت دارند .

پایه تولید فروسیلیس واکنش های کربوترمی بوده و بر اساس واکـنش هـای احیـائی مـواد ترکیبی آن شامل؛ سیلیس ( سنگ کوارتز ) و اکسید آهن و با افزودن انرژی الکتریسته همراه مواد احیاء کننده مانند کـربن در دمای مناسب احیاء شده و "فروسیلیس" تولید می شود. در این فرآیند مواد اولیه اعم از سنگ سـیلیس دانـه بندی شده و پوسته اکسیدی به همراه مواد احیاء کننده نظیر ذغال سنگ، کک و ذغال چوب از طریق انبـارهای روزانه توسط سیستم انتقال مواد وارد کوره ذوب می شوند. این شارژ توسـط الکتـرود هـایی با شـدت جریان حـدود 120 کیلـو آمپـر و در دمـایی حـدو د 2500 درجـه سـانتیگراد و طـی یـک پروسـه الکتـرو متالورژیکی احیاء و ذوب می شود.

نحوه تولید فروسیلیس به صورت ساده

سنگ سیلیس مصرفی دارای 97%سیلیس ومابقی آنرا اکسیدآلومینیم، اکسیدکلسیم واکسیدآهن تشکیل می دهد. نوع سیلیس موجود بلوری (کریستالی )می باشد. مواداولیه پس ازمحاسبات به کوره منتقل که درکوره مدتی در درجه حرارت زیاد(حدود 1700درجه) باهم مخلوط شده وذوب می گردند ومواد ذوب شده ازکوره به داخل پاتیلهای مربوطه تخلیه وسپس سرد شده ودر اندازه های مختلف دانه بندی می گردند. از مهم ترین پارامترهای کیفیتی این فروآلیاژ می توان به دو عنصر مهم سیلیسیم و آلومینیم اشاره نمود:

• عنصر سیلیسیم:

این عنصر به عنوان مهمترین عنصر آلیاژی موجود در فروسیلیس باید در بازه 65 الی 75 درصد فروسیلیس را تشکیل دهد. درصد های پایین تر سیلیسیم به علت میزان مصرف بالای فروسیلیس و همچنین درصد جذب پایین، مقرون به صرفه نبوده و مصرف زیادی ندارند. فروسیلیس هایی که درصد سیلیسیم آنها بالای 70 درصد باشد و همین مقدار جذب را در حین آلیاژسازی نشان دهد به عنوان فروسیلیس درجه یک می توان شناخت.

•  عنصر آلومینیم:

این عنصر به عنوان عنصر آلیاژی در فروسیلیس به شمار نمی آید و بیشتر نقش مضر و ناخالصی را در فرآیند تولید قطعات چدنی ایفا میکند. عنصر آلومینیم در بهترین گریدهای فروسیلیس زیر 1 درصد است. با این حال اکثر فروسیلیس های ایرانی و خارجی دارای آلومینیم بین 1 الی 2 درصد هستند که به عنوان بازه مورد تایید بسیاری از تولید کنندگان به حساب می آید. درصدهای بالای آلومینیم می تواند سبب تشکیل ریزمک های سوزنی در قطعات چدنی شود. در قطعات بسیار حساس خودرویی برخی تولیدکنندگان فروسیلیس حاوی زیر 1 درصد آلومینیم را ترجیح می دهند. در تولید شمش های فولادی این موضوع چندان حائز اهمیت نبوده و درصدهای بالاتر تا 3 درصد نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

تولید فروسیلیس فرآیند مداوم و پیچیده ای است که به پارامترهای متعددی بستگی داشته واین پارامترها مانند حلقه های زنجیر می باشند که از به هم پیوستن آنها محصول مورد نظر تولید  می گردد. مهمترین پارامتر های فروسیلیس عبارتند از:

1) تجهیزات تولیدی، پشتیبانی و آزمایشگاهی مناسب 

2) مواد اولیه شارژ مرغوب (عیار بالا، خاکستر کم، واکنش پذیری خوب و مقاومت مکانیکی بالا )
3) کنترل کیفیت مواد اولیه و نسبت های شارژ و محصول تولیدی

4) نیروی انسانی ماهر و آموزش دیده

5) راهبری صحیح کوره قوس الکتریک در فرآیند تولید فروسیلیس

هر یک از پارامترهای فوق تاثیر خود را بر فرآیند تولید فروسیلیس داشته و هر کدام به نوبه خود می تواند سر منشاء یکی از مشکلات کمی و یا کیفی تولید باشد.