فروسیلیسیم FeSi

فروسیلیسیم آلیاژی است از آهن و سیلیسیم که از طریق حرارت دادن و ذوب و احیای اکسیدآهن و سیلیس (کوارتز) توسط مواد کربنی مانند ذغال سنگ، کک متالورژی و ذغال چوب در کوره های قوس الکتریکی تولید می شود.

فروآلیاژها، آلیاژهای آهن با فلزاتی نظیر سیلیسیم، منگنز، کروم، مولیبدن و … می  باشند که از مواد اولیه مصرفی در صنایع متالورژی و به خصوص تولید آهن و فولاد هستند.  

در میان فروآلیاژها، فروسیلیسیم بیشترین مصرف را در صنعت دارد. فروسیلیسیم با توجه به نوع کاربرد در ترکیبات مختلف و متنوعی تولید می شود ولی به طور کلی نسبت ترکیبی آن شامل 90-10 درصد سیلیسیم و بقیه آهن می باشد. در عین حال عناصر ناخالصی نظیر آلومینیم، کلسیم، منگنز و … در آن حضور دارند. 

 

فروسیلیسیم کاربردهای متنوعی در صنعت دارد اما مهم ترین آنها به شرح زیر می باشد: 

الف) اکسیژن زدایی در فولادسازی 

سیلیسیم نسبت به بسیاری از فلزات اصلی در صنایع متالورژی (نظیر آهن، مس، نیکل و …) قابلیت اکسایش بیشتری دارد و از این رو برای بسیاری از آلیاژهای صنعتی به عنوان اکسیژن زدا به کار می رود. از جمله می توان به کاربرد این عنصر در صنایع فولادسازی و ریخته گری فولاد اشاره نمود. 

فروسیلیسیم مورد استفاده برای اکسیژن زدایی به تنهایی  و یا به صورت مخلوط با سایر مواد اکسیژن زدا مورد استفاده قرار می گیرد. میزان مصرف سیلیسیم به ازای هر تن فولاد در کارخانجات مختلف متفاوت بوده و بین 5/0 - 3/0 درصد در نوسان می باشد. با احتساب استفاده از فروسیلیسیم 75 درصد جهت اکسیژن زدایی میزان مصرف این ماده به ازای هر تن فولاد بین 6 - 4 کیلوگرم می باشد.  

بیش از نود درصد فروسیلیسیم تولید شده، در اکسیژن زدایی فولاد به مصرف می رسد. به همین دلیل میزان نیاز به این محصول با نرخ تولید جهانی فولاد متناسب می باشد. 

ب) عنصر آلیاژی در تولید فولاد و چدن 

سیلیسیم یکی از عناصر آلیاژی در خانواده آلیاژهای آهنی می باشد. مهمترین آلیاژهای صنعتی حاوی سیلیسیم عبارتند از: 

1- چدن ها، سیلیسیم یکی از عناصر اصلی و در حقیقت دومین عنصر آلیاژی تمام چدن های معمولی است. میزان سیلیسیم در این چدن ها معمولا 1 تا 7/2 درصد است. چدن خام به دلیل واکنش های احیایی  توسط کربن، حاوی مقادیر لازم از سیلیسیم است ولی اکسایش سیلیسیم در عملیات ذوب این شمش ها، افزایش مقادیر 1 تا 5/1 درصد سیلیسیم را به صورت آمیژان فروسیلیسیم ایجاب می کند، از طرف دیگر با توجه به تولید چدن از طریق قراضه آهن  در کورههای القایی  و یا استفاده از درصدی از قراضه در سایر روش ها، تامی ن کمبود سیلیسیم لازم معمولا به میزان 5/2 تا 5/3 درصد انجام می گیرد.  

افزایش این سیلیسیم معمولا به صورت فروسیلیسیم با نسبت های ترکیبی مختلف صورت می پذیرد. چدن های نقره ای، محتوی بیش از 10 تا حدود 22 درصد سیلیسی م که عموما ضد اسید هستند، از طریق ذوب در کوره بلند و یا ذوب در کوره های الکتریکی با افزودن سیلیکون متال تولید می شوند.  

2- فولادها، معمولا حاوی کمتر از 3/0 درصد سیلیسیم هستند که از پسماند عملیات اکسیژن زدایی حاصل می شوند، ولی فولادهای سیلیسیم دار محتوی 3 تا 5 درصد سیلیسیم نیز وجود دارند و عموما تحت عنوان فولادهای ترانسفورماتور به کار می روند. افزایش سیلیسیم در این فولادها نیز از طریق تلقیح آمیژان های فروسیلیسیم انجام می گیرد.

پ) جوانه زایی در ریخته گری چدن های خاکستری 

در طبقه بندی اولیه چدن ها، دو گروه کاملا متمایز چدن های سفید و  چدن خاکستری وجود دارد. تفاوت این دو نوع چدن نحوه حضور کربن در ساختار میکروسکوپی آنها می باشد. در چدن های سفید، کربن عمدتا به صورت ترکیب با آهن (هماتیت) ظاهر می شود، در حالیکه در چدن های خاکستری، کربن محتوی عمدتا به صورت دانه های گرافیت مشاهده می شود. 

چگونگی تشکیل ساختار کربن در چدن ها به عوامل متعددی بستگی دارد ولی یکی از روش های مطمئن جهت تولید چدن های خاکستری استفاده از مواد جوانه زا می باشد. 

ت) ماده احیاء کننده در تولید سایر فروآلیاژها 

تولید برخی از فروآلیاژها به روش سیلیکوترمی انجام می شود. در این فرآیندها سیلیسیم به عنوان ماده احی اء کننده و به  صورت فروسیلیسیم به مخلوط شارژ اضافه می شود. برخی از فرآیندهایی که از فروسیلیسیم به عنوان ماده احی اء کننده استفاده می شود به شرح زیر است: 

  1. تولید منیزیم به روش PIDGEON 
  2. تولید فرومولیبدن 
  3. تولید فرو وانادیم 

همچنین در برخی از فرآیند ها نظیر تولید فروسیلیسیم منیزیم از فروسیلیسیم به عنوان ماده اولیه استفاده می شود.  

خواص فیزیکی:

 

نقطه ذوب

دانسیته ی فله ای

وزن مخصوص

۱۲۴۰ - ۱۳۵۰

۱.۶

۳.۲

             

دانه بندی (میلیمتر):

 

 

در جدول ذیل ترکیب شیمیایی فروسیلیسیم 75 درصد براساس شماره استاندارد 5825 موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران نشان داده شده است: