فرو سیلیکو منگنز چیست؟ برای تامین منگنز و سیلیسیم، فولادساز فرومنگنز پرکربن، سیلیکومنگنز و فروسیلیسیم را در ترکیبی مشخص انتخاب می­کند، تا کربن، سیلیسیم و منگنز مذاب کنترل شود. معمولا مخلوطی از فرومنگنز پرکربن و فروسیلیسیم 75% استفاده می­شود، اما به دلایل اقتصادی گرایش به استفاده بیشتر از فرو سیلیکومنگنز مورد توجه است. توجیه اقتصادی تولید مذاب سیلیکومنگنز از آن جهت است که باعث به حداقل رساندن تلفات منگنز به عنوان فلز می­گردد.

گریدهای فرو سیلیکومنگنز تولیدی شامل، فرو سیلیکومنگنز متوسط کربن ​​(MC) و کم کربن (LC) می­باشد. در حالی که گریدهای فرومنگنز شامل، فرومنگنز پرکربن (HC)، متوسط کربن ​​(MC)، کم کربن (LC) و بسیار کم کربن (VLC) است.

محصولات مرتبط

فروآلیاژها

فروسیلیسیوم

فرو سیلیکو منگنز و خواص آن

با توجه به نوع مصرف، آلیاژهای منگنز به یکی از صورت­های زیر تولید و مورد استفاده قرار می­گیرند:
–  منگنز فلزی (حاوی بیش از 98درصد منگنز)
–  فرومنگنز (حدودا حاوی 80درصد منگنز شامل پرکربن ،متوسط کربن و کم کربن)
–  فرو سیلیکو منگنز (حدودا حاوی 65 – 68درصد منگنز و 15 – 25درصد سیلیسیم)

حدود 93 درصد از کل منگنز تولیدی به شکل فروآلیاژهای منگنز است. میزان منگنز و سیلیسیم موجود در فرو سیلیکومنگنز از موارد مهم در تعیین گرید این محصول به شمار می­آید. از میان محصولات حاوی منگنز، سیلیکومنگنز و فرومنگنز پرکربن بیشترین کاربرد را دارند ، که عمدتا در فرآیند اکسیژن زدایی فولاد مورد استفاده قرار می­گیرند. منگنز و سیلیسیم اجزای حیاتی در فولادسازی، به عنوان مواد اکسید کننده، گوگردزدا و عناصرآلیاژی محسوب می­شوند. سیلیسیم اکسیدزدای اولیه است. منگنز نسبت به سیلیسیم اکسیدزدای ضعیف تری است، اما به دلیل تشکیل سیلیکات­ها و آلومینات­های منگنز پایدار باعث تقویت اثربخشی آن می­شود. همچنین به عنوان گوگرد زدا اثر می کند. منگنز از این جهت مورد توجه است که به دلیل اثر اصلاحی آن بر روی سیستم آهن-کربن، باعث افزایش سختی پذیری فولاد می شود. همچنین به عنوان عنصر آلیاژی تقریبا در همه انواع فولادها استفاده می­شود.

فروآلیاژهای حاوی منگنز برای جدا کردن گوگرد و اکسیژن زدایی در کوره فولادسازی به کار می­روند، زیرا غلظت زیاد گوگرد در فولاد، همگنی آن را کاهش داده و باعث سهولت شکست آن می­گردد. لذا منگنز با گوگرد ترکیب می­شود، تا باعث تشکیل سولفید منگنز در سرباره شود و استحکام کششی فولاد و همچنین عمق سختی را در چدن­ها افزایش دهد و علاوه بر آن موجب کاهش سرعت سرد شدن و افزایش سختی قطعات شود.

افزودن منگنز در فرآیند تولید آهن خام تا حد یک درصد، علاوه بر بهبود خواص فیزیکی آهن خام به دلیل حذف گوگرد، باعث افزایش راندمان در مرحله بعدی تولید فولاد، کاهش مصرف کمک ذوب­ها و افزایش عمر مواد نسوز کوره می­شود.

در خصوص اهمیت تولید فرو سیلیکو منگنز باید گفت، طی سال های گذشته همواره تقاضا برای آلیاژهای منگنز شامل فرو سیلیکو منگنز و فرومنگنز پرکربن بسیار بالا بوده و تولیدات داخل جوابگوی نیاز کشور به این محصولات نمی­باشد و هر ساله مبالغ زیادی صرف واردات این فروآلیاژ به کشور شده است.

میانگین مصرف منگنز در یک تن فولاد حدود 7 کیلوگرم است. در حال حاضر در کشور ایران با توجه به اینکه افزایش ظرفیت تولید چدن و فولاد کشور به بیش از سطح فعلی در دستور کار قرارگرفته، بنابراین نیاز به محصول فرو سیلیکومنگنز بیش از پیش افزایش خواهد یافت؛ لذا اقدام به تولید آن در داخل کشور نه تنها موجه است، بلکه میتوان گفت ضرورت حیاتی نیز داشته و از گامهای مهم صنعتی در سطح کشور و حتی خاورمیانه محسوب میشود.

نحوه تولید فرو سیلیکو منگنز

فرو سیلیکو منگنز با احیای کربوترمی مواد خام اکسیدی در کوره قوس الکتریکی تولید می­شود. از همین نوع کوره ها برای تولید فرومنگنز استفاده می­شود. فرآیند تولید فرو سیلیکو منگنز اغلب دشوارتر از فرآیند تولید فرومنگنز است، زیرا دمای بالاتری مورد نیاز است.ظرفیت کوره های تولید فرو سیلیکومنگنز متفاوت بوده و معمولا در محدوده MVA  15-40 هستند، که حدودا 80-220 تن فروآلیاژ در روز تولید می کنند.فرو سیلیکومنگنز استاندارد شامل20-18 درصد Si و حدود 60-70 درصد منگنز می باشد. مواد اولیه فرآیند شامل سنگ معدن منگنز، کک، آهک، کوارتزیت و سرباره فرومنگنز کربن بالا (در صورت در دسترس بودن) با حدود 35 تا 45 درصد MnO می باشد.

بسیاری از فروآلیاژها که فروآلیاژهای منگنز نیز از نظر نحوه تولید در این رده بندی قرار میگیرد تا قبل از تولید به روش قوس الکتریکی، مانند ذوب کانه های آهن دربوته های گرافیتی و در کوره های زمینی همراه با کك و سایر مواد لازم صورت میگرفت. در این کوره ها مواد حامل منگنز به همراه سنگ آهك و کك به کوره شارژ می­شد و در اثر سوختن کك، حرارت لازم جهت واکنش های احیایی تامین می­گردید. با استفاده از این روش­ها تنها محصولاتی که درجه حرارت تولید آنها کمتر از  1400 ºCبود، قابل تولید بودند و امکان تولید فروآلیاژهایی که دارای نقطه ذوب بالا باشند میسر نبود، به همین دلیل عیار فروآلیاژهای تولیدی با این روش­ها پایین بود.
محصولات تولید شده طبق این روش فقط در موارد محدودی ارزش صنعتی داشتند. با این روش، فروآلیاژهایی که دارای نقاط ذوب بالا بودند، به علت عدم رسیدن به درجه حرارت های بالا، محصولی غیرهمگن ایجاد
میکرد. بدیهی است که مقادیر تولید شده به این طریق احتیاجات صنایع متالورژی را که در حال گسترش سریع بودند، نمی پوشانید. بنابراین می­بایستی راه های دیگری پیدا می­شدند که تولید بیشتری را همراه با کاهش قیمت تمام شده میسر سازند. با توجه به اینکه بحث روز، تولید آلیاژهایی از آهن و یك عنصر دیگر بود، بنابراین روش­های تولید فروآلیاژ از روش­های تولید آهن و فولاد نمی­توانست دور باشد. در آن زمان تولید آهن فقط طبق روش کوره بلند متداول بود. بنابراین در کوره بلند بجای شارژ کردن کانه­های آهن خالص، کانه­های آهن منگنز دار، کروم دار و یا تیتانیم دار و سیلیس جهت تولید فروآلیاژها شارژ میگردید. تولید به این روش در چند مورد نتایج رضایت بخشی داشت به طوری که بر مبنای تولید در کوره بلند صنایع عظیمی بر پا شد (تولید فرومنگنز و منگنز) ولی تولید سایر فروآلیاژها در کوره بلند دارای مشکلات بسیار زیادی بود، زیرا به سبب ساختمان و نوع کوره بلند در آن نمی­توان به درجه حرارتهای بالای مورد نیاز احیاء و ذوب اغلب فروآلیاژها رسید.

تاریخچه تولید فروآلیاژها

با ساخته شدن ژنراتورها و ایجاد صنایع تولید نیروی برق، تاریخچه تولید فروآلیاژها تکامل گسترده ای یافت. کلیه عناصری که بخاطر نقطه ذوب و درجه حرارت احیای بالای اکسیدهایشان امکان تولید در کوره بلند را نداشتند، در یك تحقیق منظم توسط  MOISSAN فرانسوی در یك کوره قوس الکتریکی آزمایشگاهی به آزمایش گرفته شدند. نتایج آزمایشات این شخص توسط HEROULT فرانسوی در صنعت استفاده گردید.ابتدا تولید کاربید کلسیم  CaC2به این روش، صنعتی شد و سپس سایر فروآلیاژها، از جمله فرو سیلیکومنگنز و فرومنگنز به تولید صنعتی رسیدند. به این ترتیب استفاده از کوره های قوس الکتریکی برای تولید آلیاژهای منگنز به عنوان تنها راه حل تثبیت گردید. در حال حاضر فرو سیلیکومنگنز تنها در کوره های قوس الکتریکی تولید می­شود و روشهای دیگر تولید منسوخ شده است.