در قلب تپنده صنایع سنگین، به‌ویژه فولادسازی و ریخته‌گری، آلیاژهایی وجود دارند که به‌عنوان عناصر کلیدی و غیرقابل جایگزین، کیفیت و خواص محصولات نهایی را تعریف می‌کنند. یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین این مواد، فروسیلیس است. اما فروسیلیس چیست؟ فروآلیاژی استراتژیک که نقش آن از اکسیژن‌زدایی در فولاد مذاب تا بهبود خواص مکانیکی چدن، گستره وسیعی را در بر می‌گیرد. آگاهی کامل و دقیق از ماهیت، انواع و کاربردهای این ماده ارزشمند، برای تمام فعالان حوزه متالورژی و صنایع وابسته یک ضرورت علمی و فنی محسوب می‌شود.
فروسیلیس چیست؟
فروسیلیس (Ferrosilicon) یک فروآلیاژ متشکل از آهن (Fe) و سیلیسیم (Si) است. این ماده مستقیماً از طبیعت استخراج نمی‌شود، بلکه محصول یک فرایند صنعتی پیچیده در کوره‌های قوس الکتریکی است. در این فرایند، سیلیس (معمولاً به شکل سنگ کوارتز) به همراه یک عامل احیا کننده کربنی (مانند کک یا زغال سنگ) و براده‌های آهن، حرارت داده می‌شود.
در دمای بالا، کربن، اکسیژن موجود در سیلیس را احیا کرده و سیلیسیم خالص به‌دست‌آمده با آهن مذاب ترکیب و آلیاژ فروسیلیس را تشکیل می‌دهد. ظاهر این ماده به‌صورت جامد، به رنگ خاکستری نقره‌ای و با ساختاری کریستالی است که ماهیتی شکننده دارد. اهمیت بنیادین این آلیاژ در میل ترکیبی بالای سیلیسیم با اکسیژن نهفته است که آن را به یک عامل اکسیژن‌زدای ایده‌آل در متالورژی فلزات آهنی تبدیل کرده است.
معرفی انواع فروسیلیس همراه با مشخصات فنی
فروسیلیس بر اساس درصد سیلیسیم موجود در آن و همچنین میزان عناصر ناخالصی مانند آلومینیوم، کلسیم و کربن، به انواع مختلفی دسته‌بندی می‌شود. هر یک از این گریدها دارای مشخصات فنی منحصربه‌فردی هستند که کاربرد آن‌ها را مشخص می‌کند.
- گریدهای استاندارد
این گریدها رایج‌ترین انواع فروسیلیس در بازار هستند که معمولاً شامل فروسیلیس 75 درصد سیلیسیم و فروسیلیس 65 درصد می‌شوند.
فروسیلیس با ۷۵ درصد سیلیسیم (FeSi75): این گرید پرکاربردترین نوع فروسیلیس در جهان است. مشخصات فنی آن به طور معمول شامل ۷۲ تا ۸۰ درصد سیلیسیم، کمتر از ۱.۵ درصد آلومینیوم (Al)، کمتر از ۱ درصد کلسیم (Ca) و مقادیر بسیار پایینی از کربن، گوگرد و فسفر است. این گرید به دلیل قدرت اکسیژن‌زدایی بالا به‌عنوان انتخاب اول در بسیاری از فولادسازی‌ها استفاده می‌شود.
فروسیلیس با ۶۵ درصد سیلیسیم (FeSi65): فروسیلیس گرید ۶۵ به طور مشخص حاوی ۶۳ تا ۶۸ درصد سیلیسیم است. آنالیز شیمیایی این گرید معمولاً شامل حداکثر ۲٪ آلومینیوم، ۱٪ کلسیم و مقادیر ناچیزی کربن، فسفر و گوگرد است. این گرید که به‌صورت کلوخه‌هایی با دانه‌بندی مشخص عرضه می‌شود، عمدتاً به‌عنوان اکسیژن‌زدا در فولادسازی و عامل جوانه‌زا در صنعت ریخته‌گری چدن کاربرد دارد.
- گریدهای ویژه (Special Grades)
فروسیلیس کم آلومینیوم: در تولید برخی فولادهای خاص که حضور آلومینیوم در آن‌ها مضر است (مانند فولاد کورد تایر)، از این گرید استفاده می‌شود که درصد آلومینیوم آن به‌شدت کنترل شده و به زیر ۰.۱ درصد نیز می‌رسد.
فروسیلیس پر بازده (High-yield): این گریدها برای افزایش راندمان بازیابی سیلیسیم در مذاب طراحی شده‌اند و می‌توانند حاوی عناصر دیگری نیز باشند.
علاوه بر ترکیبات شیمیایی، مشخصات فیزیکی مانند اندازه دانه‌بندی (مثلاً در کلوخه‌های ۱۰ تا ۱۰۰ میلی‌متر یا به‌صورت پودر) نیز در انتخاب نوع فروسیلیس برای کاربردهای مختلف اهمیت زیادی دارد. شرکت رادین آلیاژ به‌عنوان یکی از تأمین‌کنندگان معتبر، قادر به ارائه گستره وسیعی از محصولات فروآلیاژ با مشخصات فنی دقیق و مطابق با نیاز مشتریان است.
کاربرد انواع فروسیلیس
کاربرد هر نوع فروسیلیس مستقیماً به مشخصات فنی آن وابسته است. بر همین اساس، می‌توان گفت که در گریدهای مختلف فروسیلیس، کاربردهای متنوعی نهفته است که باعث وجه تمایز آن‌ها می‌شود. در ادامه به مهم‌ترین کاربردهای این آلیاژ اشاره می‌کنیم.
- اکسیژن‌زدایی در فولادسازی
اصلی‌ترین و مهم‌ترین کاربرد فروسیلیس در صنعت فولاد است. در مراحل پایانی تولید فولاد، اکسیژن حل شده در مذاب باقی می‌ماند که در صورت عدم حذف، باعث ایجاد عیوب و کاهش شدید خواص مکانیکی فولاد می‌شود. با افزودن فروسیلیس به پاتیل مذاب، سیلیسیم با اکسیژن واکنش داده و سیلیکات (SiO2) تشکیل می‌دهد که به دلیل چگالی کمتر، به سطح مذاب آمده و وارد سرباره می‌شود. این فرایند فولاد را از اکسیژن مضر پاک می‌کند.
- جوانه‌زایی در ریخته‌گری چدن
در تولید چدن، فروسیلیس به‌عنوان یک عامل جوانه‌زا (Inoculant) عمل می‌کند. افزودن آن به مذاب چدن، مراکز جوانه‌زنی برای تشکیل گرافیت را فراهم می‌آورد. این امر از تشکیل کاربید آهن (سمنتیت) که فازی بسیار سخت و شکننده است، جلوگیری کرده و باعث تولید چدنی با ساختار گرافیتی مطلوب، قابلیت ماشین‌کاری بالا و خواص مکانیکی بهتر می‌شود.
- عنصر آلیاژی
سیلیسیم خود یک عنصر آلیاژی مهم است. در تولید فولادهای الکتریکی (فولاد سیلیسیمی) که در هسته ترانسفورماتورها و موتورهای الکتریکی به کار می‌روند، از فروسیلیس با خلوص بالا استفاده می‌شود. سیلیسیم در این فولادها مقاومت الکتریکی را افزایش و تلفات هیسترزیس مغناطیسی را کاهش می‌دهد.
باتوجه‌به این تنوع در کاربرد و حساسیت بالای صنایع مصرف‌کننده نسبت به کیفیت و مشخصات فنی، تأمین فروسیلیس از یک منبع معتبر و متخصص امری حیاتی است. شرکت‌هایی مانند شرکت رادین آلیاژ با ارائه مشاوره فنی دقیق، به مصرف‌کنندگان کمک می‌کنند تا بهترین و مناسب‌ترین گرید فروسیلیس را برای فرایند تولیدی خود انتخاب نمایند و به بالاترین کیفیت در محصول نهایی دست یابند. برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره در زمینه خرید، می‌توانید با کارشناسان این مجموعه در ارتباط باشید یا به وب‌سایت رسمی رادین آلیاژ مراجعه کنید.