فروآلیاژها را تا چه حد می شناسید؟

مقدمه خواص فوق العاده ای که فولادها برای صنعت و ساختمان به ارمغان آورده اند، فقط از جانب آهن و کربن نیست! آن چه باعث شده است که خواص فیزیکی و مکانیکی فولاد و چدن، کاربردهای زیادی را برای آن ها به ارمغان بیاورند، عناصر آلیاژی هستند. این عناصر آلیاژی از فروآلیاژها تامین می شوند. اما منظور از فروآلیاژ چیست؟ چگونه از این مواد استفاده می شود؟ پرطرفدارترین فروآلیاژها کدامند؟ در این مقاله سعی داریم تا به این سوالات پاسخ داده و شما را با این دسته از مواد آشنا کنیم …
فروآلیاژ چیست؟
به آلیاژی از آهن و عناصر دیگر که سهم عناصر دیگر در آلیاژ بیشتر از آهن باشد، فروآلیاژ (Ferroalloy) گفته می شود. البته این یک تعریف عمومی است و همواره صادق نیست. مثلا ممکن است در آلیاژ فروسیلیس، سهم سیلیسیم 15 درصد باشد.

سال های زیادی است که از فرو آلیاژها به عنوان آمیژان و مواد افزودنی به مذاب فلزات و فولادها در صنایع ریخته گری استفاده می شود تا تغییرات مورد نیاز را در خواص نهایی قطعه ایجاد کنند. طبق آمار سال 2014، مهم ترین تولید کنندگان فروآلیاژ در جهان، چین، آفریقای جنوبی، هند و روسیه و اوکراین بوده اند که حدود 84 درصد از کل عرضۀ جهانی (52.8 میلیون تن) سهم این کشورها بوده است.

تولید فروآلیاژ؛ از کوره های زمینی تا کوره قوس الکتریکی
تولید فروآلیاژها تا قبل از قرن 19 میلادی، با ذوب كانه های آهن يا سنگ های منگنزی آهن دار، در بوته های گرافيتی و یا کوره های زمينی انجام می شد. فرایند ذوب در این تولیدات، معمولا همراه با كک و ساير مواد احیاکننده انجام می شد.

قطعات تولیدی در این فرایندها، از نظر کیفیت و کارکرد، فقط در موارد معدودی ارزش صنعتی داشتند. در روش های قدیمی، فروآلياژهايی كه دمای ذوب بالایی داشتند، به علت نرسيدن به دماهای مناسب، باعث تولید قطعاتی غير یکنواخت می شدند.

تا سال 1920 آهن خام فقط در كوره بلند توليد می شد. از این رو در كوره بلند در عوض شارژ كردن كانه های آهن خالص، كانه های آهن منگنز دار، كروم دار و يا تيتانيم دار شارژ می شد. این فروآلیاژها معمولا عیار کمی داشتند.

با ساخته شدن ژنراتورها و توسعۀ نيروی برق، توليد فروآلياژها بهبود یافت و فرو آلیاژهایی مانند فروسيليسيم به توليد صنعتی رسيدند. به اين ترتيب، استفاده از كوره های قوس الكتريكی برای توليد فرو آلیاژها بهترين روش شناخته شد. امروزه کورۀ تولید فرو آلیاژ موسوم به کوره قوس الکتریکی زیر شارژی (Submerged Arc Furnace) بهترین گزینه برای تولید بسیاری از فروآلیاژها محسوب می شود.