مشخصه های فروسیلیسیم

فروسیلیسیم
۱- خواص شیمی فیزیکی فروسیلیسیم
سیلیسیم فلزی با جرم اتمی ۲۸/۰۸۶، دانسیته ۲/۳۷g/cm3، نقطه ذوب ۱۴۱۴ درجه سانتی گراد و نقطه جوش ۲۲۸۷ درجه سانتی گراد می باشد و در خواص الکتریکی نیمه رساناست.
سیلیسیم با اکسیژن واکنش کرده و سیلیسی SiO2 را شکل می دهد که نقطه ذوب آن ۱۷۱۰ درجه سانتی گراد می باشد و می تواند به شکل های کوارتز، تری دیمیت، کریستوبالیت و سیلیس شیشه ای باشد.
سیلیسم می تواند با هر نسبتی با آهن ترکیب شده و یک سری از سیلیسیدهای آهن را شکل دهد. نقطه ذوب گریدهای فروسیلیسیم از ۱۳۳۰ درجه سانتی گراد تجاوز نمی کند.
فروسیلیسیم برای اکسیژن زدایی و آلیاژسازی فولاد مصرف می شود.
سیلیسیم سختی، استحکام نهایی، حدالاستیک و تنش تسلیم و مقاومت به اکسیداسیون فولاد را افزایش اما داکتیلیته را کاهش می دهد. فولادهای سیلیسیم دار بطور گسترده ای برای تولید فنرها و قطعات مشابه بکار می رود.

۲- مواد خام
ترکیبات کانه ای شارژ برای تولید فروسیلیسیم کانه هایی مثل کوارتز، کوارتزیت و سنگ عقیق هستند که مقدار بالایی سیلیسی دارند. اکسیدهای آلومینیم و فسفر ناخالصیهای مضر در شارژ هستند.
بهترین احیاء کننده زعال چوب و کک هستند. ماده ای که معمولترین مصرف را برای تولید فروسیلیسیم دارد نرمه کک می باشد یعنی نرمه هایی که از الک کوره بلند باقی مانده است. عیب بزرگ نرمه کک مقدار بالای رطوبت است.
دیگر ماده مصرفی در تولید فروسیلیسیم براده های فولاد کربنی است که مقدار کمی فسفر داشته و محتوی هیچ افزودنی آلیاژی یا ماده غیرآهنی نمی باشد. براده های ریز بهترین انتخاب می باشد.
۳- کوره ها
فروسیلیسیم در کوره های سه فازی از نوع بسته یا چرخشی استفاده می شود. وسط پایین تر دیواره یک کوره با بلوکهای کربنی و قسمت بالاتر دیواره ها با آجر نسوز چیده می شود.
برای گرم کردن کوره نوچین، کوره با شارژی برای تولید فروسیلیسیم ۴۵% پر می شود و به تدریج سطح شارژ و توان ولتاژ اعمالی زیاد می شود. شرایط عملیات عادی ۲-۲/۵ روز بعد از شروع شارژ حاصل می شود. فرایند تولید فروسیلیسیم، سرباره کمی تولید می کند که همراه با ذوب از یک مجرا تخلیه می شود.
۴- شرایط شیمی فیزیکی فرایند
در یک مذاب فروسیلیسیم، آهن، سیلیسیم احیاء شده را حل کرده و آن را از ناحیه واکنش دفع می کند و لذا باعث پیشرفت واکنش می شود.
تحت شرایط احیایی مقدار زیادی از فسفر شارژ و خاکستر به ذوب وارد می شود و این در حالی است که گوگرد به شکل SiS2 بخار می شود.
دمای ذوب سرباره ۱۷۰۰-۱۶۵۰ درجه سانتی گراد است یعنی به اندازه کافی پایین که باعث سرباره سازی کوره شود. در عمل، تلاش در جهت کار با کوارتزیت غنی از سیلیس و احیاء کننده کم خاکستر است تا حجم سرباره با این ترکیب به حداقل برسد.

۵- روش ذوب و انحراف از کارکرد عادی
مواد شارژی تهیه شده بطور مجزا در مخازن کوره انبار شده و قبل از مصرف به دقت توزین و مخلوط می شوند.
مخزن کوره ابتدا با نرمه کک، سپس با براده ها و کوارتزیت و نهایتا با پسمانده های گرافیت بارگیری می شود.
شارژ به کمک یک ماشین شارژ به کوره نوع باز تغذیه می شود و چون نرمه کک و براده آهن هادی الکتریکی هستند جریان می تواند از طریق لایه های بالاتر شارژ منشعب شود.
فرض بر این است که زیر الکترود چاهی شکل می گیرد که دیواره های آن با شارژ نیم پختی که تا دمای بالایی گرم شده، ته آن با ذوب و سقف آن با الکترود شکل گرفته است.
اغلب توسط معبرهای نسبتا باریک، ارتباطی بین حفره های نامنظم با محل زیر الکترود وجود دارد. دیواره ها و زمینه چاه شامل کاربید سیلیسیم آغشته به ذوب و سرباره است.
دیواره های چاه بطور مداوم ذوب شده، سیلیس احیاء شده و سیلیسیم در آهن مذاب حل می شود، ذوب از میان کانالها عبور کرده و بخشهای جدیدی از شارژ در ناحیه احیاء مصرف می شوند. با نرم شدن مداوم شارژ و حفظ نفوذپذیری گازی آن، گازها بطور یکنواخت روی سطح بزرگی متصاعد می شوند. نه پل زده می شود و نه حفره گازی در شارژ شکل می گیرد. شارژ سریعتر فرو می نشیند و لذا کار پرسنل را تسهیل می کند. ذوب فروسیلیسیم فرایندی مداوم است.
۶- تخلیه و ریخته گری
تخلیه بطور دوره ای ۱۵-۱۲ بار در روز و با جدولی خاص انجام می شود.
با تعداد کم تخلیه، ذوب ممکن است بیش گرمایش شده و حرارت بیشتری از کوره دفع شود، با تخلیه های خیلی مکرر نیز ممکن است اتلاف فلز با ته مانده پاتیل افزایش یابد.
تحت شرایط عادی مجرای تخلیه با یک دیلم سرکج باز می شود. ذوب ابتدا در مسیر نازکی بیرون می آید اما سریعا حفره را ساییده و خروج قویتری شروع می شود. زمان تخلیه برای یک کوره معمولی حدود ۱۵ دقیقه می باشد.
نمونه آنالیز فلز در حین تخلیه گرفته می شود. ذوب به داخل پاتیل نسوز چینی شده تخلیه شده و به درون بشقابکهای بدون نسوز که از ته قابل ریخته می شود. در بعضی کارخانجات ذوب به درون قالبهای ماسه ای ریخته می شود که به نزدیکی مجرای تخلیه آورده می شود.
در بعضی از کارخانجات از قالبهای چدنی دو طرفه ای استفاده می شود که توسط بازوهایی معلق می شوند و یکی از بازوها به مکانیزم چرخشی وصل شده است.
نکته مهم در ریخته گری فروسیلیسیم جدایش سیلیسیم است که به منظور به حداقل رساندن آن، فروسیلیسیم ۷۵% و ۴۵% به ترتیب درون شمش هایی به ضخامت کمتر از ۱۰۰ و کمتر از ۱۲۰ میلیمتر ریخته می شود.
۷- کیفیت فلز
کیفیت فلز در حال ریخته گری با مقدار سیلیسیم آن کنترل می شود.
در تولید صنعتی فروسیلیسیم، کربن بصورت آخالهای ریز پراکنده کاربید سیلیسیم وجود دارد. چون دانسیته کاربید سیلیسیم ۳/۲ gr/ cm3 کمتر از فلز آلیاژی است با نگهداری فلز برای مدتی در پاتیل مقدار کربن در فلز ممکن است از ۰/۱- ۰/۰۸% به ۰/۰۳- ۰/۰۲% کاهش یابد.
بایستی این را در نظر داشت که نگهداشتن پاتیل ممکن است باعث اتلاف بیشتر فلز به شکل ته مانده و پوسته شود.
برای به حداقل رساندن مقدار آلومینیم، ذوب درون پاتیل با هوا سوزانده می شود یا با سرباره عمل می شود. در یک کارگاه روی سطح فلز، مخلوط ریزی از ماسه، سنگ آهن، سنگ آهک و فلوراسپار ریخته می شود و این کار مقدار سیلیسیم را ۲-۱% کاهش داده و مقدار آلومینیم را از ۱/۲ به ۰/۸% می رساند.
بعضی از گریدهای فروسیلیسیم هنگامی که در هوای مرطوب انبار می شوند می توانند با تصعید هیدروژن و ترکیبات سمی اش با آرسنیک و فسفر به پودر تبدیل شود.

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *