Project Description

فرو سیلیکو زیرکونیوم

زیرکونیوم یکی از واکنش پذیرترین عناصری است که ترکیبات پایداری را با اکسیژن، نیتروژن، گوگرد و کربن تشکیل می دهد. همچنین به عنوان یک اکسید زدا برای اصلاح اجزای غیر فلزی و همچنین تثبیت نیتروژن غیر ترکیبی در فولادهای بور به ویژه استفاده می شود. در این مقاله به بررسی خواص و تولید فرو سیلیکو زیرکونیوم می پردازیم.

خواص فلز فرو سیلیکو زیرکونیوم

فرو سیلیکون زیرکونیوم آلیاژ آهن سیلیکون و زیرکونیوم است که با احیای مستقیم ماسه های زیرکون در کوره های قوس الکتریکی در دمای بالا تولید می شود. این آلیاژ به عنوان افزودنی زیرکونیوم در مذاب فولاد استفاده می شود که با اکسیژن، نیتروژن و گوگرد واکنش می دهد. زیرکونیوم بیش از ۴۰ سال است که در افزودنی فولادسازی استفاده می شود. اما این آلیاژ (FeSiZr) هنوز هم امروزه کم هزینه ترین منبع Zr موجود به عنوان افزودنی فولاد است. مشخصات FeSiZr عرضه شده توسط Minex در زیر آورده شده است

تولید فرو سیلیکو زیرکونیم

هنگامی که در حمام فولاد مذاب اضافه می شود، به سرعت حل می شود و زیرکونیوم به ترتیب ذکر شده با اکسیژن، نیتروژن و گوگرد ترکیب می شود. مقدار افزودن زیرکونیوم به ازای هر تن فولاد مورد نیاز برای بهبود خواص فولاد، همانطور که با افزودن فلز RareXEarth بستگی دارد، به محتوای گوگرد بستگی ندارد. در نتیجه، استفاده از زیرکونیوم و RareXEarth در فولادهایی با محتوای گوگرد ۰٫۰۲ درصد یا بیشتر مقرون به صرفه تر است. بنابراین مقدار زیرکونیومی که باید اضافه شود، بیشتر به محتوای نیتروژن و اکسیژن بستگی دارد تا میزان گوگرد. برای مؤثر بودن، افزودن زیرکونیوم باید به اندازه ای باشد که پس از رسوب تقریباً تمام محتوای نیتروژن به صورت زیرکونیوم نیترید و زیرکونیوم کربنیترید، Zr آزاد بیشتری باقی بماند. افزودن زیرکونیوم را می توان در فولاد کشته شده آلومینیوم به عنوان
معمولاً فرو سیلیکون زیرکونیوم به فولاد در ملاقه اضافه می شود، همچنین می توان آن را در قالب اضافه کرد. بازیابی زیرکونیوم به عوامل مختلفی از جمله عیار فولاد، غلظت اکسیژن، محتوای نیتروژن و گوگرد، زمان افزودن و غیره بستگی دارد. بازیابی Zr بین ۳۵ تا ۶۰ درصد است. برای نتیجه بهینه بازیابی Zr، توصیه می شود زیرکونیوم را پس از درمان آلومینیوم و کلسیم اضافه کنید.

FeSiZr

FeSiZr برای از بین بردن ناخالصی ها (اکسیژن، نیتروژن، گوگرد) یا اصلاح گنجایش از طریق تشکیل سولفیدهای پیچیده و اکسی سولفیدها استفاده می شود. ZrS به طور قابل توجهی پایدارتر از MnS در فولاد است. بنابراین، اگر زیرکونیوم آزاد کافی در مراحل اولیه انجماد یک شمش فولادی در دسترس باشد، ZrS تشکیل شده و از تشکیل MnS جلوگیری می کند. ZrS بسیار نسوزتر از MnS است و عملاً در هنگام حرارت گرم تغییر شکل نمی‌یابد، در حالی که در فولادهای آلومینیومی تغییر شکل پیدا می کنند.

MnS در صفحه و نوار نورد گرم، رگه‌های بلند و مسطح ایجاد می‌کند. بنابراین، کارایی افزودنی‌های زیرکونیوم با مقدار باقیمانده فلز «محلول در اسید» که باقی می‌ماند، اندازه‌گیری نمی‌شود، بلکه با میزان اصلاح سودمندی آخال‌ها اندازه‌گیری می‌شود. همچنین نسبت تسلیم به کشش را افزایش می دهد و جوش پذیری را از طریق کاهش ترک خوردگی زیر مهره و از بین بردن تخلخل بهبود می بخشد. در فولادهای پر آلیاژ، زیرکونیوم سختی را افزایش می دهد اما شکل پذیری را کاهش می دهد. در فولادهای زنگ نزن، زیرکونیوم تشکیل فاز سیگما را به تاخیر می اندازد