کاربرد فرومنگنز پرکربن در فولادسازی؛ از اکسیدزدایی تا افزایش استحکام

فرومنگنز پرکربن از منگنز و آهن با درصد بالای کربن تشکیل شده و یکی از مهم‌ترین فروآلیاژهای مورد استفاده در صنعت فولادسازی محسوب می شود؛ آلیاژی که در فرآیند ذوب و پالایش فولاد برای اکسیدزدایی، افزایش استحکام و اصلاح خواص مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

به گزارش روابط عمومی شرکت تامین آلیاژ کارا صنعت، فرومنگنز پرکربن از ۷۵ تا ۸۰ درصد منگنز، ۶ تا هشت درصد کربن، کمتر از یک و نیم درصد سیلیسیم، کمتر از ۲۵ صدم درصد فسفر و کمتر از سه صدم درصد گوگرد تشکیل می‌شود.

ترکیب شیمیایی استاندارد فرومنگنز پرکربن

عنصر	درصد وزنی معمول
Mn	۷۵ تا ۸۰ درصد
C	۶ تا هشت درصد
Si	کمتر از ۱.۵ درصد
P	کمتر از ۰.۲۵ درصد
S	کمتر از ۰.۰۳ درصد

فرومنگنز پرکربن نه‌تنها به‌عنوان یک ماده آلیاژی، بلکه به‌عنوان یک تصفیه‌کننده فولاد عمل می‌کند و با حذف اکسیژن و گوگرد، کیفیت فولاد را بهبود می‌بخشد. افزایش کربن و منگنز در این آلیاژ نیز خواص مکانیکی را تقویت می‌کند، بنابراین در صنایع سنگین و پراستفاده مانند ساخت‌وساز و ریلی کاربرد گسترده‌ای دارد. منگنز به‌ عنوان یک عامل اکسیژن‌زدا عمل می‌کند و اکسیژن باقیمانده در فولاد مذاب را حذف می‌نماید. این کار مانع تشکیل ترک‌های گرم در محصول نهایی می‌شود، زیرا اکسیژن اضافی می‌تواند باعث تردی و کاهش انعطاف‌پذیری فولاد شود. علاوه بر آن منگنز با گوگرد واکنش داده و سولفید منگنز تشکیل می‌دهد؛ سولفید منگنز نیز به‌صورت ذرات ریز در فولاد توزیع می‌شود و از تشکیل سولفید آهن جلوگیری می‌کند. سولفید آهن در حقیقت در مرز دانه‌ها تجمع یافته و باعث شکنندگی گرم می‌شود، اما سولفید منگنز این مشکل را برطرف می‌کند. افزودن فرومنگنز پرکربن به فولاد همچنین باعث افزایش سختی، مقاومت به سایش، استحکام کششی و چقرمگی می شود.

کاربردهای اصلی فرومنگنز پرکربن

از فرومنگنز پرکربن در تولید فولادهای ساختمانی و برای مقاوم‌سازی تیرها و ستون‌ها بیشتر استفاده می‌شود و برای تولید فولادهای ابزاری مانند قطعات برش و مته‌های حفاری، فولادهای ریلی مقاوم در برابر سایش و ضربه و فولادهای ضدسایش نیز به کار می‌رود.

کاربردهای صنعتی فرومنگنز پرکربن

حوزه کاربرد	نوع فولاد یا محصول
فولادهای ساختمانی	تیرآهن، میلگرد، نبشی
فولادهای پرکربن	فولاد ابزار، تیغه برش
ریخته‌گری	قطعات ماشین‌آلات، غلتک‌ها
فولاد زنگ‌نزن غیر کروم‌دار	برای تنظیم دقیق منگنز بدون افزایش هزینه کروم

استفاده از فرومنگنز پرکربن در فولادهای کم‌کربن یا زنگ‌نزن توصیه نمی‌شود، زیرا کربن بالای آن می‌تواند بر خواص نهایی فولاد اثر منفی بگذارد؛ در کوره‌های قوس الکتریکی هم معمولاً این آلیاژ در مرحله اکسیدزدایی اضافه می‌شود. نسبت مصرف فرومنگنز پرکربن به ترکیب نهایی فولاد بستگی دارد و با استفاده از مدل‌های ترمودینامیکی می‌توان آن را محاسبه کرد.

مقایسه با فرومنگنز کم‌کربن و متوسط کربن

مشخصه	فرومنگنز پرکربن	متوسط کربن	کم‌کربن
محتوای C	۶ تا هشت درصد	یک تا ۲ درصد	کمتر از ۰.۷ درصد
قیمت	ارزان‌تر	متوسط	گران‌تر
کاربرد	فولاد ساختمانی	فولاد ابزار	فولاد زنگ‌نزن

فرومنگنز پرکربن به دلیل قیمت مناسب و تأثیرگذاری بالا در فرآیند ذوب فولاد، یکی از پرمصرف‌ترین آلیاژهای فروآلیاژی در فولادسازی است اما انتخاب صحیح گرید فرومنگنز بر اساس نوع فولاد و فرآیند ذوب، نقش تعیین‌کننده‌ای در کاهش هزینه، افزایش راندمان و بهبود خواص مکانیکی محصول نهایی دارد. منابع علمی پیشنهادی برای مطالعه بیشتر: 1. Gupta, R.C. & Chatterjee, A. (2007). Ferroalloys Technology. Allied Publishers. ۲. International Manganese Institute – www.manganese.org 3. ISO 5445: Ferrosilicomanganese – Specifications and delivery requirements ۴. ASTM A99 – Standard Specification for Ferroalloys بر اساس داده‌های موجود، تولید فرومنگنز پرکربن در چند کشور عمده از جمله آفریقای جنوبی، برزیل و نروژ است و آفریقای جنوبی با تولید حدود یک میلیون تن در سال، بزرگ‌ترین تولیدکننده فرومنگنز به شمار می‌رود و دارای ۳۸ درصد از ذخایر جهانی منگنز است. این کشورها نه‌تنها از ذخایر غنی منگنز برخوردارند، بلکه زیرساخت‌های صنعتی پیشرفته‌ای برای پردازش این فروآلیاژ دارند البته هند و ژاپن نیز به‌عنوان بازیگران مهم در بازار جهانی شناخته می‌شوند. شرکت تأمین آلیاژ کارا صنعت با شناخت دقیق از بازار داخلی و بین‌المللی، آماده تأمین مطمئن‌ترین گریدهای فرومنگنز وارداتی مطابق با نیاز دقیق پروژه‌های صنعتی در سراسر ایران است. برای دریافت مشاوره تخصصی در خرید فرومنگنز هندی، فرومنگنز آفریقای جنوبی، و دیگر آلیاژهای فروآلیاژی، همین امروز با کارشناسان شرکت تأمین آلیاژ کارا صنعت تماس بگیرید.