فروتیتانیوم

یکی از مهمترین زمینه های متالورژی مدرن، نرخ نسبتاً پایین بهبود کیفیت محصول است. به عبارت دیگر، تولید مصالح ساختاری که مصرف فلز کمتری دارند اما خواص مکانیکی بالایی دارند، ترجیح داده می شود. لازم به ذکر است که این امر تنها با ترکیب آلیاژهای مختلف مانند فرومنگنز، فروسیلیس، فروسیلیکو منگنز و غیره با هر آلیاژی قابل دستیابی است. یکی از موثرترین و رایج ترین انواع این فروآلیاژها، فروآلیاژ فروتیتانیوم است.

فروتیتانیوم فروآلیاژی متشکل از تیتانیوم و آهن است که حداقل میزان تیتانیوم آن 20 درصد و حداکثر 75 درصد وزنی است. لازم به ذکر است که فروتیتانیوم از ذوب مجدد یا احیا به دست می آید و همچنین ممکن است حاوی مقادیر کمی آلومینیوم، مس، سیلیکون و برخی ناخالصی ها باشد. با توجه به آلیاژهای موجود در فرو تیتانیوم، این محصول در چندین گرید مختلف از جمله Fti25، Fti70S05، Fti30، Fti70S08، Fti70S1، Fti70S05Sn03، Fti57S7 و Fti35S8 به بازار جهانی عرضه می شود.
لازم به توضیح است که طبق مجموعه ای که توسط استاندارد دولتی ارائه شده است، فرو تیتانیوم دارای 6 گرید اصلی است که میزان تیتانیوم آن می تواند از 28 تا 75 درصد متغیر باشد.همچنین بسته به اندازه ذرات فروتیتانیوم، حداقل اندازه این ارقام 3.2 میلی متر و حداکثر اندازه 50-200 میلی متر است. فروتیتانیوم را می توان در واحدهایی با وزن حداکثر 15 کیلوگرم به مصرف کنندگان تحویل داد.

ماهیت و کاربردهای فروتیتانیوم
فروتیتانیوم فروآلیاژی از آهن و تیتانیوم با 10-20 درصد آهن و 45-75 درصد تیتانیوم است که گاهی اوقات با مقدار کمی کربن نیز همراه است. لازم به ذکر است که تیتانیوم با تشکیل ترکیبات بسیار واکنش پذیر و نامحلول با گوگرد، کربن، اکسیژن و نیتروژن، آنها را به سرباره خشک تبدیل می کند و از این نظر برای اکسید زدایی، گاهی گوگردزدایی و نیترات زدایی در فرآیند فولادسازی استفاده می شود. . و چدن بسیار مولد است. افزودن تیتانیوم در ذوب فولاد باعث تولید فلز ریزدانه می شود.
لازم به توضیح است که مهمترین کاربرد تیتانیوم آهن مربوط به کاربرد در فرآیند آلیاژسازی فولادها به ویژه در تولید قطعات حیاتی و همچنین در تولید الکترودهای جوشکاری می باشد. در واقع به دلیل خواص فرو تیتانیوم، استفاده از آن در فرآیند فولادسازی، فولاد نهایی را در برابر خوردگی بسیار مقاوم می کند.و دقیقاً به دلیل این خاصیت است که اغلب از فرو تیتانیوم برای تولید فولاد ضد زنگ استفاده می شود. علاوه بر این، این محلول در فرآیند ذوب فولادهای ساختاری بسیار حساس به عنوان اکسید زدا و برای اهداف گاززدایی نهایی استفاده می شود. از فروتیتانیوم برای ساخت الکترودهای جوشکاری نیز استفاده می شود.

به عبارت دیگر، فرو تیتانیوم به طور گسترده برای آلیاژسازی، گاز زدایی و اکسید زدایی فولاد استفاده می شود. ویژگی اصلی فولادهای حاوی فروتیتانیوم خواص مکانیکی بسیار بالا است. لازم به ذکر است که فروتیتانیوم کربن را به کاربید تیتانیوم متصل می کند و بنابراین جوش پذیری فولاد و مقاومت در برابر خوردگی آن را بهبود می بخشد. علاوه بر این، پودر فروتیتانیوم را می توان به عنوان سوخت در برخی از ترکیبات پیروتکنیک استفاده کرد. (آلومینا چیست؟)

ترکیب فروتیتانیوم
آهن تیتانیوم فروآلیاژی است که جزء اصلی آن تیتانیوم است. سایر عناصر شیمیایی آن آلومینیوم، سیلیسیم، کربن، فسفر، گوگرد، مس، تنگستن، مولیبدن و قلع است. در واقع فروتیتانیوم گروهی از فروآلیاژهای مورد استفاده برای آلیاژسازی و اکسید زدایی فولاد است و ترکیب این فروآلیاژ از 35 یا 60 درصد تیتانیوم، 1-7 درصد آلومینیوم، 1-4 تشکیل شده است.این شامل 5٪ سیلیکون، تا 3٪ مس، و بقیه آهن و سایر ناخالصی ها (به عنوان مثال، کربن، فسفر، گوگرد و غیره) است.

لازم به توضیح است که آلومینیوم، سیلیکون و مس اجزای نامطلوب اما قابل اجتناب در ترکیب هستند. توجه داشته باشید که آلیاژهای حاوی 65-78 درصد تیتانیوم از آلیاژ کردن ضایعات تیتانیوم یا اسفنج تیتانیوم با ضایعات فولاد در کوره های القایی به دست می آیند.


مزایای فروتیتانیوم
آهن تیتانیوم تولید شده بر اساس استانداردهای تکنولوژیکی تعیین شده برای ساخت فولادهای ابزار با سرعت بالا استفاده می شود. مهمترین مزایای فروتیتانیوم را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:

هزینه نسبتا کم
نقطه ذوب کاهش می یابد.
جذب تیتانیوم را تسهیل می کند.
بهبود خواص مکانیکی محلول
تا حد قابل توجهی توانایی جوشکاری را بهبود می بخشد
افزایش خاصیت ضد خوردگی
تولید تیتانیوم آهن
تولید آهن تیتانیوم به دو صورت انجام می شود. روش اول روش آلومینوترمیک خارج از کوره است که شامل ذوب کنسانتره ایلمنیت و قراضه تیتانیوم است. نتیجه این فرآیند ساخت فروتیتانیوم با درصد کمی از تیتانیوم است. روش دوم ترکیب قراضه آهن و تیتانیوم در یک کوره الکتریکی است که فرو تیتانیوم تولید می کند که حاوی درصد بالایی از تیتانیوم است.به عبارت دیگر از کنسانتره ایلمنیت به روش آلومینوترمیک محلولی حاوی 20-40 درصد تیتانیوم به دست می آید. در اینجا، آلومینیوم به عنوان یک عامل کاهنده برای آهن و تیتانیوم عمل می کند. فروتیتانیوم با محتوای تیتانیوم 65 تا 78 درصد از آلیاژسازی اسفنج تیتانیوم یا ضایعات تیتانیوم با ضایعات فولادی در کوره های القایی تولید می شود. در واقع از مخلوط کردن اسفنج فرو تیتانیوم و ضایعات تیتانیوم با آهن و ذوب آن در کوره القایی تهیه می شود.

به یاد داشته باشید که قطعات فرو تیتانیوم باید عاری از سرباره باشند و سطح و قسمت شکسته نباید آلوده به ماسه و مواد دیگر باشد! در عوض، فقط وجود یک فیلم اکسید و آثاری از مواد غیر چسبنده مجاز است.

اهداف استفاده از فروتیتانیوم
به لطف توسعه سریع متالورژی، صنعت فولاد امروزی انواع مختلفی از محصولات پیشرفته تر را تولید می کند. فروآلیاژهای مختلفی مانند فروتیتانیوم در متالورژی مدرن برای جذب بهتر مواد افزودنی مفید توسط فولاد مذاب استفاده می شود. لازم به توضیح است که فروتیتانیوم یک آلیاژ میانی است. در تولید فولاد ضد زنگ استفاده می شود.هنگامی که فروتیتانیوم به فولاد اضافه می شود، فولاد مورد نظر خواص ویژه ای دارد و در برابر خوردگی مقاوم است. برای آلیاژ کردن یک تن فولاد، مصرف بسیار کمی از 0.5-2٪ تیتانیوم مورد نیاز است. مهمترین اهداف استفاده از فروتیتانیوم در متالورژی را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:

فروتیتانیوم در متالورژی برای اکسید زدایی و آلیاژسازی فولادها و همچنین در تولید الکترودها و قطعات جوشکاری با الزامات کیفی ویژه استفاده می شود.
استفاده از تیتانیوم در تولید فولادهای ضد زنگ و مقاوم در برابر حرارت، امکان دستیابی به کاربید تیتانیوم را فراهم می کند، جایی که خواص بهبود بخش کربن به طور کامل آشکار می شود. در نتیجه عملکرد جوشکاری و مقاومت در برابر خوردگی آلیاژها به میزان قابل توجهی افزایش می یابد
تیتانیوم یک فلز بسیار نسوز است، بنابراین افزودن آن به شکل خالص به کوره فولادسازی مستلزم هزینه های انرژی بالا و هزینه های بالای مواد پرکننده است.
کاهش زمان ذوب، کاهش شدت انرژی فرآیند، صرفه جویی در مواد درگیر در تولید و افزایش کیفیت محصول نهایی را می توان از مهمترین مزایای افزودن فروتیتانیوم به فرآیند تولید فولاد دانست.