طرح تولید انواع فرو آلیاژ

فروآلیاژها موادی هستند که شامل آلیاژهای مختلفی از فلز آهن بوده که درصد قابل توجهی از یک یا چند عنصر دیگر نظیر منگنز، آلومینیوم، سیلیس، کروم و غیره در آن ها وجود دارد. فروآلیاژها نیز مانند سایر آلیاژهای دیگر برای تولید آلیاژهای فلزی و غیر فلزی مختلف و همچنین انواع فولاد به کار می روند. استفاده از فروآلیاژ موجب تغییر در کیفیت مواد و محصولات فولاد و چدن می شود. به همین دلیل، مهمترین مشتریان و مصرف کنندگان انواع فروآلیاژ را می توان صنایع فولاد، صنایع ریخته گری و صنایع تولید محصولات فولادی و چدنی به شمار آورد.
آلیاژ ها دارای آهن هستند که به عنوان آمیژان و به صورت مواد افزودنی به مذاب فلزات و فولاد ها اضافه می شوند تا تغییرات مورد نظر را در خواص آنها ایجاد نمایند. این مواد در صنایع ریخته گری و تهیه فولاد استفاده میشوند.
از معروف ترین و پرمصرف ترین فروآلیاژها می توان از فروسیلیسیم نام برد. استفاده وسیع از این آمیژان به منظور اکسیژن زدایی در فولاد ها و گرافیت زایی در تولید چدنهای گرافیتی و همچنین در تولید فولادهای ضد زنگ و نسوز باعث گردیده است که این محصول به یکی از پر مصرف ترین فرو آلیاژ ها در سطح بین المللی بدل گردد.

تاریخچه تولید فروآلیاژها:

به طور کلی فروآلیاژها که سیلیکون متال و فروسیلیسیم نیز از نظر نحوه تولیـد در ایـن رده بنـدی قرار می گیرند تا قبل از سالهای ۱۹۰۰ میلادی مانند ذوب کانه های آهن یا سنگ های منگنز آهـن دار در بوته های گرافیتی و در کوره های زمینی همراه با کک و سایر مواد احیا کننده انجام می شـد.
محصـولات تولیـد شده طبق این روش از لحاظ کیفی فقط در موارد محدودی ارزش صنعتی داشتند. با این روش، فروآلیاژهایی که دارای نقاط ذوب بالا بودند، به علت عدم رسیدن به درجه حرارت های مناسب محصـولاتی غیـر یکنواخت تولید می کردند.
تا سـال ۱۹۲۰ آهن خام فقط در کوره بلند تولید می شد. بنابراین در کوره بلند بجای شارژ کردن کانه های آهن خالص، کانـه هـای آهن منگنز دار، کروم دار و یا تیتانیم دار جهت تولید فروآلیاژها شارژ می شدند که این محصولات عیار بسیار کمی داشتند.
با ساخته شدن ژنراتورها و ایجاد صنایع تولید نیروی برق، تاریخچه تولید فروآلیاژها تکامل گسترده ای یافت و سپس فروآلیاژهـا و از جملـه سیلیکون متال و فروسیلیسیم به تولید صنعتی رسیدند.
به این ترتیب استفاده از کوره های قوس الکتریکی برای تولیـد فروسیلیسیم و سـیلیکون متـال بـه عنـوان بهترین راه تا امروز شناخته شده است. کوره های تولید فرو آلیاژ موسوم به کوره های قوس الکتریکی زیر شارژی (Submerged Arc Furnace ) بهترین گزینه برای تولید بسیاری از فرو آلیاژ ها میباشد.
تولید انواع فروآلیاژ از سال ۲۰۱۸ در کشورهای اوکراین، چین، آفریقای جنوبی و روسیه آغاز شد. تولیدات این چند کشور حدود ۷۷ درصد از محصولات جهانی را تامین می کند.

انواع فروآلیاژ

فروآلیاژهای مختلف در حال حاضر در کشورهای مختلف جهان تولید می شوند. میزان تولید جهانی فروآلیاژها که شامل شامل فروکروم، فرومنگنز، فروسیلیکومنگنز و فروسیلیس است، حدود ۲۹ میلیون تن در سال ۲۰۰۸ گزارش شده است. تولیدات این مواد معدنی، حدود سه درصد در مقایسه با سال ۲۰۰۷ کاهش داشته است. مهمترین فروآلیاژها که در حال حاضر برای مصارف صنعتی به کار می روند عبارتند از:
فروسیلیس، فروسیلیکومنگنز، فرومنگنز ، فروکروم، فرومولیبدن، فرووانادیم، فروآلومینیوم، فروتنگستن و غیره.

فروآلیاژ (فرومنگنز)

فرومنگنز، یکی از انواع فروآلیاژها است که به دو شکل فرومنگنز و فروسیلیکومنگنز در حال حاضر برای تولید انواع فولاد به کار می رود. در حال حاضر، کشور چین با حدود ۳ میلیون تن در سال، اصلی ترین تولید کننده فرومنگنز می باشد. کشور برزیل در حدود نیم میلیون تن و آفریقای جنوبی با چیزی حدود بیشتر از ۵/۰ میلیون تن و کشور اوکراین با کمتر از نیم میلیون تن در سال، تولید کنندگان بعدی در جهان هستند که در تولید فروآلیاژهای منگنز مانند فرومنگنز و فروسیلیکومنگنز فعالیت دارد.
برای تولید آلیاژ فرومنگنز از عنصر منگنز که در اثر حرارت دادن اکسید منگنز و اکسید آهن در حضور کربن به دست می آیند، استفاده می شود. فرایند تولید این فروآلیاژ توسط کوره های الکتریکی امکان پذیر است. استفاده از فرومنگنز در تولید آلیاژهای فولاد، کیفیت خواص فیزیکی و مکانیکی آن را تغییر می‌دهد.

فروآلیاژ (فروکروم)

فروکروم، یکی از مواد اولیه مورد استفاده در تولید قطعات فولادی به خصوص، فولادهای ضد زنگ است. آلیاژهای فروکروم در حال حاضر بیش از ۲۰ میلیون تن در سال در کشورهای مختلف تولید می شوند. در سال ۲۰۰۸، کشور هندوستان با آماری حدود ۴ میلیون تن در سال، کشور قزاقستان حدود ۳ میلیون تن در سال و کشور آفریقای جنوبی با حدود ۱۰ میلیون تن در سال، تولید کننده فروکروم بوده اند. ۹۴ درصد از فروکروم در نتیجه فرایندهایی که در کوره های قوس الکتریکی بر روی کرومیت انجام می شود تولید شده و از آن برای تولید فولاد کربن دار برای مصرف در صنایع متالوژی استفاده می شود. حدود ۵۰ تا ۷۰ درصد از ماده تشکیل دهنده فروکروم را فلز کروم تشکیل داده است.

فروآلیاژ (فروسیلیس )

فروسیلیس، آلیاژی از آهن و سیلیس است که در آن حدود ۱۵ تا ۹۰ درصد وزنی فروآلیاژ را سیلیس تشکیل داده است. برای تولید فروسیلیس از آلیاژهای دارای سیلیس بسیار بالا استفاده می شود. فروسیلیس به عنوان یک منبع غنی از سیلیکون برای کاهش فلزات از فرم اکسید آنها و استخراج فولاد و سایر آلیاژهای آهنی استفاده می شود. با استفاده از فروسیلیس در صنایع ذوب فولاد از هدر رفتن کربن در اثر حرارت جلوگیری می گردد. بسیاری از آلیاژهای حاوی سیلیس برای همین منظور در صنایع فولاد به کار می روند.
فرو سیلیس آلیاژی است از آهن و سیلیسیوم که از طریق حرارت دادن و ذوب و احیای سنگ آهن و سیلیسی (کوارتز) توسط مواد کربنی، در کورههای الکتریکی تولید می شود. فرو سیلیسیوم حاوی درصدهای مختلفی از آهن و سیلیسیوم است که میزان سیلیسیوم موجود در فرو سیلیسیوم معمولاً مشخص کننده نوع فرو سیلیسیوم می باشد. از میان انواع مختلف فرو سیلیسیوم، فرو سیلیسیوم ۷۵ درصد رایج تر است که به طور اسمی حاوی ۷۵ درصد سیلیسیوم می باشد. ترکیب آن از ۱۰ تا ۹۰ درصد سیلیسیم و بقیه عمدتا آهن است. در همین حال ناخالصیهایی مانند منگنز، کروم، فسفر، گوگرد، کربن، تیتانیم و آلومینیوم می توانند در حد مجاز در فروسیالیسم موجود باشند. فروسیلیسیم یکی از آمیژان های مورد مصرف در صنایع متالورژی است که در صنایع فولاد بعنوان عامل اکسیژن زدا و در صنایع چدن ریزی (چدنهای خاکستری) بعنوان عامل جوانه زا برای تشکیل گرافیت مورد مصرف قرار می گیرد.

فرو سیلیکون به عنوان یک آلیاژ اصلی و اساسی در تولید فولاد و چدن بکار برده می شود. فرو سیلیکون برای حذف اکسیژن از فولاد و به عنوان عنصر آلیاژی برای بهبود کیفیت نهایی فولاد مور استفاده قرار می گیرد. فرو سیلیکون پایه اصلی برای تولید آلیاژهایی مانند فرو سیلیکون منیزیم (FeSiMg)، مورد استفاده قرار می گیرد که از آن برای اصلاح ذوب آهن نرم و قابل انعطاف استفاده می شود. فرو سیلیکون است در کوره های قوسی الکتریکی غوطه ور، با استفاده از مواد خام مانند کوارتز خالص، زغال و سنگ آهن تولید می شود.
فرو سیلیسی در سال ۱۸۱۰ توسط فیزیکدانان و شیمدانان سوئدی و آلمانی به طور جداگانه تولید شد.

ترکیب شیمیایی فروسیلیسیم

ترکیب شیمیایی فروسیلیسیم ۷۵ درصد مطابق با چهار دسته تعریف شده در استاندارد جهانی ۸۰- ۵۴۴۵ ISO به شرح زیر می باشد:

– ۱ AI 75 Fe Si
– ۱/۵ AI 75 Fe Si
– ۲ AI 75 Fe Si
– ۳ AI 75 Fe Si

در فروسیلیسیم میزان ناخالصی آلومینیوم ( AI ) گرید FeSi 75 را مشخص می سازد . هر چقدر مقدار آلومینیوم در فروسیلیسیم کمتر باشد کیفیت آمیژان بهتر است .
استان خراسان جنوبی به دلیل وضعیت خاص زمین شناختی و تاثیرپذیری از کلیه فازهای کوهزایی موجب پیدایش تنوع رخساره های مختلف گردیده و ذخایر معدنی مختلف ومتنوعی اعم از غیر فلزی ، فلزی ومعدن را ایجاد نموده اند و لذا معادت آن به ادوار مختلف زمین شناسی تعلق داشته و بدین لحاظ یکی از قطب های معدنی با اهمیت کشور محسوب شده و اندیس های معدنی با ارزشی از قبیل انواع سنگ تزئینی ، میکا ، نمک آبی ، نمک سنگی ، گچ ، آهک ، دولومیت ، سیلیس ، تالک ، پوزولان ، تیتان ، فسفات و طلا شناسایی و در حال حاضر انواع مصالح ساختمانی و تزئینی بخش عمده ای از صادرات و نیاز کشور را تامین می نماید .
معادل فعال و نیمه فعال زیادی از سیلیس در ایران وجود دارد که تولیدات آن ها عمدتا در صنایع شیشه سازی و تولید ماسه ریخته گری مصرف می شود . سیلیس بیشتر از واحدهای رسوبی به دست می آید . بیشتر این معادن در کوه های البرز و استان های سمنان ، تهران ، قزوین و زنجان ، یزد ، کرمان ، نهبندان خراسان جنوبی ، سیستان و بلوچستان ، ۲۷ معدن در زون سنندج – سیرجان و استان های آذربایجان غربی ، کردستان ، همدان ،کرمانشاه ، مرکزی ، لرستان ، و آذربایجان شرقی قرار دارند.
اکسید آهن مورد نیاز برای تولید فروسیلیس در طرح می تواند معدن سیلیس کویر نهبندان تامین شود.
وجود این معادن و ذخایر آهن و نیز احداث کارخانه های ذوب آهن ، احداث تولید محصول فروسیلیس را در استان خراسان جنوبی الزامی می کند.

موارد مصرف و کاربرد فروسیلیکون در داخل و بازارهای خارجی:

فروسیلیکون به عنوان یک آلیاژ اصلی و اساسی در تولید فولاد وچدن بکار برده می شود . فروسیلیکون برای حذف اکسیژن از فولاد و به عنوان عنصر آلیاژی برای بهبود کیفیت نهایی فولاد مورد استفاده قرار میگیرد. فروسیلیکون پایه اصلی برای تولید آلیاژهایی مانند فروسیلیکون منیزیم ( FeSiMg) استفاده قرار می گیرد که از آن برای اصلاح ذوب آهن نرم و قابل انعطاف استفاده می شود.
برای ایجاد ساختار مناسب درقطعات فولادی وچدنی در حین ذوب آهن به آن ها فروسیلیس با ترکیبات و دانه بندی مناسب اضافه می کنند . با اضافه کردن مقدار معینی فروسیلیس به مذاب فولاد و چدن احتمال تشکیل کاربیدهای توتکتیکی را کاهش داده و ساختار پرلیتی قطعات به سمت فریتی شدن متمایل می گردد . با افزودن فروسیلیس به مذاب گرافیت رائی سریع تر انجام می شود .همچنین افزایش فروسیلیسیم موجب کاهش استحکام کششی قطعات ، ازدیاد نسبی طول آن ها و افزایش مقاومت به ضربه می شود . در شرکت های ریخته گری فروسیلیس با عیار ۷۵ درصد بیشتر از سایر آلیاژهای آن مورد استفاده قرار می گیرد البته برای انتخاب گزینه ی مناسب حتما باید مقدار کربن و آلومینیم موجود در آن کنترل شود .

کاربرد اصلی و اساسی فروسیلیسیم در صنایع ریخته گری و فولاد سازی به صورت زیر است:
۱- به عنوان اکسیژن زدا در صنایع فولاد سازی
۲- به عنوان جوانه زا در چدن ریزی و ریخته گری جهت تشکیل گرافیت
۳- عامل افزاینده سیلیسیم در تولید چدن های آلیاژی پرسیلیس و فولادهای آلیاژی پرسیلیس
۴- کاربرد در تولید فولاد زنگ نزن
۵- به عنوان ماده احیا کننده در تولید سایر فرو آلیاژها
۶- سر آلیاژ ( Master Alloy ) برای تولید فروسیلیکون منیزیم (FeSiMg)
۷- تولید چدن های نشکن

بررسی کالاهای جایگزین، رقبا و تجزیه و تحلیل و اثرات آن بر مصرف محصول:

آلیاژ ومواد خاصی برای جایگزینی فروسیلیس وجود ندارد و تنها بعضی از فروآلیاژها مانند فروسیلیکون منیزیم (FeSiMg) نقش جوانه زایی برای تشکیل گرافیت کروی در چدن های نشکن را ایفا می کنند .

کشورهای عمده تولید کننده و مصرف کننده فرو آلیاژها

طبق گزارشات موجود در سال ۲۰۰۴ میلادی حدود ۵/۲۲ میلیون تن انواع مختلف فروآلیاژ در جهان تولید شده کهکشور چین ، آفریقای جنوبی ، اوکراین ، قزاقستان و نروژ با تولید مجموعا ۲/۱۷ میلیون تن فروآلیاژ ( بهترتیب رتبه های اول تا پنجم ) ۷۶ درصد از تولید فروآلیاژ جهان را بهخود اختصاص داده اند.
کشور چین به تنهایی بیش از ۶۵/۸ میلیون تن فروآلیاژ در سال ۲۰۰۴ میلادی حدود ۳۸ درصد تولید جهانی فروآلیاژها را در اختیار داشته وسهم ایران در تولید فروآلیاژها در همان سال ( ۱۳۸۳ ) کمتر از نیم درصد تولید جهانی بوده است . تولید فروسیلیسیم در کشورهای صنعتی جهان در درجه اول بستگی به هزینه تولید برق درآن کشورها دارد . بعنوان مثال تولید فروسیلیسیم در کشور نروژ بیشتر از آمریکا است . کشور آلمان فروسیلیسیم مورد نیاز خود را از کشور نروژ تامین میکند.

موارد کاربردی انواع فروآلیاژ در صنعت

افزایش خواص مکانیکی و فیزیکی فولاد
به عنوان عامل احیا کننده عناصر فلزیدر مخلوط اولیه تهیه فولاد
استفاده به عنوان تغییر خواص ذوب برای صنایع ذوب فلزات غیرآهنی
کاربرد در تولید انواع فلزات غیرآهنی با خواص متفاوت جوش
برای تولید انواع فولاد با درصد کربن متفاوت
کاربرد به عنوان افزایش خواص استحکام و ضربه پذیری در انواع فولاد آلیاژی
افزایش مقاومت فولادهای آلیاژی در برابر زنگ زدگی و خوردگی
عاملتغییر نقطه ذوب فلزات در صنایع ریخته گری
کاربرد در صنایع فولاد به عنوان عامل حذف کننده اکسیژن

کاربرد فروآلیاژها

این نوع آلیاژها معمولاً به عنوان افزودنی به مذاب.فلز.به منظور حصول خواص ویژه برای ساخت فولادهایی که کاربرد های.خاص دارند افزوده می شوند. کاربردها ی آن عموماً در فولاد های ساده کربنی، فولاد ضد زنگ، آلیاژها، الکترودسازی.، ابزاری و غیره می باشد.
فرایند تولید

معرفی کد آیسیک مرتبط با صنعت تولید فروآلیاژها

کدآیسیک انواع فرو آلیاژ ها : ۲۷۱۰۳۱۲۳۰۱
کد تعرفه گمرکی انواع فرو آلیاژ ها : ۷۲۰۲

بررسی بازار فرو آلیاژ

صنعت فروآلیاژ به‌دلیل کاربرد در حوزه‌های مختلف متالورژی مانند ساخت ریل‌ها، بدنه خودرو، وسایل برشی مانند کارد و چنگال جایگاه وسیعی را برای خود پیدا کرده است. این کاربردها به دلیل خواص این ماده افزودنی است؛ خواصی مانند مقاومت در برابر سایش، کشش در دمای بالا، جلوگیری از هدر‌ رفت کربن در مذاب و افزایش مقاومت خوردگی در فولادهای زنگ‌نزن از برجسته‌ترین خواص این قبیل از مواد افزودنی به‌شمار می‌آیند.
به‌طور منطقه‌ای، بازار فروآلیاژهای جهانی به اروپا، آمریکای شمالی، آسیا، خاورمیانه و آفریقا تقسیم می‌شود. انتظار می‌رود صادرات چین شاهد رشد بیشتری در آینده باشد و همچنان منطقه آسیا، بیشترین سهم را از این بازار در اختیار داشته باشد. بازار جهانی فروآلیاژ به‌طور عمده بر اساس انواع و منطقه به فروکروم، فرومنیزیم، فرومنیزیم، فرو مولیبدن، فرو وانادیم و .. تقسیم می‌شود. از کشورهای فعال در حوزه تولید فروآلیاژ می‌توان به آمریکا، کانادا، آلمان،چین ، هند و آفریقای جنوبی اشاره کرد. این موضوع نشان‌دهنده رقابت شدید در این حوزه و نقش موقعیت مکانی کشورها در صادرات فروآلیاژ است.
طبق پیش‌بینی‌های انجام شده، حجم مبادلات اقتصادی فروآلیاژ در سال ۲۰۲۲ به بالاترین درصد رشد خود خواهد رسید که این میزان، ارزش کل بازار فروآلیاژها را تا ۵۹.۴ میلیارد دلار افزایش خواهد داد.
با بررسی بازارهای مختلف تولید فولاد در سال‎‌های اخیر به رابطه منطقی بین تولید فولاد و استفاده از فروآلیاژ رسیده‌ ایم؛ از عوامل تأثیرگذار در تجارت فروآلیاژ می‌توان به پتانسیل رشد تقاضا، روند قیمت و رقابتی‌تر شدن بازار اشاره کرد. نمودار ۱ نشان می‌دهد طبق چشم‌انداز گزارش جهانی، میزان ارزش بازار فروآلیاژ تا سال ۲۰۲۴ به ۶۵ میلیارد دلار نیز خواهد رسید که این در نوع خود طی سال‌های گذشته بی‌سابقه است.

تقاضای بازار (مشتریان)

صنعت فولاد بزرگترین مصرف کننده فروآلیاژ به شمار میرود که بیش از ۹۰ درصد فروآلیاژ تولیدی در جهان را مصرف میکند. تولید فولاد کشور بر اساس اطلاعات شرکت ملی فولاد ایران در سال ۱۳۹۷ ،معادل ۶.۲۴ میلیون تن بوده است که برای تأمین مصرف آن به واردات ۱۴ نوع فروآلیاژ نیاز است. مهمترین فروآلیاژهای مصرفی کشور به ترتیب فرومنگنز، فروسیلیکومنگنز، فروسیلیکو کروم و فروکروم هستند که حجم واردات آنها بر اساس آمار گمرک بیش از ۱۰۲ هزار تن با ارزش دلاری بیش از ۹۵ میلیون دلار است. استان خراسان رضوی برای تأمین نیاز صنعت فولاد، در حدود ۱۳۷۰۰ تن فروسیلیکو منگنز به ارزش ۵.۱۲ میلیون یورو واردات داشته است.

عرضه بازار (رقبا)

واحدهای تولید فروآلیاژ کشور در مجموع نزدیک به ۱۷۰ هزار تن انواع فرو آلیاژ تولید میکنند. محصول عمده آنها فروسیلیس است که حجم تولید آن در حدود ۱۱۴ هزار تن بوده و پاسخگوی نیاز بازار داخلی است. اما در میان سایر فروآلیاژها، تولید داخلی فرومنگنز
۶.۳۲ هزار تن، فروسیلیکو منگنز، ۶.۶ هزار تن و فروکروم ۲.۱۰ هزار تن است. این حجم از تولید پاسخگوی نیاز بازار نبوده و کسری بازار از طریق واردات از کشورهای هند، امارات، کره جنوبی و چین تأمین و تعرفه وارداتی انواع فروآلیاژ وارداتی ۱۵ درصد است

پیش بینی رشد آتی بازار

با توجه به جهت گیریهای صنعت فولاد کشور و هدف گذاری دستیابی به ظرفیت تولید ۵۵ میلیون تن در سال ۱۴۰۴ انتظار بر این است که علاوه بر نیاز موجود بازار فولاد کشور به فروآلیاژها، مازاد تقاضا برای این محصولات افزایش شدیدتر شود. از این رو افزایش ظرفیت تولید فروآلیاژهای مورد نیاز کشور و استان به ویژه فرومنگنز و فروسیلیکومنگنز میتواند ضمن تعادل بخشی در بازار فولاد کشور از تقاضای باثباتی برخوردار باشد.

اهمیت تولید این محصول

توجه به رشد صنعت فولاد استان در سال های اخیر و برنامه های توسعه آن در آینده، تأمین مواد اولیه این صنعت ضروری است. مضافا اینکه استان خراسان از ظرفیت بالایی در تأمین مواد اولیه تولید فروسیلیکو منگنز و فرومنگنز برخوردار است

مشوق ها یا حمایت های دولتی

طبق بند ۲ ماده ۴۳ قانون برنامه ششم توسعه: شورای معادن استان موظف است در چهارچوب قوانین و مصوبات شورای عالی معادن ضمن نظارت بر استخراج ماده معدنی شناسایی شده و هرگونه فروش و واگذاری پروانه قبل از بهره برداری با رعایت ملاحظات
زیست محیطی و حداقل تخریب منابع طبیعی، اقدامات لازم را نسبت به تسهیل، تسریع و ایجاد صنایع پایین دستی انجام دهد.

وضعیت واردات و صادرات فرو آلیاژ

در نمودار زیر وضعیت واردات و صادرات آلیاژهای آهن (فرو آلیاژها) در کشور به تفکیک سال آمده است .

خلاصه بررسی اقتصادی طرح تولید فرو آلیاژ

ظرفیت تولید سالیانه : ۵۰۰۰۰ تن
نرخ برابری دلار : ۲۶۰۰۰ تومان
مساحت زمین موردنیاز : ۲۰۰۰۰ مترمربع
زیربنای ساختمان ها : ۸۰۰۰ مترمربع
تعداد نیروی انسانی مورد نیاز : ۹۰ نفر
میزان سرمایه گذاری ثابت : ۹۷ میلیارد تومان
ارزش ماشین آلات و تجهیزات : ۴۵ میلیارد تومان
نرخ بازده داخلی : ۴۰ درصد

درصورت تمایل به این مطلب امتیاز دهید: