فروتیتانیوم
فِروتیتانیوم یک فروآلیاژ است که ترکیبی از آهن و تیتانیوم با بین 10-20٪ آهن و 45-75٪ تیتانیوم و گاهی مقدار کمی کربن می باشد. این ماده در ساخت فولاد به عنوان ماده تمیز کننده آهن و فولاد استفاده می شود. تیتانیوم با گوگرد ، کربن ، اکسیژن و نیتروژن بسیار واکنش پذیر است و ترکیبات نامحلولی ایجاد می کند که آنها را در سرباره ایزوله میکند ، بنابراین برای اکسیدزدایی و گاهی اوقات برای گوگرد زدایی و نیتروژن زدایی استفاده می شود. در تولید فولاد ، افزودن تیتانیوم، فلزاتی با ساختار دانه ریزتر تولید می کند. فروتیتانیوم را می توان با مخلوط کردن اسفنج و قراضه تیتانیوم با آهن و ذوب کردن آنها در کوره القایی تولید کرد. پودر فروتیتانیوم همچنین می تواند به عنوان سوخت در برخی از ترکیبات آتش بازی استفاده گردد.
ذوب فروتیتانیوم نسبت به انحلال تیتانیوم فلزی در مذاب سریعتر اتفاق میفتد، در نتیجه تیتانیوم سریعتر وارد مذاب می شود. به همین دلیل است که استفاده از فروتیتانیوم یوتکتیکی در فولادسازی ترجیح داده می شود. فروتیتانیوم به دلیل چگالی بالاتر نسبت به تیتانیوم که باعث عدم شناوری بر روی سطح مذاب و اکسیداسیون آن می شود و همچنین به دلیل نقطه ذوب پایینتر نسبت به فلز تیتانیوم بازیابی بالاتری دارد. فروتیتانیوم در مقایسه با تیتانیوم خالص دارای مزیت انحلال بهتر، پایینتر بودن نقطه ذوب، چگالی بالاتر و قیمت پایینتر می باشد. از عمده مصارف فروتیتانیوم می توان به پالایش فولادها (فروتیتانیوم به شدت با گوگرد، کربن، اکسیژن و نیتروژن واکنش داده و ترکیباتی نامحلول می سازد که به صورت سرباره جدا میشود و به همین علت به عنوان عامل احیا کننده، گوگردزدا و نیتروژن زدا استفاده می گردد) اشاره کرد.
امروزه بخش عظیمی از فروتیتانیوم از ایلمانت تامین می شود. تگرچه این کانه بیشتر به عنوان یک منبع تیتانیوم دار شناخته می شود ولی میتوان آهن را به عنوان محصول جانبی از آن بازیابی کرد. ایلمنایت خالص دارای 36.8 درصد آهن، 31.57 درصد تیتانیوم و 31.63 درصد اکسیژن است و اغلب مقدار کمی مگنتیت دارد. این کانی با فرمول FeTio3 و وزن مخصوص 5-4.5 گرم بر سانتی متر مکعب بوده و دارای خاصیت مغناطیسی ضعیف می باشد. این کانی دارای وانادیم، اسکاندیم، تانتالیم و نیوبیوم می باشد.
فروتیتانیوم یکی از پرکاربردترین و موثرترین فروآلیاژها در صنایع فولادسازی به عنوان یک عامل افزودنی در تولید فولاد با کیفیت مطلوب استفاده می گردد.
فروتیتانیوم 60-70% آلیاژی با نقطه ذوب پایین موردمصرف در فولادسازی می باشد. فروتیتانیوم با استفاده از ضایعات تیتانیوم و آهن، نقطه ذوب حدود 1200 درجه سانتی گراد استحصال می گردد در جایی که تیتانیوم و آهن در دمیای حدود 1650 درجه سانتی گراد ذوب می گردند. این درصد آلیاژ نهایتا باعث انحلال سریع در مذاب می شود. فروتیتانیوم در مقایسه با تیتانیوم خالص دارای مزیت انحلال بهتر، پایینتر بودن نقطه ذوب، چگالی بالاتر و قیمت پایینتر می باشد.
قیمت مواد فروتیتانیوم به عوامل گوناگونی مثل نوع کیفیت و گرید محصول بستگی دارد . تولید این آلیاژ هم در داخل کشور انجام میشود و هم از خارج از کشور وارد میشود . برای خرید این ماده آلیاژی در درجه اول باید به کیفیت آن دقت داشته باشیم و در نهایت رنگ محصول بسیار تاثیرگذار در نوع و کیفیت و گرید آن میباشد.
چگالی و نقطه ذوب فروتیتانیوم ها، به درصد تیتانیوم آن ها بستگی دارد.
پیش از سال 1900 میلادی، فرو آلیاژها مانند ذوب کانه‌های آهن يا سنگ‌های منگنز آهن‌دار در بوته‌های گرافيتي و در کوره‌های زميني همراه با كك و ساير مواد احیاکننده تولید می‌شدند. در این روش، با توجه به اینکه فرو آلیاژها به نقطه دمای مناسبی نمی‌رسیدند، مواد و محصولات غیریکنواخت تولید شده و ازنظر کیفیت، تنها در موارد محدودی قابل استفاده در صنعت بودند. تا سال 1920 از کوره بلند تنها برای تولید آهن خام استفاده می‌شد و سبب این مساله بود که به‌جای شارژ کردن کانه‌های آهن خالص، کانه‌های آهن منگنز دار، كروم دار و يا تيتانيم دار جهت توليد فرو آلیاژها شارژ می‌شدند و عیار پایین محصولات نهایی را به دنبال داشت.
برای تولید مواد فروتیتانیوم از مواد اولیه ای از قبیل ایلمنایت ، پرووفسکیت و کنسانتره سرباره نیز استفاده میکنند . همچنین از قراضه تیتانیوم برای ساخت تیتانیوم های درصد بالا یعنی بالای 70 درصد استفاده میکنند . گاها برای تولید فروتیتانیوم از مواد در دسترسی از جمله فروسیلسکون-تیتانیوم استفاده میکنند .
امروزه فروتیتانیوم اغلب از طریق ذوب قراضه تیتانیوم با آهن در کوره القایی تولید می­‌شود. به این طریق که این مواد را در کوره های القایی و کوره های قوس الکتریکی تا حدود 1100 درجه سانتی گراد حرارت میدهند و ذوب میکنند و سپس این مواد مذاب را با یکدیگر مخلوط میکنند. فروتیتانیوم را به وسیله احیاء آلومینیوترمیک ایلمنایت نیز به دست می‌­آورند که محصول حاصله تقریبا حاوی 40 درصد وزنی تیتانیوم، 8 درصد وزنی آلومینیوم و به همراه مقدار متعادل آهن می­‌باشد. این ترکیب در فرمولاسیون بسیاری از مفتول­‌ها یا پوشش­‌های الکترود­های جوشکاری کاربرد دارد.با توجه به اینکه مهم­ترین کاربرد تیتانیوم، زدایش کربن و نیتروژن و اکسیژن از فولاد است، بهتر است فروتیتانیوم اولیه تا حد امکان کم­ترین مقدار این عناصر را داشته باشد. به همین دلیل، فروتیتانیوم معمولاً بر اساس درصد تیتانیوم قیمت گذاری می­‌شود.
تولید فروتیتانیوم به روش کربوترمیک باعث افزایش مقدار کربن در این آلیاژ می‌­شود و چون عمده کاربرد فروتیتانیوم برای ترکیب شدن با کربن مذاب است، وجود کربن در فروتیتانیوم نامطلوب بوده و این روش تولید امرزوه به ندرت به­ کار می­‌رود. فروتیتانیوم تولید شده با این روش حاوی 02 15-18  درصد تیتانیوم است.
اصلی ترین گریدهای فروتیتانیوم، FeTi 35 و FeTi 70 هستند که اولی 35 درصد و دومی 70 درصد تیتانیوم دارد. گرید 35 درصدی از ایلمنایت تولید شده و گرید 70 درصدی از ذوب کردن قراضه های تیتانیوم در کوره تولید می شود.
1.استفاده در صنعت فولاد
2.دادن قابلیت حلالیت بسیار زیاد به آهن ، نسبت به آهن خالص
3.استفاده به عنوان مواد دی اکسیداسیون
4.از بین بردن نیتروژن و گوگرد موجود در فلزات و ریخته گری
5.جلوگیرنده از خورندگی در فولادهای ضدزنگ
6.تولید انواع فولادهای ضدزنگ با گرید بالا
7.صنایع ماشین سازی و کشتی سازی
8.صنایع حمل و نقل هوایی
9.الکترود جوشکاری
10. افزایش مقاومت ابزار در برابر ترک خوردگی