Fabricarea oțelului nu necesită „întotdeauna” dispozitive de ridicare a carbonului, dar în majoritatea cazurilor, utilizarea acestora este cea mai economică, precisă și eficientă modalitate de a atinge cerințele țintă privind conținutul de carbon pentru calitatea de oțel.
1. Esența producției de oțel: un proces de decarburare. Principala materie primă pentru fabricarea oțelului este fierul topit (din furnal), care are un conținut foarte mare de carbon, de obicei între 3,5% și 4,5%.
De asemenea, conține impurități precum fosfor, sulf, siliciu și mangan. Acest fier topit cu conținut ridicat de-carbon este foarte fragil și dur, aproape deloc dur, ceea ce îl face nepotrivit pentru forjare, laminare sau alte procese de plastic, limitându-i astfel aplicațiile.
Sarcina de bază a producției de oțel este de a oxida și îndepărta în mod violent aceste elemente în exces, în special carbonul, din fierul topit prin suflarea de oxigen.
În cele din urmă, controlăm conținutul de carbon sub 2,0%, iar pentru majoritatea oțelurilor, conținutul de carbon este chiar între 0,03% și 1,0%.
Prin urmare, dintr-o perspectivă macroscopică, fabricarea oțelului este un proces de „decarburizare”.
2. Dacă este necesară decarburarea, de ce să adăugați carbon în același timp?
Acest lucru sună contradictoriu, dar este tocmai miezul problemei.
Principalele motive sunt următoarele:
Motivul 1: Nevoia de decarburare excesivă și control precis
În fabricarea oțelului suflat cu oxigen-, reacția de oxidare a carbonului este extrem de viguroasă și rapidă.
Reducerea carbonului de la 4% la 0,1% este ușoară, dar oprirea precisă la 0,1% este foarte dificilă.
Efectul „de neoprit”: în practică, pentru a asigura o îndepărtare suficientă a elementelor dăunătoare precum fosforul și sulful, procesul de suflare a oxigenului continuă adesea până când conținutul de carbon este mai mic decât valoarea țintă.
Aceasta duce la o decarburare excesivă.
Controlul punctului final: Când carbonul din oțelul topit este deja foarte scăzut, determinarea conținutului final de carbon prin procese precum testarea și măsurarea temperaturii poate duce la un rezultat care este deja mai mic decât valoarea țintă.
Prin urmare, strategia comună în producția modernă de oțel este: „Decarburați mai întâi puțin, apoi adăugați-l înapoi”.
Adică, mai întâi decarburați carbonul la un nivel puțin mai mic decât valoarea țintă (acest lucru asigură că și alte impurități sunt îndepărtate suficient), apoi, în timpul procesului de atingere sau rafinare, ajustați cu precizie conținutul de carbon la intervalul țintă prin adăugarea unui ridicator de carbon.
Motivul doi: Utilizarea deșeurilor de oțel ca materie primă
Fabricarea de oțel în cuptorul cu arc electric modern folosește în principal oțel vechi ca materie primă.
În timpul procesului de topire, deșeurile de oțel absoarbe oxigenul din aer, determinând oxidarea și pierderea carbonului din oțelul topit. Simultan, deșeurile de oțel în sine pot avea un conținut insuficient de carbon. Prin urmare, după topirea deșeului de oțel, trebuie adăugat un ridicător de carbon pentru a suplimenta și ajusta conținutul de carbon.
Motivul trei: necesitatea unei producții mari de-oțel carbon
Pentru unele clase de oțel cu conținut ridicat de-carbon, cum ar fi oțelul pentru arc (conținut de carbon aproximativ 0,6%-0,75%), oțelul pentru scule și oțelul pentru rulmenți (conținutul de carbon aproximativ 1,0%), chiar dacă tot carbonul din fierul topit este reținut, conținutul de carbon necesar poate să nu fie îndeplinit.
În acest caz, trebuie adăugată o cantitate mare de ridicător de carbon.
3. Ce este o ridicare de carbon?
De ce?
Carbon raisers are not ordinary coal or coke, but rather specially treated carbonaceous materials with extremely high carbon content (usually >95%) și niveluri extrem de scăzute de impurități precum sulf, fosfor și azot.
Tipurile comune includ: Cocs de petrol calcinat Raiser de carbon: Tipul cel mai des folosit, cu performanțe bune și un preț moderat.
Agent de recarburare grafitizat: cea mai mare rată de absorbție, cele mai puține impurități, dar și cel mai scump.
Utilizat în mod obișnuit în oțelurile speciale-de înaltă calitate.
Agent de recarburare pe bază de cărbune-: cost scăzut, dar impurități mai mari. Folosit în general pentru piese din fontă cu cerințe mai puțin stricte; rar folosit în fabricarea oțelului.
Avantajele utilizării agenților de recarburare:
* Precis și controlabil: poate fi adăugat în greutăți calculate, cum ar fi adăugarea de sare, pentru a ajusta-compoziția finală a oțelului topit.
* Puritate ridicată: agenții de recarburare de-înaltă calitate nu introduc noi impurități dăunătoare, evitând „contaminarea” oțelului topit.
* Rată ridicată de absorbție: în condiții de proces adecvate (cum ar fi utilizarea amestecării prin impact din oțel topit în timpul atingerii), rata de absorbție a carbonului poate ajunge la 85%-95%.
* Cost-eficiente: în comparație cu „reținerea” carbonului prin controlul suflarii oxigenului, utilizarea agenților de recarburare pentru a „ajusta” conținutul de carbon este mai simplă, mai fiabilă și are un cost global mai mic.
Rezumat
În rezumat: Fabricarea oțelului este un proces relativ extins, axat în primul rând pe decarburare, în timp ce industria modernă cere cerințe extrem de precise pentru compoziția oțelului.
Recarburatoarele cu carbon, ca metodă de „-reglare fină”, rezolvă perfect contradicția dintre „decarburarea extinsă” și „controlul precis”. Acestea permit producția de oțel la scară largă, eficientă și cu costuri reduse-cu compoziție precisă și performanță stabilă.
Se poate spune că fără recarburatoare de carbon, un material atât de simplu și eficient, eficiența și calitatea produsului din industria siderurgică modernă ar fi semnificativ compromise.
