Nawęglacze wpływają na wytapianie na wiele sposobów. Wybór odpowiedniego nawęglacza i jego prawidłowe użycie ma kluczowe znaczenie dla kontroli kosztów produkcji i stabilizacji jakości produktu.
Główne czynniki wpływające można podzielić na następujące kategorie:
1. Stała zawartość i czystość węgla
Jest to najbardziej krytyczny wskaźnik, bezpośrednio określający wydajność i koszt nawęglacza.
Stała zawartość węgla: odnosi się do ilości węgla, która faktycznie może zostać wchłonięta w nawęglaniu.
Wpływ: Im wyższa zawartość węgla stałego, tym wyższa wydajność nawęglania. Im mniejsza dodana ilość, tym mniej będzie powstawać żużel, co pomaga zmniejszyć zużycie energii i minimalizuje erozję wykładziny pieca. Nawęglacze o niskiej zawartości węgla stałego wymagają dodawania dużych ilości, co powoduje zwiększone zużycie energii i niestabilną pracę.
Zawartość szkodliwych zanieczyszczeń:
Siarka (S): Jest to najbardziej szkodliwy pierwiastek. Siarka może poważnie wpływać na właściwości mechaniczne stali (kruchość na gorąco) i zwiększać koszty odsiarczania. Wysokiej-jakości nawęglacze wymagają wyjątkowo niskiej zawartości siarki. Azot (N): Niektóre grafitowane nawęglacze (takie jak te wytwarzane z koksu naftowego) mogą zawierać wysoką zawartość azotu, co może prowadzić do wzbogacenia stopionej stali w azot. Jest to fatalna wada w przypadku niektórych-gatunków stali wysokiej jakości (takich jak stal samochodowa i stal-do głębokiego tłoczenia).
Popiół: popiół to-niepalny związek nieorganiczny występujący w nawęglaczu. Wysoka zawartość popiołu zwiększa ilość żużla, zmniejsza skuteczność nawęglania i może wprowadzać zanieczyszczenia do roztopionej stali.
2. Szybkość wchłaniania i szybkość rozpuszczania
Od tego zależy skuteczność i działanie nawęglacza.
Współczynnik absorpcji: odnosi się do stosunku węgla faktycznie wchodzącego do żelaza/stal do dodanego węgla.
Wpływ: Na szybkość absorpcji wpływają takie czynniki, jak rodzaj nawęglacza, czas dodawania i proces wytapiania. Ogólnie rzecz biorąc, nawęglacze poddane grafityzacji w wysokiej-temperaturze mają bardziej stabilną strukturę krystaliczną oraz wyższą i stabilniejszą szybkość absorpcji (sięgającą ponad 90%).
Szybkość rozpuszczania:
Wpływ: Zbyt duża szybkość rozpuszczania (np. częściowo amorficzny węgiel) może prowadzić do gwałtownego wrzenia węgla, zwiększając spalanie węgla i zużycie energii; zbyt mała szybkość rozpuszczania może skutkować przedłużonym nawęglaniem, opóźniając produkcję. Idealna prędkość to płynne i szybkie rozpuszczanie.
3. Rozmiar i rozkład cząstek
Rozmiar cząstek wpływa bezpośrednio na zachowanie rozpuszczania i wydajność nawęglacza w roztopionym metalu.
Rozmiar cząstek:
Zbyt drobny: łatwo unosi się na powierzchni cieczy i jest porywany przez gazy z pieca, co powoduje poważne wypalenie, niską wydajność i zanieczyszczenie środowiska.
Zbyt gruby: Opada na dno pieca i rozpuszcza się powoli, prawdopodobnie pozostając niecałkowicie rozpuszczonym na końcu procesu wytapiania, co powoduje nierówny skład.
Rozkład wielkości cząstek: Wymagany jest jednakowy rozmiar cząstek. Nadmierne zróżnicowanie wielkości cząstek doprowadzi do asynchronicznego rozpuszczania, a w konsekwencji do niestabilnej szybkości absorpcji.
4. Mikrostruktura i morfologia kryształów
Jest to bezpośrednio związane z surowcami i procesem produkcyjnym nawęglacza (czy był on grafityzowany).
Stopień grafityzacji:
Grafitowane nawęglacze mają strukturę krystaliczną uporządkowanych płatków grafitu, podobną do struktury krystalicznej grafitu w żeliwie. Dlatego mają dobrą odziedziczalność, nie tylko zwiększając nawęglanie, ale także sprzyjając grafityzacji, zapobiegając tendencji do żeliwa białego oraz poprawiając właściwości mechaniczne i właściwości przetwórcze żeliwa. Nie-grafityzujące odwęglacze (takie jak zwykły kalcynowany koks naftowy): ich struktura krystaliczna jest nieuporządkowana, a atomy węgla są rozmieszczone losowo. Chociaż zapewniają akceptowalną rekarburację, mają niewielką zdolność do promowania grafityzacji.
Porowatość: Umiarkowana porowatość ułatwia penetrację metalu i przyspiesza rozpuszczanie.
Wniosek: Wybierając nawęglacz, należy wziąć pod uwagę nie tylko cenę i stałą zawartość węgla. Weź pod uwagę zawartość zanieczyszczeń, takich jak siarka i azot, stopień grafityzacji i wielkość cząstek. Optymalny wybór należy rozważyć w połączeniu z pożądanym sprzętem do topienia (piec elektryczny/żeliwiak), temperaturą spuszczania i rodzajem produktu (żeliwo/staliwo, części standardowe/-z najwyższej półki. W przypadku produkcji wysokiej-żeliwa sferoidalnego wysokiej jakości-nawęglacze grafityzujące są zazwyczaj najbardziej-opłacalną opcją.
