Produkcja stali nie „zawsze” wymaga stosowania substancji zwiększających zawartość węgla, ale w większości przypadków ich użycie jest najbardziej ekonomicznym, precyzyjnym i skutecznym sposobem osiągnięcia docelowych wymagań dotyczących zawartości węgla dla gatunku stali.
1. Istota hutnictwa: proces odwęglenia. Głównym surowcem do produkcji stali jest stopione żelazo (z wielkiego pieca), które ma bardzo wysoką zawartość węgla, zwykle od 3,5% do 4,5%.
Zawiera również zanieczyszczenia, takie jak fosfor, siarka, krzem i mangan. To roztopione żelazo o dużej zawartości węgla-jest bardzo kruche i twarde, prawie nie ma wytrzymałości, co sprawia, że nie nadaje się do kucia, walcowania ani innej obróbki plastycznej, co ogranicza jego zastosowanie.
Podstawowym zadaniem hutnictwa stali jest gwałtowne utlenienie i usunięcie nadmiaru pierwiastków, zwłaszcza węgla, ze stopionego żelaza poprzez wdmuchnięcie tlenu.
Docelowo kontrolujemy zawartość węgla poniżej 2,0%, a w przypadku większości stali zawartość węgla wynosi nawet od 0,03% do 1,0%.
Dlatego z makroskopowego punktu widzenia produkcja stali jest procesem „odwęglania”.
2. Jeśli konieczne jest odwęglenie, po co jednocześnie dodawać węgiel?
Brzmi to sprzecznie, ale właśnie w tym tkwi sedno problemu.
Główne powody są następujące:
Powód 1: Potrzeba nadmiernego odwęglenia i precyzyjnej kontroli
W przypadku stali-rozdmuchiwanej tlenem reakcja utleniania węgla jest niezwykle energiczna i szybka.
Redukcja emisji dwutlenku węgla z 4% do 0,1% jest łatwa, ale dokładne zatrzymanie się na poziomie 0,1% jest bardzo trudne.
Efekt „nie do zatrzymania”: W praktyce, aby zapewnić wystarczające usunięcie szkodliwych pierwiastków, takich jak fosfor i siarka, proces wdmuchiwania tlenu często trwa do momentu, aż zawartość węgla będzie niższa od wartości docelowej.
Prowadzi to do nadmiernego odwęglenia.
Kontrola punktu końcowego: Gdy zawartość węgla w roztopionej stali jest już bardzo niska, określenie końcowej zawartości węgla za pomocą procesów takich jak testowanie i pomiar temperatury może skutkować wynikiem, który będzie już niższy od wartości docelowej.
Dlatego powszechną strategią we współczesnym hutnictwie stali jest: „Najpierw odwęglaj trochę więcej, a następnie dodaj z powrotem”.
Oznacza to, że najpierw odwęglamy węgiel do poziomu nieco niższego od wartości docelowej (zapewnia to wystarczające usunięcie również innych zanieczyszczeń), a następnie podczas procesu spuszczania lub rafinacji precyzyjnie dostosowujemy zawartość węgla do docelowego zakresu poprzez dodanie substancji podnoszącej węgiel.
Powód drugi: wykorzystanie złomu stalowego jako surowca
W nowoczesnej produkcji stali w elektrycznym piecu łukowym jako surowiec wykorzystuje się przede wszystkim złom stalowy.
Podczas procesu topienia złom stalowy pochłania tlen z powietrza, powodując utlenienie i utratę węgla zawartego w roztopionej stali. Jednocześnie sam złom stalowy może mieć niewystarczającą zawartość węgla. Dlatego po stopieniu złomu stalowego należy dodać środek zwiększający zawartość węgla w celu uzupełnienia i dostosowania zawartości węgla.
Powód trzeci: potrzeba wysokiej{{0}produkcji stali węglowej
W przypadku niektórych gatunków stali-wysokowęglowej, takich jak stal sprężynowa (zawartość węgla około 0,6–0,75%), stal narzędziowa i stal łożyskowa (zawartość węgla około 1,0%), nawet jeśli cały węgiel zawarty w roztopionym żelazie zostanie zachowany, wymagana zawartość węgla może nie zostać osiągnięta.
W takim przypadku należy dodać dużą ilość środka zwiększającego węglowość.
3. Co to jest podnośnik węglowy?
Dlaczego to?
Carbon raisers are not ordinary coal or coke, but rather specially treated carbonaceous materials with extremely high carbon content (usually >95%) i wyjątkowo niski poziom zanieczyszczeń, takich jak siarka, fosfor i azot.
Typowe typy obejmują: Kalcynowany koks naftowy. Podwyższacz węgla: Najczęściej stosowany typ, charakteryzujący się dobrą wydajnością i umiarkowaną ceną.
Grafitowany środek nawęglający: najwyższa szybkość wchłaniania, najmniejsza ilość zanieczyszczeń, ale także najdroższa.
Zwykle stosowany w-wysokiej jakości stalach specjalnych.
Środek do nawęglania-na bazie węgla: niski koszt, ale większe zanieczyszczenia. Zwykle stosowany do części żeliwnych o mniej rygorystycznych wymaganiach; rzadko stosowany w hutnictwie stali.
Zalety stosowania środków nawęglających:
* Precyzyjne i kontrolowane: można je dodawać w obliczonych ilościach, np. dodając sól, w celu dokładnego-dostrojenia końcowego składu roztopionej stali.
* Wysoka czystość: wysokiej-jakości środki nawęglające nie wprowadzają nowych szkodliwych zanieczyszczeń, co pozwala uniknąć „zanieczyszczenia” roztopionej stali.
* Wysoka szybkość absorpcji: w odpowiednich warunkach procesu (takich jak mieszanie udarowe stopionej stali podczas gwintowania) szybkość absorpcji węgla może osiągnąć 85% -95%.
* Oszczędność-kosztowa: w porównaniu z „zatrzymywaniem” węgla poprzez kontrolowanie nadmuchu tlenu, stosowanie środków nawęglających w celu „regulowania” zawartości węgla jest prostsze, bardziej niezawodne i ma niższy koszt całkowity.
Streszczenie
Podsumowując: Produkcja stali jest procesem stosunkowo rozległym, skupiającym się przede wszystkim na odwęgleniu, podczas gdy współczesny przemysł wymaga niezwykle precyzyjnych wymagań dotyczących składu stali.
Nawęglacze węglowe, jako metoda „dokładnego-dostrojenia”, doskonale rozwiązują sprzeczność pomiędzy „intensywnym odwęgleniem” a „precyzyjną kontrolą”. Umożliwiają-na dużą skalę, wydajną i tanią-produkcję stali o precyzyjnym składzie i stabilnych parametrach.
Można powiedzieć, że bez nawęglaczy węglowych, tak prostego i wydajnego materiału, wydajność i jakość produktów współczesnego przemysłu stalowego byłaby znacząco zagrożona.
