Сталеплавильное производство не «всегда» требует повышения содержания углерода, но в большинстве случаев их использование является наиболее экономичным, точным и эффективным способом достижения целевых требований по содержанию углерода для данной марки стали.
1. Сущность сталеплавильного производства: процесс обезуглероживания. Основным сырьем для производства стали является расплавленный чугун (из доменной печи), который имеет очень высокое содержание углерода, обычно от 3,5% до 4,5%.
Он также содержит примеси, такие как фосфор, сера, кремний и марганец. Этот расплавленный чугун с высоким-углеродом очень хрупкий и твердый, практически не обладающий ударной вязкостью, что делает его непригодным для ковки, прокатки или другой обработки пластмасс, что ограничивает его применение.
Основная задача сталеплавильного производства состоит в том, чтобы резко окислить и удалить эти лишние элементы, особенно углерод, из расплавленного железа путем продувки кислородом.
В конечном итоге мы контролируем содержание углерода на уровне ниже 2,0%, а для большинства сталей содержание углерода составляет даже от 0,03% до 1,0%.
Таким образом, с макроскопической точки зрения производство стали представляет собой процесс «обезуглероживания».
2. Если обезуглероживание необходимо, зачем одновременно добавлять углерод?
Это звучит противоречиво, но именно в этом суть проблемы.
Основные причины заключаются в следующем:
Причина 1: Необходимость чрезмерного обезуглероживания и точного контроля
При производстве стали с кислородной-дутой продувкой реакция окисления углерода протекает чрезвычайно энергично и быстро.
Снизить содержание углерода с 4% до 0,1% легко, но точно остановиться на уровне 0,1% очень сложно.
«Неудержимый» эффект: на практике, чтобы обеспечить достаточное удаление вредных элементов, таких как фосфор и сера, процесс продувки кислородом часто продолжается до тех пор, пока содержание углерода не станет ниже целевого значения.
Это приводит к чрезмерному обезуглероживанию.
Контроль конечной точки: когда содержание углерода в расплавленной стали уже очень низкое, определение конечного содержания углерода с помощью таких процессов, как испытания и измерение температуры, может привести к результату, который уже ниже целевого значения.
Поэтому общая стратегия в современном производстве стали такова: «Сначала еще немного обезуглероживайте, а затем добавляйте обратно».
То есть сначала обезуглероживают углерод до уровня, немного ниже целевого значения (это гарантирует, что другие примеси также будут достаточно удалены), а затем, во время процесса выпуска или рафинирования, точно отрегулируйте содержание углерода до целевого диапазона, добавив присадку углерода.
Причина вторая: использование стального лома в качестве сырья
Современное производство стали в электродуговых печах в основном использует в качестве сырья стальной лом.
В процессе плавки стальной лом поглощает кислород из воздуха, в результате чего углерод в расплавленной стали окисляется и теряется. При этом сам стальной лом может иметь недостаточное содержание углерода. Следовательно, после плавки стального лома необходимо добавить присадку углерода, чтобы дополнить и отрегулировать содержание углерода.
Причина третья: необходимость производства высоко-углеродистой стали.
Для некоторых марок высокоуглеродистой-стали, таких как пружинная сталь (содержание углерода примерно 0,6–0,75 %), инструментальная сталь и подшипниковая сталь (содержание углерода примерно 1,0 %), даже если весь углерод в расплавленном чугуне сохраняется, требуемое содержание углерода может быть не достигнуто.
В этом случае необходимо добавить большое количество усилителя углерода.
3. Что такое углеродный райзер?
Почему это?
Carbon raisers are not ordinary coal or coke, but rather specially treated carbonaceous materials with extremely high carbon content (usually >95%) и чрезвычайно низкий уровень примесей, таких как сера, фосфор и азот.
Распространенные типы включают в себя: Прокаленный нефтяной кокс. Устройство для повышения углерода: наиболее часто используемый тип, с хорошими характеристиками и умеренной ценой.
Графитированный науглероживающий агент: самая высокая скорость абсорбции, наименьшее количество примесей, но и самый дорогой.
Обычно используется для-высококачественных специальных сталей.
Науглероживающий агент-на основе угля: низкая стоимость, но больше примесей. Обычно используется для чугунных деталей с менее строгими требованиями; редко используется в сталеплавильном производстве.
Преимущества использования науглероживателей:
* Точный и контролируемый: можно добавлять по рассчитанному весу, например, соль, чтобы точно-настроить окончательный состав расплавленной стали.
* Высокая чистота. Высококачественные реагенты для донауглероживания-не вносят новых вредных примесей, что позволяет избежать «загрязнения» расплавленной стали.
* Высокая скорость поглощения: при подходящих условиях процесса (например, при ударном перемешивании расплавленной стали во время выпуска) степень поглощения углерода может достигать 85–95%.
* Экономичность-эффективность: по сравнению с «удержанием» углерода путем контроля продувки кислородом, использование науглероживающих агентов для «регулировки» содержания углерода проще, надежнее и имеет более низкую общую стоимость.
Краткое содержание
Вкратце: Производство стали — относительно обширный процесс, в первую очередь ориентированный на обезуглероживание, тогда как современная промышленность требует чрезвычайно точных требований к составу стали.
Углеродные донауглероживания как метод «тонкой-настройки» прекрасно разрешают противоречие между «экстенсивным обезуглероживанием» и «точным контролем». Они позволяют крупномасштабное-, эффективное и недорогое-производство стали с точным составом и стабильными характеристиками.
Можно сказать, что без углеродных донауглероживателей, такого простого и эффективного материала, эффективность и качество продукции современной сталелитейной промышленности были бы значительно снижены.
