Po'lat va quyish sanoatida qo'llaniladigan uglerod ko'targichlarning turlari

Kirish
Zamonaviy qora metallurgiya dunyosida uglerod oddiy kimyoviy tarkibiy qismdan ancha ko'pdir; po'lat va quyma temirning mexanik, issiqlik va mikro tuzilmaviy xususiyatlarini boshqaradigan asosiy qotishma element hisoblanadi. Yuqori{1}}karbonli sim novdalarning kuchlanish kuchini sozlash yoki egiluvchan temir quymalarda grafit parchalarining taqsimlanishini nazorat qilish muhim ahamiyatga ega.
Elektr kamon pechlari, asosiy kislorodli pechlar yoki induksion eritish moslamalarida yuqori-haroratli erish jarayonida uglerodning muhim qismi oksidlanish, shlak reaktsiyalari va yonish natijasida yo'qoladi. Ushbu yo'qotilgan uglerodni to'ldirish va aniq maqsadli kimyoga erishish uchun eritish sexi operatorlari uglerodni ko'taruvchi-ko'pincha qayta karbonlashtiruvchi, uglerod qo'shimchasi yoki karbonlashtiruvchi vosita deb ataladigan maxsus qo'shimchaga tayanadi.
Uglerod ko'taruvchisi - bu eritilgan temir yoki po'latda tez erishi uchun mo'ljallangan uglerodli material bo'lib, eritmaning umumiy uglerod kontsentratsiyasini oshiradi. Biroq, barcha uglerodli materiallar bir xil ishlamaydi. Uglerod qo'shimchasini tanlash to'g'ridan-to'g'ri uglerodning assimilyatsiya qilish samaradorligiga, cüruf shakllanishiga, o'choqqa chidamliligiga va yakuniy quyishning fizik xususiyatlariga ta'sir qiladi.
Turli xil turdagi uglerod ko'targichlarini, ularning kimyoviy tarkibi, yutilish dinamikasi va sanoatda qo'llash usullarini baholash po'lat ishlab chiqaruvchilar va quyish muhandislariga uglerodni qayta ishlashni optimallashtirish, zararli aralashmalarni minimallashtirish, energiya xarajatlarini kamaytirish va doimiy ravishda yuqori-temir qotishmalarini ishlab chiqarish imkonini beradi.

Uglerod ko'taruvchilarning birlamchi turlari va ularning fizik xususiyatlari
Uglerod qo'shimchalari, birinchi navbatda, xom ashyo manbalari va ularni ishlab chiqarishda ishlatiladigan sanoat issiqlik bilan ishlov berish jarayonlari- bo'yicha tasniflanadi. Termal ishlov berish darajasi materialning grafitlanish darajasini, qattiq uglerod kontsentratsiyasini va uchuvchi tarkibini aniqlaydi.
Neft/koʻmir xomashyosi ──► Termal kalsinatsiya / grafitizatsiya ──► Karbon koʻtaruvchi mahsulot
Grafitlangan neft koks (GPC)
Grafitlangan neft koks, odatda GPC sifatida qisqartiriladi, sintetik uglerod qo'shimchalari orasida eng yuqori darajani ifodalaydi. GPC 2500 dan 3000 gradusgacha bo'lgan haroratlarda grafitizatsiya pechlarida-xom neftni qayta ishlashning qo'shimcha mahsuloti bo'lgan yashil neft koksini-ekstremal termik ishlov berish orqali ishlab chiqariladi.
Ushbu ekstremal termal ishlov berish tasodifiy uglerod atomlarini tartibli, kristalli olti burchakli grafit panjarasiga aylantiradi. Shu bilan birga, yuqori{1}}haroratli termal tozalash deyarli barcha uchuvchi birikmalar, oltingugurt va gazlarni haydab chiqaradi. GPC odatda 98,5% yoki 99,0% dan oshiq qattiq uglerod tarkibiga ega, juda past oltingugurt darajasi (ko'pincha 0,05% dan past) va minimal azot miqdori. Grafit tuzilishi tufayli GPC tez suyuq metallga eriydi va yuqori singdirish tezligini ta'minlaydi, bu esa uni egiluvchan va kulrang temir quymalarini ishlab chiqaradigan yuqori-aniqlikdagi quyish zavodlari uchun afzal qilingan qayta karbürizatorga aylantiradi.
Kalsinlangan neft koks (CPC)
Kalsinlangan neft koksi yashil neft koksini aylanadigan pechlarda-odatda 1200 dan 1400 daraja Selsiy boʻyicha pastroq termal diapazonlarda isitish orqali ishlab chiqariladi. Ushbu kalsinatsiya jarayoni namlik va uchuvchi uglevodorodlarni olib tashlaydi, materialning zichligi va qattiq uglerod miqdorini oshiradi (odatda 97,0% dan 98,5% gacha).
Biroq, standart kalsinlash paytidagi haroratlar haqiqiy grafitlanishni keltirib chiqarish uchun etarli emasligi sababli, CPC amorf uglerod tuzilishini saqlab qoladi. Uning oltingugurt miqdori GPC ga qaraganda sezilarli darajada yuqori bo'lib, xom neft manbasiga qarab, odatda 0,5% dan 3,0% gacha. CPC birlamchi po'lat ishlab chiqarish sexlarida tejamkor qayta karbürizator sifatida keng qo'llaniladi, bu erda oltingugurt miqdori yuqoriroq bo'lishi mumkin yoki keyinchalik po'lat metallurgiya stansiyalarida oltingugurtdan tozalanadi.
Tabiiy grafit
Tabiiy grafit - metamorfik jins konlaridan qazib olingan tabiiy mineral. Metallurgiya sanoatiga ikkita asosiy shaklda etkazib beriladi: parcha grafit va amorf grafit.
Flake Graphite: Yuqori qattiq uglerod miqdori (odatda 90% dan 95%) bo'lgan kristalli tuzilishga ega. U yaxshi singdirishni ta'minlasa-da, uning tarkibidagi tabiiy kul-asosan, kremniy oksidi va alumina- eritish pechida shlak hajmini oshirishi mumkin.
Amorf grafit: Mikrokristalli tabiiy grafit, odatda pastroq sobit uglerod darajasini (75% dan 85%) va sezilarli darajada yuqori kul tarkibini namoyish etadi. Yuqori nopoklik profili tufayli amorf grafit odatda past darajadagi po'latni qayta karbürizatsiya qilish yoki qattiq kimyoviy bardoshlik talab qilinmaydigan po'choq qo'shish bilan cheklangan.
Antrasit koʻmir-asosidagi uglerod koʻtargichlar
Antrasit ko'mir yuqori-navbatdagi tabiiy uglerod manbai bo'lib, uni issiqlik bilan qayta ishlanib, iqtisodiy rekarburizatorlar ishlab chiqarish mumkin. Bular ikkita asosiy toifaga bo'linadi:
Elektr bilan kalsinlangan antrasit (ECA): Yuqori sifatli xomashyo antrasit koʻmir vertikal elektr pechlarida 1800 dan 2000 daraja Selsiygacha boʻlgan haroratda isitiladi. Ushbu elektr bilan ishlov berish namlik va uchuvchi moddalarni olib tashlaydi, elektr o'tkazuvchanligini oshiradi va uglerod panjarasini qisman tekislaydi. ECA odatda 93% dan 96% gacha, past uchuvchi moddalar va o'rtacha oltingugurt darajasi (0,1% dan 0,3%) bo'lgan qattiq uglerod miqdorini taklif qiladi.
Gazli kaltsiylangan antrasit (GCA): Xom antrasit gaz bilan ishlaydigan aylanma pechlarda-pastroq haroratlarda (taxminan 1200 daraja Selsiy) kaltsiylanadi. GCA ECA bilan solishtirganda kamroq qattiq uglerod miqdori (88% dan 93%) va yuqori kul va uchuvchi darajalarga ega. Antrasit{7}}asosidagi mahsulotlar elektr kamon pechlarida konstruktiv po'lat ishlab chiqarish uchun tejamkor qayta karbürizator bo'lib xizmat qiladi.

Metallurgiya ta'siri va asosiy sifat parametrlari
Tegishli uglerod ko'targichni tanlash uning kimyoviy tarkibiy qismlari va fizik xususiyatlarini to'liq tahlil qilishni talab qiladi. Pastroq uglerod qo'shimchasini kiritish eritmani ifloslantirishi, qimmatbaho porozlik nuqsonlarini keltirib chiqarishi yoki o'choq qoplamalariga jiddiy zarar etkazishi mumkin.
Ruxsat etilgan uglerod va uchuvchi moddalar va kul
Qayta karbürizatorni baholashda foydalaniladigan asosiy ko'rsatkich uning belgilangan uglerod foizi-erigan vannada erishi mumkin bo'lgan uglerodning haqiqiy ulushi hisoblanadi. Ruxsat etilgan uglerod umumiy massadan namlik, uchuvchi moddalar va qoldiq kulni ayirish yo'li bilan hisoblanadi.
Uchuvchi moddalar engil uglevodorodlar va gazlardan iborat bo'lib, suyuq po'lat bilan aloqa qilganda darhol bug'lanadi. Yuqori uchuvchi tarkib haddan tashqari olov hosil bo'lishiga, tutunga va uglerodning kamayishiga olib keladi. Kul kremniy dioksidi, alyuminiy oksidi va temir oksidi- yonmaydigan noorganik oksidlardan iborat. Yuqori kul miqdori uglerod samaradorligini pasaytiradi, cüruf hajmini oshiradi, o'choqning refrakter aşınmasını tezlashtiradi va hosil bo'lgan cüruf qatlamini eritish uchun qo'shimcha elektr energiyasini sarflaydi.
Nopoklarning zararli ta'siri
Uglerod qo'shimchasi ichidagi iz aralashmalari quyma metallarning yakuniy mexanik yaxlitligini sezilarli darajada buzishi mumkin:
Oltingugurt: Oltingugurt ataylab ba'zi erkin ishlov beriladigan uglerodli po'latlarga-qo'shilsa-da, u egiluvchan (tugunli) temir ishlab chiqarishda juda zararli. Haddan tashqari oltingugurt magniyni nodulizatsiya qiluvchi moddalarni zararsizlantiradi, sferik grafit hosil bo'lishining oldini oladi va nuqsonli grafit morfologiyasini keltirib chiqaradi.
Azot: Past darajadagi uglerodli qo'shimchalardan azot olish po'lat quymalarida teshik g'ovakligi va donalararo yorilishlarni keltirib chiqarishi mumkin. Biroq, matritsali perlit hosil bo'lishini rag'batlantirish uchun maxsus kulrang temir dasturlarida nazorat ostida azot darajalari ba'zan maqsadga muvofiqdir.
Vodorod va namlik: uglerod granulalarida so'rilgan namlik erigan po'lat haroratida parchalanib, suyuq metallga erkin vodorod gazini chiqaradi. Eritilgan vodorod qattiq vodorodning mo'rtlashishiga, er osti g'ovakligiga va qattiqlashtiruvchi quymalarda sovuq yorilishlarga olib keladi.
Uglerodni yutish samaradorligi va erish dinamikasi
Uglerodni singdirish samaradorligi suyuqlik hammomida muvaffaqiyatli eriydigan qo'shilgan uglerodning shlak yoki oksidlanish natijasida yo'qolgan miqdoriga nisbatan ulushini anglatadi. Yuqori kristalli grafitizatsiya (GPCda topilganidek) erish tezligini keskin oshiradi, chunki grafit atom qatlamlari erigan temir matritsaga osonlik bilan siljiydi va aralashadi.
Zarrachalar o'lchami yutilish mexanikasini ham boshqaradi. Yupqa uglerod changlari suyuqlik vannasiga yetmasdan oldin ekstraksiya qopqog'ida tez yonib ketadi, haddan tashqari qo'pol bo'laklar esa juda sekin eriydi va shlak qatlami ustida suzib yuradi. Optimal zarracha o'lchami-odatda o'choq qo'shimchalari uchun 1 dan 5 millimetrgacha-tez erish va maksimal rentabellikni ta'minlaydi.

Po'lat ishlab chiqarish va quyma quyishda qo'llash strategiyalari
Uglerod ko'targichni kiritish uchun ishlatiladigan texnika eritish pechiga, maqsadli kimyoga va ishlov berish haroratiga qarab sezilarli darajada farq qiladi.
Po'lat ishlab chiqarishda elektr ark pechlari va po'lat metallurgiya
Zamonaviy elektr ark pechining (EAF) po'lat ishlab chiqarish operatsiyalarida qayta karbürizatorlar bir necha qayta ishlash bosqichlarida joriy etiladi. Dastlabki hurdalarni zaryadlash paytida, eritmaning boshlang'ich uglerod darajasini oshirish uchun -arzon narxlardagi kaltsiylangan neft koksi yoki kaltsiylangan antrasit to'g'ridan-to'g'ri hurda savatiga qo'shiladi.
Keyinchalik, o'tkazgich idishiga tegish paytida aniq yakuniy sozlashlarni amalga oshirish uchun suyuq metall oqimiga yuqori-soflikdagi kaltsiylangan neft koksi yoki past-azotli GPC yuboriladi. Sintetik grafit pechka bilan ishlov berishda afzallik beriladi, chunki uning tez erishi vannaning haroratini keraksiz ravishda pasaytirmasdan tez kimyoviy trim qo'shish imkonini beradi.
Temir quyish zavodlarida induksion pechlar
Oʻrta chastotali oʻrta{0}}induksion pechlar quyma temir, kulrang temir va siqilgan grafitli temir ishlab chiqaruvchi quyma korxonalarda keng qoʻllaniladi. Induksion pechlar elektr yoyi hosil qilmagani uchun ular yuqori{2}}tozalik, tez eriydigan uglerod qoʻshimchalarini talab qiladi.
Induksion eritishda grafitlangan neft koks (GPC) eritish davrining boshida qo'shiladi, ko'pincha po'lat qoldiqlari to'lovlari orasiga joylashtiriladi. Bu uglerod qo'shimchasining suyuq tovonda suv ostida qolishini ta'minlaydi, bu erda elektromagnit aralashtirish kuchlari uglerod bilan aloqani maksimal darajada oshiradi va erishni tezlashtiradi. To'liq erigan, statik vannaga qayta karbürizatorlar qo'shilishi suzuvchi uglerod raftlariga, oksidlanishning yo'qolishiga va mos kelmaydigan assimilyatsiya hosiliga olib kelishi mumkin.
Inokulyatsiyani qo'llab-quvvatlash va mikrostrukturali grafitizatsiya
Egiluvchan temir quyish zavodlarida kristalli grafitli uglerod ko'targichdan foydalanish oddiy kimyoviy uglerod qo'shilishidan tashqari muhim mikro tuzilmaviy foyda keltiradi. Eritilgan GPC dan kristalli panjara bo'laklari qotish paytida grafit cho'kishi uchun mikroskopik yadrolanish joylari (substratlar) sifatida ishlaydi. Bu yaxshilangan yadrolanish egiluvchan temirda yuqori tugunlar soniga yordam beradi, mo'rt temir karbid hosil bo'lish tendentsiyasini kamaytiradi (sovuq nuqsonlar) va umumiy ishlov berish qobiliyatini yaxshilaydi.

5. Xaridlar bo'yicha mulohazalar, iqtisod va eng yaxshi tajribalar
Uglerod qo‘shimchasini tanlash dastlabki xomashyo xarajatlarini uzoq muddatli ishlash samaradorligi va quyish sifatiga- muvozanatlashni talab qiladi.
Nopoklik jazolariga qarshi xarajatlarni muvozanatlash
Xom antrasit{0}}asosidagi qo'shimchalar grafitlangan neft koksiga qaraganda bir tonna uchun sezilarli darajada arzonroq bo'lsa-da, sezgir ilovalarda quyi{1}}navbatdagi uglerod qo'shimchalaridan foydalanish umumiy ishlab chiqarish xarajatlarini oshirishi mumkin.
Masalan, yuqori-kulli antrasitdan foydalanish qo'shimcha cüruf eritish talablari tufayli elektr quvvati sarfini oshiradi, cürufni utilizatsiya qilish uchun to'lovlarni oshiradi va qo'shimcha oltingugurtdan tozalash kimyoviy moddalarini talab qiladi. Aksincha, egiluvchan temir quyish zavodlarida yuqori-tozalikdagi GPC uchun ustama toʻlash hurda quyish tezligini keskin kamaytiradi, magniy qotishmasining sarfini kamaytiradi va oʻchoqqa chidamli qoplamaning ishlash muddatini uzaytiradi.
Saqlash, namlikning oldini olish va ishlov berish integratsiyasi
Atrof-muhit namligidan vodorod olish{0}}quyma g'ovakligining asosiy sababi bo'lganligi sababli, uglerod qo'shimchalari quruq, namlikdan himoyalangan-sharoitlarda saqlanishi kerak. Premium rekarbyurizatorlar odatda yopiq plastik-qoplamali quyma qoplarga (FIBCs) yoki namlikka chidamli-qog'oz qoplarga qadoqlanadi.
Zamonaviy quyish zavodlari uglerod granulalarini to'g'ridan-to'g'ri saqlash siloslaridan o'choqqa o'tkazish uchun avtomatik pnevmatik tashish tizimlari yoki og'irlik oziqlantiruvchilarda yo'qotish-foydalanadi. Avtomatlashtirilgan ishlov berish atrof-muhitda chang hosil bo'lishini kamaytiradi, odamlarning tortish xatosini oldini oladi va partiyaning kimyoviy aniqligini--ta'minlaydi.
Xavfsizlik protokollari va chang portlashi xavfi
Mayda bo'lingan uglerod changi sanoat sog'lig'i va xavfsizligi uchun jiddiy xavf tug'diradi. Uglerod changini nafas olish ishchilar uchun uzoq muddatli nafas olish muammolarini keltirib chiqarishi mumkin-, havodagi toʻxtatilgan uglerod chang esa statik elektr taʼsirida yoki erituvchi pechlar yaqinida ochiq uchqunlar paydo boʻlsa, kuchli chang portlashi xavfini keltirib chiqaradi. Sanoat eritish sexlari changni yig‘ish uchun og‘ir-ventilyatsiyani o‘rnatishi, chang niqobi protokollarini tatbiq etishi va saqlash zonalarida-uchqun chiqmaydigan mexanik uskunalardan foydalanishi kerak.

Xulosa
Zamonaviy po'lat ishlab chiqarish va quyish sanoatida uglerodni aniq boshqarish maqsadli mexanik xususiyatlarga erishish va qat'iy sifat ko'rsatkichlariga javob berish uchun ajralmas hisoblanadi. Uglerod ko'taruvchi muhim vosita bo'lib, metallurglarga uglerod oksidlanish yo'qotilishining o'rnini qoplash,{1}}yakuniy kimyoviy xususiyatlarni sozlash va qotib qoladigan mikro tuzilmalarni optimallashtirish imkonini beradi.
Gaz-kalsinlangan antrasit va kaltsiylangan neft koksi kabi arzon narxlardagi variantlar birlamchi po'lat ishlab chiqarish va og'ir konstruktiv qotishmalar uchun samarali qayta karbonlashtirishni ta'minlasa-da,-grafitlangan neft koksi (GPC) kabi yuqori tozalikdagi materiallar muhim egiluvchan temir quyish va yuqori sifatli-po'latlar uchun zarur bo'lib qolmoqda.
Ruxsat etilgan uglerod tarkibini, nopoklik profillarini, eritish dinamikasini va o'choqqa oziqlantirish texnikasini diqqat bilan baholab, eritish sexi operatorlari uglerodni qayta ishlash tezligini optimallashtirishi, quyma nuqsonlarini bartaraf etishi, umumiy energiya sarfini kamaytirishi va barcha temir eritish operatsiyalarida yuqori sifat standartlarini saqlab turishi mumkin.