La fabricació d'acer no requereix "sempre" elevadors de carboni, però en la majoria dels casos, utilitzar-los és la manera més econòmica, precisa i eficaç d'aconseguir els requisits de contingut de carboni objectiu per a la qualitat d'acer.
1. L'essència de l'acer: un procés de descarburació. La principal matèria primera per a la fabricació d'acer és el ferro fos (procedent de l'alt forn), que té un contingut de carboni molt elevat, normalment entre el 3,5% i el 4,5%.
També conté impureses com fòsfor, sofre, silici i manganès. Aquest ferro fos d'alt-carboni és molt fràgil i dur, gairebé sense duresa, la qual cosa el fa inadequat per a la forja, laminació o altres processaments de plàstic, limitant així les seves aplicacions.
La tasca bàsica de la fabricació d'acer és oxidar i eliminar violentament aquests elements en excés, especialment el carboni, del ferro fos bufant oxigen.
En última instància, controlem el contingut de carboni per sota del 2,0% i, per a la majoria dels acers, el contingut de carboni està fins i tot entre el 0,03% i l'1,0%.
Per tant, des d'una perspectiva macroscòpica, la fabricació d'acer és un procés de "descarburació".
2. Si és necessària la descarburació, per què afegir carboni al mateix temps?
Això sembla contradictori, però precisament és el quid del problema.
Els motius principals són els següents:
Raó 1: la necessitat d'una descarburació excessiva i un control precís
En la fabricació d'acer-bufat d'oxigen, la reacció d'oxidació del carboni és extremadament vigorosa i ràpida.
Reduir el carboni del 4% al 0,1% és fàcil, però aturar-se precisament al 0,1% és molt difícil.
L'efecte "imparable": a la pràctica, per assegurar l'eliminació suficient d'elements nocius com el fòsfor i el sofre, el procés de bufat d'oxigen sovint continua fins que el contingut de carboni és inferior al valor objectiu.
Això condueix a una descarburació excessiva.
Control del punt final: quan el carboni de l'acer fos ja és molt baix, la determinació del contingut final de carboni mitjançant processos com ara proves i mesura de temperatura pot donar lloc a un resultat que ja sigui inferior al valor objectiu.
Per tant, l'estratègia comuna en la fabricació d'acer moderna és: "Descarburar una mica més primer i després afegir-lo de nou".
És a dir, primer descarbureu el carboni a un nivell lleugerament inferior al valor objectiu (això assegura que altres impureses també s'eliminin prou) i després, durant el procés de toc o refinat, ajusteu amb precisió el contingut de carboni al rang objectiu afegint un elevador de carboni.
Segon raó: ús de ferralla d'acer com a matèria primera
La fabricació d'acer del forn d'arc elèctric modern utilitza principalment acer de ferralla com a matèria primera.
Durant el procés de fusió, la ferralla d'acer absorbeix l'oxigen de l'aire, fent que el carboni de l'acer fos s'oxidi i es perdi. Simultàniament, la ferralla d'acer pot tenir un contingut de carboni insuficient. Per tant, després de fondre la ferralla d'acer, s'ha d'afegir un elevador de carboni per complementar i ajustar el contingut de carboni.
Tercera raó: la necessitat d'una producció d'{0}}acer al carboni alt
Per a alguns graus d'-acer amb carboni alt, com ara l'acer de molles (contingut de carboni aproximadament entre el 0,6% i el 0,75%), l'acer per a eines i l'acer per a coixinets (contingut en carboni aproximadament l'1,0%), encara que es retinga tot el carboni del ferro fos, és possible que no es compleixi el contingut de carboni requerit.
En aquest cas, s'ha d'afegir una gran quantitat d'elevador de carboni.
3. Què és un elevador de carboni?
Per què?
Carbon raisers are not ordinary coal or coke, but rather specially treated carbonaceous materials with extremely high carbon content (usually >95%) i nivells extremadament baixos d'impureses com sofre, fòsfor i nitrogen.
Els tipus comuns inclouen: Elevador de carboni de coc de petroli calcinat: el tipus més utilitzat, amb un bon rendiment i un preu moderat.
Agent recarburitzant grafit: la taxa d'absorció més alta, menys impureses, però també el més car.
S'utilitza habitualment en acers especials-de gamma alta.
Agent de recarburació a base de carbó-: baix cost, però més impureses. S'utilitza generalment per a peces de ferro colat amb requisits menys estrictes; poques vegades s'utilitza en la fabricació d'acer.
Avantatges de l'ús d'agents recarburants:
* Precís i controlable: es pot afegir en pesos calculats, com ara afegir sal, per ajustar-la composició final de l'acer fos.
* Alta puresa: els agents recarburants d'alta-qualitat no introdueixen noves impureses nocives, evitant la "contaminació" de l'acer fos.
* Alta taxa d'absorció: en condicions de procés adequades (com ara l'ús de l'agitació d'impacte d'acer fos durant el toc), la taxa d'absorció de carboni pot arribar al 85%-95%.
* Cost-efectiu: en comparació amb "retenir" el carboni mitjançant el control de l'oxigen, l'ús d'agents de recarburació per "ajustar" el contingut de carboni és més senzill, més fiable i té un cost global més baix.
Resum
En resum: la fabricació d'acer és un procés relativament extens centrat principalment en la descarburació, mentre que la indústria moderna exigeix requisits extremadament precisos per a la composició de l'acer.
Els recarburitzadors de carboni, com a mètode de "-ajustament fi", resolen perfectament la contradicció entre la "descarburació extensa" i el "control precís". Permeten la producció a gran-escala, eficient i de baix{3}}cost d'acer amb una composició precisa i un rendiment estable.
Es pot dir que sense recarburitzadors de carboni, un material tan senzill i eficient, l'eficiència i la qualitat del producte de la indústria siderúrgica moderna es veurien significativament compromeses.
