ما هي استخدامات رافع الكربون؟

في الصناعة الحديثة، يعد التحكم الدقيق في محتوى الكربون أحد العوامل الرئيسية التي تحدد أداء المنتج. يمكن أن يتحكم رافع الكربون في محتوى الكربون في ذوبان المعدن، مما يحسن أداء المادة، وبالتالي يكون له تأثير مباشر على جودة المنتج وكفاءة الإنتاج. لذلك يتم تطبيقه على نطاق واسع في مجالات مثل صهر الفولاذ، والصب الدقيق، والمواد المقاومة للحرارة، والمواد الكربونية المتطورة.

ما هو رافع الكربون؟

ينتمي رافع الكربون إلى فئة من المواد الصناعية التي تحتوي على الكربون كمكون رئيسي، حيث تتضمن عملية الإنتاج معالجة ومعالجة المواد الخام ذات المحتوى العالي من الكربون مثل فحم الكوك البترولي والجرافيت. وعادة ما يكون محتوى الكربون عادةً أكثر من 90%، وبالنسبة للمنتجات الراقية، يمكن أن يصل إلى أكثر من 98%. وفقًا للمواد الخام وطرق المعالجة، يمكن تصنيفها إلى أنواع مثل فحم الكوك النفطي المكلسوالجرافيت والجرافيت الطبيعي.

مع اختلاف النقاء ومحتوى الرماد، فهو مناسب لمختلف السيناريوهات الصناعية. وتتمثل وظيفته الأساسية في تجديد عناصر الكربون في المعدن المنصهر. ويمكنه تعويض فقدان الكربون الناجم عن ذوبان وأكسدة المواد الخام أثناء عملية الصهر. ثم تعديل محتوى الكربون إلى النطاق المستهدف، والتأكد من أن قوة المعدن وصلابته وخصائصه الأخرى تفي بالمعايير. وتتميز بعض إضافات الكربون عالية الجودة أيضًا بخصائص انخفاض الشوائب وسهولة الامتصاص. وهذه تمكنها من تقليل المخلفات الضارة وتقليل عيوب الإنتاج.

تطبيقات رافعات الكربون

في صناعة الصلب

في عملية صناعة الصلب

وعادة ما يستخدم رافع الكربون أثناء عمليات صناعة الصلب في المحولات وأفران القوس الكهربائي. نظرًا لأن المحتوى الكربوني للمواد الخام مثل خردة الصلب والحديد الخام غالبًا ما يفشل في تلبية متطلبات نوع الصلب المستهدف. نظرًا لأن المحتوى الكربوني للمواد الخام مثل خردة الصلب والحديد الخام غالبًا ما يفشل في تلبية متطلبات نوع الصلب المستهدف. وهذا يضمن احتواء الفولاذ منخفض السبائك على كمية كافية من الكربون لضمان القوة، بينما يعزز الفولاذ عالي الكربون من الصلابة.

تختلف متطلبات رافع الكربون باختلاف نوع الصلب. تتم معالجة الفولاذ الكربوني الشائع في الغالب بفحم الكوك البترولي المكلس كرافع للكربون. ويتراوح محتوى الكربون من 90% إلى 95%، وهذا النوع فعال من حيث التكلفة ومستقر. تتطلب سبائك الصلب عالية الجودة (مثل الصلب المحمل) رافع الكربون القائم على الجرافيت. يزيد محتواه من الكربون عن 98% ومحتوى الكبريت أقل من 0.05%، مما يقلل من تأثير الشوائب على الصلابة. وفي الوقت نفسه، يمكن لرافع الكربون أن يعزز تعويم الشوائب غير المعدنية في الفولاذ المصهور. وهذا يقلل من المسام والتشققات والعيوب الأخرى، ويحسن من نقاء الفولاذ المصهور.

في إنتاج الحديد الزهر

تعتبر رافعات الكربون من المواد المساعدة الأساسية في إنتاج الحديد الزهر، لأن أداءه يرتبط ارتباطًا مباشرًا بمحتوى الكربون. في الظروف العادية، يتراوح محتوى الكربون في الحديد الزهر من 2.11% إلى 6.69%. بالنسبة لحديد الزهر الرمادي، يجب أن يتراوح بين 3.0% إلى 3.6%، وبالنسبة لحديد الزهر المطيل، يجب أن يتراوح بين 3.6% إلى 3.8%.

أثناء الصهر، يمكنه تعويض الكربون المفقود بسبب احتراق فحم الكوك وأكسدة مواد الحديد. وهذا يضمن أن محتوى الكربون في الحديد المنصهر يفي بالمعايير. ويمكنه أيضًا التحكم في شكل الكربون المستخدم في إنتاج حديد الزهر المطيل. ويمكنه تعزيز الكربون ليترسب على هيئة جرافيت كروي (بدلاً من أن يكون على شكل صفائح)، مما يعزز القوة والصلابة. وهذا يجعل الحديد الزهر يتمتع بمقاومة التآكل والليونة على حد سواء، ويمكنك استخدامه على نطاق واسع كمكونات رئيسية.

في صناعة المسابك

لضبط المكافئ الكربوني للحديد المنصهر

يعد مكافئ الكربون مؤشرًا رئيسيًا لقياس خصائص السيولة والتصلب للحديد المنصهر، والذي يستخدم بشكل أساسي لتقييم خصائص الصب. إذا كان مرتفعًا للغاية، فقد يتسبب في حدوث عيوب عائمة من الجرافيت في الحديد المنصهر. في حين أن المكافئ الكربوني المنخفض للغاية سيؤدي إلى ضعف السيولة ويسبب مشاكل مثل الصب غير الكافي والإغلاق البارد.

يستطيع رافع الكربون استكمال محتوى الكربون بدقة، والتحكم في المكافئ الكربوني للحديد المنصهر في نطاق معقول من 2.8% إلى 4.2%. وهذا يضمن سلاسة الملء أثناء الصب ويقلل من عيوب التصلب. في إنتاج حديد الزهر الرمادي الأجزاء، يمكنك إضافة كمية مناسبة من فحم الكوك البترولي المكلس كرافعة للكربون. يمكن أن يؤدي ذلك إلى رفعه إلى 3.6% إلى 3.8% ومن ثم ملء تجاويف الأجزاء المصبوبة المعقدة مثل.

لتحسين جودة المسبوكات

يعمل رافع الكربون على تحسين جودة المسبوكات في جوانب متعددة:

تثبيت محتوى الكربون

يضمن خصائص موحدة مثل الصلابة ومقاومة التآكل للمسبوكات، وبالتالي تقليل الفاقد الناجم عن التقلبات في التركيب

تحسين أداء القطع

تميل عناصر الكربون الموجودة في رافع الكربون عالي الجودة إلى تشكيل جزيئات جرافيت دقيقة وموحدة، والتي يمكن أن "تزيّت" أدوات القطع. وبعد إضافتها إلى مصبوبات أدوات الماكينة، يمكنها تقليل التآكل وتحسين كفاءة المعالجة.

تقليل العيوب

وبفضل خصائص الكبريت المنخفضة والنيتروجين المنخفضة، يمكن أن يقلل من حدوث المسام والانكماش في المسبوكات. ثم يمكن أن يزيد بشكل كبير من معدل تأهيل المنتج في الصب الدقيق لتروس ناقل حركة السيارات والمكونات الأخرى.

تطبيقات صناعية أخرى

في إنتاج المواد الحرارية

يحدد محتوى عنصر الكربون ما إذا كانت المادة المقاومة للحرارة يمكن أن تظل مستقرة عند درجات حرارة أعلى من 1500 درجة مئوية. يمكن أن يعزز مقاومته لدرجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل، لذلك غالبًا ما يتم إضافة رافع الكربون عند إنتاج المواد الحرارية المركبة من الكربون. بعد التشكيل والتلبيد، يمكن أن يعزز الموصلية الحرارية ومقاومة الأكسدة للمادة.

بعد إضافة رافع الكربون 5% إلى 10% إلى الطوب الحراري المصنوع من الألومنيوم والكربون، تزداد مقاومة درجات الحرارة العالية للمادة بأكثر من 30%. هذا يقلل من التآكل بواسطة الحديد المنصهر والخبث، ويطيل عمر الفرن العالي. في الطلاء الحراري لقالب الصب الصلب المستمر، يمكن أن تقلل إضافته من الالتصاق بالفولاذ المصهور. وبالتالي تجنب الخدوش على سطح القالب المصبوب.

في مجالات المواد الكيميائية والكربون

في الصناعة الكيميائية

ويمكن أن يتفاعل مع أكاسيد المعادن في درجات حرارة عالية لتكوين مركبات، وهي مواد خام مهمة للمواد الكاشطة والمواد الخزفية. على سبيل المثال، يتميز السيليكون المكربن الناتج عن تفاعله بصلابة عالية ومقاومة درجات الحرارة العالية. لذلك يمكنك استخدامه في ورق الصنفرة، وعجلات الطحن، وهياكل الأفران ذات درجات الحرارة العالية.

في مجال المواد الكربونية المتطورة

يعتبر رافع الكربون عالي النقاء مادة مهمة لتحضير الجرافين والأنابيب النانوية الكربونية. لأنه يمكن إعادة تنظيمها في هياكل نانو كربون من خلال ترسيب البخار الكيميائي. وبفضل الموصلية الكهربائية الممتازة والخصائص الميكانيكية الممتازة، يمكنك استخدامه في أقطاب بطاريات الليثيوم وأغشية تبديد حرارة الرقائق وغيرها من التطبيقات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تنشيط رافعات الكربون لإنتاج الكربون المنشط المسامي. ويمكنك استخدامه في سيناريوهات حماية البيئة مثل معالجة مياه الصرف الصحي وامتصاص الغازات.

الخاتمة

نظرًا لخصائصه مثل المحتوى العالي من الكربون والشوائب المنخفضة وسهولة تنظيمه، يمكن أن يساعد رافع الكربون في تجديد الكربون. فهو يتحكم في محتوى الكربون في الإنتاج الصناعي ويقود ابتكار المواد عالية الأداء. ولكن مع تقدم التحديث الصناعي، تزداد متطلبات الأداء الخاصة به، مثل تقليل انبعاثات الكربون. وفي المستقبل، يجب تعزيز نقاوته وقابليته للتطبيق من خلال ابتكار العمليات.