カーボンレイザーとは？

現代の工業において、炭素含有量の正確な制御は製品の性能を決定する重要な要因の一つである。カーボンレイザーは、金属溶融物中の炭素含有量を制御し、材料の性能を向上させることができ、その結果、製品の品質と生産効率に直接的な影響を与える。そのため、鉄鋼製錬、精密鋳造、耐火材料、高級炭素材料などの分野で広く応用されています。

カーボンレイザーとは？

カーボンレイザーは炭素を主成分とする工業材料の一種で、その製造工程では、石油コークスや黒鉛などの炭素含有量の高い原料を加工処理する。炭素含有量は通常90%以上、高級品では98%以上に達することもある。原料や処理方法によって、次のようなタイプに分類される。 焼成石油コークス黒鉛化、天然黒鉛。

純度と灰分含有量が異なるため、様々な産業シーンに適している。その中心的な機能は、溶融金属に炭素元素を補充することです。それは、製錬プロセス中の原料の溶融と酸化によって引き起こされる炭素損失を補うことができます。そして、炭素含有量を目標範囲に調整し、金属の強度、硬度、その他の特性が基準を満たすようにします。また、いくつかの高品質の炭素添加剤は、不純物が少なく、吸収しやすいという特徴を持っています。これらにより、有害な残留物を減らし、生産欠陥を最小限に抑えることができます。

カーボンレイザーの用途

製鉄業では

製鋼プロセス

カーボンレイザーは通常、転炉や電気アーク炉での製鋼工程で使用される。スクラップ鋼や銑鉄などの原材料の炭素含有量が、目標とする鋼種の要件を満たさないことが多いため。スクラップ鋼や銑鉄などの原料の炭素含有量は、目標とする鋼種の要件を満たさないことが多いからである。これにより、低合金鋼は強度を保証するのに十分な炭素を有し、高炭素鋼は硬度を高める。

カーボンレイザーの必要条件は鋼の種類によって異なる。一般的な炭素鋼は、主に焼成石油コークスを昇炭剤として使用します。炭素含有量が90%から95%で、この種類はコスト効率が良く、安定しています。高級合金鋼（軸受鋼など）には黒鉛ベースの昇炭剤が必要です。その炭素含有量は98%以上、硫黄含有量は0.05%以下であり、不純物による靭性への影響を低減することができます。同時に、溶鋼中の非金属介在物の浮上を促進します。これにより、気孔や亀裂などの欠陥が減少し、鋼片の純度が向上します。

鋳鉄製造

カーボン・レイザーは、自動車製造に不可欠な副資材である。 鋳鉄の製造は、その性能が炭素含有量に直接関係するためです。通常、鋳鉄の炭素含有量は2.11%～6.69%です。ねずみ鋳鉄では3.0%から3.6%、ダクタイル鋳鉄では3.6%から3.8%が必要です。

製錬中、コークスの燃焼や鉄原料の酸化によって失われた炭素を補充することができる。これにより、溶融鉄の炭素含有量が基準を満たすことが保証される。また、ダクタイル鋳鉄の製造に使用される炭素の形態を制御することもできます。炭素が（シート状ではなく）球状黒鉛として析出するのを促進し、強度と靭性を高めることができる。これにより、鋳鉄は耐摩耗性と延性を併せ持ち、主要部品として広く使用することができます。

鋳造業界では

溶けた鉄の炭素当量を調整するには

炭素当量は溶鉄の流動性や凝固特性を測定する重要な指標であり、主に鋳造性の評価に用いられる。炭素当量が高すぎると、溶鉄中に黒鉛浮き欠陥が発生することがある。一方、炭素当量が低すぎると流動性が悪くなり、注湯不足やコールドシャットなどの問題を引き起こす。

カーボンレイザーは炭素含有量を正確に補足することができ、溶鉄の炭素当量を2.8%から4.2%の合理的な範囲に制御します。これにより、鋳造時のスムーズな充填を保証し、凝固欠陥を低減します。鋳鉄の製造において ねずみ鋳鉄 の部品に使用する場合、カーボンレイザーとして適量の焼成石油コークスを加えることができます。これにより3.6%から3.8%まで上げることができ、複雑な鋳造部品の空洞を完璧に埋めることができます。

鋳物の品質向上

カーボンレイザーは鋳物の品質を多面的に向上させる：

炭素含有量を安定させる

鋳物の硬度や耐摩耗性などの特性を均一にすることで、組成の変動による無駄を削減します。

切断性能の向上

高品質のカーボンレイザーに含まれる炭素元素は、微細で均一なグラファイト粒子を形成する傾向があり、切削工具を「潤滑」することができます。工作機械の鋳物に添加した後、摩耗を減らし、加工効率を向上させることができます。

不良品の削減

低硫黄、低窒素の特性により、鋳物の気孔や収縮の発生を抑えることができます。そして、自動車トランスミッションギアなどの精密鋳造において、製品適格率を大幅に向上させることができます。

その他の産業用途

耐火物の製造において

炭素元素の含有量は、耐火物が1500℃以上の温度で安定した状態を維持できるかどうかを決定する。耐高温性と耐食性を高めることができるので、炭素複合耐火物を製造する場合、炭素増量剤を添加することが多い。成形、焼結後、材料の熱伝導性と耐酸化性を高めることができる。

アルミカーボン耐火レンガに5%～10%のカーボンレイザーを添加すると、材料の耐高温性が30%以上向上します。これにより、溶融鉄やスラグによる侵食が減少し、耐火レンガの寿命が延びます。 高炉.連続鋳造鋼鋳型の耐火物コーティングでは、それを追加すると、溶融鋼への付着を減らすことができます。したがって、鋳造鋼片の表面に傷がつくのを防ぐことができます。

化学・炭素材料分野

化学業界

高温で金属酸化物と反応して化合物を形成し、研磨材やセラミック材料の重要な原料となる。例えば、その反応によって生成される炭化ケイ素は、高い硬度と耐高温性を持つ。そのため、サンドペーパーや砥石、高温窯の構造体などに使用することができる。

ハイエンド・カーボン素材の分野で

高純度カーボンレイザーは、グラフェンやカーボンナノチューブを調製するための重要な材料である。なぜなら、化学蒸着によってナノカーボン構造に再編成できるからである。優れた導電性と機械的特性により、リチウム電池の電極やチップの放熱フィルムなどに使用できます。さらに、カーボンレイザーを活性化して多孔質活性炭を製造することができます。また、廃水処理やガス吸着などの環境保護の場面で使用することができます。

結論

炭素含有量が高く、不純物が少なく、調節が容易であるため、カーボンレイザーは炭素の補給に役立ちます。工業生産における炭素含有量を制御し、高性能材料の技術革新を推進する。しかし、産業の高度化が進むにつれて、炭素排出量の削減など、カーボンレイザーに求められる性能も高まっている。そして将来的には、プロセスの革新を通じて、その純度と適用性を高める必要がある。