La fabrication de l'acier ne nécessite pas « toujours » des générateurs de carbone, mais dans la plupart des cas, leur utilisation constitue le moyen le plus économique, le plus précis et le plus efficace d'atteindre les exigences cibles en matière de teneur en carbone pour la nuance d'acier.
1. L’essence de la fabrication de l’acier : un processus de décarburation. La principale matière première pour la fabrication de l'acier est le fer en fusion (issu du haut fourneau), qui possède une teneur en carbone très élevée, généralement comprise entre 3,5 % et 4,5 %.
Il contient également des impuretés telles que du phosphore, du soufre, du silicium et du manganèse. Ce fer fondu à haute teneur en carbone est très cassant et dur, avec presque aucune ténacité, ce qui le rend impropre au forgeage, au laminage ou à tout autre traitement du plastique, limitant ainsi ses applications.
La tâche principale de la fabrication de l’acier est d’oxyder violemment et d’éliminer ces éléments en excès, en particulier le carbone, du fer en fusion en y insufflant de l’oxygène.
En fin de compte, nous contrôlons la teneur en carbone en dessous de 2,0 %, et pour la plupart des aciers, la teneur en carbone se situe même entre 0,03 % et 1,0 %.
Par conséquent, d’un point de vue macroscopique, la fabrication de l’acier est un processus de « décarburation ».
2. Si une décarburation est nécessaire, pourquoi ajouter du carbone en même temps ?
Cela semble contradictoire, mais c’est précisément le nœud du problème.
Les principales raisons sont les suivantes :
Raison 1 : la nécessité d'une décarburation excessive et d'un contrôle précis
Dans la fabrication de l'acier soufflé à l'oxygène-, la réaction d'oxydation du carbone est extrêmement vigoureuse et rapide.
Réduire le carbone de 4 % à 0,1 % est facile, mais s’arrêter précisément à 0,1 % est très difficile.
L'effet « imparable » : En pratique, pour garantir une élimination suffisante des éléments nocifs tels que le phosphore et le soufre, le processus de soufflage d'oxygène se poursuit souvent jusqu'à ce que la teneur en carbone soit inférieure à la valeur cible.
Cela conduit à une décarburation excessive.
Contrôle du point final : lorsque la teneur en carbone dans l'acier fondu est déjà très faible, la détermination de la teneur finale en carbone au moyen de processus tels que les tests et la mesure de la température peut aboutir à un résultat déjà inférieur à la valeur cible.
Par conséquent, la stratégie courante dans la sidérurgie moderne est la suivante : "Décarburez d'abord un peu plus, puis rajoutez-le".
Autrement dit, décarburez d'abord le carbone à un niveau légèrement inférieur à la valeur cible (cela garantit que les autres impuretés sont également suffisamment éliminées), puis, pendant le processus de soutirage ou de raffinage, ajustez précisément la teneur en carbone à la plage cible en ajoutant un élévateur de carbone.
Deuxième raison : utilisation de la ferraille d’acier comme matière première
La fabrication d’acier moderne au four à arc électrique utilise principalement de la ferraille d’acier comme matière première.
Pendant le processus de fusion, la ferraille absorbe l'oxygène de l'air, provoquant l'oxydation et la perte du carbone présent dans l'acier en fusion. Dans le même temps, la ferraille elle-même peut avoir une teneur en carbone insuffisante. Par conséquent, après la fusion de la ferraille, un élévateur de carbone doit être ajouté pour compléter et ajuster la teneur en carbone.
Troisième raison : la nécessité d'une production d'acier-à haute teneur en carbone
Pour certaines nuances d'acier à haute teneur en carbone, telles que l'acier à ressorts (teneur en carbone d'environ 0,6 à 0,75 %), l'acier à outils et l'acier à roulements (teneur en carbone d'environ 1,0 %), même si tout le carbone du fer fondu est retenu, la teneur en carbone requise peut ne pas être atteinte.
Dans ce cas, une grande quantité de CO2 doit être ajoutée.
3. Qu'est-ce qu'un collecteur de carbone ?
Pourquoi ?
Carbon raisers are not ordinary coal or coke, but rather specially treated carbonaceous materials with extremely high carbon content (usually >95%) et des niveaux extrêmement faibles d'impuretés telles que le soufre, le phosphore et l'azote.
Les types courants comprennent : Coke de pétrole calciné Éleveur de carbone : Le type le plus couramment utilisé, avec de bonnes performances et un prix modéré.
Agent recarburant graphité : Taux d'absorption le plus élevé, moins d'impuretés, mais aussi le plus cher.
Généralement utilisé dans les-aciers spéciaux haut de gamme.
Agent de recarburation à base de charbon : faible coût, mais taux d'impuretés plus élevé. Généralement utilisé pour les pièces en fonte avec des exigences moins strictes ; rarement utilisé en sidérurgie.
Avantages de l’utilisation d’agents recarburants :
* Précis et contrôlable : peut être ajouté selon des poids calculés, comme l'ajout de sel, pour affiner-la composition finale de l'acier en fusion.
* Haute pureté : les agents de recarburation de haute-qualité n'introduisent pas de nouvelles impuretés nocives, évitant ainsi la "contamination" de l'acier en fusion.
* Taux d'absorption élevé : dans des conditions de traitement appropriées (telles que l'utilisation d'une agitation par impact en acier fondu pendant le taraudage), le taux d'absorption du carbone peut atteindre 85 % à 95 %.
* Rentable-efficace : par rapport à la « retenue » du carbone en contrôlant le soufflage d'oxygène, l'utilisation d'agents de recarburation pour « ajuster » la teneur en carbone est plus simple, plus fiable et a un coût global inférieur.
Résumé
En résumé : la fabrication de l'acier est un processus relativement étendu principalement axé sur la décarburation, tandis que l'industrie moderne exige des exigences extrêmement précises en matière de composition de l'acier.
Les recarburateurs au carbone, en tant que méthode de "réglage-fin", résolvent parfaitement la contradiction entre "décarburation approfondie" et "contrôle précis". Ils permettent la production d'acier à grande échelle-efficace et à faible-coût avec une composition précise et des performances stables.
On peut dire que sans les recarburateurs au carbone, un matériau aussi simple et efficace, l’efficacité et la qualité des produits de l’industrie sidérurgique moderne seraient considérablement compromises.
