Aufkohlungsmittel beeinflussen das Schmelzen in vielerlei Hinsicht. Die Auswahl des richtigen Aufkohlungsmittels und dessen korrekte Anwendung sind entscheidend für die Kontrolle der Produktionskosten und die Stabilisierung der Produktqualität.
Die wesentlichen Einflussfaktoren lassen sich wie folgt kategorisieren:
1. Fester Kohlenstoffgehalt und Reinheit
Dies ist der kritischste Indikator, der direkt die Effizienz und die Kosten des Aufkohlers bestimmt.
Fester Kohlenstoffgehalt: bezieht sich auf die Menge an Kohlenstoff, die tatsächlich im Aufkohlungsmittel absorbiert werden kann.
Auswirkung: Je höher der Gehalt an festem Kohlenstoff, desto höher ist die Aufkohlungseffizienz. Je geringer die Zugabemenge, desto weniger Schlacke entsteht, was zur Reduzierung des Stromverbrauchs und zur Minimierung der Erosion der Ofenauskleidung beiträgt. Aufkohlungsmittel mit niedrigem Gehalt an festem Kohlenstoff erfordern große Zugabemengen, was zu einem erhöhten Energieverbrauch und einem instabilen Betrieb führt.
Gehalt an schädlichen Verunreinigungen:
Schwefel (S): Dies ist das bedeutendste schädliche Element. Schwefel kann die mechanischen Eigenschaften von Stahl stark beeinträchtigen (Warmsprödigkeit) und die Entschwefelungskosten erhöhen. Hochwertige Aufkohlungsmittel erfordern einen extrem niedrigen Schwefelgehalt. Stickstoff (N): Einige graphitisierte Aufkohlungsmittel (z. B. solche aus Petrolkoks) können hohe Stickstoffgehalte enthalten, was zu einer Stickstoffanreicherung in der Stahlschmelze führen kann. Dies ist ein schwerwiegender Fehler bei bestimmten hochwertigen Stahlsorten (z. B. Automobilstahl und Tiefziehstahl).
Asche: Asche ist die nicht-brennbare anorganische Verbindung im Aufkohlungsmittel. Ein hoher Aschegehalt erhöht die Schlackenmenge, verringert die Effizienz der Aufkohlung und kann Verunreinigungen in die Stahlschmelze einbringen.
2. Absorptionsrate und Auflösungsrate
Dies bestimmt die Wirksamkeit und den Betrieb des Aufkohlers.
Absorptionsrate: Dies bezieht sich auf das Verhältnis des Kohlenstoffs, der tatsächlich in das Eisen/den Stahl gelangt, zum hinzugefügten Kohlenstoff.
Einfluss: Die Absorptionsrate wird durch Faktoren wie die Art des Aufkohlungsmittels, den Zugabezeitpunkt und den Schmelzprozess beeinflusst. Im Allgemeinen haben Aufkohlungsmittel, die einer Hochtemperaturgraphitierung unterzogen wurden, eine stabilere Kristallstruktur und eine höhere und stabilere Absorptionsrate (die über 90 % erreicht).
Auflösungsrate:
Einfluss: Eine zu schnelle Auflösungsgeschwindigkeit (z. B. teilweise amorpher Kohlenstoff) kann zu einem heftigen Sieden des Kohlenstoffs führen, wodurch der Kohlenstoffausbrand und der Energieverbrauch steigen. Eine zu langsame Auflösungsgeschwindigkeit kann zu einer längeren Aufkohlung führen und die Produktion verzögern. Die ideale Geschwindigkeit ist eine gleichmäßige und schnelle Auflösung.
3. Partikelgröße und -verteilung
Die Partikelgröße beeinflusst direkt das Lösungsverhalten und die Ausbeute des Aufkohlungsmittels in der Metallschmelze.
Partikelgröße:
Zu fein: Es schwimmt leicht auf der Flüssigkeitsoberfläche und wird von den Ofengasen mitgerissen, was zu schwerem Ausbrennen, geringer Ausbeute und Umweltverschmutzung führt.
Zu grob: Es sinkt auf den Boden des Ofens und löst sich langsam auf, möglicherweise bleibt es am Ende des Schmelzprozesses unvollständig gelöst, was zu einer ungleichmäßigen Zusammensetzung führt.
Partikelgrößenverteilung: Eine einheitliche Partikelgröße ist erforderlich. Eine übermäßige Variation der Partikelgröße führt zu einer asynchronen Auflösung und damit zu einer instabilen Absorptionsrate.
4. Mikrostruktur und Kristallmorphologie
Dies steht in direktem Zusammenhang mit den Rohstoffen und dem Produktionsprozess des Aufkohlungsmittels (ob es graphitiert wurde).
Grad der Graphitisierung:
Graphitisierte Aufkohlungsmittel haben eine Kristallstruktur aus geordneten Graphitflocken, ähnlich der Kristallstruktur von Graphit in Gusseisen. Daher weisen sie eine gute Erblichkeit auf, was nicht nur die Aufkohlung erhöht, sondern auch die Graphitisierung fördert, die Tendenz zu weißem Gusseisen verhindert und die mechanischen Eigenschaften und Verarbeitungseigenschaften von Gusseisen verbessert. Nicht-graphitisierende Aufkohlungsmittel (wie gewöhnlicher kalzinierter Petrolkoks): Ihre Kristallstruktur ist ungeordnet, mit zufällig angeordneten Kohlenstoffatomen. Während sie eine akzeptable Aufkohlung bieten, haben sie kaum die Fähigkeit, die Graphitisierung zu fördern.
Porosität: Eine mäßige Porosität erleichtert das Eindringen von Metall und beschleunigt die Auflösung.
Fazit: Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines Aufkohlungsmittels mehr als nur den Preis und den festen Kohlenstoffgehalt. Berücksichtigen Sie den Gehalt an Verunreinigungen wie Schwefel und Stickstoff, den Graphitisierungsgrad und die Partikelgröße. Die optimale Wahl sollte in Verbindung mit der gewünschten Schmelzausrüstung (Elektroofen/Kupolofen), der Abstichtemperatur und dem Produkttyp (Gusseisen/Stahlguss, Standard-/Hochleistungsteile) berücksichtigt werden. Für die Produktion von qualitativ hochwertigem Sphäroguss sind hochwertige graphitisierende Aufkohlungsmittel im Allgemeinen die kostengünstigste Option.
