ما هي الخصائص الست الرئيسية التي تجعل من فحم الكوك الجرافيتي مادة الكربون المفضلة في صناعة الصلب؟

تكمن أهم ميزة لفحم الكوك النفطي الجرافيتي في محتواه العالي جدًا من الكربون الثابت. تشير البيانات إلى أن-فحم الكوك البترولي المجرافيت عالي الجودة يمكن أن يحقق محتوى كربون ثابتًا يتراوح من 98.5% إلى 99%، مع أن بعض المنتجات-النهائية العالية تتجاوز 99%، مما يضعه في مكانة رائدة بين جميع أنواع إضافات الكربون.

المحتوى العالي من الكربون يعني أن كل وحدة وزن من مادة مضافة الكربون يمكن أن توفر مصدر كربون أكثر فعالية للفولاذ المنصهر، وبالتالي تحسين كفاءة مادة الكربون المضافة بشكل كبير. في المقابل، يتراوح محتوى الكربون في فحم الكوك البترولي المكلس العادي عادةً بين 95% و98%، في حين أن محتوى عوامل الكربنة القائمة على الأنثراسيت- يتراوح فقط من 86% إلى 94%. أثناء صناعة الفولاذ، يمكن لفحم الكوك البترولي المجرافيت، مع هذه الميزة الأساسية، أن يعوض بشكل فعال عناصر الكربون المفقودة أثناء حرق الفولاذ، ويتحكم بدقة في محتوى الكربون، ويضمن أن الفولاذ الخاص والفولاذ{7}}عالي الجودة يفي بمعايير الأداء.

تجدر الإشارة إلى أن فحم الكوك البترولي المجرافيت لا يتمتع بشكل طبيعي بمثل هذا النقاء العالي-فإنه يتطلب تكسير وغربلة فحم الكوك البترولي وتكليس عند درجة حرارة 1200-1350 درجة للجفاف وإزالة الكبريت، ثم شحنه في فرن أتشيسون لمعالجة الجرافيت بدرجة حرارة عالية عند 2800-3000 درجة لمدة 48-72 ساعة. تشكل هذه العملية في النهاية بنية شبكية سداسية مرتبة للغاية، مما يزيد من محتوى الكربون الثابت إلى أكثر من 98.5%. إن عملية الجرافيت الصارمة هذه هي التي تؤدي إلى امتلاك GPC لمؤشر محتوى كربون أعلى بكثير من عوامل الكربنة الأخرى.

في إنتاج الفولاذ، يعد الكبريت والنيتروجين من الشوائب الضارة التي تؤثر بشدة على الخواص الميكانيكية والصلابة وجودة اللحام للصلب. بعد معالجته عند درجة حرارة 3000 درجة تقريبًا، يزيل فحم الكوك البترولي الجرافيتي هذه الشوائب بشكل ملحوظ. يتم التحكم في محتوى الكبريت بشكل عام بين 0.03% و0.05%، مع -منتجات عالية الجودة تصل إلى 0.01%-0.03%، بينما يتراوح محتوى النيتروجين من 80 إلى 250 جزء في المليون.

تعتبر هذه الخاصية بالغة الأهمية على وجه الخصوص لإنتاج-درجات فولاذية عالية الجودة، مثل فولاذ التحمل، والفولاذ الزنبركي، وسبائك الفولاذ الهيكلي. على خلفية التحول المستمر لصناعة الصلب نحو المنتجات-الراقية، فإن الصلب-الراقي لديه متطلبات صارمة للغاية فيما يتعلق بمحتوى الكبريت والنيتروجين في عوامل الكربنة، مما يجعل فحم الكوك البترولي الجرافيتي مادة مفضلة ولا غنى عنها. خاصة في سيناريوهات صناعة الصلب بفرن القوس الكهربائي (EAF)، تكون جودة الفولاذ حساسة للغاية لمحتوى الشوائب. يؤدي استخدام فحم الكوك البترولي الجرافيتي منخفض الكبريت والنيتروجين المنخفض- إلى تجنب التأثير السلبي للشوائب على أداء الفولاذ، مما يضمن جودة المنتج النهائي المستقرة والموثوقة.

علاوة على ذلك، بالنسبة للمسبوكات الخاصة مثل حديد الدكتايل وحديد صب الجرافيت الدودي، والتي تعتبر حساسة للغاية لمحتوى الكبريت، فإن فحم الكوك البترولي الجرافيتي هو أيضًا النوع المفضل لعامل إعادة الكربنة.

يعد معدل امتصاص الكربون مؤشرًا أساسيًا لتقييم أداء عوامل إعادة الكربنة، وتحديد كفاءة الإنتاج وقدرات التحكم في التكلفة بشكل مباشر. يتفوق فحم الكوك البترولي الجرافيتي في هذا المجال، حيث يحقق معدل امتصاص يتراوح بين 90% إلى 95%. والأهم من ذلك، أنه بالمقارنة مع عوامل إعادة الكربنة الجرافيتية الأخرى، فإن فحم الكوك البترولي الجرافيتي لديه معدل امتصاص أسرع بنسبة تزيد عن 10%.

تنبع هذه الميزة من البنية الجزيئية الفريدة لفحم الكوك البترولي الجرافيتي-بعد المعالجة بدرجة حرارة عالية-، تتمتع جزيئات الكربون بمسافة أوسع بين الجزيئات-، مما يسهل عليها التحلل والتنوي في الحديد المنصهر أو الفولاذ. ويعني معدل الامتصاص المرتفع أن هناك حاجة إلى عامل إعادة كربنة أقل لتحقيق محتوى الكربون المستهدف، بينما يساعد الامتصاص السريع على تقصير دورة صناعة الفولاذ وتحسين كفاءة الإنتاج. في حين أن كوك البترول المكلس منخفض الكبريت لديه معدل امتصاص ثابت، إلا أنه لا يزال متخلفًا عن كوك البترول الجرافيتي. من ناحية أخرى، يعاني الأنثراسايت المكلس من محتوى رماد مرتفع، ومعدل امتصاص منخفض، وتقلبات كبيرة، مما يجعله غير مناسب للتطبيقات الصعبة.

بالنسبة إلى الشركات المصنعة التي تتطلب نسبة عالية من-الفولاذ الكربوني، والفولاذ المحمل، والفولاذ الزنبركي، وسبائك الفولاذ الهيكلي، يوفر فحم الكوك البترولي الجرافيتي أسرع معدل ذوبان وأعلى معدل امتصاص، مما يجعله الخيار الأمثل.

: الرماد أقل من أو يساوي 0.7%، مادة متطايرة أقل من أو تساوي 0.8%، لا عودة للخبث، لا تلوث يحتوي فحم الكوك البترولي الجرافيتي على نسبة منخفضة للغاية من الرماد والمواد المتطايرة، عادة أقل من أو يساوي 0.7% رماد وأقل من أو يساوي 0.8% مادة متطايرة. توفر هذه الخاصية فوائد عملية متعددة في صناعة الصلب.

أولاً، محتوى الرماد المنخفض يعني عدم تشكل أي خبث أو شوائب إضافية في الفولاذ المنصهر، مما يؤدي إلى تجنب عودة الخبث وتقليل تآكل بطانة الفرن وعبء معالجة الخبث. ثانياً، المواد المتطايرة المنخفضة تضمن عدم توليد كميات كبيرة من غاز المداخن أثناء عملية الإضافة، وهو أمر مفيد لحماية البيئة ويحسن ظروف التشغيل في ورشة العمل. علاوة على ذلك، يضمن المحتوى المنخفض من الشوائب نقاء الفولاذ المنصهر، وهو أمر بالغ الأهمية لإنتاج فولاذ عالي الجودة-وفولاذ خاص ومنتجات- أخرى عالية الجودة.

في المقابل، يكون محتوى الرماد في فحم الكوك البترولي المكلس العادي أعلى من 1%، بينما تشتمل عوامل الكربنة المعتمدة على الأنثراسايت- على محتوى رماد أعلى. يمكن لهذه الشوائب أن تلوث الفولاذ بسهولة أثناء عملية تصنيع الفولاذ، مما يؤثر على جودة المنتج النهائي.

: تعزيز كفاءة الطاقة في صناعة الصلب بفرن القوس الكهربائي بعد معالجة الجرافيت في درجات حرارة أعلى من 2800 درجة، يتحول فحم الكوك البترولي الجرافيتي من حالة غير منتظمة إلى شكل بلوري جرافيت عالي الترتيب، وبالتالي يمتلك موصلية كهربائية عالية ومقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية-. تبلغ مقاومة فحم الكوك البترولي الجرافيتي عمومًا 500-800 ميكرومتر، وهي أفضل بكثير من مقاومة المواد الكربونية العادية.

هذه الخاصية لها أهمية كبيرة في صناعة الصلب بفرن القوس الكهربائي. تسمح الموصلية الكهربائية الممتازة لفحم الكوك البترولي الجرافيتي بالاستجابة بسرعة للمجالات الكهرومغناطيسية في الفولاذ المنصهر، مما يساعد على تحسين كفاءة التسخين واستقرار القوس للفولاذ المنصهر، وبالتالي تقليل وقت الصهر وتقليل استهلاك الطاقة. وفقًا لبيانات أبحاث الصناعة، فإن استخدام إضافات الكربون-عالية النقاء يمكن أن يوفر 50 كيلووات في الساعة من الكهرباء لكل طن من الفولاذ المنصهر.

علاوة على ذلك، يمتلك فحم الكوك البترولي الجرافيتي القدرة على الحفاظ على السلامة الهيكلية والخصائص الفيزيائية في درجات حرارة عالية للغاية، ومقاومة الصدمات الحرارية والتآكل الكيميائي بشكل فعال أثناء تشغيل فرن القوس الكهربائي، وإطالة عمر خدمة الأقطاب الكهربائية وبطانات الفرن. نظرًا لأن صناعة الصلب تسرع انتقالها إلى صناعة الصلب بأفران القوس الكهربائي، فإن إمكانات النمو على المدى الطويل-تصبح هائلة-وسوف تصبح مزايا الموصلية العالية والثبات العالي-لفحم الكوك البترولي المجرافي بارزة بشكل متزايد.

تكمن الميزة الرئيسية الأخرى لفحم الكوك البترولي الجرافيتي في توزيع حجم الجسيمات المرن الذي يمكن التحكم فيه. يمكن للمصنعين توفير منتجات بأحجام جسيمات مختلفة وفقًا لاحتياجات العملاء، بأحجام جسيمات شائعة تشمل 1-5 مم، 0.5-5 مم، 2-5 مم، و0.2-1 مم، ويمكنهم أيضًا تخصيص مواصفات مختلفة وفقًا لنوع الفرن وسيناريو التطبيق. لا يؤثر التحكم في حجم الجسيمات على انتظام معدل الإضافة والذوبان فحسب، بل يرتبط أيضًا بشكل مباشر بمعدل امتصاص الكربون - ويضمن التوزيع الموحد لحجم الجسيمات الذوبان السريع والتوزيع الموحد للكربون في الفولاذ المنصهر، وبالتالي تحسين كفاءة استخدام الكربون.

على الرغم من أن سعر الطن من فحم الكوك البترولي الجرافيتي أعلى من الأنواع الأخرى من أجهزة إعادة الكربنة، إلا أنه في الواقع الخيار الأكثر اقتصادا من منظور دورة حياته بأكملها وتكاليف الاستخدام الشاملة. من ناحية، فإن معدل الامتصاص المرتفع يعني كمية أقل من إعادة الكربنة لكل طن من الفولاذ المنصهر؛ ومن ناحية أخرى، فإن المحتوى المنخفض من الشوائب يقلل من تكلفة معالجة الخبث والتكرير اللاحق؛ بالإضافة إلى ذلك، فإن المحتوى العالي من الكربون يقلل بشكل فعال من الاعتماد على مصادر الكربون الأخرى. بالنسبة لشركات الصلب، يمكن أن يؤدي استخدام أجهزة إعادة الكربنة الجرافيتية إلى زيادة كمية الصلب الخردة المستخدمة بشكل كبير وتقليل أو حتى القضاء على استخدام الحديد الخام، وبالتالي تقليل تكاليف المواد الخام بشكل كبير.