Pembuatan baja tidak "selalu" memerlukan penambah karbon, namun dalam banyak kasus, menggunakannya adalah cara yang paling ekonomis, tepat, dan efektif untuk mencapai target persyaratan kandungan karbon untuk kualitas baja.
1. Inti dari pembuatan baja: proses dekarburisasi. Bahan baku utama pembuatan baja adalah besi cair (dari tanur sembur), yang memiliki kandungan karbon sangat tinggi, biasanya antara 3,5% dan 4,5%.
Ini juga mengandung kotoran seperti fosfor, belerang, silikon, dan mangan. Besi cair-berkarbon tinggi ini sangat rapuh dan keras, hampir tidak memiliki ketangguhan, sehingga tidak cocok untuk ditempa, digulung, atau pemrosesan plastik lainnya, sehingga membatasi penerapannya.
Tugas inti pembuatan baja adalah mengoksidasi secara hebat dan menghilangkan unsur-unsur berlebih ini, terutama karbon, dari besi cair dengan cara meniupkan oksigen.
Pada akhirnya, kami mengendalikan kandungan karbon di bawah 2,0%, dan untuk sebagian besar baja, kandungan karbonnya bahkan antara 0,03% dan 1,0%.
Oleh karena itu, dari sudut pandang makroskopis, pembuatan baja merupakan proses “dekarburisasi”.
2. Jika dekarburisasi diperlukan, mengapa menambahkan karbon pada saat yang bersamaan?
Kedengarannya kontradiktif, namun justru itulah inti permasalahannya.
Alasan utamanya adalah sebagai berikut:
Alasan 1: Perlunya Dekarburisasi yang Berlebihan dan Pengendalian yang Tepat
Dalam pembuatan baja yang ditiup oksigen-, reaksi oksidasi karbon sangat kuat dan cepat.
Mengurangi karbon dari 4% menjadi 0,1% adalah hal yang mudah, namun menghentikan karbon secara tepat pada angka 0,1% sangatlah sulit.
Efek "Tak Terhentikan": Dalam praktiknya, untuk memastikan penghilangan unsur-unsur berbahaya seperti fosfor dan belerang secara memadai, proses penghembusan oksigen sering kali dilanjutkan hingga kandungan karbon lebih rendah dari nilai target.
Hal ini menyebabkan dekarburisasi berlebihan.
Kontrol Titik Akhir: Ketika karbon dalam baja cair sudah sangat rendah, penentuan kandungan karbon akhir melalui proses seperti pengujian dan pengukuran suhu dapat menghasilkan hasil yang lebih rendah dari nilai target.
Oleh karena itu, strategi umum dalam pembuatan baja modern adalah: "Dekarburasi dulu sedikit, lalu tambahkan kembali."
Artinya, pertama-tama dekarburisasi karbon ke tingkat yang sedikit lebih rendah dari nilai target (hal ini memastikan bahwa pengotor lainnya juga dihilangkan secara memadai), dan kemudian, selama proses penyadapan atau pemurnian, sesuaikan kandungan karbon secara tepat ke kisaran target dengan menambahkan penambah karbon.
Alasan Kedua: Penggunaan Baja Bekas sebagai Bahan Baku
Pembuatan baja tungku busur listrik modern terutama menggunakan baja bekas sebagai bahan bakunya.
Selama proses peleburan, baja bekas menyerap oksigen dari udara, menyebabkan karbon dalam baja cair teroksidasi dan hilang. Pada saat yang sama, baja bekas itu sendiri mungkin memiliki kandungan karbon yang tidak mencukupi. Oleh karena itu, setelah baja bekas dilebur, harus ditambahkan penambah karbon untuk menambah dan mengatur kandungan karbon.
Alasan Ketiga: Kebutuhan-Produksi Baja Karbon Tinggi
Untuk beberapa baja karbon-berkadar tinggi, seperti baja pegas (kandungan karbon sekitar 0,6%-0,75%), baja perkakas, dan baja bantalan (kandungan karbon sekitar 1,0%), meskipun seluruh karbon dalam besi cair tetap ada, kandungan karbon yang diperlukan mungkin tidak terpenuhi.
Dalam hal ini, penambah karbon dalam jumlah besar harus ditambahkan.
3. Apa yang dimaksud dengan Pengumpul Karbon?
Mengapa Itu?
Carbon raisers are not ordinary coal or coke, but rather specially treated carbonaceous materials with extremely high carbon content (usually >95%) dan tingkat pengotor yang sangat rendah seperti sulfur, fosfor, dan nitrogen.
Jenis yang umum meliputi: Calcined Petroleum Coke Carbon Raiser: Jenis yang paling umum digunakan, dengan kinerja bagus dan harga terjangkau.
Agen rekarburisasi grafit: Tingkat penyerapan tertinggi, pengotor paling sedikit, tetapi juga paling mahal.
Biasanya digunakan pada baja-khusus kelas atas.
Agen rekarburasi berbasis batubara: Biaya rendah, namun pengotornya lebih tinggi. Umumnya digunakan untuk bagian besi cor dengan persyaratan yang tidak terlalu ketat; jarang digunakan dalam pembuatan baja.
Keuntungan menggunakan agen rekarburisasi:
* Tepat dan dapat dikontrol: Dapat ditambahkan sesuai berat yang telah dihitung, seperti menambahkan garam, untuk menyempurnakan-komposisi akhir baja cair.
* Kemurnian tinggi: Bahan rekarburasi-berkualitas tinggi tidak menimbulkan pengotor baru yang berbahaya, sehingga menghindari "kontaminasi" pada baja cair.
* Tingkat penyerapan tinggi: Dalam kondisi proses yang sesuai (seperti menggunakan pengadukan tumbukan baja cair selama penyadapan), tingkat penyerapan karbon dapat mencapai 85%-95%.
* Hemat biaya-: Dibandingkan dengan "menahan" karbon dengan mengendalikan hembusan oksigen, penggunaan bahan rekarburasi untuk "menyesuaikan" kandungan karbon lebih sederhana, lebih dapat diandalkan, dan memiliki biaya keseluruhan yang lebih rendah.
Ringkasan
Ringkasnya: Pembuatan baja adalah proses yang relatif ekstensif dan terutama berfokus pada dekarburisasi, sementara industri modern menuntut persyaratan yang sangat tepat untuk komposisi baja.
Rekarburisasi karbon, sebagai metode "penyempurnaan", dengan sempurna menyelesaikan kontradiksi antara "dekarburisasi ekstensif" dan "kontrol presisi". Teknologi ini memungkinkan produksi baja-berskala besar, efisien, dan-berbiaya rendah dengan komposisi presisi dan kinerja stabil.
Dapat dikatakan bahwa tanpa rekarburator karbon, bahan yang sederhana dan efisien, efisiensi dan kualitas produk industri baja modern akan terganggu secara signifikan.
