کاربرد کاربید کلسیم در فولادسازی

امروزه بیش از 90 درصد از فولادها به روش ریخته گری پیوسته تولید می شوند. یکـی از مشکلات اصلی در این روش مسدود شدن مجرای ورود مذاب به قالب توسط  آلومینیوم موجود در فولاد مذاب است. در این پژوهش اصلاح ترکیب شیمیایی آلومینیوم به فازهای ثانویه کلسیم آلومینیوم مـورد بررسـی قـرار گرفـت.

کلسیم کاربید چیست

دو ترکیـب کاربید و اکسید کلسیم در دو سری ذوب های آزمایشی به فلـز مـذاب افـزوده گردیـد و ترکیب شیمیایی فازهای ثانویه توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی همـراه بـا آنـالیز عنصری کمی و کیفی بررسی شد. نتایج این پژوهش نشان داد که بـا افـزایش اکسـید کلسیم به سطح مذاب، فازهای کلسیم آلومینیوم در حین تصفیه فلـز مـذاب تشـکیل می گردند . علاوه بر آن مشخص گردید که افزایش کاربید کلسـیم تـاثیر چنـدانی بـر تشکیل فازهای کلسیم آلومینیوم نداشته و میزان کافی از اکسید کلسـیم سـرباره بـه تنهایی برای جلوگیری از مشکل مسدود شدن مجرای ورود مذاب به قالب کافی است.

موارد مصرف کلسیم کاربید

در گذشته کاربید کلسیم در لامپ های کاربید استفاده می شد و به عنوان منبع شعله استیلن عمل می کرد. امروزه از این لامپ ها برای تامین انرژی فانوس ها و فانوس های دریایی و همچنین در کاوش غارها استفاده می شود. CaC2 همچنین به عنوان یک ماده خام در توسعه فناوری های شیمیایی به ویژه لاستیک مصنوعی مورد استفاده قرار می گیرد. کاربید کلسیم همچنین برای ساخت وینیل کلرید، استیلن سیاه، آکریلونیتریل، اسید استیک، استون، اتیلن، استایرن و رزین های مصنوعی استفاده می شود.

ساختار کلسیم کاربید

در ابتدا قراضه های فلزی در کوره قوس الکتر یکی ذوب شدند. پس از سرباره سازی، مذاب از طریق مجرای خروجی پایین کوره به پاتیل منتقل گردید . در حین خروج مذاب از کوره قوس در سری اول ذوب های آزمایشی به آن کلسیم به فرم 2CaC افزوده شد. سپس در سرباره کوره – پاتیل منتقل شده و به ترتیبی عملیات اکسیژن زدایی، سرباره سازی یو آل اژسازی بر روی مذاب انجام گردید . در انتهای فرایند مذاب دارای ترکیب شیمیایی کربن 0/3 ،سیلسیم 0/4 ،منگنز 1/3 ،کروم 0/17 ، آلومینیوم 0/03 درصد وزنی و مابقی آهن می باشد.

در انتها پس از تنظیمات دمای نهایی مذاب (1580 درجه سانتیگراد) پاتیل کارگاه ر یخته گری منتقل گردید .افزودن کلسیم به فلز مذاب از طریق دو روش صورت گرفت . در چهار ذوب ابتدایی (سری اول ذوب های آزمایشی) روش اول و برای چهار ذوب بعدی (سری دوم ذوب های آزمایشی) از روش دوم افزودن کلسیم استفاده شد . در روش اول در مرحله اول کلسیم به فرم 2CaC در حین خروج مذاب از کوره قوس و پس از آن در مرحله دوم کلسیم به صورت CaO در سرباره کوره-پاتیل به سطح مذاب افزوده شد .

در روش دوم کاربید کلسیم به مذاب خروجی از کوره قوس اضافه نشد و فقط اکسید کلسیم به سطح مذاب افزوده شد . در هر دو روش مذاب به مدت 90 دقیقه با اکسید کلسیم سرباره در تماس بوده و جذب کلسیم سرباره در این مدت صورت گرفته است. شایان ذکر است که در اغلب کارخانه های مدرن فولادسازی ،سرباره سازی فرایندی ضروری و همیشه همراه با افزودن اکسید کلسیم ( به عنوان یکی از اجزاء اصلی سرباره) صورت می گردد.

علاوه بر آن مواد افزوده شده برای سرباره- سازی (سرباره سازها) در تمام ذوب های آزمایشی وزن و ترکیب شیمیایی یکسان داشته اند. کلسیم کاربید خالص یک جامد بی رنگ است اما بلور آن در دمای اتاق شکلی شبیه به نمک دارد که در آن واحد های C2-2 به صورت موازی قرار گرفته اند.

کاربرد کاربید کلسیم در فولادسازی

در این زمینه از خرید کلسیم کاربید در زمینه های زیر استفاده می شود :

• در نمک زدایی آهن
• به عنوان سوختی برای افزایش نسبت ضایعات نسبت به آهن مایع که به میزان زیادی به صرفه اقتصادی بستگی دارد.
• به عنوان یک اکسید کننده قوی در عملیات آمایش پاتیلی.

از این ترکیب می توان در گوگرد زدایی آهن انواع فولاد (چدن و ​​فولاد) استفاده کرد. بسته به شرایط اقتصادی می توان از آن به عنوان سوخت در فولادسازی برای افزایش نسبت ضایعات به آهن مایع استفاده کرد. همچنین به عنوان یک اکسید کننده در صنعت فولاد استفاده می شود به این معنی که در حذف اکسیژن کمک می کند.

کلسیم کاربید به دلیل قابلیت انعطاف پذیری در دمای بالا، در صنایع فولادسازی و آلومینیوم سازی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، این ترکیب به عنوان یک ماده اولیه در تولید کربید کلسیم، مواد شیمیایی و کائوچو به کار می‌رود. لازم به ذکر است که کلسیم کاربید یک ترکیب شیمیایی قابل اشتعال است و باید با احتیاط مورد استفاده قرار گیرد.