Çelik Üretiminde Kalsiyum Karbür ile Desülfürizasyon

Yazar: Steel Refining Materials
kalsiyum karbürdesülfürizasyonsıcak metal işlemekükürt kontrolü
Çelik Üretiminde Kalsiyum Karbür ile Desülfürizasyon

Kükürt, çeliğin en zararlı safsızlıklarından biridir; sıcak kırılganlığa neden olur, sünebilirliği azaltır ve kaynaklanabilirliği bozar. Kükürt içeriğinin yüzde 0,01’in altında olmasını gerektiren derin çekme çelikleri, boru hatları sınıfları ve yüksek mukavemetli düşük alaşımlı yapı çelikleri gibi kaliteler için, sıcak metalin bazik oksijen fırınına girmeden önce desülfürize edilmesi, sıvı çelikten kükürt giderilmeye çalışılmasından çok daha verimli ve ekonomiktir. Kalsiyum karbür (CaC2), bu ön işleme aşaması için en etkili desülfürizasyon reaktiflerinden biri olarak kendini kanıtlamıştır ve doğru uygulandığında kükürt seviyelerini yüzde 0,005’in altına indirebilmektedir.

Kalsiyum karbür desülfürizasyonu, CaC2 ile sıcak metalde çözünmüş kükürt arasında doğrudan bir reaksiyon yoluyla çalışır ve kalsiyum sülfür (CaS) ile grafit karbon üretir. Reaksiyon, tipik sıcak metal sıcaklıkları olan 1300-1400 derece Celsius’ta termodinamik açıdan güçlü bir şekilde desteklenir ve ortaya çıkan karbon demir içinde çözünmüş halde kalır ve hiçbir sorun yaratmaz. CaC2’nin magnezyum bazlı desülfürizörler gegenüber temel avantajı öngörülebilirliği ve tutarlılığıdır. Reaksiyon magnezyum enjeksiyonundan daha az şiddetlidir, bu da yüksek kapasiteli işlemlerde kontrolü kolaylaştırır ve güvenli kullanım sağlar. Büyük hacimlerde sıcak metalin hızlı bir şekilde işlenmesi gereken torpil vagonu veya ladle tabanlı desülfürizasyon istasyonlarına özellikle uygundur.

Kalsiyum karbür desülfürizasyonunun etkinliği, büyük ölçüde enjeksiyon yöntemine ve cüruf yönetimi uygulamasına bağlıdır. Tipik olarak azot olmak üzere bir taşıyıcı gazla batırılmış bir mızrak aracılığıyla ortak enjeksiyon, reaktifin sıcak metal içine derinlemesine nüfuz etmesini sağlar ve temas alanını ile reaksiyon verimliliğini maksimuma çıkarır. Parçacık boyutu da kritiktir: daha ince parçacıklar daha hızlı reaksiyona girer ancak atık gazla birlikte taşınabilir; daha kalın parçacıklar ise dibe çöker ve daha yavaş ancak daha eksiksiz reaksiyona girer. Çoğu tesis, hız ve verimi dengelemek için dereceli bir parçacık boyutu dağılımı kullanır. Sıcak metalin üzerinde düzgün tasarlanmış bir örtü ajanı katmanı, atmosfere maruz kalmadan yeniden kükürlenmeyi önlemek ve CaS reaksiyon ürününün cüruf fazına emilmesini sağlamak için gereklidir.

Ultra düşük kükürtlü kaliteler hedefleyen çelik üreticileri için genellikle iki aşamalı bir yaklaşım en iyi sonuçları verir: kükürtü yüzde 0,005-0,008 aralığına düşürmek için kalsiyum karbür ile ilk desülfürizasyon ve ardından nihai hedefe ulaşmak için magnezyum veya ikinci bir ince CaC2 enjeksiyonu ile son işlem. Bu yaklaşımlar arasındaki seçim, gelen kükürt seviyesine, gerekli nihai kükürt içeriğine ve mevcut desülfürizasyon istasyonu kapasitesine bağlıdır. Uygun reaktif işleme, mızrak bakımı ve cüruf kimyası kontrolüne yatırım yapan tesisler, kalsiyum karbür ile tutarlı olarak yüzde 80 üzerinde desülfürizasyon verimliliği elde etmektedir.