در صنعت فولادسازی مدرن، استفاده از مواد کربنی با کیفیت بالا نقشی حیاتی در دستیابی به ترکیب شیمیایی دقیق و خواص مکانیکی مطلوب ایفا میکند. یکی از این مواد، گرافیت است که در دو نوع اصلی گرافیت کم سولفور و گرافیت پر سولفور در فرآیندهای متالورژیکی کاربرد دارد.
انتخاب بین این دو نوع گرافیت تأثیر مستقیمی بر کیفیت نهایی فولاد، کنترل گوگرد و میزان ناخالصیهای آلیاژ دارد. در این مقاله، تفاوتهای فنی، شیمیایی و اقتصادی این دو نوع گرافیت را بررسی کرده و جایگاه هر یک را در صنایع فولاد و چدن تحلیل میکنیم.
۱. معرفی گرافیت و نقش آن در فولادسازی
گرافیت نوعی شکل پایدار از کربن است که بهصورت طبیعی یا مصنوعی تولید میشود و به دلیل ساختار کریستالی لایهای خود، هدایت حرارتی و الکتریکی بالایی دارد. در فرآیندهای فولادسازی، گرافیت بهعنوان منبع تأمین کربن و بهبود دهنده ویژگیهای فلز به کار میرود.
در فولادسازی امروزی، کنترل میزان گوگرد اهمیت بالایی دارد؛ چراکه حضور بیش از حد گوگرد باعث شکنندگی فولاد و کاهش جوشپذیری میشود. در این میان، نوع گرافیت مصرفی تأثیر چشمگیری بر میزان گوگرد دارد.
برای آشنایی بیشتر با کاربردهای گرافیت در صنایع آلیاژی، پیشنهاد میشود مقاله گرافیت کم سولفور چینی را نیز مطالعه کنید.
۲. تفاوت ترکیب شیمیایی گرافیت کم سولفور و پر سولفور
مهمترین تفاوت میان دو نوع گرافیت، میزان گوگرد (Sulfur) است. در گرافیت کم سولفور، میزان گوگرد معمولاً بین ۰.۰۳ تا ۰.۰۵ درصد است، در حالیکه در نوع پر سولفور، مقدار آن میتواند تا ۰.۳ درصد یا بیشتر برسد.
گوگرد بالا باعث ایجاد سولفیدها در فولاد شده و خواص مکانیکی مانند چقرمگی و استحکام ضربهای را کاهش میدهد. بنابراین در تولید فولادهای آلیاژی با حساسیت بالا، استفاده از گرافیت کم سولفور ضروری است.
از سوی دیگر، در صنایع ریختهگری چدن یا تولید فولادهای ساختمانی معمولی، استفاده از گرافیت پر سولفور ممکن است از نظر اقتصادیتر بودن توجیه داشته باشد.
۳. مقایسه عملکرد متالورژیکی دو نوع گرافیت
| ویژگی | گرافیت کم سولفور | گرافیت پر سولفور |
|---|---|---|
| میزان گوگرد | کمتر از ۰.۰۵٪ | تا ۰.۳٪ |
| خلوص کربن | بالای ۹۹٪ | حدود ۹۷–۹۸٪ |
| تأثیر بر خواص فولاد | افزایش چقرمگی و کنترل گوگرد | کاهش استحکام در فولادهای آلیاژی |
| قیمت تقریبی | بالاتر | پایینتر |
| کاربرد اصلی | فولاد ضدزنگ، آلیاژهای دقیق | چدنهای عمومی، فولادهای ساختمانی |
۴. اثر گوگرد در ساختار فولاد و دلیل برتری گرافیت کم سولفور
گوگرد با عناصر فلزی مانند منگنز ترکیب میشود و MnS تولید میکند که در دمای بالا تمایل به تمرکز در مرز دانهها دارد. این پدیده، فولاد را شکننده میکند. به همین دلیل در تولید فولادهای حساس مانند فولادهای زنگنزن یا مقاوم به حرارت، کنترل گوگرد اهمیت ویژهای دارد.
در چنین مواردی، استفاده از گرافیت کم سولفور چینی با خلوص بالا باعث کاهش واکنشهای ناخواسته در فرآیند ذوب و افزایش کنترلپذیری ترکیب شیمیایی میشود.
برای درک بهتر تأثیر گوگرد در آلیاژهای مقاوم به خوردگی، مطالعه مقاله فروکروم کمکربن در آلیاژهای مقاوم به خوردگی نیز توصیه میشود.
۵. جنبه اقتصادی و تأمین گرافیت در بازار جهانی
در سالهای اخیر، بازار گرافیت کم سولفور چینی رشد چشمگیری داشته است، زیرا کشورهای تولیدکننده فولاد به سمت فولادهای آلیاژی با کیفیت بالاتر حرکت کردهاند.
گزارشهای منتشرشده توسط متال بولتن (Metal Bulletin) نیز نشان میدهد که تقاضای جهانی برای گرافیت خالص با گوگرد پایین در نیمه دوم سال ۲۰۲۵ بهطور محسوسی افزایش یافته است.
برای آشنایی با وضعیت بازار جهانی فروآلیاژها، میتوانید مقاله تحلیل بازار جهانی فروآلیاژها در گزارش متال بولتن ۲۰۲۵ را نیز مطالعه کنید.
۶. تأثیر گرافیت بر خواص مکانیکی فولادهای آلیاژی
یکی از عوامل کلیدی در انتخاب گرافیت مناسب، تأثیر آن بر ویژگیهای مکانیکی فولاد است. افزودن گرافیت کم سولفور باعث افزایش سختی، چقرمگی و مقاومت به شوک حرارتی میشود.
در مقابل، گرافیت پر سولفور باعث تشکیل سولفیدهای ناخواسته و افت استحکام کششی میگردد. این مسئله در صنایع خودروسازی، نفت و گاز، و قطعات مقاوم به حرارت بسیار حائز اهمیت است.
۷. انتخاب بین دو نوع گرافیت در صنایع مختلف
-
صنایع فولاد ضدزنگ: تنها گرافیت کم سولفور قابل استفاده است.
-
ریختهگری چدن خاکستری: گرافیت پر سولفور اقتصادیتر و کافی است.
-
تولید الکترود گرافیتی: استفاده از گرافیت با گوگرد پایین برای جلوگیری از خوردگی الزامی است.
-
آلیاژهای خاص نیکل و کروم: استفاده از گرافیت کم سولفور موجب پایداری ترکیب و کیفیت نهایی میشود.
۸. نتیجهگیری
با توجه به بررسیهای شیمیایی، اقتصادی و متالورژیکی، گرافیت کم سولفور انتخاب برتر برای تولید فولادهای آلیاژی و مقاوم به خوردگی است. در حالیکه گرافیت پر سولفور در کاربردهای عمومی و کمهزینه مانند چدنهای معمولی مناسبتر است.
انتخاب صحیح میان این دو نوع، باید بر اساس نوع فولاد، ترکیب شیمیایی هدف و حساسیت فرآیند انجام گیرد.
شرکت نیک آراد با تجربه در تأمین مواد اولیه فولادسازی، انواع گرافیت کم سولفور چینی با خلوص بالا را برای صنایع داخلی و صادراتی عرضه میکند.
