مقاله جامع: کک و بریکت کک در فولادسازی 
چکیده
کک و بریکت کک از مهم‌ترین مواد کربنی مورد استفاده در صنعت فولادسازی محسوب می‌شوند که نقش آن‌ها تأمین کربن، مشارکت در واکنش‌های احیایی و کمک به کف‌سازی سرباره است. با وجود شباهت ظاهری، این دو ماده از نظر منشأ تولید، ساختار، ترکیب شیمیایی و رفتار متالورژیکی تفاوت‌های اساسی دارند. این مقاله به‌صورت جامع به تعریف، روش تولید، کاربردها، مزایا و معایب کک و بریکت کک در فولادسازی پرداخته و معیارهای انتخاب صحیح هر یک را بر اساس نوع کوره و کیفیت فولاد بررسی می‌کند. مطالب با استناد به منابع بین‌المللی و استانداردهای صنعتی ارائه شده‌اند.
کلیدواژه‌ها: کک، بریکت کک، فولادسازی، کوره قوس الکتریکی، مواد کربنی

1-مقدمه
در فرآیند فولادسازی، مواد کربنی نقش کلیدی در تنظیم ترکیب شیمیایی مذاب، انجام واکنش‌های احیایی و بهبود شرایط سرباره ایفا می‌کنند. انتخاب نادرست منبع کربن می‌تواند منجر به نوسان آنالیز، افزایش ناخالصی‌ها و افت کیفیت فولاد شود. کک و بریکت کک دو منبع متداول کربن هستند که به‌ویژه در کوره قوس الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما عملکرد آن‌ها یکسان نیست 

2- تعریف و روش تولید
2-1- کک (Coke)
کک محصول پیرولیز زغال‌سنگ متالورژیکی در دمای حدود 1000 تا 1200 درجه سانتی‌گراد در غیاب هوا است. در این فرآیند، مواد فرار زغال‌سنگ خارج شده و محصولی سخت، متخلخل و با کربن ثابت بالا باقی می‌ماند (Turkdogan, 1996).
ویژگی‌های شاخص کک:
•    کربن ثابت بالا (معمولاً 85–90٪)
•    مواد فرار کم
•    استحکام مکانیکی و حرارتی مناسب
•    رفتار پایدار در دماهای بالا
2-2- بریکت کک (Coke Briquette)
بریکت کک از فشرده‌سازی نرمه کک یا ذرات ریز کربنی به‌همراه بایندرهایی مانند قیر، رزین یا آهار تولید می‌شود. این محصول به‌منظور استفاده مجدد از ضایعات کک و کاهش هزینه تولید توسعه یافته است (Steelmaking Handbook, 2006).
ویژگی‌های شاخص بریکت کک:
•    وابستگی شدید کیفیت به نوع بایندر
•    مواد فرار بالاتر
•    یکنواختی کمتر نسبت به کک طبیعی
•    استحکام کمتر در دمای بالا

3- نقش کک و بریکت کک در فولادسازی
3-1- تأمین کربن
هر دو ماده به‌عنوان منبع کربن برای تنظیم درصد کربن فولاد استفاده می‌شوند، اما راندمان جذب کربن در کک بالاتر و پایدارتر است (ASM Handbook, 2014).
2-3-کف‌سازی سرباره
کک به‌دلیل ساختار متخلخل و واکنش‌پذیری کنترل‌شده، در کف‌سازی سرباره در کوره قوس الکتریکی عملکرد بسیار مناسبی دارد. بریکت کک نیز می‌تواند در این فرآیند مشارکت کند، اما گازدهی سریع بایندرها باعث ناپایداری کف سرباره می‌شود (Voestalpine Technical Papers, 2019).
3-3-واکنش‌های احیایی
کک نقش مؤثری در کاهش FeO موجود در سرباره ایفا می‌کند. بریکت کک به‌دلیل خاکستر و مواد فرار بیشتر، کارایی کمتری در این زمینه دارد (Turkdogan, 1996).

4- مقایسه فنی کک و بریکت کک
----
5-مزایا و معایب
5-1-مزایای کک
•    کربن‌دهی پایدار و قابل پیش‌بینی
•    مناسب فولادهای کیفی و آلیاژی
•    گازدهی کم و کنترل بهتر سرباره
•    ریسک عملیاتی پایین (World Steel Association, 2020)
5-2-معایب کک
•    قیمت بالاتر
•    وابستگی به زغال‌سنگ متالورژیکی مرغوب
5-3- مزایای بریکت کک
•    قیمت پایین‌تر
•    استفاده از ضایعات و نرمه کک
•    دسترسی آسان‌تر در برخی بازارها
5-4- معایب بریکت کک
•    گازدهی زیاد و ناپایداری فرآیند
•    افزایش خاکستر و گوگرد مذاب
•    نامناسب برای فولادهای کیفی
•    محدودیت در درصد جایگزینی (Turkdogan, 1996)

6- معیارهای انتخاب در فولادسازی
انتخاب بین کک و بریکت کک باید بر اساس معیارهای زیر انجام شود:
•    نوع کوره (قوس الکتریکی یا القایی)
•    کیفیت مورد انتظار فولاد
•    حساسیت به گوگرد و ناخالصی‌ها
•    ملاحظات اقتصادی کوتاه‌مدت و بلندمدت
به‌طور کلی، در فولادهای ساختمانی می‌توان از بریکت کک به‌صورت محدود استفاده کرد، اما در فولادهای کیفی، کک یا گرافیت صنعتی انتخاب ارجح است .

7- جمع‌بندی و نتیجه‌گیری
کک و بریکت کک هر دو در فولادسازی کاربرد دارند، اما جایگاه آن‌ها یکسان نیست. کک به‌عنوان منبع کربن پایدار و کم‌ریسک، گزینه اصلی در فولادسازی محسوب می‌شود، در حالی‌که بریکت کک بیشتر یک راهکار اقتصادی برای کاهش هزینه و استفاده از ضایعات است و باید با احتیاط و در درصدهای محدود مصرف شود. انتخاب صحیح این مواد نقش مستقیمی در کیفیت فولاد، پایداری فرآیند و هزینه نهایی تولید دارد.
منابع
1.    ASM Handbook, Volume 1: Properties and Selection: Irons, Steels, and High-Performance Alloys, ASM International, 2014.
2.    Turkdogan, E.T., Physical Chemistry of Metals, 2nd Edition, 1996.
3.    Steelmaking Handbook, American Iron and Steel Institute, 2006.
4.    Voestalpine Technical Papers – Coking and Carbon Injection, 2019.
5.    World Steel Association, World Steel in Figures, 2020.