Karbon verici seçimi: CPC, GPC ve kalsine antrasit hangi eriyiğe uyar?

Karbon verici satın alırken masaya gelen ilk soru hep aynı: "Tonu kaç dolar?" Anlaşılır bir soru. Ama ocağa giren malzemenin hepsi eriyiğe geçmiyor. Bir kısmı cüruf olur, bir kısmı yanar, bir kısmı da yüzeyde yüzüp döküm bitene kadar çözünmeden kalır. Bu yüzden üç karbon vericiyi ton fiyatıyla yan yana koymak, farklı verimle çalışan üç motoru litre fiyatından kıyaslamaya benziyor. Doğru birim, eriyikte çözünen bir kilogram karbonun maliyeti. Oraya giden yolda sabit karbon, kükürt, azot, kül ve tane boyu hesaba giriyor.

Kısa cevap: Kalsine antrasit (%90-95 C) gri dökümde ve çelik şarjında ucuz karbon için yeterli; katı şarjla verildiğinde laboratuvar denemelerinde ortalama %84 verim gösterdi. CPC (kalsine petrol koku) aynı denemelerde %91 civarına çıktı, ancak kükürdü (≤%0,5) sfero dökümde Mg tüketir. Grafitize petrol koku (GPC) en yüksek ve en hızlı çözünen karbonu getirir, kükürdü ≤%0,05'tir. Sfero ve düşük karbonlu çelikte fazladan ödenen para çoğu zaman geri döner.

Üç malzeme, üç farklı kristal yapı

Üçü de karbon. Fark, karbon atomlarının ne kadar düzenli dizildiği ve yanında ne taşıdığı.

Kalsine antrasit doğal bir kömürün yüksek sıcaklıkta uçucularından arındırılmış hali. Sabit karbonu tipik olarak %90-95, külü birkaç yüzde. Kalsine petrol koku (CPC), rafineri artığı kokun kalsine edilmesiyle elde edilir; sabit karbonu %98,5'in üzerine çıkar ama ham maddeden gelen kükürt ve azot yapıda kalır. GPC ise aynı kokun 2.500-3.000 °C aralığında grafitleştirilmiş hali. Bu sıcaklıkta kükürt ve azotun büyük kısmı uçar, karbon katmanları düzenli grafit kristallerine dönüşür.

Silezya Teknik Üniversitesi'nden Janerka ve ekibi, X ışını kırınımıyla bu farkı net gösterdi: antrasit ve petrol koku "turbostratik", yani katmanları paralel ama gelişigüzel dönmüş, kristalitleri birkaç nanometre boyunda malzemeler. Sentetik grafitte kristalit yüksekliği 20 nm civarında, her biri 50-70 grafen katmanı içeriyor. Eriyik demir için önemi şu: düzenli grafit yapısı daha hızlı çözünüyor ve dökme demirin kendi grafit çekirdeklenmesine daha yakın bir başlangıç noktası sunuyor.

Verim: kâğıttaki karbon, potadaki karbon

Aynı grubun 20 kg'lık yüksek frekanslı indüksiyon ocağında, yalnız çelik hurdayla yaptığı denemelerin rakamları bizim teklif hesaplarımızda da referans oldu. Karbon verici katı şarjla verildiğinde ortalama verim antrasitte %84,4, petrol kokunda %90,6, sentetik grafitte %99 civarında ölçüldü. Eriyik yüzeyine atıldığında tablo değişti: antrasit %63,4, petrol koku %80,5, sentetik grafit %77,5.

İki ayrıntı daha var ve sahada en çok bunlar gözden kaçıyor. Birincisi, banyonun karbonu yükseldikçe verim düşüyor. Antrasitte başlangıç karbonu %0,1 iken verim %96,6, eriyik %2,2 karbona ulaştığında %77'ye geriledi. Sentetik grafit ise tüm aralıkta %95'in üstünde kaldı. İkincisi çözünme süresi: yüzeye atılan sentetik grafit 4 dakikada kayboldu, antrasit 6, petrol koku 8 dakika sürdü.

GPC sentetik grafitle birebir aynı malzeme sayılmaz, ama grafitleşme derecesi yükseldikçe davranışı ona yaklaşır. Bizim gözlemimiz de bu yönde: son düzeltmeyi GPC ile yapan hat, tahmin ettiği karbona daha az sapmayla ulaşıyor.

Kükürt ve azot: kusurun faturası

Kükürt gri dökümde düşmanınız sayılmaz. %0,05-0,10 aralığında grafit çekirdeklenmesine katkı bile verir. Sfero dökümde ise hikâye tersine döner. Her kilogram kükürt bağlanırken stokiyometrik olarak yaklaşık 0,76 kg magnezyum tüketir (MgS, 24,3/32). Kükürdü yüksek karbon verici, FeSiMg dozunu yukarı iter ve artık Mg payı yetmezse nodülerlik bozulur. Mg fade penceresini ayrıca FeSiMg yazımızda anlattık.

Azot ise gri dökümün derdi. Elkem'in teknik notlarına göre azot çatlakları ve pinhole'lar çoğunlukla reçine bağlı maça veya kalıba komşu orta ve kalın kesitlerde görülür. Önerilen çare iki ayaklı: düşük azotlu karbon verici ve bağlayıcı, kalan azotu ise zirkonyumlu aşılayıcıyla nitrür olarak bağlamak. Rakamın büyüklüğünü görmek için bir örnek: Janerka ve ekibinin 2022'de aktardığı bir CPC numunesinde %1,5 kükürt ve 6.000 ppm azot vardı. Her CPC böyle değil, ama "CPC" etiketi tek başına bir şey garanti etmiyor. COA'da azot satırı yoksa isteyin.

Dökümhanede en sık gördüğümüz senaryo şöyle başlıyor: hat aylarca sorunsuz döküm yaparken bir gün kalın kesitli parçalarda pinhole çıkıyor. Kum ve bağlayıcı aynı. Değişen tek şey, satın almanın daha ucuz bulduğu yeni parti karbon verici. Böyle durumda ilk iş, eski ve yeni partinin azot değerini yan yana koymak.

Çözünen karbonun kilogram maliyeti

Hesap basit: Çözünen C maliyeti = ton fiyatı ÷ (sabit karbon × verim)

Aşağıdaki fiyatlar piyasa fiyatı değil, yalnızca hesabı göstermek için seçilmiş yuvarlak örnek rakamlar: kalsine antrasit 400 $/t, CPC 550 $/t, GPC 750 $/t. Sabit karbonu antrasitte %92, CPC ve GPC'de %98,5 aldık. Verim olarak Janerka denemelerinin katı şarj ortalamalarını kullandık (GPC için sentetik grafit değeri, iyimser bir varsayım).

Kalsine antrasit: 400 ÷ (0,92 × 0,844) = çözünen kg C başına yaklaşık 0,52 $. CPC: 550 ÷ (0,985 × 0,906) = yaklaşık 0,62 $. GPC: 750 ÷ (0,985 × 0,99) = yaklaşık 0,77 $.

Kâğıt üzerinde antrasit kazanıyor. Şimdi bir ton sfero eriyiğin karbonunu %1 artırmak için gereken 10 kg çözünen karbona kükürdü ekleyelim. En kötü durumda, malzemedeki kükürdün tamamı eriyiğe geçerse CPC 11,2 kg dozla 56 g kükürt getirir; bunu bağlamak için yaklaşık 43 g Mg gerekir. %6 Mg içeren ve %50 Mg verimiyle çalışan FeSiMg ile bu, ton başına 1,4 kg fazladan FeSiMg demek. FeSiMg'yi örnek olarak 2.000 $/t alırsak ek yük ton başına yaklaşık 2,8 $. CPC ile GPC arasındaki karbon farkı ise aynı ton için 1,5 $. Yani sfero dökümde GPC, nodülerlik riskine hiç para biçmeden bile önde. Gri dökümde bu kükürt kalemi yok, antrasit ve CPC orada rahat nefes alır.

Kendi rakamlarınızla hesaplarken verimi kendi ocağınızda ölçün. Şarj öncesi ve sonrası karbon analizi ile tartılan dozdan beş eriyikte güvenilir bir ortalama çıkar.

Ne zaman ucuz olan yeterli

Antrasit gri dökümde, kesit inceyse ve kalıp sistemi düşük azotluysa işini görür. EAF ve indüksiyonda çelik şarjına ilk karbonu vermek için de mantıklı tercih; banyo karbonu düşükken verimi en yüksek seviyede. Külünü (%4'e kadar) cüruf hacmine eklemeyi unutmayın: 13 kg dozda yaklaşık yarım kilogram kül demek.

CPC orta yol. Gri dökümde ana karbon verici, sfero dökümde ise kükürdü COA'da düşük çıkan partilerle sınırlı kullanılabilir.

GPC'nin parasını çıkardığı yerler sfero döküm, düşük kükürt ve düşük azot isteyen çelik kaliteleri ve döküm öncesi son karbon düzeltmesi. Son düzeltmede hız önemli, çünkü ocağı bekletmenin de bir elektrik faturası var.

Doz zamanı ve tane boyu

Karbon vericiyi katı şarjla, tercihen ilk hurda katmanlarının arasına verin. Janerka denemelerinde katı şarjla verim, yüzeye atmaya göre 10-20 puan yüksek çıktı. Cürufun üstüne atılan karbon vericinin bir kısmı cürufta hapsolur, bir kısmı havayla yanar. İndüksiyon ocağının karıştırma etkisi şarj sırasında en güçlü olduğu için çözünme orada hızlanıyor.

Tane boyu için 1-5 mm aralık indüksiyon ocağında iyi çalışıyor. 0,5 mm altındaki toz, şarj sırasında uçar ve yüzeyde yüzer. 10 mm üstü parçalar ise geç çözünür, özellikle banyo karbonu hedefe yaklaşmışsa.

Sık gördüğümüz hatalar da bu tabloya bağlı. Nemli malzeme hidrojen getirir, açık sahada bekletilmiş big bag'i kullanmadan önce kontrol edin. Ton fiyatıyla karar vermek, yukarıdaki hesabı atlamak demek. Antrasitle başlayıp aynı malzemeyle son düzeltmeyi yapmak da tipik bir hata; yüksek karbonda verimi düştüğü için hedef sürekli kaçar ve doz artar. SiC kullanan hatlarda karbonun bir kısmının SiC'den geldiğini unutup karbon vericiyi azaltmamak ise aşırı karbona götürür; o hesabı SiC yazımızda açtık.

Ekim 2026 itibarıyla önerimiz

Uzman görüşü, tarih kilidiyle: 2026'nın son çeyreğinde alım yapan bir dökümhane karbon vericiyi tek kalem olarak değil, iki kademeli düşünmeli. Gri dökümde ana karbonu kalsine antrasit veya CPC'den, sfero ve çelikte GPC'den alın; her durumda döküm öncesi son düzeltmeyi GPC ile yapın. Kasım-Aralık döneminde iki hafta boyunca her partide doz, başlangıç ve son karbonu kaydedin. Ocak 2027 sözleşmesini bu iki haftadan çıkan çözünen kg karbon maliyetiyle imzalayın; ton fiyatı ikinci sırada kalsın.

Sıkça Sorulan Sorular

Karbon verici ile karbürleyici aynı şey mi? Evet. Dökümhanede ikisi de kullanılıyor, İngilizcede recarburizer veya carbon raiser deniyor. Malzeme olarak antrasit, CPC, GPC ve sentetik grafit bu grubun içinde.

Sfero dökümde CPC kullanılabilir mi? Kullanılabilir, ama kükürdünü COA'dan kontrol edin ve FeSiMg dozunu buna göre ayarlayın. Kükürt ≤%0,5 olan bir CPC, %1 karbon artışında tona en kötü durumda 56 g kükürt getirir. Nodülerliği sınırda çalışan bir hatta GPC daha güvenli seçim.

Karbon vericiyi ne zaman eklemeliyim? Ana dozu katı şarjla, ilk hurda katmanlarının arasında. Döküm öncesi küçük düzeltmeleri hızlı çözünen GPC ile yapın. Cürufun üzerine atmayın.

Pinhole sorununda karbon vericiden şüphelenmeli miyim? Kalın kesitli gri döküm parçalarda ve reçine bağlı maça çevresinde evet. Yeni partinin azot değerini eskisiyle karşılaştırın; düşük azotlu karbon vericiye geçin ve gerekirse FeSiZr aşılayıcıyla kalan azotu bağlayın.

Arsam Metal üç karbon vericiyi de 1-5 mm tane boyunda tedarik ediyor: CPC sabit karbon ≥%98,5, S ≤%0,5, kül ≤%0,5; GPC sabit karbon ≥%98,5, S ≤%0,05, kül ≤%0,5; kalsine antrasit sabit karbon %90-95, S ≤%0,3, N ≤300 ppm, kül ≤%4. Her partide COA standart. Üçünü aynı teklifte isteyin, çözünen karbon hesabını sizin ocak verinizle birlikte yapalım: teklif formu.

Kaynaklar: Janerka K., Bartocha D., Szajnar J., Cholewa M., "The influence of different kind of carburizers and carburization on the effectiveness and iron structure", Archives of Metallurgy and Materials 52(3), 2007 (PDF) · Janerka K., Bartocha D., Szajnar J., Jezierski J., "The carburizer influence on the crystallization process and the microstructure of synthetic cast iron", Archives of Metallurgy and Materials 55(3), 2010 (PDF) · Janerka K. ve ark., "Various aspects of application of silicon carbide in the process of cast iron melting", Archives of Metallurgy and Materials 67(3), 2022, doi:10.24425/amm.2022.139708 · Elkem, "Surface defects" teknik notu (elkem.com).