增碳劑的使用方法

1、_增碳劑的使用方法1、爐內(nèi)投入法：增碳劑適于在感應(yīng)爐中熔煉使用， 但依據(jù)工藝要求具體使用也不盡相同。（ 1）在中頻電爐熔煉中使用增碳劑， 可按配比或碳當(dāng)量要求隨料加入電爐中下部位，回收率可達(dá) 95% 以上；（ 2）鐵液熔清如果碳量不足調(diào)整碳分時(shí)，先打凈爐中熔渣，再加增碳劑，通過(guò)鐵液升溫，電磁攪拌或人工攪拌使碳溶解吸收，回收率可在90 左右，如果采用低溫增碳工藝，即爐料只熔化一部分，熔化的鐵液溫度較低的情況下，全部增碳劑一次性加入鐵液中，同時(shí)用固體爐料將其壓入鐵液中不讓其露出鐵液表面。這種方法鐵液增碳可達(dá)1.0% 以上。2、爐外增碳：（ 1）包內(nèi)噴石墨粉選用石墨粉做增碳劑，吹入量為40kg/t

2、，預(yù)期能使鐵液含碳量從2%增到 3% 。隨著鐵液碳含量逐漸升高，碳量利用率下降，增碳前鐵液溫度1600 ，增碳后平均為 1299 。噴石墨粉增碳，一般采用氮?dú)庾鲚d體，但在工業(yè)生產(chǎn)條件下，用壓-可編輯修改 -_縮空氣更方便，而且壓縮空氣中的氧燃燒產(chǎn)生CO, 化學(xué)反應(yīng)熱可補(bǔ)償部分溫降，而且 CO 的還原氣氛利于改善增碳效果。（ 2）出鐵時(shí)使用增碳劑可將 100 300 目的石墨粉增碳劑放到包內(nèi)，或從出鐵槽隨流沖入，出完鐵液后充分?jǐn)嚢?，盡可能使碳溶解吸收，碳的回收率在 50% 左右。寧夏宏輝炭素制品有限公司生產(chǎn)的無(wú)煙煤增碳劑具有低硫、低灰，含炭量高易吸收等特點(diǎn)。一、增碳劑的加入時(shí)間不能忽視。增碳劑的

3、加入時(shí)間若過(guò)早，容易使其附著在爐底附近，而且附著爐壁的增碳劑又不易被熔入鐵液。與之相反，加入時(shí)間過(guò)遲， 則失去了增碳的時(shí)機(jī)， 造成熔煉、升溫時(shí)間的遲緩。 這不僅延遲了化學(xué)成分分析和調(diào)整的時(shí)間， 也有可能帶來(lái)由于過(guò)度升溫而造成的危害。因此，增碳劑還是在加入金屬爐料的過(guò)程中一點(diǎn)一點(diǎn)地加入為好。如在一次加入量過(guò)大的情況下，可以結(jié)合感應(yīng)電爐時(shí)采用的鐵液過(guò)熱操作結(jié)合考慮， 保證增碳劑在鐵液中的吸收時(shí)間10Min ，一方面通過(guò)電磁攪拌作用使增碳劑充分?jǐn)U散吸收，保證吸收效果。 另一方面可以減少增碳劑中帶入的含氮量。二、加入方法上改進(jìn)-可編輯修改 -_不要一次加入，分批加，最后熔化了加一部分，放一部分（一包左

4、右）鐵水到包里，再回沖爐里增碳劑1-2 次，然后打渣，加合金。有以下幾個(gè)方面需要注意的：1.增碳劑比較難吸收（沒(méi)有經(jīng)過(guò)煅燒的)2.增碳劑灰分多顆粒分布不均勻3.加入時(shí)間太晚4.加入方法不對(duì)，采用分層加入。避免鐵液鏡面又太多渣的時(shí)候加入5.盡量別用太多鐵銹的材料。三、影響增碳效果的因素1、增碳劑粒度對(duì)吸收率的影響使用增碳劑的增碳過(guò)程包括溶解擴(kuò)散過(guò)程和氧化損耗過(guò)程。增碳劑的粒度大小不同 , 溶解擴(kuò)散速度和氧化損耗速度也就不同, 而增碳劑吸收率的高低就取決于增碳劑溶解擴(kuò)散速度和氧化損耗速度的綜合作用。在一般情況下 , 增碳劑顆粒小 , 溶解速度快 , 損耗速度大 ; 增碳劑顆粒大 , 溶解速度慢 ,

5、 損耗速度小。例如 , 在 110kg高頻感應(yīng)爐中 , 粒度 015 018mm的增碳劑溶解速度很快 , 在沒(méi)來(lái)得及氧化損耗前大部分已溶解于鐵液中 , 只有少部分損耗掉 , 因此吸收率高。在60kg 感應(yīng)爐中 , 爐膛的直徑和容量較大 , 增碳劑粒度 015 018mm ,相對(duì)爐膛的直徑和容量太小 , 損耗速度很快 , 吸收率低 ; 而粒度 116 312mm相對(duì)于爐膛直徑和容量來(lái)說(shuō) , 增碳劑溶解速度較快 , 損耗速度較慢 , 溶解占據(jù)主導(dǎo)作用 ,吸收率高 6。因此 , 增碳劑粒度大小的選擇與爐膛直徑和容量有關(guān), 一-可編輯修改 -_般情況下 , 爐膛的直徑和容量大 , 增碳劑的粒度要大一些

6、 ; 反之 , 增碳劑的粒度要小一些。2、增碳劑加入量對(duì)吸收率的影響在一定的溫度和化學(xué)成分相同的條件下, 鐵液中碳的飽和濃度一定。鑄鐵中碳的溶解極限為C %= 113 + 010257 T - 0131 Si % - 0133 P %- 0145 S % + 01028 Mn % ( T 為鐵液溫度 ) 。在一定飽和度下 , 增碳劑加入量越多 , 溶解擴(kuò)散所需時(shí)間就越長(zhǎng) , 相應(yīng)損耗量就越大 , 吸收率就會(huì)降低。3、飽和濃度一定 , 溫度對(duì)增碳劑吸收率的影響從動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的觀點(diǎn)分析, 鐵液的氧化性與C -Si - O 系的平衡溫度有關(guān) , 即鐵液中的 O 與 C、Si 有如下的反應(yīng) 7: S

7、i+ 2 O= SiO2 (s) , C +O= CO(g) ,SiO2 (s) + 2 C = Si+ 2CO(g) 。G 0T = 549359 - 309145 T (3)lg Si C2 = -27486T+ 15147 (4)平衡溫度 T 隨目標(biāo) C、Si 含量不同而變化 , 如式 (4)所示。依式 (4) 可以計(jì)算出平衡溫度。 當(dāng)鐵液成分 ( %) 為: 219 311C 、110 112Si 時(shí), 平衡溫度為 1380 左右。鐵液在平衡溫度以上時(shí), 優(yōu)先發(fā)生碳的氧化 , C-可編輯修改 -_和 O 生成 CO 和 CO2 。這樣 , 鐵液中的碳氧化損耗增加。因此 , 在平衡溫度以

8、上時(shí) , 增碳劑吸收率降低。當(dāng)增碳溫度在平衡溫度以下時(shí) , 由于溫度較低 , 碳的飽和溶解度降低 , 同時(shí)碳的溶解擴(kuò)散速度下降 , 因而收得率也較低。因此 , 增碳溫度在平衡溫度時(shí) , 增碳劑吸收率最高。但由于在實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)過(guò)程中 , 鐵液溫度總會(huì)受到諸多因素的影響 , 所以 , 實(shí)際增碳溫度在計(jì)算出的平衡溫度上加減 10 左右波動(dòng)。4、鐵液攪拌對(duì)增碳劑吸收率的影響在增碳劑未完全溶解前 , 攪拌時(shí)間長(zhǎng) , 吸收率高。攪拌有利于碳的溶解和擴(kuò)散 , 減少增碳劑浮在表面被燒損。攪拌還可以減少增碳保溫時(shí)間, 使生產(chǎn)周期縮短 , 避免鐵液中合金元素?zé)龘p。但攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng), 不僅對(duì)爐子的使用壽命有很大影響

9、, 而且在增碳劑溶解后 , 攪拌會(huì)加劇鐵液中碳的損耗。因此 , 適宜的鐵液攪拌時(shí)間應(yīng)以保證增碳劑完全溶解為適宜。5、鐵液化學(xué)成分對(duì)增碳劑吸收率的影響初始碳量每增加0.1% , 增碳劑吸收率大約降低1 % 2 %; 硅量每增加 0.11% ,增碳劑吸收率大約降低3 % 4 %; 硫量每增加 0.1% , 增碳劑吸收率大約降低1 % 2 %; 錳量每增加 0.1 % ,增碳劑吸收率大約提高 2 % 3 % 。由此可見(jiàn) , 當(dāng)鐵液中初始碳含量高時(shí) , 在一定的溶解極限下 , 增碳劑的吸收速度慢 ,吸收量少 , 燒損相對(duì)較多 , 增碳劑吸收率低。當(dāng)鐵液初始碳含量較低時(shí) , 情況相反。另外 , 鐵液中硅

10、和硫阻礙碳的吸收 ,降低增碳劑的吸收率。而錳元素有助于碳的吸收, 提高增碳劑吸收率。就-可編輯修改 -_影響程度而言 , 硅最大 , 錳次之 , 碳、硫影響較小。因此 , 在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中 , 應(yīng)先增錳 , 再增碳 , 最后增硅。6、增碳工藝對(duì)鑄鐵組織和性能的影響增碳工藝對(duì)鑄鐵組織的影響經(jīng)過(guò)用增碳劑增碳處理后的鑄鐵, 在鐵液中生成了大量彌散分布的非均質(zhì)結(jié)晶核心, 降低了鐵液的過(guò)冷度 , 促使生成以 A 型石墨為主的石墨組織 ; 同時(shí) , 由于生鐵用量少 , 其遺傳作用大為削弱 , 因此使 A 型石墨片分枝發(fā)達(dá)不易長(zhǎng)大 , 使得石墨短小且均勻。（ 1）爐料要求：無(wú)油無(wú)銹 , 廢鋼要求表面不許有過(guò)

11、度氧化現(xiàn)象。（ 2）一般按每加入 100 公斤廢鋼加入增碳劑 4 公斤準(zhǔn)備。（ 3）出爐溫度控制在 1550 ，預(yù)計(jì)球化降溫 100 ,手包降溫 50 。（ 4）第一爐生產(chǎn)時(shí)采取在電爐底加入 10-20 公斤優(yōu)質(zhì)鐵削。第二爐起生產(chǎn)時(shí)采取上一爐剩余鐵液 20-40 公斤。（ 5）鐵削加入后用塑料口袋裝入規(guī)定配入的增碳劑放入鐵削上。第二爐起在剩余鐵液 20-40 公斤上投入塑料口袋裝得增碳劑投入鐵液面。（ 6）加入碳素小顆粒（小于 50× 50 面積）廢鋼 50 公斤 ,緊密覆蓋整個(gè)爐塘。-可編輯修改 -_（ 7）啟動(dòng)熔化 ,加入剩余廢鋼 加配入生鐵 加配入回爐鐵（注意回爐鐵的表面粘砂不

12、要過(guò)多（防止增碳劑與砂粘合影響吸收）。（ 8）鐵液熔化完畢后用覆蓋劑覆蓋 ,溫度達(dá)到 1400 時(shí)反復(fù) 2-3 次清理爐渣。（ 9）球化處理吊包裝入球化劑、硅鐵后用優(yōu)質(zhì)鐵削覆蓋表面。（ 10）熔煉完畢用優(yōu)質(zhì)除渣劑清理爐內(nèi)液面溶渣 2-3 次 ,檢測(cè)鐵液溫度1550 -1600 。（ 11）鐵液出爐采用出鐵三分之二鐵液時(shí) ,立即在爐嘴處順流加入二次硅鋇孕育劑。（ 12）用優(yōu)質(zhì)除渣劑清理溶渣。提出了當(dāng)前對(duì)增碳劑的認(rèn)識(shí)存在的誤區(qū)，以及優(yōu)質(zhì)增碳劑的選擇。 把加增碳劑的熔煉新工藝與傳統(tǒng)熔煉（只加生鐵） 工藝進(jìn)行對(duì)比， 分析了增碳劑對(duì)熔煉的影響， 說(shuō)明使用中應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題， 闡明了增碳劑的正確使用方法。關(guān)

13、鍵詞： 增碳劑；熔煉；一種含碳量很高的黑色或者灰色顆粒（或塊狀）的焦碳后續(xù)產(chǎn)物， 加入到金屬冶煉爐里，提高鐵液里碳的含量，一方面可以降低鐵液里氧的含量，另一方面更重要的是提高冶煉金屬或者鑄件的力學(xué)性能。-可編輯修改 -_增碳劑的來(lái)源很多， 形態(tài)各異，根據(jù)其加工工藝和成分等不同，價(jià)格差異很大。傳統(tǒng)的熔煉方式類(lèi)似沖天爐熔煉：使用生鐵、回爐料、廢鋼、鐵合金等作為金屬爐料； 新的合成鑄鐵生產(chǎn)工藝： 使用廢鋼作爐料， 利用增碳劑來(lái)調(diào)整鐵液的碳當(dāng)量。 后一種生產(chǎn)方式更容易保證優(yōu)質(zhì)鐵液，同時(shí)通過(guò)少用或者取代生鐵改用廢鋼大大降低成本。通俗的說(shuō)，利用增碳劑， 我們能用最差的（廢鋼）煉出最好的（鑄件）。國(guó)外增碳技

14、術(shù)已經(jīng)日趨成熟， 國(guó)內(nèi)此項(xiàng)新工藝近幾年才開(kāi)始發(fā)展，業(yè)內(nèi)很多人對(duì)增碳劑的品質(zhì)和質(zhì)量了解不夠深入，有些鑄造工作者選用增碳劑存在誤區(qū)。例如混淆增碳劑的固定碳含量和含碳量的含義，固定碳值是根據(jù)樣品的水分、揮發(fā)分、灰分、硫分計(jì)算得出的，而含碳量直接測(cè)碳儀便可以獲得。有些增碳劑的灰分高， 含碳量也高， 但是它的固定碳值一定不會(huì)太理想。還有些鑄造工作者片面的從增碳劑的固定碳含量和其物質(zhì)性質(zhì)便斷定其是否優(yōu)質(zhì)，其結(jié)果很可能誤入歧途，導(dǎo)致購(gòu)入的增碳劑物不所值。一、增碳劑的選擇及其指標(biāo)性能在冶煉過(guò)程中， 由于配料或裝料不當(dāng)以及脫碳過(guò)量等原因，有時(shí)造成鋼或鐵中碳含量沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的要求，這時(shí)要向鋼或鐵液中增碳。 通常用

15、來(lái)增碳的主要物質(zhì)有無(wú)煙煤粉、增碳生鐵、電極粉、石油焦粉、瀝青焦、木炭粉和焦炭粉。對(duì)增碳劑的要求是，固定碳含量越高越好，灰分、揮發(fā)分及硫等有害雜質(zhì)含量越低越好，以免污染鋼。-可編輯修改 -_鑄件的冶煉使用含雜志很少的石油焦經(jīng)過(guò)高溫培燒后的優(yōu)質(zhì)增碳劑，這是增碳工藝中最重要的環(huán)節(jié)。 增碳劑質(zhì)量好壞決定了鐵液質(zhì)量的好壞，也決定了能否獲得好的石墨化效果。簡(jiǎn)言之，減少鐵液收縮增碳劑起到舉足輕重的作用。全廢鋼電爐熔煉時(shí)， 優(yōu)先選用經(jīng)過(guò)了石墨化處理的增碳劑，經(jīng)過(guò)高溫石墨化處理的增碳劑， 碳原子才能從原來(lái)的無(wú)序排列變成片狀排列，片狀石墨才能成為石墨形核的最好核心，以利促進(jìn)石墨化。 因此，我們應(yīng)該要選用經(jīng)過(guò)高溫石

16、墨化處理的增碳劑。 因?yàn)楦邷厥幚頃r(shí)， 硫分被生成 SO 2氣體逸出而降低。所以高品質(zhì)的增碳劑含硫分很低，w（s） 一般小于0.05% ，更好的 w（ s）甚至小于 0.03% 。同時(shí)，這也是判斷是否經(jīng)過(guò)高溫石墨化處理以及石墨化是否良好的一個(gè)間接指標(biāo)。如果選用的增碳劑沒(méi)經(jīng)過(guò)高溫石墨化處理， 石墨的形核能力就大大降低，石墨化能力減弱， 即使也能達(dá)到同樣的碳量，但結(jié)果完全不一樣。所謂增碳劑，就是要在加入后可以有效提高鐵液中碳的含量，所以增碳劑的固定碳含量一定不能太低， 否則要達(dá)到一定的含碳量， 就需要加入相比高碳的增碳劑更多的樣品，這樣無(wú)疑增加了增碳劑中其他不利元素的量，使鐵液不能獲得較好的收

17、益。低的硫、氮、氫元素是防止鑄件產(chǎn)生氮?dú)饪椎年P(guān)鍵，這樣就要求增碳劑的含氮量越低越好。-可編輯修改 -_增碳劑的其他指標(biāo)， 諸如水分、灰分、揮發(fā)分的量越低的固定碳量就越高，所以高的固定碳量，這些有害成分的含量一定不會(huì)高。針對(duì)不同的熔煉方式、 爐型以及熔煉爐的尺寸， 選擇合適的增碳劑顆粒度也很重要，可以有效提高鐵液對(duì)增碳劑的吸收速度和吸收率，避免因過(guò)小的顆粒度而引起的增碳劑氧化燒損。其粒度最好為：100kg 爐小于10mm,500kg 爐小于 15mm,1.5 噸爐小于 20mm,20 噸爐小于 30mm 。轉(zhuǎn)爐冶煉中，高碳鋼種時(shí)， 使用含雜質(zhì)很少的增碳劑。對(duì)頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼用增碳劑的要求是固定碳要高

18、，灰分，揮發(fā)分和硫，磷，氮等雜質(zhì)含量要低，且干燥，干凈，粒度適中。其固定碳 C96% ，揮發(fā)分 1.0% ，S0.5% ，水分 0.5% ，粒度在 1-5mm 。粒度太細(xì)容易燒損，太粗加入后浮在鋼液表面，不容易被鋼水吸收。針對(duì)感應(yīng)電爐的顆粒度在0.2-6mm ，其中鋼和其他黑色金屬顆粒度在1.4-9.5mm ，高碳鋼要求低氮，顆粒度在0.5-5mm ，等等具體需要根據(jù)具體的爐型冶煉工件的種類(lèi)等等細(xì)節(jié)具體判斷和選用。二、加增碳劑熔煉新工藝對(duì)比傳統(tǒng)工藝生鐵中有許多粗大的過(guò)共晶石墨，這種粗大的石墨具有遺傳性， 熔煉溫度低，粗大石墨不易被消除，粗大的石墨從液態(tài)遺傳到了固態(tài)鑄鐵組織中，一方面降低鑄鐵所能

19、達(dá)到的強(qiáng)度，降低了材料的性能， 另一方面使凝固過(guò)程中本來(lái)應(yīng)該產(chǎn)生的石墨化析出的膨脹作用削弱，使鐵液凝固過(guò)程中的收縮傾向增大。-可編輯修改 -_在沖天爐熔煉時(shí)，盡量降低生鐵爐料的用量， 使用增碳劑來(lái)保證高碳當(dāng)量，相對(duì)提高廢鋼用量。 這樣，在高溫熔煉的條件下， 可以滲碳方式獲得活性好，石墨化作用更顯著的碳。 在鑄件上反映出石墨的形態(tài)更好，從而有利于提高力學(xué)性能，減少收縮傾向，改善加工性能。電爐熔煉時(shí)，同樣通過(guò)低生鐵用量甚至零用量， 以滲碳方式獲得優(yōu)質(zhì)鐵液。從材質(zhì)性能上來(lái)說(shuō)， 過(guò)去那種大比例的生鐵用量做法，與同樣成分的高廢鋼用量相比， 其力學(xué)性能也要低半個(gè)牌號(hào)。因此，加增碳劑熔煉的新工藝比傳統(tǒng)上那種

20、大比例的生鐵用量相比無(wú)論從成本還是成品性能都要優(yōu)越。三、增碳劑對(duì)熔煉的影響及使用同樣的化學(xué)成分， 采用不同的熔煉工藝、 不同配料和配料比， 鐵液的冶金質(zhì)量完全不同。 獲得好的滲碳效果， 電爐采用的是增碳技術(shù)， 沖天爐采用的是高溫熔煉技術(shù)。增碳劑對(duì)熔煉的影響主要有三方面。1.鐵液增碳技術(shù)，在熔煉過(guò)程中特別是電爐熔煉，可以增加石墨晶核。沖天爐熔煉中加入碳化硅還能增加鐵液的長(zhǎng)效石墨晶核，同時(shí)減少鐵液氧化。2.增碳是防止或減輕收縮傾向最好的措施。由于鐵液凝固過(guò)程中的具有石墨化膨脹的作用，因此良好的石墨化會(huì)減少鐵液的收縮傾向。3. 在高的碳量條件下，為獲得高強(qiáng)度的灰鑄鐵鑄件，熔煉過(guò)程采用全廢鋼加增碳劑的

21、工藝，使鐵液更加純凈，生產(chǎn)的鑄件材料性能高。-可編輯修改 -_熔煉要用不含油污的干凈料， 避免產(chǎn)生漏電或浮渣過(guò)多的現(xiàn)象。某廠前幾爐因使用了油浸廢鐵屑， 使線圈出現(xiàn)電火花， 曾認(rèn)為是爐襯料含鐵太高而產(chǎn)生漏電。其實(shí)是因?yàn)槿蹮挼蔫F屑含有油污，容易出現(xiàn)碳沉積。 碳積沉部位是在爐襯冷面，甚至沉積到隔熱層中，由于爐襯尚未充分燒結(jié)，CO 滲入爐襯后部，發(fā)生CO C+O 2反應(yīng)，生成 C 沉積在爐襯冷面或隔熱材料的氣孔中。當(dāng)產(chǎn)生碳沉積時(shí)，會(huì)造成爐體接地漏電，造成線圈冒火花。改用純凈料即可避免。 另外一個(gè)廠因?yàn)椴少?gòu)的廢鋼來(lái)源混亂，甚至表層涂附有油漆、石灰、煤等物質(zhì)，造成浮渣多，在后期除渣工作消耗了大量的人力與物力。一般認(rèn)為，鐵水溫度越高，作用時(shí)間越長(zhǎng)，碳的吸收率越高。但實(shí)際正好相反，在感應(yīng)電爐內(nèi)是低溫增碳，高溫增硅，即在高溫時(shí)，非但不增碳，反而是降碳， 這是因?yàn)椋?石墨碳主要損失于向爐外大氣的氣相擴(kuò)散；鐵水中的氧化性與 C-Si-O 的平衡有關(guān)，鐵水中的 CO 不斷地被氧化為 CO 2 ,而 CO 2 又會(huì)被 C 還原，反應(yīng)產(chǎn)生的 CO,CO 2 氣體上浮溢出鐵水表面，使鐵水中的碳含量下降。 反應(yīng)速度與平衡溫度有關(guān)， 而平衡溫度又隨著碳硅含量的不同而變化。對(duì)于球鐵原鐵水，平衡溫度大約為1450