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&

2、#160;  選用石墨粉做增碳劑，吹入量為40kg/t，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100300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)嚢瑁M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)的無煙煤增碳劑具有低硫、低灰，含炭量高易吸收等特點(diǎn)。

3、0;一、增碳劑的加入時(shí)間不能忽視。       增碳劑的加入時(shí)間若過早，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，也有可能帶來由于過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程中一點(diǎn)一點(diǎn)地加入為好。        如在一次加入量過大的情況下，可以結(jié)合感應(yīng)電爐時(shí)采用的鐵液過熱操作結(jié)合考慮，保證增碳劑在鐵液中的吸收時(shí)間10Min，一

4、方面通過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)  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（沒有經(jīng)過煅燒的)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程包括溶解擴(kuò)散過程和氧化損耗過程。增碳劑的粒度大小

5、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, 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, 在沒來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015018mm , 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116312mm 相對(duì)于爐膛直徑和容量來說, 增碳劑溶解速度較快, 損耗速

6、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), 一般情況下, 爐膛的直徑和容量大, 增碳劑的粒度要大一些; 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 - 0131Si %- 0133P %- 0145 S %+ 01028Mn %( 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

7、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: Si+ 2 O= SiO2 (s) , C+O= CO(g) , SiO2 (s) + 2 C= Si+ 2CO(g) 。 G 0T = 549359 - 309145 T (3)lg SiC2 = -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。

8、當(dāng)鐵液成分( %) 為: 219311C、110112Si 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 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,

9、 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)間過長(zhǎng), 不僅對(duì)爐子的使用壽命有很大影響, 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

10、%。由此可見, 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, 降低了鐵液的過冷度, 促使生成以A 型石墨為主的石墨組織; 同時(shí), 由于

11、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：無油無銹, 廢鋼要求表面不許有過度氧化現(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

12、積）廢鋼50公斤,緊密覆蓋整個(gè)爐塘。（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要過多（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

13、析了增碳劑對(duì)熔煉的影響，說明使用中應(yīng)當(dāng)注意的問題，闡明了增碳劑的正確使用方法。 關(guān)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。增碳劑的來源很多，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)通過少用或者取代生鐵改用廢鋼大大降低成本。通俗的說，利用增碳劑，我

14、們能用最差的（廢鋼）煉出最好的（鑄件）。國外增碳技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，國內(nèi)此項(xiàng)新工藝近幾年才開始發(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)性能在冶煉過程中，由于配料或裝料不當(dāng)以及脫碳過量等原因，有時(shí)造成鋼或鐵中碳含量沒有達(dá)到預(yù)

15、期的要求，這時(shí)要向鋼或鐵液中增碳。通常用來增碳的主要物質(zhì)有無煙煤粉、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。鑄件的冶煉使用含雜志很少的石油焦經(jīng)過高溫培燒后的優(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)過了石墨化處理的增碳劑，經(jīng)過高溫石墨化處理的增碳劑，碳原子才能從原來的無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

16、選用經(jīng)過高溫石墨化處理的增碳劑。因?yàn)楦邷厥幚頃r(shí)，硫分被生成SO2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經(jīng)過高溫石墨化處理，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益。低的硫

17、、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。 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，灰分，揮發(fā)分和硫，磷，氮等雜質(zhì)含量要低，且干燥，

18、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達(dá)到的強(qiáng)度，降低了材料的性能，另一方面使凝固過程中本來應(yīng)該產(chǎn)生的石墨化析出的

19、膨脹作用削弱，使鐵液凝固過程中的收縮傾向增大。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)性能上來說，過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)上那種大比例的生鐵用量相比無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

20、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，熔煉過程采用全廢鋼加增碳劑的工藝，使鐵液更加純凈，生產(chǎn)的鑄件材料性能高。熔煉要用不含油污的干凈料，避免產(chǎn)生漏電或浮渣過多的現(xiàn)象。某廠前幾爐因使用了油浸

21、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COC+O2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)椴少彽膹U鋼來源混亂，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)椋菏贾饕獡p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CO2,而CO2又會(huì)被C還原，反應(yīng)產(chǎn)生的CO,CO2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)，