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， 可按配比或碳當量要求隨料加入電爐中下部位，回收率可達 95% 以上；（ 2）鐵液熔清如果碳量不足調(diào)整碳分時，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，一般采用氮氣做載體，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, 化學反應熱可補償部分溫降，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，出完鐵液后充分攪拌，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)的無煙煤增碳劑具有低硫、低灰，含炭量高易吸收等特點。一、增碳劑的加入時間不能忽視。增碳劑的

3、加入時間若過早，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，加入時間過遲， 則失去了增碳的時機， 造成熔煉、升溫時間的遲緩。 這不僅延遲了化學成分分析和調(diào)整的時間， 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一點地加入為好。如在一次加入量過大的情況下，可以結合感應電爐時采用的鐵液過熱操作結合考慮， 保證增碳劑在鐵液中的吸收時間10Min ，一方面通過電磁攪拌作用使增碳劑充分擴散吸收，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-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.加入時間太晚4.加入方法不對，采用分層加入。避免鐵液鏡面又太多渣的時候加入5.盡量別用太多鐵銹的材料。三、影響增碳效果的因素1、增碳劑粒度對吸收率的影響使用增碳劑的增碳過程包括溶解擴散過程和氧化損耗過程。增碳劑的粒度大小不同 , 溶解擴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 感應爐中 , 爐膛的直徑和容量較大 , 增碳劑粒度 015 018mm ,相對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相對于爐膛直徑和容量來說 , 增碳劑溶解速度較快 , 損耗速度較慢 , 溶解占據(jù)主導作用 ,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, 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、增碳劑加入量對吸收率的影響在一定的溫度和化學成分相同的條件下, 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 , 溶解擴散所需時間就越長 , 相應損耗量就越大 , 吸收率就會降低。3、飽和濃度一定 , 溫度對增碳劑吸收率的影響從動力學和熱力學的觀點分析, 鐵液的氧化性與C -Si - O 系的平衡溫度有關 , 即鐵液中的 O 與 C、Si 有如下的反應 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 C、Si 含量不同而變化 , 如式 (4)所示。依式 (4) 可以計算出平衡溫度。 當鐵液成分 ( %) 為: 219 311C 、110 112Si 時, 平衡溫度為 1380 左右。鐵液在平衡溫度以上時, 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 , 增碳劑吸收率降低。當增碳溫度在平衡溫度以下時 , 由于溫度較低 , 碳的飽和溶解度降低 , 同時碳的溶解擴散速度下降 , 因而收得率也較低。因此 , 增碳溫度在平衡溫度時 , 增碳劑吸收率最高。但由于在實驗室和生產(chǎn)過程中 , 鐵液溫度總會受到諸多因素的影響 , 所以 , 實際增碳溫度在計算出的平衡溫度上加減 10 左右波動。4、鐵液攪拌對增碳劑吸收率的影響在增碳劑未完全溶解前 , 攪拌時間長 , 吸收率高。攪拌有利于碳的溶解和擴散 , 減少增碳劑浮在表面被燒損。攪拌還可以減少增碳保溫時間, 使生產(chǎn)周期縮短 , 避免鐵液中合金元素燒損。但攪拌時間過長, 不僅對爐子的使用壽命有很大影響

9、, 而且在增碳劑溶解后 , 攪拌會加劇鐵液中碳的損耗。因此 , 適宜的鐵液攪拌時間應以保證增碳劑完全溶解為適宜。5、鐵液化學成分對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 , 當鐵液中初始碳含量高時 , 在一定的溶解極限下 , 增碳劑的吸收速度慢 ,吸收量少 , 燒損相對較多 , 增碳劑吸收率低。當鐵液初始碳含量較低時 , 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 , 在實際生產(chǎn)過程中 , 應先增錳 , 再增碳 , 最后增硅。6、增碳工藝對鑄鐵組織和性能的影響增碳工藝對鑄鐵組織的影響經(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 , 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)達不易長大 , 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

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 公斤準備。（ 3）出爐溫度控制在 1550 ，預計球化降溫 100 ,手包降溫 50 。（ 4）第一爐生產(chǎn)時采取在電爐底加入 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 ,緊密覆蓋整個爐塘。-可編輯修改 -_（ 7）啟動熔化 ,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 ,溫度達到 1400 時反復 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 ,檢測鐵液溫度1550 -1600 。（ 11）鐵液出爐采用出鐵三分之二鐵液時 ,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。提出了當前對增碳劑的認識存在的誤區(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） 工藝進行對比， 分析了增碳劑對熔煉的影響， 說明使用中應當注意的問題， 闡明了增碳劑的正確使用方法。關

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性能。-可編輯修改 -_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)整鐵液的碳當量。 后一種生產(chǎn)方式更容易保證優(yōu)質(zhì)鐵液，同時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， 我們能用最差的（廢鋼）煉出最好的（鑄件）。國外增碳技

14、術已經(jīng)日趨成熟， 國內(nèi)此項新工藝近幾年才開始發(fā)展，業(yè)內(nèi)很多人對增碳劑的品質(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、硫分計算得出的，而含碳量直接測碳儀便可以獲得。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)，其結果很可能誤入歧途，導致購入的增碳劑物不所值。一、增碳劑的選擇及其指標性能在冶煉過程中， 由于配料或裝料不當以及脫碳過量等原因，有時造成鋼或鐵中碳含量沒有達到預期的要求，這時要向鋼或鐵液中增碳。 通常用

15、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， 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，以利促進石墨化。 因此，我們應該要選用經(jīng)過高溫石

16、墨化處理的增碳劑。 因為高溫石墨化處理時， 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，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間接指標。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， 即使也能達到同樣的碳量，但結果完全不一樣。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

17、益。低的硫、氮、氫元素是防止鑄件產(chǎn)生氮氣孔的關鍵，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， 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高。針對不同的熔煉方式、 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 。轉爐冶煉中，高碳鋼種時， 使用含雜質(zhì)很少的增碳劑。對頂吹轉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。針對感應電爐的顆粒度在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節(jié)具體判斷和選用。二、加增碳劑熔煉新工藝對比傳統(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

19、達到的強度，降低了材料的性能， 另一方面使凝固過程中本來應該產(chǎn)生的石墨化析出的膨脹作用削弱，使鐵液凝固過程中的收縮傾向增大。-可編輯修改 -_在沖天爐熔煉時，盡量降低生鐵爐料的用量， 使用增碳劑來保證高碳當量，相對提高廢鋼用量。 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性能，減少收縮傾向，改善加工性能。電爐熔煉時，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， 其力學性能也要低半個牌號。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論從成本還是成品性能都要優(yōu)越。三、增碳劑對熔煉的影響及使用同樣的化學成分， 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， 沖天爐采用的是高溫熔煉技術。增碳劑對熔煉的影響主要有三方面。1.鐵液增碳技術，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效石墨晶核，同時減少鐵液氧化。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減少鐵液的收縮傾向。3. 在高的碳量條件下，為獲得高強度的灰鑄鐵鑄件，熔煉過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， 曾認為是爐襯料含鐵太高而產(chǎn)生漏電。其實是因為熔煉的鐵屑含有油污，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，CO 滲入爐襯后部，發(fā)生CO C+O 2反應，生成 C 沉積在爐襯冷面或隔熱材料的氣孔中。當產(chǎn)生碳沉積時，會造成爐體接地漏電，造成線圈冒火花。改用純凈料即可避免。 另外一個廠因為采購的廢鋼來源混亂，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。一般認為，鐵水溫度越高，作用時間越長，碳的吸收率越高。但實際正好相反，在感應電爐內(nèi)是低溫增碳，高溫增硅，即在高溫時，非但不增碳，反而是降碳， 這是因為： 石墨碳主要損失于向爐外大氣的氣相擴散；鐵水中的氧化性與 C-Si-O 的平衡有關，鐵水中的 CO 不斷地被氧化為 CO 2 ,而 CO 2 又會被 C 還原，反應產(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。 反應速度與平衡溫度有關， 而平衡溫度又隨著碳硅含量的不同而變化。對于球鐵原鐵水，平衡溫度大約為1450