增碳剂的选择与运用

一种含碳量很高的黑色或许灰色颗粒（或块状）的焦碳后续产品，参加到金属锻炼炉里，进步铁液里碳的含量，一方面能够下降铁液里氧的含量，另一方面更重要的是进步锻炼金属或许铸件的力学功能。

增碳剂的来历许多，形态万千，依据其加工工艺和成分等不同，价格差异很大。传统的熔炼方法相似冲天炉熔炼：运用生铁、回炉料、废钢、铁合金等作为金属炉料；新的组成铸铁出产工艺：运用废钢作炉料，利用增碳剂来调整铁液的碳当量。后一种出产方法更简单确保优质铁液，一起通过少用或许替代生铁改用废钢大大下降成本。浅显的说，利用增碳剂，咱们能用最差的（废钢）炼出最好的（铸件）。

国外增碳技能现已日趋成熟，国内此项新工艺近几年才开端开展，业界许多人对增碳剂的质量和质量了解不够深入，有些铸造工作者选用增碳剂存在误区。例如混杂增碳剂的固定碳含量和含碳量的含义，固定碳值是依据样品的水分、蒸发分、灰分、硫分核算得出的，而含碳量直接测碳仪便能够取得。有些增碳剂的灰分高，含碳量也高，可是它的固定碳值必定不会太理想。还有些铸造工作者片面的从增碳剂的固定碳含量和其物质性质便判定其是否优质，其成果很可能误入歧途，导致购入的增碳剂物不所值。
一、增碳剂的选择及其目标功能
在锻炼过程中，因为配料或装料不妥以及脱碳过量等原因，有时形成钢或铁中碳含量没有到达预期的要求，这时要向钢或铁液中增碳。通常用来增碳的首要物质有无烟煤粉、增碳生铁、电极粉、石油焦粉、沥青焦、木炭粉和焦炭粉。对增碳剂的要求是，固定碳含量越高越好，灰分、蒸发分及硫等有害杂质含量越低越好，以免污染钢。
铸件的锻炼运用含杂志很少的石油焦通过高温培烧后的优质增碳剂，这是增碳工艺中最重要的环节。增碳剂质量好坏决议了铁液质量的好坏，也决议了能否取得好的石墨化效果。简言之，削减铁液缩短增碳剂起到举足轻重的效果。
全废钢电炉熔炼时，优先选用通过了石墨化处理的增碳剂，通过高温石墨化处理的增碳剂，碳原子才干从本来的无序摆放变成片状摆放，片状石墨才干成为石墨形核的最好中心，以利促进石墨化。因而，咱们应该要选用通过高温石墨化处理的增碳剂。因为高温石墨化处理时，硫分被生成SO2气体逸出而下降。所以高质量的增碳剂含硫分很低， w（s） 一般小于0.05%，更好的w（s）乃至小于0.03%。一起，这也是判别是否通过高温石墨化处理以及石墨化是否杰出的一个间接目标。假如选用的增碳剂没通过高温石墨化处理，石墨的形核能力就大大下降，石墨化能力减弱，即便也能到达相同的碳量，但成果彻底不一样。
所谓增碳剂，就是要在参加后能够有用进步铁液中碳的含量，所以增碳剂的固定碳含量必定不能太低，不然要到达必定的含碳量，就需要参加比较高碳的增碳剂更多的样品，这样无疑添加了增碳剂中其他不利元素的量，使铁液不能取得较好的收益。
低的硫、氮、氢元素是防止铸件发生氮气孔的要害，这样就要求增碳剂的含氮量越低越好。
增碳剂的其他目标，比如水分、灰分、蒸发分的量越低的固定碳量就越高，所以高的固定碳量，这些有害成分的含量必定不会高。
针对不同的熔炼方法、炉型以及熔炼炉的尺度，选择适宜的增碳剂颗粒度也很重要，能够有用进步铁液对增碳剂的吸收速度和吸收率，防止因过小的颗粒度而引起的增碳剂氧化烧损。其粒度最好为：100kg炉小于10mm,500kg炉小于15mm,1.5吨炉小于20mm,20吨炉小于30mm。转炉锻炼中，高碳钢种时，运用含杂质很少的增碳剂。对顶吹转炉炼钢用增碳剂的要求是固定碳要高，灰分，蒸发分和硫，磷，氮等杂质含量要低，且干燥，洁净，粒度适中。其固定碳C≥96%，蒸发分≤1.0%，S≤0.5%，水分≤0.5%，粒度在1-5mm。粒度太细简单烧损，太粗参加后浮在钢液外表，不简单被钢水吸收。针对感应电炉的颗粒度在0.2-6mm，其中钢和其他黑色金属颗粒度在1.4-9.5mm，高碳钢要求低氮，颗粒度在0.5-5mm，等等详细需要依据详细的炉型锻炼工件的品种等等细节详细判别和选用。
二、加增碳剂熔炼新工艺比照传统工艺
生铁中有许多粗大的过共晶石墨，这种粗大的石墨具有遗传性，熔炼温度低，粗大石墨不易被消除，粗大的石墨从液态遗传到了固态铸铁安排中，一方面下降铸铁所能到达的强度，下降了资料的功能，另一方面使凝结过程中本来应该发生的石墨化析出的膨胀效果削弱，使铁液凝结过程中的缩短倾向增大。
在冲天炉熔炼时，尽量下降生铁炉料的用量，运用增碳剂来确保高碳当量，相对进步废钢用量。这样，在高温熔炼的条件下，能够渗碳方法取得活性好，石墨化效果更明显的碳。在铸件上反映出石墨的形态更好，然后有利于进步力学功能，削减缩短倾向，改善加工功能。
电炉熔炼时，相同通过低生铁用量乃至零用量，以渗碳方法取得优质铁液。
从质料功能上来说，曩昔那种大比例的生铁用量做法，与相同成分的高废钢用量比较，其力学功能也要低半个牌号。因而，加增碳剂熔炼的新工艺比传统上那种大比例的生铁用量比较无论从成本还是成品功能都要优越。
三、增碳剂对熔炼的影响及运用
相同的化学成分，选用不同的熔炼工艺、不同配料和配料比，铁液的冶金质量彻底不同。取得好的渗碳效果，电炉选用的是增碳技能，冲天炉选用的是高温熔炼技能。增碳剂对熔炼的影响首要有三方面。
1.铁液增碳技能，在熔炼过程中特别是电炉熔炼，能够添加石墨晶核。冲天炉熔炼中参加碳化硅还能添加铁液的长效石墨晶核，一起削减铁液氧化。
2.增碳是防止或减轻缩短倾向最好的办法。因为铁液凝结过程中的具有石墨化膨胀的效果，因而杰出的石墨化会削减铁液的缩短倾向。
3. 在高的碳量条件下，为取得高强度的灰铸铁铸件，熔炼过程选用全废钢加增碳剂的工艺，使铁液愈加纯洁，出产的铸件资料功能高。
熔炼要用不含油污的洁净料，防止发生漏电或浮渣过多的现象。某厂前几炉因运用了油浸废铁屑，使线圈呈现电火花，曾认为是炉衬料含铁太高而发生漏电。其实是因为熔炼的铁屑含有油污，简单呈现碳沉积。碳积沉部位是在炉衬冰脸，乃至沉积到隔热层中，因为炉衬没有充沛烧结，CO渗入炉衬后部，发生CO→C+O2↑反响，生成C沉积在炉衬冰脸或隔热资料的气孔中。当发生碳沉积时，会形成炉体接地漏电，形成线圈冒火花。改用纯洁料即可防止。另外一个厂因为收购的废钢来历混乱，乃至表层涂附有油漆、石灰、煤等物质，形成浮渣多，在后期除渣工作耗费了大量的人力与物力。
一般认为，铁水温度越高，效果时间越长，碳的吸收率越高。但实际正好相反，在感应电炉内是低温增碳，高温增硅，即在高温时，非但不增碳，反而是降碳，这是因为：①石墨碳首要损失于向炉外大气的气相扩散；②铁水中的氧化性与C-Si-O的平衡有关，铁水中的CO不断地被氧化为CO2,而CO2又会被C复原，反响发生的CO,CO2气体上浮溢出铁水外表，使铁水中的碳含量下降。反响速度与平衡温度有关，而平衡温度又跟着碳硅含量的不同而改变。关于球铁原铁水，平衡温度大约为1450℃±20℃，灰铁原铁水约为1400℃±20℃。铁水在平衡温度以上碳的氧化变得剧烈。反响的成果使铁水中的碳不断地被氧化烧损，硅的烧损削减。这时在铁水外表参加的增碳剂使铁水中的增碳和降碳到达平衡。
依据以上分析，下面是增碳剂在感应电炉内增碳的正确运用方法：
1.运用5T以上的电炉,质料单一安稳，咱们推荐分散参加法。依据含碳量的要求，按配料比，将增碳剂与金属炉料随各批料一同参加电炉中下部位，一层金属炉料一层增碳剂，碳的吸收率可达90%-95%，增碳剂在熔化时不要打渣，不然易裹在废渣里，影响碳的吸收；      
2.运用3T左右中频感应电炉，质料单一安稳，咱们推荐集中参加法。在炉内先熔化或剩余少数铁水时，将需配加的增碳剂一次性加在铁水外表，并当即加金属炉料，将增碳剂悉数压入铁水中，使增碳剂与铁水充沛触摸，吸收率在90%以上；
3.运用小型中频电炉,质料夹有生铁等高碳物质的,咱们推荐增碳剂微调。钢/铁水熔化后，调整碳分，能够加在钢/铁水外表，通过电炉熔炼时钢（铁）水的涡流拌和或人工拌和使本产品溶解吸收，碳的吸收率在93%左右。
四、优质增碳剂具有的特性
1.颗粒大小适中，孔隙度大，吸收速度快。
2.化学成分纯洁，高碳、低硫、有害成分极微，吸收率高。
3.产品石墨晶体结构好，进步原铁液的形核能力。在孕育中添加球墨铸铁的墨球数量，在电炉铁液中添加石墨晶核。细化、均匀化石墨在铸件中的分布。
4.功能优异、安稳。