增碳劑應(yīng)用

隨著環(huán)保要求的不斷提升，對資源消耗越來越重視，生鐵、焦炭價格不斷攀升，導(dǎo)致鑄件成本的增加，越來越多的鑄造廠家開始使用電爐熔煉，以替代傳統(tǒng)的沖天爐熔煉。電爐熔煉大量使用廢鋼既可以降低成本，又可以提高鑄件力學(xué)性能，但使用的增碳劑種類和增碳工藝起著很關(guān)鍵的作用。

1．增碳劑的主要種類

用作鑄鐵增碳劑的材料很多，常用的有人造石墨、煅燒石油焦、天然石墨、焦炭、無煙煤，以及用這類材料配成的混合料。

（1）人造石墨，品質(zhì)好的是人造石墨。制造人造石墨的主要原料是粉狀的優(yōu)質(zhì)煅燒石油焦，在其中加瀝青作為粘結(jié)劑，再加入少量其他輔料。各種原材料配合好后，將其壓制成形，然后在2500～3000℃、非氧化性氣氛中處理，使之石墨化。經(jīng)高溫處理后，灰分、硫、氣體含量都大幅度減少。

（2）石油焦  是目前廣泛應(yīng)用的增碳劑。石油焦是精煉原油得到的副產(chǎn)品，原油經(jīng)常壓蒸餾或減壓蒸餾得到的渣油及石油瀝青，都可以作為制造石油焦的原料，再經(jīng)焦化后就得到生石油焦，生石油焦中的雜質(zhì)含量高，不能直接用作增碳劑，必須先經(jīng)過煅燒處理。

（3）天然石墨  可分為鱗片石墨和微晶石墨兩類。微晶石墨灰分含量高，一般不用作鑄鐵的增碳劑。鱗片石墨有很多品種：高碳鱗片石墨需用化學(xué)方法萃取，或加熱到高溫使其中的氧化物分解、揮發(fā)，這種鱗片石墨產(chǎn)量不多，價格高，一般也不作增碳劑；低碳鱗片石墨中的灰分含量高，不宜用作增碳劑。用作增碳劑的主要是中碳石墨，但用量也不多。

（4）焦炭和無煙煤  感應(yīng)電爐熔煉過程中，可以在裝料時配加焦炭或無煙煤作為增碳劑。由于其灰分和揮發(fā)分含量較高，感應(yīng)電爐熔煉鑄鐵很少用作增碳劑，碳含量在80%～90%，硫含量在0.5%以上，氮含量在（500～4000）×10﹣6，這種增碳劑價格較低，屬于低檔次的增碳劑。

2．鐵液增碳原理

合成鑄鐵熔煉過程中，由于廢鋼加入量大，鐵液C含量低，必須采用增碳劑增碳。增碳劑中以單質(zhì)形式存在的碳，熔化溫度為3727℃，在鐵液溫度下不能融化，因此，增碳劑中的碳主要通過溶解和擴散兩種方式溶于鐵液。

3．影響增碳效果的因素

（1）增碳劑粒度的影響  增碳劑吸收率的高低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，損耗速度小。增碳劑粒度大小的選擇與爐膛直徑和容量有關(guān)。

（2）增碳劑加入量的影響  在溫度和化學(xué)成分相同的條件下，在飽和度下，增碳劑加入量越多，溶解擴散所需時間就越長，相應(yīng)損耗量就越大，吸收率就會降低。

（3）溫度對增碳劑吸收率的影響  原則上鐵液溫度越高，越有利于增碳劑的吸收溶解，反之，增碳劑難以溶解，增碳劑吸收率降低。但是鐵液溫度過高時，增碳劑雖然更容易充分溶解，但是碳的燒損率會增加，最終導(dǎo)致碳含量降低，增碳劑總體吸收率降低。

（4）鐵液攪拌對增碳劑吸收率的影響  攪拌有利于碳的溶解和擴散，避免增碳劑浮在鐵液表面而被燒損。在增碳劑未完全溶解前，攪拌時間長，吸收率高。

（5）鐵液化學(xué)成分對增碳劑吸收率的影響  當(dāng)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。

4．不同增碳劑對鑄鐵性能的影響

（1）影響增碳劑吸收率的因素有增碳劑粒度、增碳劑加入量、增碳溫度、鐵液攪拌時間和鐵液的化學(xué)成分。

（2）優(yōu)質(zhì)的石墨型增碳劑不僅可以提高鑄件的力學(xué)性能，改善金相組織，還可以改善鑄件的加工性能。因此，在感應(yīng)電爐熔煉工藝生產(chǎn)缸體、缸蓋等關(guān)鍵產(chǎn)品時，建議使用優(yōu)質(zhì)石墨型增碳劑。