優(yōu)質(zhì)增碳劑一般指經(jīng)過(guò)石墨化的增碳劑,在高溫條件下,碳原子的排列呈石墨的微觀形態(tài),所以稱(chēng)之為石墨化。石墨化可以降低增碳劑中雜志的含量,提高增碳劑的碳含量,降低硫含量。

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(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。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。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)溫度對(duì)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(guò)高時(shí),增碳劑雖然更容易充分溶解,但是碳的燒損率會(huì)增加,終導(dǎo)致碳含量降低,增碳劑總體吸收率降低。一般鐵液溫度在1460~1550℃時(shí),增碳劑吸收效率好。
(4)鐵液攪拌對(duì)增碳劑吸收率的影響 攪拌有利于碳的溶解和擴(kuò)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(shí)間長(zhǎng),吸收率高。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,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 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,硅大,錳次之,碳、硫影響較小。因此,實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)先增錳,再增碳,后增硅。

⑴促進(jìn)石墨化的工藝措施是減少鐵液收縮的好措施。
電爐熔煉:增碳技術(shù)的應(yīng)用是解決鐵液收縮的關(guān)鍵技術(shù)。由于鐵液凝固過(guò)程中的石墨析出產(chǎn)生石墨化膨脹作用,良好的石墨化會(huì)減少鐵液的收縮傾向,因此,增碳技術(shù)是好的工藝。
由于加入增碳劑提高了鐵液的石墨化能力,因此,采用全廢鋼熔煉加增碳劑的工藝,鐵液的收縮傾向反而更小。這是非常重要的一個(gè)觀念轉(zhuǎn)變,傳統(tǒng)的觀念是認(rèn)為多加廢鋼會(huì)增大鐵液的收縮傾向,這樣我們就容易走入一個(gè)誤區(qū),不愿意多用廢鋼,而喜歡多用一些生鐵。
多用生鐵的缺點(diǎn)是: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,如果低溫熔煉,粗大的石墨難以消除,粗大的石墨從液態(tài)遺傳到了固態(tài),使凝固過(guò)程中本來(lái)由于石墨析出應(yīng)該產(chǎn)生的膨脹作用削弱,因此使鐵液凝固過(guò)程中的收縮傾向增大,粗大的石墨又必然降低了材料的性能。因此,與用廢鋼增碳工藝相比,大量用生鐵的缺點(diǎn)就是:①?gòu)?qiáng)度性能低。同樣成分做過(guò)對(duì)比試驗(yàn),性能低半個(gè)排號(hào)。②收縮傾向大。同樣條件下,比廢鋼增碳工藝收縮大。
對(duì)于電爐熔煉,增碳技術(shù)的核心是使用高品質(zhì)的增碳劑。采用廢鋼增碳工藝,增碳劑就成為增碳工藝中重要的環(huán)節(jié)。增碳劑質(zhì)量的好壞決定了鐵液質(zhì)量的好壞,增碳工藝能否獲得好的石墨化效果,減少鐵液收縮,主要取決于增碳劑:① 增碳劑一定要選用經(jīng)過(guò)高溫石墨化處理的增碳劑。只有經(jīng)過(guò)高溫石墨化處理,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好核心,促進(jìn)石墨化。②好的增碳劑含硫都非常低,w(S)小于0.03%是一個(gè)重要的指標(biāo)。
對(duì)于沖天爐熔煉:高溫熔煉是關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo),高溫熔煉可以有效消除生鐵粗大石墨的遺傳性。高溫熔煉可以提高滲碳率,減少配料中的生鐵加入量。以滲碳方式獲得的碳活性好,要比多加生鐵帶來(lái)的碳有更好的石墨化作用,反映在鑄件上,就是石墨的形態(tài)更好,分布更均勻。石墨的形態(tài)好,就會(huì)提高材料的性能,包括切削性能,而 石墨化效果好,就能減少鐵液的收縮傾向。

增碳劑在鑄造時(shí)使用,可大幅度增加廢鋼用量,減少生鐵用量或不用生鐵。絕大多數(shù)增碳劑都適用于電爐熔煉,也有少部分吸收速度特別快的增碳劑用于沖天爐。電爐熔煉的投料方式,應(yīng)將增碳劑隨廢鋼等爐料一起往里投放,小劑量的添加可以選擇加在鐵水表面。
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