增碳剂的使用方法.docx

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1、增碳剂的使用方法1、炉内投入法：增碳剂适于在感应炉中熔炼使用，但依据工艺要求具体使用也不尽一样。1在中频电炉熔炼中使用增碳剂，可按配比或碳当量要求随料参加电炉中下部位，回收率可达 95%以上；2铁液熔清假设碳量缺乏调整碳分时，先打净炉中熔渣，再加增碳剂，通过铁液升温，电磁搅拌或人工搅拌使碳溶解吸取，回收率可在 90 左右，假设承受低温增碳工艺，即炉料只熔化一局部，熔化的铁液温度较低的状况下，全部增碳剂一次性参加铁液中，同时用固体炉料将其压入铁液中不让其露出铁液外表。这种方法铁液增碳可达 1.0%以上。2、炉外增碳：1包内喷石墨粉选用石墨粉做增碳剂，吹入量为 40kg/t，预期能使铁液含碳量从

2、2% 增到 3%。随着铁液碳含量渐渐上升，碳量利用率下降，增碳前铁液温度 1600，增碳后平均为 1299。喷石墨粉增碳，一般承受氮气做载体，但在工业生产条件下，用压缩空气更便利，而且压缩空气中的氧燃烧产生 CO,化学反响热可补偿局部温降，而且 CO 的复原气氛利于改善增碳效果。2出铁时使用增碳剂可将 100300 目的石墨粉增碳剂放到包内，或从出铁槽随流冲入，出完铁液后充分搅拌，尽可能使碳溶解吸取，碳的回收率在 50%左右。宁夏宏辉炭素制品生产的无烟煤增碳剂具有低硫、低灰，含炭量高易吸取等特点。一、增碳剂的参加时间不能无视。增碳剂的参加时间假设过早，简洁使其附着在炉底四周， 而且附着炉壁的增

3、碳剂又不易被熔入铁液。与之相反，参加时间过迟，则失去了增碳的时机，造成熔炼、升温时间的缓慢。这不仅延迟了化学成分分析和调整的时间，也有可能带来由于过度升温而造成的危害。因此，增碳剂还是在参加金属炉料的过程中一点一点地参加为好。如在一次参加量过大的状况下，可以结合感应电炉时承受的铁液过热操作结合考虑，保证增碳剂在铁液中的吸取时间 10Min，一学习文档 仅供参考方面通过电磁搅拌作用使增碳剂充分集中吸取，保证吸取效果。另一方面可以削减增碳剂中带入的含氮量。二、参加方法上改进不要一次参加，分批加，最终熔化了加一局部，放一局部一包左右铁水到包里，再回冲炉里增碳剂 1-2 次，然后打渣，加合金。有以下几

4、个方面需要留意的：1. 增碳剂比较难吸取没有经过煅烧的)2. 增碳剂灰分多 颗粒分布不均匀3. 参加时间太晚4. 参加方法不对，承受分层参加。防止铁液镜面又太多渣的时候参加5. 尽量别用太多铁锈的材料。三、影响增碳效果的因素1、增碳剂粒度对吸取率的影响使用增碳剂的增碳过程包括溶解集中过程和氧化损耗过程。增碳剂的粒度大小不同, 溶解集中速度和氧化损耗速度也就不同, 而增碳剂吸取率的凹凸就取决于增碳剂溶解集中速度和氧化损耗速度的综合作用。在一般状况下, 增碳剂颗粒小, 溶解速度快, 损耗速度大; 增碳剂颗粒大, 溶解速度慢, 损耗速度小。例如, 在 110kg 高频感应炉中, 粒度 015 018

5、mm 的增碳剂溶解速度很快, 在没来得及氧化损耗前大局部已溶解于铁液中, 只有少局部损耗掉, 因此吸取率高。在 60kg 感应炉中, 炉膛的直径和容量较大, 增碳剂粒度 015018mm , 相对炉膛的直径和容量太小, 损耗速度很快, 吸取率低; 而粒度 116312mm 相对于炉膛直径和容量来说, 增碳剂溶解速度较快, 损耗速度较慢, 溶解占据主导作用, 吸取率高6。因此, 增碳剂粒度大小的选择与炉膛直径和容量有关, 一般状况下, 炉膛的直径和容量大, 增碳剂的粒度要大一些; 反之, 增碳剂的粒度要小一些。2、增碳剂参加量对吸取率的影响在肯定的温度和化学成分一样的条件下, 铁液中碳的饱和浓度

6、肯定。铸铁中碳的溶解极限为C %= 113 + 010257 T - 0131Si %- 0133P %- 0145 S %+ 01028Mn %( T 为铁液温度) 。在肯定饱和度下, 增碳剂参加量越多, 溶解集中所需时间就越长, 相应损耗量就越大, 吸取率就会降低。3、饱和浓度肯定, 温度对增碳剂吸取率的影响从动力学和热力学的观点分析, 铁液的氧化性与 C - Si - O 系的平衡温度有关, 即铁液中的 O 与 C、Si 有如下的反响7:Si+ 2 O= SiO2 (s) ,C+O= CO(g) ,SiO2 (s) + 2 C= Si+ 2CO(g) 。 G 0T = 549359 -

7、309145 T (3)lg SiC2 = -27486T+ 15147 (4)平衡温度 T 随目标 C、Si 含量不同而变化, 如式(4)所示。依式(4) 可以计算出平衡温度。当铁液成分( %) 为: 219311C、110112Si 时, 平衡温度为 1380 左右。铁液在平衡温度以上时, 优先发生碳的氧化, C 和 O 生成 CO 和 CO2 。这样, 铁液中的碳氧化损耗增加。因此, 在平衡温度以上时, 增碳剂吸取率降低。当增碳温度在平衡温度以下时, 由于温度较低, 碳的饱和溶解度降低, 同时碳的溶解集中速度下降, 因而收得率也较低。因此, 增碳温度在平衡温度时, 增碳剂吸取率最高。但由

8、于在试验室和生产过程中, 铁液温度总会受到诸多因素的影响, 所以, 实际增碳温度在计算出的平衡温度上加减 10 左右波动。4、铁液搅拌对增碳剂吸取率的影响在增碳剂未完全溶解前, 搅拌时间长, 吸取率高。搅拌有利于碳的溶解和集中, 削减增碳剂浮在外表被烧损。搅拌还可以削减增碳保温时间, 使生产周期缩短, 防止铁液中合金元素烧损。但搅拌时间过长, 不仅对炉子的使用寿命有很大影响, 而且在增碳剂溶解后, 搅拌会加剧铁液中碳的损耗。因此, 适宜的铁液搅拌时间应以保证增碳剂完全溶解为适宜。5、铁液化学成分对增碳剂吸取率的影响初始碳量每增加 0.1% , 增碳剂吸取率大约降低 1 %2 %; 硅量每增加

9、0.11% , 增碳剂吸取率大约降低 3 %4 %; 硫量每增加 0.1% , 增碳剂吸取率大约降低 1 %2 %; 锰量每增加 0.1 % , 增碳剂吸取率大约提高 2 %3 %。由此可见, 当铁液中初始碳含量高时, 在肯定的溶解极限下, 增碳剂的吸取速度慢,吸取量少, 烧损相对较多, 增碳剂吸取率低。当铁液初始碳含量较低时, 状况相反。另外, 铁液中硅和硫阻碍碳的吸取, 降低增碳剂的吸取率。而锰元素有助于碳的吸取, 提高增碳剂吸取率。就影响程度而言, 硅最大, 锰次之, 碳、硫影响较小。因此, 在实际生产过程中, 应先增锰, 再增碳, 最终增硅。6、增碳工艺对铸铁组织和性能的影响增碳工艺对

10、铸铁组织的影响经过用增碳剂增碳处理后的铸铁, 在铁液中生成了大量弥散分布的非均质结晶核心, 降低了铁液的过冷度, 促使生成以 A 型石墨为主的石墨组织; 同时, 由于生铁用量少, 其遗传作用大为减弱, 因此使 A 型石墨片分枝兴旺不易长大, 使得石墨短小且均匀。1炉料要求：无油无锈, 废钢要求外表不许有过度氧化现象。2一般按每参加 100 公斤废钢参加增碳剂 4 公斤预备。3出炉温度掌握在 1550，估量球化降温 100,手包降温 50。4第一炉生产时实行在电炉底参加 10-20 公斤优质铁削。其次炉起生产时实行上一炉剩余铁液 20-40 公斤。5铁削参加后用塑料口袋装入规定配入的增碳剂放入铁

11、削上。其次炉起在剩余铁液 20-40 公斤上投入塑料口袋装得增碳剂投入铁液面。6参加碳素小颗粒小于 5050 面积废钢 50 公斤,严密掩盖整个炉塘。7启动熔化,参加剩余废钢加配入生铁加配入回炉铁留意回炉铁的外表粘砂不要过多防止增碳剂与砂粘合影响吸取。8铁液熔化完毕后用掩盖剂掩盖,温度到达 1400时反复 2-3 次清理炉渣。9球化处理吊包装入球化剂、硅铁后用优质铁削掩盖外表。10熔炼完毕用优质除渣剂清理炉内液面溶渣 2-3 次,检测铁液温度1550-1600。11铁液出炉承受出铁三分之二铁液时,马上在炉嘴处顺流参加二次硅钡孕育剂。12用优质除渣剂清理溶渣。提出了当前对增碳剂的生疏存在的误区，

12、以及优质增碳剂的选择。把加增碳剂的熔炼工艺与传统熔炼只加生铁工艺进展比照，分析了增碳剂对熔炼的影响，说明使用中应当留意的问题，说明白增碳剂的正确使用方法。关键词：增碳剂；熔炼；一种含碳量很高的黑色或者灰色颗粒或块状的焦碳后续产物，参加到金属冶炼炉里，提高铁液里碳的含量，一方面可以降低铁液里氧的含量， 另一方面更重要的是提高冶炼金属或者铸件的力学性能。增碳剂的来源很多，形态各异，依据其加工工艺和成分等不同，价格差异很大。传统的熔炼方式类似冲天炉熔炼：使用生铁、回炉料、废钢、铁合金等作为金属炉料；的合成铸铁生产工艺：使用废钢作炉料，利用增碳剂来调整铁液的碳当量。后一种生产方式更简洁保证优质铁液，同

13、时通过少用或者取代生铁改用废钢大大降低本钱。通俗的说，利用增碳剂，我们能用最差的废钢炼出最好的铸件。国外增碳技术已经日趋成熟，国内此项工艺近几年才开头进展，业内很多人对增碳剂的品质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。例如混淆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、挥发分、灰分、硫分计算得出的，而含碳量直接测碳仪便可以获得。有些增碳剂的灰分高，含碳量也高，但是它的固定碳值肯定不会太抱负。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断定其是否优质，其结果很可能误入歧途，导致购入的增碳剂物不所值。一、增碳剂的选择及其指标性能在冶炼过程中，由于配料或装

14、料不当以及脱碳过量等缘由，有时造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。通常用来增碳的主要物质有无烟煤粉、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、挥发分及硫等有害杂质含量越低越好，以免污染钢。铸件的冶炼使用含杂志很少的石油焦经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。增碳剂质量好坏打算了铁液质量的好坏，也打算了能否获得好的石墨化效果。简言之，削减铁液收缩增碳剂起到举足轻重的作用。全废钢电炉熔炼时，优先选用经过了石墨化处理的增碳剂，经过高温石墨化处理的增碳剂，碳原子才能从原来的无序排列变成片状排列，片状石墨才

15、能成为石墨形核的最好核心，以利促进石墨化。因此，我们应当要选用经过高温石墨化处理的增碳剂。由于高温石墨化处理时，硫分被生成 SO2气体逸出而降低。所以高品质的增碳剂含硫分很低， ws 一般小于0.05%，更好的 ws甚至小于 0.03%。同时，这也是推断是否经过高温石墨化处理以及石墨化是否良好的一个间接指标。假设选用的增碳剂没经过高温石墨化处理，石墨的形核力量就大大降低，石墨化力量减弱，即使也能到达同样的碳量，但结果完全不一样。所谓增碳剂，就是要在参加后可以有效提高铁液中碳的含量，所以增碳剂的固定碳含量肯定不能太低，否则要到达肯定的含碳量，就需要参加相比高碳的增碳剂更多的样品，这样无疑增加了增

16、碳剂中其他不利元素的量， 使铁液不能获得较好的收益。低的硫、氮、氢元素是防止铸件产生氮气孔的关键，这样就要求增碳剂的含氮量越低越好。增碳剂的其他指标，诸如水分、灰分、挥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肯定不会高。针对不同的熔炼方式、炉型以及熔炼炉的尺寸，选择适宜的增碳剂颗粒度也很重要，可以有效提高铁液对增碳剂的吸取速度和吸取率，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。转炉冶炼中，高碳钢种时，使用含杂质很少的增碳剂。对顶吹转炉炼钢用增

17、碳剂的要求是固定碳要高，灰分，挥发分和硫，磷，氮等杂质含量要低，且枯燥， 干净，粒度适中。其固定碳 C96%，挥发分1.0%，S0.5%，水分0.5%， 粒度在 1-5mm。粒度太细简洁烧损，太粗参加后浮在钢液外表，不简洁被钢水吸取。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，等等具体需要依据具体的炉型冶炼工件的种类等等细节具体推断和选用。二、加增碳剂熔炼工艺比照传统工艺生铁中有很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，粗大石墨不易被消退，粗大的石墨从液态遗传到了固态铸铁组织中， 一方面降

18、低铸铁所能到达的强度，降低了材料的性能，另一方面使凝固过程中原来应当产生的石墨化析出的膨胀作用减弱，使铁液凝固过程中的收缩倾向增大。在冲天炉熔炼时，尽量降低生铁炉料的用量，使用增碳剂来保证高碳当量， 相对提高废钢用量。这样，在高温熔炼的条件下，可以渗碳方式获得活性好，石墨化作用更显著的碳。在铸件上反映出石墨的形态更好，从而有利于提高力学性能，削减收缩倾向，改善加工性能。电炉熔炼时，同样通过低生铁用量甚至零用量，以渗碳方式获得优质铁液。从材质性能上来说，过去那种大比例的生铁用量做法，与同样成分的高废钢用量相比，其力学性能也要低半个牌号。因此，加增碳剂熔炼的工艺比传统上那种大比例的生铁用量相比无论

19、从本钱还是成品性能都要优越。三、增碳剂对熔炼的影响及使用同样的化学成分，承受不同的熔炼工艺、不同配料和配料比，铁液的冶金质量完全不同。获得好的渗碳效果，电炉承受的是增碳技术，冲天炉承受的是高温熔炼技术。增碳剂对熔炼的影响主要有三方面。1. 铁液增碳技术，在熔炼过程中特别是电炉熔炼，可以增加石墨晶核。冲天炉熔炼中参加碳化硅还能增加铁液的长效石墨晶核，同时削减铁液氧化。2. 增碳是防止或减轻收缩倾向最好的措施。由于铁液凝固过程中的具有石墨化膨胀的作用，因此良好的石墨化会削减铁液的收缩倾向。3. 在高的碳量条件下，为获得高强度的灰铸铁铸件，熔炼过程承受全废钢加增碳剂的工艺，使铁液更加纯洁，生产的铸件

20、材料性能高。熔炼要用不含油污的干净料，防止产生漏电或浮渣过多的现象。某厂前几炉因使用了油浸废铁屑，使线圈消灭电火花，曾认为是炉衬料含铁太高而产生漏电。其实是由于熔炼的铁屑含有油污，简洁消灭碳沉积。碳积沉部位是在炉衬冷面，甚至沉积到隔热层中，由于炉衬尚未充分烧结，CO 渗入炉衬后部，发生 COC+O 反响，生成 C 沉积在炉衬冷面或隔热材料的2气孔中。当产生碳沉积时，会造成炉体接地漏电，造成线圈冒火花。改用纯洁料即可防止。另外一个厂由于选购的废钢来源混乱，甚至表层涂附有油漆、石灰、煤等物质，造成浮渣多，在后期除渣工作消耗了大量的人力与物力。一般认为，铁水温度越高，作用时间越长，碳的吸取率越高。但

21、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，这是由于：石墨碳主要损失于向炉外大气的气相集中；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 CO ,2而 CO 又会被 C 复原，反响产生的CO,CO 气体上浮溢出铁水外表，使铁水22中的碳含量下降。反响速度与平衡温度有关，而平衡温度又随着碳硅含量的不同而变化。对于球铁原铁水，平衡温度大约为 145020，灰铁原铁水约为 140020。铁水在平衡温度以上碳的氧化变得猛烈。反响的结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

22、。依据以上分析，下面是增碳剂在感应电炉内增碳的正确使用方法：1. 使用 5T 以上的电炉,原料单一稳定，我们推举分散参加法。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，碳的吸取率可达 90%-95%，增碳剂在熔化时不要打渣，否则易裹在废渣里，影响碳的吸取；2. 使用 3T 左右中频感应电炉，原料单一稳定，我们推举集中参加法。在炉内先熔化或剩余少量铁水时，将需配加的增碳剂一次性加在铁水外表， 并马上加金属炉料，将增碳剂全部压入铁水中，使增碳剂与铁水充分接触， 吸取率在 90%以上；3. 使用小型中频电炉,原料夹有生铁等高碳物质的,我们推举增碳剂微调。钢/铁水熔化后，调整碳分，可以加在钢/铁水外表，通过电炉熔炼时钢铁水的涡流搅拌或人工搅拌使本产品溶解吸取，碳的吸取率在 93%左右。四、优质增碳剂具备的特性1. 颗粒大小适中，孔隙度大，吸取速度快。2. 化学成分纯洁，高碳、低硫、有害成分极微，吸取率高。3. 产品石墨晶体构造好，提高原铁液的形核力量。在孕育中增加球墨铸铁的墨球数量，在电炉铁液中增加石墨晶核。细化、均匀化石墨在铸件中的分布。4. 性能优异、稳定。选用适宜的增碳剂有助于降低冶炼生产本钱，提高冶炼金属及铸件的质量，让冶炼金属厂、铸造