【冶金铸造】关于电炉熔炼灰铁增碳剂的使用

 煅烧石油焦因其高碳含量、低硫和低杂质，在现代制造业中起着尤为重要的作用，特别是在铝和钢铁工业中。

【冶金铸造】关于电炉熔炼灰铁增碳剂的使用

    铸铁电炉熔炼，使用较多废钢加石墨化增碳剂，现在已经比较普遍了，但是在增碳剂的使用质量上，各家工厂有不同选择，即使用石墨化很好的增碳剂，有煅烧石油焦和石墨碎，但是很多工厂也在使用精煤增碳剂。增碳剂的质量好坏，我们主要看其石墨化程度，好的增碳剂含石墨碳95~98%以上，硫含量在0.02~0.05%，氮含量在100~200PPM。而精煤增碳剂碳含量在80~90%，硫含量在0.5%以上，氮含量在500~4000PPM，这是低档次的增碳剂，没有经过高温煅烧的石油焦，或者煅烧温度不足的石油焦价格较低，而高端的增碳剂价格则相对要高的很多，所以很多工厂依然选用便宜货。

      许多中国专家学者多次谈到，增碳剂的质量是电炉多加废钢熔炼灰铁的关键，而成本决定了许多工厂在使用较为便宜的增碳剂，其使用的情况有时很好，没有发现严重质量问题，（可能与其电炉熔炼的温度，保温时间，微量元素等等有关）有时却发现大量气孔缺陷。近期看见某厂就有如此质量问题发生。对于普通灰口铸铁，在碳硅量较高时，气孔缺陷不太显明，而在碳硅量较低的高牌号灰铁中反映显然，铸件气孔缺陷严重。对于球铁铸件，气孔缺陷很不显明，估计是其中的镁，稀土有强烈除气作用，但是气孔缺陷也时有发生。低档次增碳剂对于球铁的影响，估计主要是硫和其他杂质含量，影响石墨球的圆整和出现异常基体。此厂现在看来，综合总的成本（包含废品损失），其使用低档次增碳剂确实是不划算的。

      增碳剂质量好坏，一般工厂化验不了，特别是氮含量。品质优与劣的石墨化程度区别显明，鉴别方法是在白纸上书写痕迹清晰，手感舒适与否来粗判（氮含量未知），而档次中等的，一般是煅烧温度没有在2700°C以上，或者煅烧时间不足，石墨化程度不全部，造成硫含量高，氮含量也高的石油焦也在大量冒充好的增碳剂。还有碳化硅生产中，或者其他生产方法产生的细粉状石墨粉或煤粉，经过添加粘土压制成粒状石墨颗粒增碳剂，等等，其质量情况混杂，我们很难辨别，应尽快建立此种增碳剂的标准和测试方法。

      电炉多加废钢熔炼灰铁或者球铁，增碳剂必须使用好的，比如石墨化石油焦，它是经过特别电炉炉内高温，无氧情况下，使自由碳或者叫无定型碳转变成石墨，这种增碳剂如果处理温度在2700°C左右，时间保证，则氮，硫含量很低。我们都知道，灰铁熔炼，废钢加入逐步增加，铁水氮含量逐步增加，出炉时孕育量增加，含气量增加，如果此时再使用不好的增碳剂，就是氮含量很高的增碳剂，结果是三者合一，使铁水含气量增加，此时如果有少量氢气（氢气的MAX含量比氮少一个数量级），就更加重了出现气孔或者裂缝状的氮气孔缺陷。

      电炉加入增碳剂，一般方法是把计算配料的总加入量分成3~4次加入，废钢加入时，加入大部分，随着熔炼继续，再逐步加入，要求液面渣子较少时加入，但是一定要留一点，（0.1%左右碳量的增碳剂，为什么要0.1%左右？增碳量大于0.2%，容易出现厚大，粗片石墨。）在出炉前加入，这等于对电炉铁水做了增加石墨核心的预处理，减低异形石墨产生，增加球铁的石墨球数，都有好处。

      好的增碳剂，在干净的电炉液面加入吸收都在80%以上，如果将电炉高温铁水倒出三分之一后，加入增碳剂，再将这些铁水倒入炉内，使炉内铁水充足搅拌，吸收率可以达到85~90%。此时一般要求温度高一些，因为其是吸热反应。

      铁水氧化严重，增碳时，碳的吸收较低，因为碳还原铁和其他金属，消耗了很多，感觉吸收较低。

      熔炼末期加入少量增碳剂（0.05~0.1%，必须是很好的增碳剂！越是后期加入的增碳剂，质量越要好！），也叫做铁水的预处理，增加了石墨核心，这时看增碳剂液面吸收之后，尽快出炉，做其他处理，如果因为生产现场其他故障原因，不能出炉，保温时间稍长，则增加石墨核心的预处理成效会消失，要把握好时机，就像炒菜要把握调味，火候，成熟度等等几个方面都要恰到好处，这时的预处理成效理想。自己慢慢体会掌握。

      近日连续去了两家铸造工厂，都是灰铁，多加废钢，以增碳剂补碳。由于使用了煤和没有高温煅烧的石油焦增碳剂，铸件加工后，铸件表面还可能出现严重气孔，改成经过高温煅烧的石墨化石油焦增碳剂后，气孔彻底解决。两家企业都在青岛，一个在胶州李哥庄，一个在惜福镇西铁村。

      现在越来越多的铸造企业做电炉灰铁的经历证明，增碳剂质量是多加废钢熔炼灰铁的关键因素。

      这两年，走访看见一些铸造企业，在使用没有煅烧的石油焦增碳剂出现大面积气孔之后，开始使用氮含量中等的半石墨化石油焦增碳剂，目的还是想利用氮来强化灰铸铁。他们以50%废钢配料生产制动鼓灰铸铁HT250，碳比较高，在3.45%以上，把氮控制在出现气孔的危险边沿，同时也减少了成本，不像之前习惯的做法，以低氮石墨化增碳剂配料。这是一个新的发现，也肯定有其存在的道理。

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