增碳劑介紹
增碳劑的原料有很多種,生產工藝也各異,有木質碳類,煤質碳類,焦炭類,石墨類等,其中各種分類下又有很多小種類。優(yōu)質增碳劑一般指經過石墨化的增碳劑,在高溫條件下,碳原子的排列呈石墨的微觀形態(tài),所以稱之為石墨化。石墨化可以降低增碳劑中雜質的含量,提高增碳劑的碳含量,降低硫含量。
增碳劑在鑄造時使用,可大幅度增加廢鋼用量,減少生鐵用量或不用生鐵。電爐熔煉的投料方式,應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。但是要避免大批量往鐵水里投料,以防止氧化過多而出現(xiàn)增碳效果不明顯和鑄件碳含量不夠的情況。增碳劑的加入量,根據(jù)其他原材料的配比和含碳量來定。不同種類的鑄鐵,根據(jù)需要選擇不同型號的增碳劑。增碳劑特點本身選擇純凈的含碳石墨化物質,降低生鐵里過多的雜質,增碳劑選擇合適可降低鑄件生產成本。
增碳劑的使用
在冶煉過程中,由于配料或裝料不當以及脫碳過量等原因,有時造成鋼中碳含量沒有達到頂期的要求,這時要向鋼液中增碳。常用的增碳劑有增碳生鐵、電極粉、石油焦粉、木炭粉和焦炭粉。轉爐冶煉中、高碳鋼種時,使用含雜質很少的石油焦作為增碳劑。對頂吹轉爐煉鋼用增碳劑的要求是固定碳要高,灰分、揮發(fā)分和硫、磷、氮等雜質含量要低,且干燥、干凈、粒度適中。
其固定碳組分為:
w(C)>96%,揮發(fā)分≤1.0%,w(S)≤0.5%,
w(水分)≤0.55%,粒度為1一5mm。
粒度太細容易燒損,太粗加入后浮在鋼液表面,不容易被鋼水吸收。針對感應電爐的顆粒度在0.2-6mm,其中鋼和其他黑色金屬顆粒度在1.4-9.5mm,高碳鋼要求低氮,顆粒度在0.5-5mm,等等具體需要根據(jù)具體的爐型冶煉工件的種類等等細節(jié)具體判斷和選用。
1.爐內投入法:增碳劑適于在感應爐中熔煉使用,但依據(jù)工藝要求具體使用也不盡相同。
(1)在中頻電爐熔煉中使用增碳劑,可按配比或碳當量要求隨料加入電爐中下部位,回收率可達95%以上;
(2)如果碳量不足調整碳分時,先打凈爐中熔渣,再加增碳劑,通過鐵液升溫,電磁攪拌或人工攪拌使碳溶解吸收,回收率可在90%左右,如果采用低溫增碳工藝,即爐料只熔化一部分,熔化的鐵液溫度較低的情況下,全部增碳劑一次性加入鐵液中,同時用固體爐料將其壓入鐵液中不讓其露出鐵液表面。這種方法鐵液增碳可達1.0%以上。
2.爐外增碳:
(1)包內噴石墨粉選用石墨粉做增碳劑,吹入量為40kg/t,預期能使鐵液含碳量從2%增到3%。隨著鐵液碳含量逐漸升高,碳量利用率下降,增碳前鐵液溫度1600℃,增碳后平均為1299℃。噴石墨粉增碳,一般采用氮氣做載體,但在工業(yè)生產條件下,用壓縮空氣更方便,而且壓縮空氣中的氧燃燒產生CO,化學反應熱可補償部分溫降,而且CO的還原氣氛利于改善增碳效果。
(2)出鐵時使用增碳劑可將100—300目的石墨粉增碳劑放到包內,或從出鐵槽隨流沖入,出完鐵液后充分攪拌,盡可能使碳溶解吸收,碳的回收率在50%左右。
增碳劑的作用
用于鑄造,鑄鐵、鑄鋼,鑄件會有對碳的一個要求,那么增碳劑顧名思義就是來增加鐵液中的碳含量,又比如說,在熔煉中常用爐料為生鐵、廢鋼、回爐料,生鐵的碳含量高,但是卻采購價格相對廢鋼來說是要高出一節(jié)的,所以增加廢鋼投放量,降低生鐵投放量,加增碳劑,能起到一定的降低鑄件成本的作用。
增碳劑的種類
增碳劑可以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
上述各種增碳劑中,品質好的是人造石墨。制造人造石墨的主要原料是粉狀的優(yōu)質煅燒石油焦,在其中加瀝青作為粘結劑,再加入少量其他輔料。各種原材料配合好以后,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。經高溫處理后,灰分、硫、氣體含量都大幅度減少。
由于人造石墨制品的價格昂貴,鑄造廠常用的人造石墨增碳劑大都是制造石墨電極時的切屑、廢舊電極和石墨塊等循環(huán)利用的材料,以降低生產成本。
熔煉球墨鑄鐵時,為使鑄鐵的冶金質量上乘,增碳劑宜人造石墨。
2.石油焦
石油焦是目前廣泛應用的增碳劑。
石油焦是精煉原油得到的副產品,原油經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,再經焦化后就得到生石油焦。生石油焦的產量大約不到所用原油量的5%。美國生石油焦的年產量約3000萬t。生石油焦中的雜質含量高,不能直接用作增碳劑,必須先經過煅燒處理。
3.天然石墨
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
電弧爐煉鋼過程中,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,感應電爐熔煉鑄鐵很少用作增碳劑。