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增碳劑是一種含碳量很高的黑色或灰色顆粒(或塊狀)的焦炭或石油焦后續(xù)產(chǎn)物,在金屬熔煉時可降低鐵液中氧的含量,提高鑄件力學(xué)性能。新的合成鑄鐵熔煉工藝中,廢鋼使用量大大增加,通過添加增碳劑調(diào)整鐵液的碳含量,在保證鐵液質(zhì)量的同時生產(chǎn)成本大大降低。石墨增碳劑主要有石墨電極、石墨電極邊角料及碎屑、天然石墨壓粒、微晶石墨等。石墨化增碳劑的吸收效果要好于煅燒石油焦增碳劑,同種類型增碳劑粒度細(xì)的吸收快且吸收效果也好。
根據(jù)增碳劑中碳的晶體結(jié)構(gòu),增碳劑可分為非晶態(tài)和結(jié)晶態(tài);根據(jù)碳原子的存在形式可分為石墨化增碳劑和非石墨化增碳劑。石墨化增碳劑主要有石墨化石油焦和石墨電極兩類。這樣可減少石油焦再制品的氫含量,使石油焦的石墨化程度提高,從而提高石墨電極的高溫強(qiáng)度和耐熱性能,并改善了石墨電極的電導(dǎo)率。石墨化石油焦增碳劑在鑄造行業(yè)中應(yīng)用廣泛,其生產(chǎn)工藝是將原材料石油焦在石墨化爐中經(jīng)過2200-2600℃的高溫加熱,使石油焦無定形的亂層結(jié)構(gòu)碳晶化轉(zhuǎn)變成三維有序石墨晶體的高溫?zé)崽幚磉^程,即經(jīng)過石墨化過程,達(dá)到石墨化狀態(tài)。
增碳劑對熔煉的影響主要有三方面:1.鐵液增碳技術(shù),在熔煉過程中特別是電爐熔煉,可以增加石墨晶核。沖天爐熔煉中加入碳化硅還能增加鐵液的長效石墨晶核,同時減少鐵液氧化。石墨增碳劑是指碳素產(chǎn)品通過高溫或者其他方式使其的分子結(jié)構(gòu)改變,有規(guī)則的排列,這種分子排列方式,碳的分子間距更寬,更利于在鐵液或者鋼液中分解形核。 2.增碳是防止或減輕收縮傾向好的措施。由于鐵液凝固過程中的具有石墨化膨脹的作用,因此良好的石墨化會減少鐵液的收縮傾向。 3. 在高的碳量條件下,為獲得高強(qiáng)度的灰鑄鐵鑄件,熔煉過程采用全廢鋼加增碳劑的工藝,使鐵液更加純凈,生產(chǎn)的鑄件材料性能高。
生鐵中有許多粗大的過共晶石墨,這種粗大的石墨具有遺傳性,熔煉溫度低,粗大石墨不易被消除,粗大的石墨從液態(tài)遺傳到了固態(tài)鑄鐵組織中,一方面降低鑄鐵所能達(dá)到的強(qiáng)度,降低了材料的性能,另一方面使凝固過程中本來應(yīng)該產(chǎn)生的石墨化析出的膨脹作用減弱,使鐵液凝固程中的收縮傾向增大。在沖天爐熔煉時,盡量降低生鐵爐料的用量,使用增碳劑來保證高碳當(dāng)量,相對提高廢鋼用量。石墨化增碳劑經(jīng)高溫脫硫脫氮處理,氮、硫元素含量很低,使用石墨化增碳劑熔煉的鐵水氮含量一般很低。這樣,在高溫熔煉的條件下,可以滲碳方式獲得活性好,石墨化作用更顯著的碳。