浅谈增碳剂的选择与使用 - 青岛晨阳石墨有限公司

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浅谈增碳剂的选择与使用

发表于: 2019-10-15 17:19:46 文章来源:青岛晨阳石墨有限公司

  

  增碳剂一种含碳量很高的黑色或者灰色颗粒的产物,加入到金属冶炼炉里,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,根据其加工工艺和成分不同,价格差异很大。传统的熔炼方式比如冲天炉熔炼:使用生铁,回炉料,废钢钛合金等作为金属炉料;新的合成铸铁生产工艺:使用废钢作为炉料,利用增碳剂来调整铁液的碳当量。后一种生产工艺更容易保证优质铁液,同时通过少用或者取代生铁改用废钢大大降低成本。通俗的说,利用增碳剂,我们能用最差的冶炼出最好的。
国外增碳剂技术已经日趋成熟,国内此项新工艺近几年才开始发展,业内很多人对增碳剂的品质和质量了解不够深入。有的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,固定碳值是根据样品的水分,挥发份,灰份和硫份计算得来的,而含碳量直接测碳仪便可以获得。有些增碳剂的灰份高,含碳量也高,但是它的固定碳值一定不会太理想。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,其结果可能误入歧途,导致选用的增碳剂物不所值。
一. 
 增碳剂的选择及其指标性能
在冶炼过程中,由于配料或装料不当以及脱碳过量等原因,有时造成钢或铁中
含量没有达到预期的要求,这时要向钢或铁液中增碳。通常用来增碳的物质主要有无烟煤粉,增碳生铁,电极粉,石油焦粉,沥青粉,木炭粉和焦炭粉。对增碳剂的要求是,固定碳越高越好,灰份,挥发份及硫份等有害杂质含量越低越好,以免污染铁水。
  铸件的冶炼使用含杂质很少的石油焦经过高温焙烧后的优质增碳剂,这是增碳工艺中最重要的环节。石墨粉质软,黑灰色;有油腻感,可污染纸张。硬度为1~2,沿垂直方向随杂质的增加其硬度可增至3~5。比重为1.9~2.3。在隔绝氧气条件下,其熔点在3000℃以上,是最耐温的矿物之一。可膨胀石墨制备用的初始原料系高碳鳞片状石墨 ,其余化学试剂如浓硫酸(98 %以上) ,过氧化氢(28 %以上) ,高锰酸钾等均使用工业级试剂。制备的一般步骤为:在适当温度下 ,将不同配比的过氧化氢溶液、天然鳞片石墨和浓硫酸以不同的加入程序 ,在不断搅拌下反应一定时间 ,然后水洗至中性,离心分离,脱水后于 60 ℃真空干燥。增碳剂质量好坏决定了铁液质量的好坏,也决定了能否获得好的石墨化效果。简言之,减少铁液收缩增碳剂起举足轻重的作用。
  全废钢电炉熔炼时,优先选用经过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,片状石墨才能成为石墨形核的最好核心,以利于促进石墨化。因此,我们应该要选用经过高温石墨化处理的增碳剂。因为高温石墨化处理时硫份被生成SO2气体溢出而降低。所以高品质的增碳剂含硫份很低,w 小于0.05%,最好的w小于0.03%。同时,这也是判断是否经过高温石墨化处理以及石墨化是否良好的一个简洁指标。如果选用的增碳剂没有经过高温石墨化处理,石墨的形核能力就大大降低,石墨化能力减弱,即使也能达到同样的碳量,但结果完全不一样。
  所谓增碳剂,就是要在加入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一定不能太低,否则要达到一定的含碳量,就需要加入相比高碳的增碳剂更多的量,这样无疑增加了增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,磷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,诸如水份,灰份,挥发份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一定不会高。
 针对不同的熔炼方式,炉形以及熔炼炉的尺寸,选择合适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收速度和吸收率。针对感应电炉的颗粒度在0.2—5mm,具体需要根据具体的炉型冶炼工件的种类等等细节具体判断和选用。
  转炉炼钢对增碳剂的要求
转炉冶炼中、高碳钢种时,使用含杂质很少的石油焦作为增碳剂。对顶吹转炉炼钢用增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,并要干燥,干净,粒度要适中。其固定碳wC≥96%,挥发分≤1.0%,wS≤0.5%,水分≤0.5%,粒度在1-5mm;粒度太细容易烧损,太粗加入后浮在钢液表面,不容易被钢水吸收