速溶增碳剂

    在感应电炉铸造生产中，为了降低成本，而大量使用废钢。因而，需要在生产中对铁液进行增碳工艺。

    感应电炉生产，增碳工艺成为**铸件质量的重要工艺。接下来，我们就讲一讲电炉铸造使用增碳剂的一些方法与注意事项。

    一、用木炭增碳进行增碳。

    在一些受当地条件限制的铸造厂，因为没增碳剂和生铁，却有大量废钢和木碳，所以就用木炭增碳熔炼废钢，以生产矿山用的低铬铸铁磨球。

    1.木炭加入方法试验

    木炭的主要化学成分是碳，和增碳剂比较，硫、磷含量较低，从理论上讲，应该是很好的增碳剂。但，木炭密度小，在钢液中容易漂浮上来；另外，木炭燃点低，在升温过程中会提前燃烧掉，如果不采取措施，钢液的增碳率就非常有限，为了因地制宜解决生产中的实际问题，做了以下试验：熔炼设备为1吨的中频感应电炉，原材料为矿山报废结构件A3钢，木炭为阔叶杂木焙烧，用国产滴定法碳硫分析仪化验。

    A、炉底加约1/3废钢，炉子中间加木炭，木炭上面再加废钢压住。每1%的木炭增碳率为0.6%--0.7%。

    B、先开炉熔化约1/3的钢液，再加木炭，木炭上面再加废钢压住，继续熔化，在熔炼期间一直用造渣剂覆盖住钢液。每1%的木炭增碳率为0.6%--0.7%。

    C、先一奥运年熔化1/3的钢液，木炭上面加造渣剂，然后再加废钢压住，继续熔化。在熔炼期间一直用造渣济覆盖住钢液。每1%木炭的增碳率为0.7%--0.83%。

    根据长期实践，采用C增碳效果较好，碳得吸收率高。熔化1吨钢液加22千克木炭，金属液的含碳量可达1.9%左右。在出炉前化验后，有时需要调整成分。微量调整含碳用量用木炭就不太容易了，这时就需要生铁、废电极或者增碳剂来增碳。

    木炭的大小对增碳率也有很大的影响，太大太小吸收率都比较低。50毫米的块度增碳率高，也便于操作。尤其是长条状的和大块的木炭加入炉内，由于很难覆盖严实，所以增碳率较低。

    2.生产应用与经济分析。

    有些厂生产矿山用磨球，金属模型浇注，打磨后低温退，定期部开磨球做检查。平均硬度为45—50HRC，抗拉强度σb=500—600MPa，冲击韧度αK=8-15J/cm?。经球磨机磨矿石长期使用统计，磨球破碎率＜0.5%，磨耗＜500克/吨矿粉，满足用户需要。

    实际生产配料为：废钢800千克，回炉料200千克，木炭或者增碳剂22千克，锰铁6千克，硅铁5千克，铬铁千克。

    二、用增碳剂进行增碳的工艺

    1.增碳剂中未溶解微粒的石墨化作用

    在熔化的铁液中，增碳剂除了有已熔入铁液的碳外，还有残留、未熔入的石墨形式的碳，并以粒状被卷入搅拌的液流之中。未熔、粗大的石墨粒子，在通电时大部分悬浮在炉壁附近的铁液液面，一部分则附着在相当于搅拌死角的炉壁中部。此时，一旦通电停止，这些粗大的石墨粒子由于浮力会慢慢悬浮出来。**出光学显微镜观察范围的较小的微粒子在石墨熔解的过程中，不但在通电时，即使在通电停止时都能悬浮在铁液之中。

    越是接近于构成共晶晶核的物质，即使所添加的石墨与共晶石墨的结晶有些不同，但与其他能够推断为形成石墨核心的物质相比较，耦合度要大些。从此观点出发可认为：悬浮的微细石墨粒子有利于生产石墨核心，可起到防止铸铁过冷和白口化的作用。

    2.增碳剂粒度对增碳剂效果的影响

    A.增碳剂粒度对增碳时间的影响。

    增碳剂粒度是影响增碳剂熔入铁液的主要因素。用下表中成分大致相同而粒度有所不同的增碳剂A、B、C做增碳效果试验。

    尽管经过15分钟后增碳率是相同的，但达到90%增碳率的增碳时间则大有区别。使用未经粒度处理增碳剂。使用未经处理的增碳C要13分钟，除去微粉的增碳剂A要8分钟。而除去微粉和粗粒的增碳剂B仅需6分钟。这说明增碳剂粒对增碳时间有较大的影响，混入微粉和粗粒都不好，尤其在微粉含量高时，增碳效果和时间都不理想。

    B、增碳剂粒度对增碳量的影响

    粒度偏粗的增碳剂G的增碳效果较好；而适当除去微粉和粗粒的增碳剂A的增碳效果好。

    因此，为了提高增碳效果，对增碳剂应做除去微粉和粗粒的粒度处理。

    3.铁液化学成分对增碳剂增碳效果的影响

    A、硅对增碳剂增碳效果的影响

    铁液中的硅对增碳效果有较大的影响。硅含量高的铁液增碳性不好。

    铁液中硅的质量分数高时，增碳速度慢。

    B、硫对增碳剂增碳的影响

    正如铁液中硅的质量分数对增碳效果的影响那样，硫的含量对增碳也有一定的影响。过低的硫会使增碳剂增碳速度降低。

    4.增碳剂的选择及加入方法

    A应选择含氮量少的增碳剂

    铸铁铁液中通常氮的质量分数在100×10-6以下。如果含氮量**过此浓度｛（150—200）×10—6或者更高｝，易使铸件产生龟裂、给缩松或疏松缺陷，厚壁铸件更容易产生这类缺陷。这是由于废钢配比增加时，要加大增碳剂的加入量引起的。焦炭系增碳剂，特别是沥青焦含有大量的氮。电极石墨的氮的质量分数在0.1%以下或较微量，而沥青焦氮的质量分数约为0.6%。多量的氮不仅容易产生铸造缺陷，而且氮可以促使珠光体致密、铁素体硬化，显着提高强度。

    B、增碳剂的加入方法。

    铁液的搅拌可以促进增碳，因此搅拌力弱的中频感应电炉与搅拌力强的工频感应电炉比较，增碳相对困难得多，所以中频感应电炉有增碳跟不上金属炉料的熔化速度的可能性。

    即使搅拌力强的工频感应电炉，增碳操作也不能忽视。这是因为从感应电炉熔炼的原理图可知，感应电炉内存在着死角，在炉壁停留、附着的石墨如果不用过度升温或长时间的猴液保温是不能熔入铁液的。铁液过度升温和长时间的保温，会增大铁液过冷度，有加大铸件白口化倾向。此外，对于炉壁附近产生强感应电流的中频感应电炉熔炼时，钻进的金属被熔化，会导致侵蚀和损伤炉壁。因此，在废钢配比高，加入增碳剂量多和情况下，要更加注意。

    增碳剂的加入时间也不能忽视。增碳剂的加入时间若过早，容易使其附着在炉底附近，而且附着炉壁的增碳剂又不易被熔入铁液。与之相反，加入时间过迟，则失去了增碳的时机，造成熔炼、升温时间的迟缓。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，增碳剂还是在加入金属炉料的过程中一点一点地加入为好。