3、鐵液化學(xué)成分對(duì)增碳劑增碳效果的影響
3.1硅對(duì)增碳劑增碳效果的影響
鐵液中的硅對(duì)增碳效果有較大的影響。硅含量高的鐵液增碳性不好。有人讓鐵液中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.6%~2.1%的范圍內(nèi)變化，并添加如表1所示的A，B兩種增碳劑，觀察加入增碳劑后增碳時(shí)間的區(qū)別，鐵液中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高時(shí)，增碳速度慢。
3.2硫?qū)υ鎏紕┰鎏夹Ч挠绊?br/>正如鐵液中的硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)增碳效果的影響那樣，硫的含量對(duì)增碳也有一定的影響。用表2中的A增碳劑，在添加前先加入試劑用的硫化鐵，觀察S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)增碳的影響。當(dāng)添加硫化鐵、鐵液中S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.045%時(shí)，將它與無(wú)添加硫化鐵、鐵液中S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0014%的低硫鐵液相比較，增碳速度要遲緩得多。
4、增碳劑選擇及加入方法
4.1應(yīng)選擇含氮量少的增碳劑
鑄鐵鐵液中通常的氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在100 ppm以下。如果含氮量超過(guò)此濃度(150-200 ppm或者更高)，易使鑄件產(chǎn)生龜裂、縮松或疏松缺陷，厚壁鑄件更容易產(chǎn)生。這是由于廢鋼配比增加時(shí)，要加大增碳劑的加入量引起的。焦炭系增碳劑，特別是瀝青焦含有大量的氮。電極石墨的氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.1%以下或極微量，而瀝青焦氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.6%。如果加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%氮的增碳劑2%，僅此就增加了120 ppm質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氮。多量的氮不僅容易產(chǎn)生鑄造缺陷，而且氮可以促使珠光體致密、鐵素體硬化，強(qiáng)烈提高強(qiáng)度。
4.2增碳劑的加入方法
鐵液的攪拌可以促進(jìn)增碳，因此攪拌力弱的中頻感應(yīng)電爐與攪拌力強(qiáng)的工頻感應(yīng)電爐比較，增碳相對(duì)困難得多，所以中頻感應(yīng)電爐有增碳跟不上金屬爐料的熔解速度的可能性。
即使是攪拌力強(qiáng)的工頻感應(yīng)電爐，增碳操作也不能忽視。這是因?yàn)椋瑥母袘?yīng)電爐熔煉的原理圖可知，感應(yīng)電爐內(nèi)存在開(kāi)的攪拌鐵流，在其邊界的爐壁附近還存在著死角。在爐壁停留、附著的石墨團(tuán)如果不用過(guò)度升溫和長(zhǎng)時(shí)間的鐵液保溫是不能熔入鐵液的。鐵液過(guò)度升溫和長(zhǎng)時(shí)間的保溫，會(huì)鐵液過(guò)冷度，有加大鑄鐵白口化的傾向。此外，對(duì)于在爐壁附近產(chǎn)生強(qiáng)感應(yīng)電流的中頻感應(yīng)電爐來(lái)說(shuō)，如果附著在爐壁的石墨團(tuán)之間鉆進(jìn)鐵液，在進(jìn)行下一爐熔煉時(shí)，鉆進(jìn)的金屬被熔化，導(dǎo)致侵蝕和損傷爐壁。因此，在廢鋼配比高，加入增碳劑多的情況下，加入增碳劑要更加注意。
石墨電極主要以石油焦、針狀焦為原料，煤瀝青做結(jié)合劑，經(jīng)煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機(jī)加工而制成，是在電弧爐中以電弧形式釋放電能對(duì)爐料進(jìn)行加熱熔化的導(dǎo)體，根據(jù)其質(zhì)量指標(biāo)高低，可分為普通功率石墨電極、高功率石墨電極和超高功率石墨電極。
⑵提高原鐵液的硅量，控制孕育量。
灰鑄鐵中的硅一部分是原鐵液中的硅，一部分是孕育帶入的硅。
許多人喜歡原鐵液中的硅低點(diǎn)，然后用很大的孕育量孕育，這種做法并不科學(xué)：大量的孕育是不可取的，這會(huì)收縮傾向。孕育是為了增加結(jié)晶核心的數(shù)量，促進(jìn)石墨化，少量的孕育（0.2%～0.4%）就可以達(dá)到這個(gè)目的。從工藝控制來(lái)說(shuō)，孕育量應(yīng)該相應(yīng)穩(wěn)定，不能有過(guò)大的變化。這就要求原鐵液的硅量也要相應(yīng)穩(wěn)定。提高原鐵液的硅量，既可以減少白口和收縮傾向，又能發(fā)揮硅固溶強(qiáng)化基體的作用，性能反而不降低。目前比較科學(xué)的做法是提高灰鑄鐵原鐵液的含硅量，孕育量控制在0.3%左右，這樣可以發(fā)揮硅的固溶強(qiáng)化作用，對(duì)提高強(qiáng)度有利，也對(duì)減少鑄件收縮有利 。
⑶合金化的方法對(duì)鐵液收縮有很大影響。
合金化能有效提高鑄鐵的性能，我們常用的合金元素是鉻、鉬、銅、錫、鎳。
鉻：鉻能有效地提高灰鑄鐵的性能，隨著加入量的增加，性能會(huì)一直提高。鉻的白口傾向比較大，這是大家顧忌的問(wèn)題。加入量太大，會(huì)出現(xiàn)碳化物。至于鉻量的上限如何控制，不同的加鉻工藝，上限有所不同，如果鉻加入到原鐵液中，其上限不要超過(guò)0.35%，提高原鐵液中的鉻量會(huì)使鐵液白口傾向和收縮傾向加大，非常有害。
另一種加鉻的工藝不是提高原鐵液鉻,而是將鉻加入到鐵液包中，用沖入法沖入，這種工藝會(huì)大大減少鐵液的白口和收縮傾向，同前一種工藝相比，同樣的鉻量，白口和收縮傾向會(huì)減少一半以上，這種加鉻方式，鉻的上限可以控制到0.45%。
鉬：鉬的特性與鉻非常相似。由于鉬的價(jià)格昂貴，加鉬會(huì)大幅度增加成本。因此，應(yīng)盡可能少加鉬，多加一些鉻。用沖入法加鉻、加鉬是減少合金化收縮的有效措施。
⑷鐵液澆注溫度對(duì)收縮的影響。
溫度高鐵液收縮傾向大，這是大家都有的經(jīng)驗(yàn)。要控制澆注溫度在合理的范圍內(nèi)是非常重要的，澆注溫度如果高于工藝規(guī)定的合理的溫度20～30℃，收縮傾向就會(huì)大幅增加。生產(chǎn)中要注意這樣一種現(xiàn)象，沒(méi)有自動(dòng)保溫功能的電爐，可能會(huì)使鐵液溫度升高，包鐵液的澆注溫度會(huì)低一些，隨后溫度會(huì)越來(lái)越高，如果不加以控制，就有可能產(chǎn)生收縮廢品。生產(chǎn)中包鐵液要燙包，燙好的包再用，而且包鐵液澆注溫度要控制在下限，不要在上限，防止溫度不斷升高。電爐熔煉控制好澆注溫度，是防止鑄件產(chǎn)生收縮廢品的關(guān)鍵措施。
⑸鐵液氧化傾向不容忽略：氧化大、收縮大。
鐵液氧化傾向大是非常有害的，也會(huì)收縮傾向。為了降低鐵液氧化，沖天爐熔煉就要實(shí)現(xiàn)快速熔煉。現(xiàn)在國(guó)外的電爐熔煉技術(shù)可以做到加入的鐵料在幾分鐘內(nèi)快速熔化，大大縮短了鐵料在高溫氧化階段的時(shí)間，氧化傾向大幅降低，同時(shí)由于電爐增碳技術(shù)的應(yīng)用，使鐵液的氧化進(jìn)一步降低，所以電爐熔煉也可以生產(chǎn)出低氧化、低收縮的鐵液。只要嚴(yán)格控制好澆注溫度，用電爐熔煉生產(chǎn)復(fù)雜的缸體、缸蓋鑄件也很有優(yōu)勢(shì)。
石墨化增碳劑：要合理運(yùn)用石油焦增碳劑還需要根據(jù)分類(lèi)來(lái)使用，石油焦增碳劑可分為海綿狀石油焦增碳劑、針狀石油焦增碳劑、粒狀石油焦增碳劑、煙燒石油焦增碳劑
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