石墨化增碳劑:要合理運用石油焦增碳劑還需要根據分類來使用,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

影響增碳效果的因素
(1)增碳劑粒度的影響 增碳劑吸收率的高低取決于增碳劑溶解擴散速度和氧化損耗速度的綜合作用。在一般情況下,增碳劑顆粒小,溶解速度快,損耗速度大;增碳劑顆粒大,溶解速度慢,損耗速度小。增碳劑粒度大小的選擇與爐膛直徑和容量有關。一般情況下,爐膛的直徑和容量大,增碳劑的粒度要大一些;反之,增碳劑的粒度要小一些。
(2)增碳劑加入量的影響 在一定的溫度和化學成分相同的條件下,鐵液中碳的飽和濃度一定。在一定飽和度下,增碳劑加入量越多,溶解擴散所需時間就越長,相應損耗量就越大,吸收率就會降低。
(3)溫度對增碳劑吸收率的影響 原則上鐵液溫度越高,越有利于增碳劑的吸收溶解,反之,增碳劑難以溶解,增碳劑吸收率降低。但是鐵液溫度過高時,增碳劑雖然更容易充分溶解,但是碳的燒損率會增加,終導致碳含量降低,增碳劑總體吸收率降低。一般鐵液溫度在1460~1550℃時,增碳劑吸收效率好。
(4)鐵液攪拌對增碳劑吸收率的影響 攪拌有利于碳的溶解和擴散,避免增碳劑浮在鐵液表面而被燒損。在增碳劑未完全溶解前,攪拌時間長,吸收率高。攪拌還可以減少增碳保溫時間,使生產周期縮短,避免鐵液中合金元素燒損。但攪拌時間過長,不僅對爐子的使用壽命有很大影響,而且在增碳劑溶解后,攪拌會加劇鐵液中碳的損耗。因此,適宜的鐵液攪拌時間應以保證增碳劑完全溶解為適宜。
(5)鐵液化學成分對增碳劑吸收率的影響 當鐵液中初始碳含量高時,在一定的溶解極限下,增碳劑的吸收速度慢,吸收量少,燒損相對較多,增碳劑吸收率低。當鐵液初始碳含量較低時,情況相反。另外,鐵液中硅和硫阻礙碳的吸收,降低增碳劑的吸收率;而錳元素有助于碳的吸收,提高增碳劑吸收率。就影響程度而言,硅大,錳次之,碳、硫影響較小。因此,實際生產過程中,應先增錳,再增碳,后增硅。

⑴促進石墨化的工藝措施是減少鐵液收縮的好措施。
電爐熔煉:增碳技術的應用是解決鐵液收縮的關鍵技術。由于鐵液凝固過程中的石墨析出產生石墨化膨脹作用,良好的石墨化會減少鐵液的收縮傾向,因此,增碳技術是好的工藝。
由于加入增碳劑提高了鐵液的石墨化能力,因此,采用全廢鋼熔煉加增碳劑的工藝,鐵液的收縮傾向反而更小。這是非常重要的一個觀念轉變,傳統的觀念是認為多加廢鋼會鐵液的收縮傾向,這樣我們就容易走入一個誤區,不愿意多用廢鋼,而喜歡多用一些生鐵。
多用生鐵的缺點是: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,如果低溫熔煉,粗大的石墨難以消除,粗大的石墨從液態遺傳到了固態,使凝固過程中本來由于石墨析出應該產生的膨脹作用削弱,因此使鐵液凝固過程中的收縮傾向,粗大的石墨又必然降低了材料的性能。因此,與用廢鋼增碳工藝相比,大量用生鐵的缺點就是:①強度性能低。同樣成分做過對比試驗,性能低半個排號。②收縮傾向大。同樣條件下,比廢鋼增碳工藝收縮大。
對于電爐熔煉,增碳技術的核心是使用的增碳劑。采用廢鋼增碳工藝,增碳劑就成為增碳工藝中重要的環節。增碳劑質量的好壞決定了鐵液質量的好壞,增碳工藝能否獲得好的石墨化效果,減少鐵液收縮,主要取決于增碳劑:① 增碳劑一定要選用經過高溫石墨化處理的增碳劑。只有經過高溫石墨化處理,碳原子才能從原來的無序排列變成片狀排列,片狀石墨才能成為石墨形核的好核心,促進石墨化。②好的增碳劑含硫都非常低,w(S)小于0.03%是一個重要的指標。
對于沖天爐熔煉:高溫熔煉是關鍵的技術指標,高溫熔煉可以有效消除生鐵粗大石墨的遺傳性。高溫熔煉可以提高滲碳率,減少配料中的生鐵加入量。以滲碳方式獲得的碳活性好,要比多加生鐵帶來的碳有更好的石墨化作用,反映在鑄件上,就是石墨的形態更好,分布更均勻。石墨的形態好,就會提高材料的性能,包括切削性能,而 石墨化效果好,就能減少鐵液的收縮傾向。

3、鐵液化學成分對增碳劑增碳效果的影響
3.1硅對增碳劑增碳效果的影響
鐵液中的硅對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的質量分數在0.6%~2.1%的范圍內變化,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間的區別,鐵液中Si的質量分數高時,增碳速度慢。
3.2硫對增碳劑增碳效果的影響
正如鐵液中的硅的質量分數對增碳效果的影響那樣,硫的含量對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的質量分數對增碳的影響。當添加硫化鐵、鐵液中S的質量分數為0.045%時,將它與無添加硫化鐵、鐵液中S的質量分數為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應選擇含氮量少的增碳劑
鑄鐵鐵液中通常的氮的質量分數在100 ppm以下。如果含氮量超過此濃度(150-200 ppm或者更高),易使鑄件產生龜裂、縮松或疏松缺陷,厚壁鑄件更容易產生。這是由于廢鋼配比增加時,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。電極石墨的氮的質量分數在0.1%以下或極微量,而瀝青焦氮的質量分數約為0.6%。如果加入質量分數為0.6%氮的增碳劑2%,僅此就增加了120 ppm質量分數的氮。多量的氮不僅容易產生鑄造缺陷,而且氮可以促使珠光體致密、鐵素體硬化,強烈提高強度。
4.2增碳劑的加入方法
鐵液的攪拌可以促進增碳,因此攪拌力弱的中頻感應電爐與攪拌力強的工頻感應電爐比較,增碳相對困難得多,所以中頻感應電爐有增碳跟不上金屬爐料的熔解速度的可能性。
即使是攪拌力強的工頻感應電爐,增碳操作也不能忽視。這是因為,從感應電爐熔煉的原理圖可知,感應電爐內存在開的攪拌鐵流,在其邊界的爐壁附近還存在著死角。在爐壁停留、附著的石墨團如果不用過度升溫和長時間的鐵液保溫是不能熔入鐵液的。鐵液過度升溫和長時間的保溫,會鐵液過冷度,有加大鑄鐵白口化的傾向。此外,對于在爐壁附近產生強感應電流的中頻感應電爐來說,如果附著在爐壁的石墨團之間鉆進鐵液,在進行下一爐熔煉時,鉆進的金屬被熔化,導致侵蝕和損傷爐壁。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。
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