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。

石墨行業技術分析,出口大都是低技術含量低附加值的資源性石墨產品,如中低檔的高碳石墨、高純石墨、微粉石墨、球狀石墨及可膨脹石墨等產品。石墨行業分析指出,鱗片天然石墨近兩年價格低至3000元/噸。而進口常常是高技術含量高附加值的石墨深加工產品,如美日德法生產的柔性石墨,特別是日本生產的核能級的硫(S<500pm)及高純(S<50pm)柔性產品,這些產品進口價高達10萬-20萬元/噸,一些氟化石墨產品,更是高達30萬-50萬元/噸。
我國石墨的主要消費結構及消費總量走勢
石墨行業分析
我國石墨資源分布廣泛,主要分布在黑龍江、山東、內蒙古、河南、四川、湖南等地; 目 前,我國已經形成山東平度、湖北宜昌、黑龍江雞西、內蒙古興和等生產加工基地,近幾年,我國石墨行業受宏觀經濟放緩及國內石墨資源整合等影響,但產量依然保持穩定。現從建議來分析石墨行業技術。
(1)控制石墨生產總量,強化礦山開采管理
由于解放后的持續大量開采,特別是近幾年的掠奪式開采,使得我國現有的可開采的石墨資源儲量己大大下降,現在的石墨儲量只有2001年的一半左右。石墨行業技術分析,我國新成立了數百家石墨開采和加工企業,這些企業生產管理水平參差不齊,大多數依舊是低水平的重復建設,加劇了產業竟爭,使得原本利潤很薄的企業利潤進一步下滑。保護的石墨資源已經迫在眉睫。這兩年雖然石墨行業也開始實行石墨生產總量的調控,根據需求總量來調控礦山生產量,但是非法采礦現象仍然存在,石墨的供應量依舊大于需求量,建議管理部門加大粒度處罰亂采濫挖的礦點。對幾處大型的石墨產業園區進行資源整合,淘汰不具備一定工藝能力和技術水平的中小礦點,整合不合理、能耗高、污染嚴重的中小型企業,避免中、低炭石墨產品過多生產,控制石墨低端產品市場的投放量,如將雞西和蘿北云山的產能在旺季時縮為一半,淡季時停工減產。

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。

增碳劑的原料有很多種,生產工藝也各異。并非市面上說采用石墨粉劑經壓制成型,這種生產方式需要添加過多的粘結劑成型,含碳量一般達不到增碳劑的要求
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