合成鑄鐵溶煉過程中增碳劑與碳化娃的**配伍 （三）

合成鑄鐵溶煉過程中增碳劑與碳化娃的**配伍 （三）

四、碳化硅的特性和鑄鐵冶金效果

碳化硅是碳原子與硅原子以共價健結合的非金屬化合物，分子式為SiC，具有與石墨相似的六方晶體結構，可以列為石墨化增碳劑的特殊形態(tài)。碳化硅冶煉爐和石墨化爐都是屬于同類型的電阻爐。

4.1冶金碳化硅的工藝特性

碳化硅冶煉的間歇電阻爐的溫度呈中心高，向外逐漸降低的趨勢。圖3是碳化硅冶煉爐溫度及含量分布趨勢。碳化硅的晶粒顯示出由內(nèi)粗外細的晶體結構，即中心部位于碳化桂晶體具有一定方向的鏈式結構，是晶體在放射式鍵的方向上聯(lián)結，還有些鍵緊根生長在一起，形成致密的晶體結構，尺寸達數(shù)毫米，SiC含量97%以上屬a-SiC晶型是磨料級碳化硅，做磨具和耐火材料的原料。離爐芯愈遠， 隨著溫度下降，碳化硅的晶體排列無一定規(guī)則，是

多孔疏松的微晶結構，晶體尺寸在數(shù)微米是β-SiC 晶型SiC含量在90%以下的二級、三級碳化硅稱冶金碳化硅，是煉鋼的脫氧劑、提溫劑或作鑄造的孕育劑和預處理劑。

4.2碳化娃的冶金性能

4.2.1碳化硅的溶解特性

在正常的大氣壓下，碳化硅是不溶解的在2780 °C直接分解成氣態(tài)硅。碳化硅能在鐵液中逐漸溶解，因為碳化硅在空氣中氧化，在其顆粒表面形成一層Si02膜，保護它不再氧化，故1 400°C穩(wěn)定少變化。碳化硅在金屬氧化物的反應溫度：FeO 1300°C、MnO 1360°C、CaO 1 000°C、MgO 1000°C在鐵液和熔渣中的堿性金屬氧化物和碳化硅表面 Si02膜反應，形成低溶點化合物，碳化桂表面形成的Si02被破壞，碳化硅繼續(xù)被氧化，部分分解成Si和 C進入鐵液。

4.2.2碳化硅的脫氧性能

碳化硅有關反應的自由能變化值均為零。炭化硅與鐵液中或熔渣中的氧相互反應，放出大量的熱反應式為:

鐵液 3 [Fe0]+SiO=3[Fe]+Si02+C0

ΔG°=607.354-91.57T

熔渣（FeO)+SiC=[Fe]+Si+CO

     ΔG°=261.001-52.88T

由于按下列反應，渣中的氧化鐵由5%-15%降到0.5%或更低，如此巨烈的爐渣，液態(tài)金屬及爐襯的反應特性，提高了S在渣中的分配系數(shù)，從0.5-2.5%到4.0-17.5，從而降低金屬中的S量 0.035%-0.045%。同時減少渣的數(shù)量。除Si外，還降低鐵液中氣體的含量，因為從式中看出，CO釋放可帶出其他氣體氣。

4.2.3碳化硅的氧化氣氛下的耐高溫特性

在碳化硅表面形成的Si02膜，對抵抗氧化具有特殊意義，根據(jù)它所固有的抗氧化性，碳化硅無論抵制沖天爐中氧化爐氣，還是電爐中溶解時，都經(jīng)得起空氣的侵蝕。它能承受鐵液溫度不穩(wěn)定造成的不良影響，無論溫度高低，都能達到良好的冶金效果。

4.3碳化硅的鑄鐵冶金特性

4.3.1碳化硅的預處理作用

合成鑄鐵熔煉過程，為改變鐵液的結晶條件，常加入攜帶Si載體材料（如硅鐵等），為改變鐵液的結晶條件、鐵液狀態(tài)和化學成分，以獲取優(yōu)質(zhì)鐵液所作的條件準備，稱之為預處理。表5是硅鐵與碳化硅在鐵液中的溶解特性。

表5硅鐵與碳化硅的溶解特性

由于最終的目的不同，預處理的內(nèi)容有所區(qū)，對灰鐵而言，共晶團細化而分布均勻，石墨呈A 型，并使石墨變小、變短；對球鐵而言，使石墨球數(shù)增加，石墨球型更好，鐵素體增加。預處理的效果的參數(shù)是：石墨形態(tài)共晶平衡溫度的過冷度，共晶體粒度，在所有的情況下，隨著飽和度增加，石墨共體晶粒度提高，共晶過冷度減少。

碳化硅的預孕育能力有一種新評價，文獻指出：含SiC82%與88%的所呈現(xiàn)的結果，不是含高SiC量的碳化硅表現(xiàn)出的強烈的生核效果，而是最低的那部分碳化硅在起作用，圖4是SiC種類和預處理結果之間的關系。對Si02膜層延遲溶解過程的方法是將SiC加入少量堿性物質(zhì)，形成低熔的堿堿性硅酸，觀察碳化硅溶解過程。人為的對SiC98%進行氧化處理，溶解速度明顯降低到與SiC84%接近， 證明Si02膜對SiC顆粒溶解動力學起重要影響，可以說SiC起到長效孕育的Si源作用。

4.3.2碳化硅的孕育作用

合成鑄鐵鐵液中，石墨的析出，石墨形核，主要依靠非異質(zhì)晶核作為鐵液中大量的石墨生核劑，一般都是通過孕育來擴大非異質(zhì)形核范圍，碳化硅加入到鐵液中逐漸熔融到鐵液中發(fā)生下列反應。

SiC+Fe=FeSi+C(非平衡石墨）

式中SiC里的Si和Si結合，余下的C就是非平衡石墨，作為石墨析出的核心。非平衡石墨鐵液中的C元素不均勻分布，局部C元素過高，微區(qū)出現(xiàn)“碳峰”，析出的石墨就稱為非平衡石墨。這種新生石墨有很高的活性，很容易吸收鐵液中的碳，孕育效果極其優(yōu)越。由此可見碳化硅就是這樣一種硅基生核劑。熔煉時加入碳化硅對灰鐵來說，由于非平衡石墨的預孕育作用，可以提高共晶團大量形成和生長的溫度，有利于形成A型石墨，還可以以晶核數(shù)量增多，使片狀石墨細小，提高石墨化程度，減少白口傾向，從而提高鑄件力學性能。對于球墨鑄鐵而言，結晶核心增多，石墨球數(shù)隨之增加，球化率得以提高。碳化硅作鑄鐵合金的添加劑除了增碳功能外，它產(chǎn)生的特殊伴生功能，對改善提高鑄鐵質(zhì)量具有特殊意義。表6是碳化硅的孕育作用與伴生功能，文獻指出sic是**的脫氧劑，改善鑄件質(zhì)量，降低鑄件不合格率，減少廢品的一種方便、實用、經(jīng)濟、簡單的技術措施。

4.3.3碳化硅提高硅石爐襯的感應電爐的使用壽命

碳化硅的脫氧作用，降低FeO和MnO在渣中的含量。耐火材料系統(tǒng)中的FeO都會生成低熔點的兩相化合物，是渣中對爐襯最有侵蝕性的組分，在爐襯為硅石的條件下，F(xiàn)eO會與Si02生成溶點1 170°C，并常常成為黑色薄膜出現(xiàn)在爐壁上的鐵攬石。因此減少渣中FeO含量，可以使爐襯的壽命提高 10%-100%。

上一篇：合成鑄鐵溶煉過程中增碳劑與碳化娃的**配伍 （二）

下一篇：合成鑄鐵溶煉過程中增碳劑與碳化娃的**配伍 （四）