談增碳率的控制和增碳劑的使用

對(duì)于中頻爐熔煉灰鐵，許多人都以為只要爐前控制住鐵水的化學(xué)成分和溫度，就能熔煉出優(yōu)質(zhì)鐵水，但事實(shí)并非如此簡(jiǎn)單。中頻爐熔煉灰鐵的重中之重是控制增碳劑的核心作用，核心技術(shù)是鐵水增碳。增碳率越高，鐵水的冶金性能越好。這里所說(shuō)的增碳率，是鐵水中以增碳劑形式加入的碳，而不是爐料中帶入的碳。

        生產(chǎn)實(shí)踐表明，在爐料配比中生鐵比例高，白口傾向大；增碳劑比例增大，白口傾向減小。這就要求在配料中要多用廉價(jià)的廢鋼和回爐料，少用或不用新生鐵，這種采用廢鋼增碳工藝的鐵水中存在大量細(xì)小的彌散分布的非均質(zhì)晶核，降低了鐵水的過(guò)冷度，促使了以 A 型石墨為主的石墨組織的形成。同時(shí)，生鐵用量的減少，也減小了生鐵粗大石墨的不良遺傳作用，而且灰鐵的性能也隨著廢鋼用量的增加而提高。在實(shí)際生產(chǎn)中就曾發(fā)現(xiàn)，在廢鋼用量約為30%的情況下，同樣用廢鋼、回爐料、新生鐵做爐料，在化學(xué)成分基本相同時(shí)，中頻爐熔煉的灰鐵比沖天爐熔煉的性能低，強(qiáng)化孕育效果也不明顯，這就是廢鋼用量少、增碳率低的緣故。由此足見(jiàn)增碳對(duì)于保證灰鐵的熔煉質(zhì)量、改善鑄鐵的組織與性能的重要性。

      灰鐵的性能是由基體組織和石墨的形態(tài)、大小、數(shù)量及分布決定的，改變石墨形態(tài)是改變鑄鐵性能的重要途徑。相比而言，基體組織較容易控制，它主要取決于鐵水的化學(xué)成分和冷卻速度。但石墨形態(tài)卻不容易控制，它要求鐵水的石墨化程度要好。而奇怪的是只有新增碳才參與石墨化，爐料中的原始碳并不參與石墨化。如果不用增碳劑，熔煉出的鐵水雖然化學(xué)成分合格，溫度也合適，孕育也合理，但鐵水卻表現(xiàn)不佳：看似溫度較高，流動(dòng)性卻不太好，縮孔、縮松傾向大，易吸氣，易產(chǎn)生白口，截面敏感性大，鐵水夾雜物多。這些都是鐵水增碳率和石墨化程度低造成的。

      碳在原鐵水中的存在形式主要為細(xì)小的石墨和碳原子，從細(xì)化石墨的角度考慮，原鐵水中不希望有過(guò)多的碳原子，其勢(shì)必會(huì)減少石墨的核心數(shù)，并且碳原子在冷卻過(guò)程中更易形成滲碳體，而細(xì)小的石墨可以直接作為非均質(zhì)形核核心。細(xì)化石墨、增加核心是實(shí)現(xiàn)鑄鐵高性能的關(guān)鍵，增大增碳劑用量可以增加形核核心數(shù)量，進(jìn)而為細(xì)化石墨打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)增碳劑的使用和增碳效果：

     ① 增碳劑的吸收率與其 C 含量直接相關(guān)，C 含量越高，則吸收率越高。

     ② 增碳劑的粒度是影響其溶入鐵水的主要因素，實(shí)踐證明，增碳劑的粒度應(yīng)以 1~4mm 為好，有微粉和粗粒增碳效果都不好。

     ③ 硅對(duì)增碳效果有較大影響，高硅鐵水增碳性差，增碳速度慢，故硅鐵應(yīng)在增碳到位后加入，要遵循先增碳后增硅的原則。

    ④ 硫能阻礙碳的吸收，高硫鐵水比低硫鐵水的增碳速度遲緩很多。

    ⑤ 石墨增碳劑能提高鐵水的形核能力，吸收率也比非石墨增碳劑高 10%以上，故應(yīng)選用低氮石墨增碳劑。

    ⑥ 增碳劑的使用方法推薦使用隨爐裝入法，即先在爐底加入一定量的小塊回爐料和廢鋼，然后把增碳劑按配料量需要全部加入，上面再壓一層小塊廢鋼和生鐵，之后再邊熔化邊加爐料。此法簡(jiǎn)便易行，生產(chǎn)效率高，吸收率可達(dá)90%。如果增碳劑的加入量很大，可以分兩批加入，先加 60%~70%于爐底廢鋼墊層上，剩下的在繼續(xù)加廢鋼的過(guò)程中加入。在鐵水溫度 1400~1430℃時(shí)也可加增碳劑，目標(biāo)是要把鐵水 C 含量增至達(dá)到牌號(hào)要求上限。

    ⑦ 增碳劑的加入時(shí)間不可過(guò)遲，在熔煉后期加入增碳劑有兩方面不利：其一，增碳劑易燒損，碳吸收率很低。其二，后期加入的增碳劑需要額外的熔化、吸收時(shí)間，遲緩了化學(xué)成分調(diào)整和升溫時(shí)間，降低了生產(chǎn)效率，增加了電耗，而且有可能帶來(lái)由于過(guò)度升溫而造成的危害

    ⑧ 鐵水的攪拌可以促進(jìn)增碳，特別是附著在爐壁的石墨團(tuán)，如果不用過(guò)度升溫和一定時(shí)間的鐵水保溫，不易溶于鐵水，中頻爐較強(qiáng)的電磁攪拌對(duì)增碳有利。