淺談電爐用增碳劑及其應(yīng)用

房奪1，姜愛龍1，魯棟2，許景峰2

（1.濰柴動(dòng)力股份有限公司，山東濰坊261041；2.濰柴重機(jī)股份有限公司濱海鑄造廠，山東濰坊261001）

作為感應(yīng)電爐熔化鐵水的重要原料，增碳劑的質(zhì)量和用法直接影響了鐵水的狀態(tài)。本文對(duì)不同種類的增碳劑特點(diǎn)及其使用方法進(jìn)行了描述，并對(duì)其對(duì)鑄件的影響進(jìn)行了分析。

增碳劑；感應(yīng)電爐；鑄鐵

隨著國(guó)家環(huán)保要求的不斷加強(qiáng)，最初鑄鐵行業(yè)占主導(dǎo)地位的沖天爐逐漸被中頻感應(yīng)電爐所代替。中頻感應(yīng)電爐具有污染小，生產(chǎn)安排彈性大等優(yōu)點(diǎn)，尤其在生產(chǎn)球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵時(shí)，不需要再進(jìn)行脫硫處理，相比沖天爐具有較大的優(yōu)勢(shì)。

由于沖天爐熔煉鐵水在爐內(nèi)具有自增碳效果，一般不需要額外進(jìn)行增碳。而電爐熔煉時(shí)，出于保證鑄件性能的需求，爐料中廢鋼的比例較高，需要使用大量增碳劑增加鐵水含碳量，因此增碳劑的加入量和用法在感應(yīng)電爐熔煉中尤為重要。

1增碳劑的種類及檢測(cè)

廣義上講，能夠?qū)﹁F水起到增碳作用的物質(zhì)都可以稱為增碳劑，從煤炭類、焦炭，到煅燒石油焦再到高溫石墨化的增碳劑都可以對(duì)鐵水增碳，但其石墨化程度不同，低端的增碳劑石墨化程度低，碳原子為散亂排布，經(jīng)過高溫石墨化的增碳劑原子排列有序。

1.1增碳劑成分

除焦炭含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低（90%左右）外，其他如煅燒石油焦，石墨電極，高溫石墨化增碳劑含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于95%，因此含碳量高低并不是區(qū)分增碳劑好壞的關(guān)鍵因素。

煤炭類的增碳劑，氮含量依據(jù)煤的品質(zhì)不同，而不同，一般在2 000-7 000 PPM，即0.2%～0.7%.普通煅燒石油焦增碳劑，其因?yàn)闆]有經(jīng)過高溫煅燒或者煅燒溫度偏低時(shí)間短，氮含量一般在1 000 PPM左右，硫含量也高。高溫煅燒石油焦增碳劑，氮含量在300 PPM～500 PPM，硫含量比前者低很多。質(zhì)量最好的高溫煅燒石油焦增碳劑，包括石墨電極和某些進(jìn)口的增碳劑，氮含量在100 PPM，相應(yīng)的硫含量更低。

表1所示為幾種常用的增碳劑主要成分的匯總，對(duì)不同種類增碳劑的碳含量、灰分、硫含量及氮含量進(jìn)行了對(duì)比。

表1不同種類增碳劑成分匯總（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

1.3增碳劑的檢驗(yàn)

增碳劑的檢驗(yàn)一般化驗(yàn)其灰分、揮發(fā)分、硫分。氮的含量一般企業(yè)檢驗(yàn)不了，需由專門的檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)。但增碳劑的含氮量與含硫量與其石墨化程度密切相關(guān)，一定程度上增碳劑的含氮量水平可以用含硫量來表征。沒有檢測(cè)能力的，可以采用簡(jiǎn)易的檢驗(yàn)方法，即在白紙上進(jìn)行書寫，通過石墨流暢程度來判斷，好的增碳劑字跡清晰，不存在劃紙現(xiàn)象。

2增碳劑的使用

2.1添加工藝

電爐加入增碳劑，一般操作是把計(jì)算配料的總加入量分成3到4批加入。廢鋼加入時(shí)，先加入大部分，隨著熔煉繼續(xù)，再逐步加入，要求液面渣子較少時(shí)加入，但應(yīng)該留出少部分最后出爐前加入，這等于對(duì)電爐鐵水做了增加石墨核心的預(yù)處理，能夠減少異形石墨產(chǎn)生，可以增加球墨鑄鐵的石墨球數(shù)。

好的增碳劑，在干凈的電爐液面加入吸收都在80%以上，如果對(duì)整爐鐵水進(jìn)行增碳，最好是采用倒包的方法加入，即先將增碳劑稱量好并放入包底，電爐出鐵將其攪拌后再倒入電爐當(dāng)中。

另外鐵水中硅的含量會(huì)影響到增碳劑的吸收，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，遵循先增碳后增硅的原則。

2.2增碳劑的粒度

一般來說，增碳劑的粒度小，與鐵液接觸的界面面積大，增碳的效率會(huì)較高，但是太細(xì)的顆粒會(huì)隨著熱氣流被吹走，并且容易氧化，所以太細(xì)的顆粒不應(yīng)該直接用來增碳，顆粒一般以大于1 mm較為適宜。增碳劑的粒度上限與加入時(shí)機(jī)有關(guān)系，熔煉過程中使用的增碳劑可以適當(dāng)放寬，出鐵前使用的增碳劑粒度不宜過大。

3增碳劑對(duì)于鑄件的影響

不同品質(zhì)的增碳劑價(jià)格也有差異，經(jīng)過高溫石墨化的增碳劑價(jià)格一般比煅燒石油焦的增碳劑價(jià)格高1 000多元/t.選擇增碳劑的種類一定要綜合考慮鑄件類型、電爐熔化特點(diǎn)和增碳劑價(jià)格，增碳劑的使用一定要考慮鐵水中的含氮量，一旦含氮量超過100 PPM～120 PPM就有可能出現(xiàn)氮?dú)饪?。之前曾?jīng)出現(xiàn)過某鑄造廠因?yàn)榻档统杀径褂昧淤|(zhì)增碳劑造成飛輪產(chǎn)生氮?dú)饪锥膳鷪?bào)廢的先例。氮元素一旦混入到鐵水當(dāng)中，難以通過簡(jiǎn)便的方法將其去除，最好的方法就是控制原材料的含氮量。

近期有鑄造同行建議將鐵水中的含氮量作為合金元素考慮，筆者認(rèn)為這種觀點(diǎn)有一定道理。因?yàn)樯倭康牡梢云鸬郊?xì)化鑄件組織，提高鑄件性能的作用，只是一定要嚴(yán)格控制其含量，避免氮?dú)饪椎漠a(chǎn)生。煙臺(tái)某鑄造企業(yè)使用煅燒石油焦和高溫石墨化增碳劑搭配對(duì)鐵水進(jìn)行增碳，既降低了成本，又利用了氮元素對(duì)于鑄件強(qiáng)化作用，取得了良好的效果。

4結(jié)論

感應(yīng)電爐通過多加廢鋼增碳的方法，可以在提高鑄件性能的前提下，改善鑄件工藝性，降低鑄件出現(xiàn)縮松的概率。

不同種類的增碳劑性質(zhì)差異較大，尤其是煅燒石油焦和高溫石墨化的石油焦，在外形上極其相像，但含氮量和含硫量差異較大，兩者成本上也有較大差異，因此鑄造同仁在增碳劑的選擇和應(yīng)用上應(yīng)該兼顧成本和鑄件工藝特點(diǎn)，才能生產(chǎn)出質(zhì)優(yōu)價(jià)廉有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的鑄件。

［1］宋克非.增碳劑對(duì)于鑄件微觀組織品質(zhì)和整體生產(chǎn)成本的影響［J］.鑄造技術(shù)，2006（04）：425-428.

［2］李傳栻.鑄鐵的增碳和常用增碳劑［J］.金屬加工：熱加工，2006（9）：25-28.

Recarburizer for Induction Furnace and its Application

FANG Duo1，JIANG Ai-long1，LU Dong2，XU Jing-feng2
（1.Weichai Power CO.，LTD.，Weifang Shandong 261041，China）（2.Weichai Heavy Machinery CO.，LTD.，Weifang Shandong 261001，China）

As the main material of molten iron melted in induction furnace，the quality and usage of recarburizer influence the state of molten iron.The characteristics of various recarburizer and their usage are described，and their influences on casting are analyzed.

recarburizer，induction furnace，cast iron

TG223

A

1674-6694（2017）02-0053-02

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2017.02.018

2017-01-22

房奪（1982.7－），男，碩士，工程師，主要從事鑄造熔煉技術(shù)及新材料開發(fā)方面的研究。