增碳剂 炼钢

　　增碳剂的主要成分是碳。但碳在增碳剂中的存在形式可能是非晶态或结晶态。增碳剂相同，与非晶体增碳剂相比，晶体增碳剂的增碳速度明显的快，未作球化处理原铁液的白口深度小，球墨铸铁基体中铁素体含量高，石墨球数多，石墨形态更圆整。依据碳在增碳剂中的存在形态，分为石墨增碳剂和非石墨增碳剂。石墨增碳剂有废石墨电极、石墨电极边角料及碎屑、自然石墨压粒、石墨化焦等，此外，碳化硅（SiC)具有和石墨相似的六方结构也被列为石墨增碳剂的一种特殊形态。废石墨增碳剂如沥青焦、煅烧石墨焦、乙炔焦炭压粒，煅烧无烟煤增碳剂等。常用增碳剂的主要成分表1，晶体石墨增碳剂的化学成分：碳含量≥96%，水份≤1.5%，灰分＜1%，Fe2O3＜0.5%，Al2O3＜0.45%，不含硫、磷。

　　2 增碳剂的增碳行为

　　增碳剂的增碳是通过碳在铁液中的溶解和扩散进行的。当铁碳合金的含碳量在2.1%时，石墨增碳剂中的石墨可直接在铁液中溶解直溶。而非石墨增碳剂的直溶现象几乎不存在，只是随着时间的推移，碳在铁液中逐渐的扩散溶解。石墨增碳剂的增碳速度显着的**非石墨增碳剂。对所有石墨铸铁，石墨增碳剂中的石墨，可作为先共晶晶核和共晶石墨晶核。由不同的配料比使用碳质增碳剂和不采用增碳工艺，在铁液化学成分中含量相同条件下，经过增碳处理的铸铁中氮含量增加，但可以形成氮化硼等，可以作为石墨结晶核心的基底，为石墨创造良好的形核成长条件。因此，增碳剂在增加铁液含碳量的同时，能改善铁液凝固后的组织和性能。

　　增碳速度是单位时间内碳增加的百分数。吸收率是增碳剂中碳被铁液吸收的比率。铁液增碳速度以及对增碳剂中碳的吸收率受下列因素影响。

　　①增碳剂种类；

　　②增碳剂颗粒；

　　③增碳处理温度；

　　④铁液组成；

　　⑤铁液的搅拌程度。

　　石墨电极的增碳效率较快，在电炉熔炼时，一般吸收率85%左右。铁液搅拌越强，增碳效率越高，在1450℃可达到90%。

　　3晶体石墨增碳剂对铸件微观组织及质量的影响

　　由于铸件的力学性能取决于铸件的组织，而铸件的组织取决于铸件的化学成分及凝固过程，铸铁凝固过程有2种重要的形核条件，一是奥氏体形核，另一种是石墨形核，石墨和铸造硅铁在Ca、Ba、Sr、Al、Ce、Zr、Mn 等元素的促进下有利于先共晶及共晶石墨晶核的形成，研究表明含有上述活性元素的氧硫复杂化合物具有活性的结晶核心，在铸铁凝固过程促进石墨形核，铁液中适当尺寸、没有溶解的石墨质点，促进先共晶和共晶石墨析出核心，为了增加球铁的石墨球数量，必须加强增加形成球状石墨核心的技术措施，其中铁液的石墨质点有助于提高球状石墨核心数量，结晶核心总是异质的核心，晶体结构的碳可以显着提高铁液的形核状态，其中有六方结构的石墨增碳剂，碳化硅（SC）由于具有和石墨相似的六方结构，也被看作是石墨增碳剂的一种特殊形态。石墨结构的增碳剂增加铁液中晶核点的数量，提高铁液的形核能力。生产实践表明使用质地致密的石墨增碳剂后球铁的铁素体含量平均提高10%-15%，对延伸率有特别要求的铁素体球墨铸铁是非常有价值的。用石墨结构的增碳剂生产球墨铸铁得到的石墨球数量是使用非石墨增碳剂球铁得到的石墨球数量的400% 。

　　高韧性球铁的生产关键是获得铸件的组织中高的铁素体含量，较高的球化率，直径细小而多的石墨数。同样的铸造生产应用晶体石墨增碳剂会促进这些有益的结果形成，就是说应用晶体石墨增碳剂+工业碳素废铁+大量回炉料电炉熔炼是低成本生产高附加值高性能球铁铸件的新技术。