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永瑞达百科:增碳剂在合成铸铁工艺中的应用

时间:2020年3月31日 浏览次数:185次 来源:宁夏永瑞达炭素有限公司

       近年来,合成铸铁工艺中,增碳剂被广泛应用。面对高质量生铁供不应求、价格日趋上涨的严峻形势,一部分铸铁件生产厂家开始使用感应电炉生产合成铸铁技术,来提高产品质量,达到降低成本、增加经济效益的目的。在合成铸铁技术不断发展过程中,废钢加入量越来越大,增碳剂的使用量也随之增加,运用增碳剂的增碳技术成为了保证熔炼质量、改善铸铁力学性能的关键。

增碳剂
       合成铸铁中增碳剂的增碳原理
       1.增碳剂
       根据增碳剂中碳的晶体结构,增碳剂可分为非晶体态和晶体态。根据碳在增碳剂中的存在形态,分为石墨增碳剂非石墨增碳剂。石墨增碳剂主要有废石墨电极、石墨电极边角料及碎屑、天然石墨压粒、微晶石墨等。此外,碳化硅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。非石墨增碳剂主要有沥青焦、煅后石油焦、焦炭压粒、煅烧无烟煤等,铸铁常用的增碳剂主要以晶体态的石墨增碳剂为主。
       2.增碳剂的增碳原理
       合成铸铁熔炼过程中,由于废钢加入量大,铁液中碳的质量分数低时,要用增碳剂增碳。增碳剂中的碳主要通过溶解和扩散两种方式溶于铁液。当铁液中碳的质量分数达到标准时,石墨增碳剂中的石墨可在铁液中直接溶解,而非石墨增碳剂的直溶现象基本不存在,只是随着时间的推移,碳在铁液中逐渐地扩散溶解。电炉熔炼合成铸铁时,采用晶体石墨增碳剂的增碳速度显著高于非石墨增碳剂。

煅后石油焦
       影响增碳剂吸收率的主要因素
       1.增碳剂粒度的影响
       使用增碳剂的增碳过程包括溶解扩散过程和氧化损耗过程。增碳剂的粒度大小不同,溶解扩散速度和氧化损耗速度也就不同。而增碳剂吸收率的高低就取决于增碳剂溶解扩散速度和氧化损耗速度的综合作用。一般来说,增碳剂颗粒小,溶解速度快,损耗速度大。增碳剂颗粒大,溶解速度慢,损耗速度小。
       增碳剂粒度大小的选择与炉膛直径和容量有关,一般情况下,炉膛的直径和容量大,增碳剂的粒度要大一些,反之,增碳剂的粒度要小一些。
       2.增碳剂加入量的影响
       在一定的温度和化学成分条件下,铁液中碳的饱和浓度一定。在一定饱和度下,增碳剂加入量越多,溶解扩散所需时间就越长,相应损耗量就越大,吸收率就会降低。

       3.温度的影响
       从动力学和热力学的观点分析,铁液的氧化性与碳、硅、氧三者的平衡温度有关,即铁液中的氧与碳、硅会发生反应。而平衡温度随目标量不同而发生变化,铁液在平衡温度以上时,优先发生碳的氧化,碳和氧生成一氧化碳和二氧化碳,这样,铁液中的碳氧化损耗增加。因此,在平衡温度以上时,增碳剂吸收率降低。当增碳温度在平衡温度以下时,由于温度较低,碳的饱和溶解度降低,同时碳的溶解扩散速度下降,因而吸收率也较低。因此,增碳宜在平衡温度时进行,此时增碳剂吸收率高。

增碳剂粒度
       4.铁液搅拌的影响
       搅拌有利于碳的溶解和扩散,减少增碳剂浮在铁液表面被烧损的几率。在增碳剂未完全溶解前,搅拌时间长,吸收率高。搅拌还可以减少增碳保温时间,使生产周期缩短,避免铁液中合金元素烧损。但搅拌时间过长,不仅对炉子的使用寿命有很大影响,而且在增碳剂溶解后,搅拌会加剧铁液中碳的损耗。因此,适宜的铁液搅拌时间应为保证增碳剂完全溶解的前提下尽可能短。

       5.铁液化学成分的影响
       当铁液中初始碳含量高时,在一定的溶解作用下,增碳剂的吸收速度慢,吸收量少,烧损相对较多,增碳剂吸收率低。当铁液初始碳含量较低时,情况相反。另外,铁液中硅和硫阻碍碳的吸收,降低增碳剂的吸收率。而锰元素有助于碳的吸收,提高增碳剂吸收率。就影响程度而言,硅、锰影响较大,碳、硫影响较小。因此,实际生产过程中,应先增锰,再增碳,后增硅。

       综上所述,在合成铸铁工艺中,采用石墨增碳剂的增碳速度显著高于非石墨增碳剂的增碳速度,需要注意的是,不同的熔炼方式,应采用不同的增碳方式,所以大家要先咨询增碳剂厂家,根据厂家建议,因地制宜的选择合适的增碳剂。