感應電爐熔煉鑄鐵，使用增碳劑應該注意哪些問題？

1、增碳劑中未熔解微粒的石墨化作用

在熔化的鐵液中，增碳劑除了有已溶入鐵液的碳以外，還有殘留的、未溶入的石墨形式的碳，并以粒狀被卷入攪拌的液流之中。未熔解、粗大的石墨粒子，在通電時大部分懸浮在爐壁附近的鐵液液面，一部分則附著在相當于攪拌死角的爐壁中部。此時，一旦通電停止，這些粗大的石墨粒子由于浮力，會被緩緩地懸浮出來。超出光學顯微鏡所能觀察范圍的極微小的粒子在石墨熔解的過程中，不但在通電時，即使在通電停止時都能懸浮在鐵液之中。

據介紹，越是接近于構成共晶晶核的物質，即使所添加的石墨與共晶石墨的結晶度有些不同，與其他能夠推斷為形成石墨核心的物質相比較，勢必禍合度要大些。從此觀點出發，可以認為：懸浮的微細石墨粒子有利于生成石墨核心，可起到防止鑄鐵過冷和白口化的作用。

2、增碳劑粒度對增碳效果的影響

2.1、增碳劑粒度對增碳時間的影響

增碳劑粒度是影響增碳劑熔入鐵液的主要因素。用表1中成分大致相同而粒度有所不同的A，B，C增碳劑作增碳效果試驗，其結果如圖1所示。盡管經過15min后的增碳率是相同的，但達到90%增碳率的增碳時間則大有區別。使用未經粒度處理的C增碳劑要13min，除去微粉的A增碳劑要8 min，而除去微粉和粗粒的B增碳劑僅需6min。這說明增碳劑的粒度對增碳時間有較大的影響，混入微粉和粗粒都不好，尤其在微粉含量高時。

圖1 增碳劑粒度對增碳時間的影響

表1試驗用增碳劑的成分及粒度(mm)分布(1)

2.2、增碳劑粒度對增碳劑的影響

日本的中江和望月兩人，曾對于質量分數99.8%的C和質量分數0.023%的S，粒度分布如表2的增碳劑作過增碳量的試驗，試驗結果如圖2所示。從圖中可以看出，粒度偏于微粉的增碳劑E的增碳效果極差，粒度偏于粗的增碳劑G的增碳效果較好；而適當除去微粉和粗粒的增碳劑A的增碳效果最好。

以上事實證實，為了提高增碳效果，對增碳劑應作除去微粉和粗粒的粒度處理。

圖2 增碳劑粒度對增碳量的影響

表2試驗用增碳劑的成分及粒度(mm)分布(2)

3、鐵液化學成分對增碳劑增碳效果的影響

3.1、硅對增碳劑增碳效果的影響

鐵液中的硅對增碳效果有較大的影響。硅含量高的鐵液增碳性不好。有人讓鐵液中Si的質量分數在0.6%~2.1%的范圍內變化，并添加如表1所示的A，B兩種增碳劑，觀察加入增碳劑后增碳時間的區別，其結果如圖3所示，鐵液中Si的質量分數高時，增碳速度慢。

圖3鐵液中硅量對增碳的影響

3.2、硫對增碳劑增碳效果的影響

正如鐵液中的硅的質量分數對增碳效果的影響那樣，硫的含量對增碳也有一定的影響。用表2中的A增碳劑，在添加前先加入試劑用的硫化鐵，觀察S的質量分數對增碳的影響。當添加硫化鐵、鐵液中S的質量分數為0.045%時，將它與無添加硫化鐵、鐵液中S的質量分數為0.0014%的低硫鐵液相比較，增碳速度要遲緩得多。

4、增碳劑選擇及加入方法

4.1、應選擇含氮量少的增碳劑

鑄鐵鐵液中通常的氮的質量分數在100 ppm以下。如果含氮量超過此濃度(150-200 ppm或者更高)，易使鑄件產生龜裂、縮松或疏松缺陷，厚壁鑄件更容易產生。這是由于廢鋼配比增加時，要加大增碳劑的加入量引起的。焦炭系增碳劑，特別是瀝青焦含有大量的氮。電極石墨的氮的質量分數在0.1%以下或極微量，而瀝青焦氮的質量分數約為0.6%。如果加入質量分數為0.6%氮的增碳劑2%，僅此就增加了120 ppm質量分數的氮。多量的氮不僅容易產生鑄造缺陷，而且氮可以促使珠光體致密、鐵素體硬化，強烈提高強度。

4.2、增碳劑的加入方法

鐵液的攪拌可以促進增碳，因此攪拌力弱的中頻感應電爐與攪拌力強的工頻感應電爐比較，增碳相對困難得多，所以中頻感應電爐有增碳跟不上金屬爐料的熔解速度的可能性。

即使是攪拌力強的工頻感應電爐，增碳操作也不能忽視。這是因為，從感應電爐熔煉的原理圖可知，感應電爐內存在上下分開的攪拌鐵流，在其邊界的爐壁附近還存在著死角。在爐壁停留、附著的石墨團如果不用過度升溫和長時間的鐵液保溫是不能熔入鐵液的。鐵液過度升溫和長時間的保溫，會增大鐵液過冷度，有加大鑄鐵白口化的傾向。此外，對于在爐壁附近產生強感應電流的中頻感應電爐來說，如果附著在爐壁的石墨團之間鉆進鐵液，在進行下一爐熔煉時，鉆進的金屬被熔化，導致侵蝕和損傷爐壁。因此，在廢鋼配比高，加入增碳劑多的情況下，加入增碳劑要更加注意。

增碳劑的加入時間不能忽視。增碳劑的加入時間若過早，容易使其附著在爐底附近，而且附著爐壁的增碳劑又不易被熔入鐵液。與之相反，加入時間過遲，則失去了增碳的時機，造成熔煉、升溫時間的遲緩。這不僅延遲了化學成分分析和調整的時間，也有可能帶來由于過度升溫而造成的危害。因此，增碳劑還是在加入金屬爐料的過程中一點一點地加入為好。

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