增碳劑

　　分煉鋼用增碳劑（人民共和國黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，YB/T 192-2001煉鋼用增碳劑）和鑄鐵用增碳劑，以及其他一些添加材料也有用到增碳劑，譬如剎車片用添加劑，作摩擦材料。增碳劑屬于外加煉鋼、煉鐵增碳原料。增碳劑是生產(chǎn)鋼材的輔助添加劑。

　　增碳劑的原料有很多種，生產(chǎn)工藝也各異，有木質(zhì)碳類，煤質(zhì)碳類，焦炭類，石墨類等，其中各種分類下又有很多小種類。增碳劑一般指經(jīng)過石墨化的增碳劑，在高溫條件下，碳原子的排列呈石墨的微觀形態(tài)，所以稱之為石墨化。石墨化可以降低增碳劑中雜質(zhì)的含量，提高增碳劑的碳含量，降低硫含量。

　　增碳劑在鑄造時(shí)使用，可大幅度增加廢鋼用量，減少生鐵用量或不用生鐵。電爐熔煉的投料方式，應(yīng)將增碳劑隨廢鋼等爐料一起往里投放，小劑量的添加可以選擇加在鐵水表面。但是要避免大批量往鐵水里投料，以防止氧化過多而出現(xiàn)增碳效果不明顯和鑄件碳含量不夠的情況。增碳劑的加入量，根據(jù)其他原材料的配比和含碳量來定。不同種類的鑄鐵，根據(jù)需要選擇不同型號的增碳劑。增碳劑特點(diǎn)本身選擇純凈的含碳石墨化物質(zhì)，降低生鐵里過多的雜質(zhì)，增碳劑選擇合適可降低鑄件生產(chǎn)成本。

　　增碳劑的使用

　　在冶煉過程中，由于配料或裝料不當(dāng)以及脫碳過量等原因，有時(shí)造成鋼中碳含量沒有達(dá)到頂期的要求，這時(shí)要向鋼液中增碳。常用的增碳劑有增碳生鐵、電極粉、石油焦粉、木炭粉和焦炭粉。轉(zhuǎn)爐冶煉中、高碳鋼種時(shí)，使用含雜質(zhì)很少的石油焦作為增碳劑。對頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼用增碳劑的要求是固定碳要高，灰分、揮發(fā)分和硫、磷、氮等雜質(zhì)含量要低，且干燥、干凈、粒度適中。

　　其固定碳組分為：

　　w(C)>96%，揮發(fā)分≤1.0%，w(S)≤0.5%，w(水分)≤0.55%，粒度為1一5mm.

　　粒度太細(xì)容易燒損，太粗加入后浮在鋼液表面，不容易被鋼水吸收。針對感應(yīng)電爐的顆粒度在0.2-6mm，其中鋼和其他黑色金屬顆粒度在1.4-9.5mm，高碳鋼要求低氮，顆粒度在 0.5-5mm，等等具體需要根據(jù)具體的爐型冶煉工件的種類等等細(xì)節(jié)具體判斷和選用。

　　1.爐內(nèi)投入法：

　　增碳劑適于在感應(yīng)爐中熔煉使用，但依據(jù)工藝要求具體使用也不盡相同。

　　(1) 在中頻電爐熔煉中使用增碳劑，可按配比或碳當(dāng)量要求隨料加入電爐中下部位，回收率可達(dá)95%以上；

　　(2) 如果碳量不足調(diào)整碳分時(shí)，先打凈爐中熔渣，再加增碳劑，通過鐵液升溫，電磁攪拌或人工攪拌使碳溶解吸收，回收率可在90%左右，如果采用低溫增碳工藝，即爐料只熔化一部分，熔化的鐵液溫度較低的情況下，全部增碳劑一次性加入鐵液中，同時(shí)用固體爐料將其壓入鐵液中不讓其露出鐵液表面。這種方法鐵液增碳可達(dá)1.0%以上。

　　2.爐外增碳：

　　(1)包內(nèi)噴石墨粉

　　選用石墨粉做增碳劑，吹入量為40kg/t，預(yù)期能使鐵液含碳量從2%增到3%。隨著鐵液碳含量逐漸升高，碳量利用率下降，增碳前鐵液溫度1600℃，增碳后平均為1299℃。噴石墨粉增碳，一般采用氮?dú)庾鲚d體，但在工業(yè)生產(chǎn)條件下，用壓縮空氣更方便，而且壓縮空氣中的氧燃燒產(chǎn)生CO,化學(xué)反應(yīng)熱可補(bǔ)償部分溫降，而且CO的還原氣氛利于改善增碳效果。

　　(2)出鐵時(shí)使用增碳劑

　　可將100—300目的石墨粉增碳劑放到包內(nèi)，或從出鐵槽隨流沖入，出完鐵液后充分?jǐn)嚢瑁M可能使碳溶解吸收，碳的回收率在50%左右。

　　增碳劑的作用

　　用于鑄造，鑄鐵、鑄鋼，鑄件會有對碳的一個(gè)要求，那么增碳劑顧名思義就是來增加鐵液中的碳含量，又比如說，在熔煉中常用爐料為生鐵、廢鋼、回爐料，生鐵的碳含量高，但是卻采購價(jià)格相對廢鋼來說是要高出一節(jié)的，所以增加廢鋼投放量，降低生鐵投放量，加增碳劑，能起到一定的降低鑄件成本的作用。

　　增碳劑的種類

　　增碳劑可以用作鑄鐵增碳劑的材料很多，常用的有人造石墨、煅燒石油焦、天然石墨、焦炭、無煙煤以及用這類材料配成的混合料。

　　1．人造石墨

　　上述各種增碳劑中，品質(zhì)好的是人造石墨。

　　制造人造石墨的主要原料是粉狀的煅燒石油焦，在其中加瀝青作為粘結(jié)劑，再加入少量其他輔料。各種原材料配合好以后，將其壓制成形，然后在2500～3000℃、非氧化性氣氛中處理，使之石墨化。經(jīng)高溫處理后，灰分、硫、氣體含量都大幅度減少。

　　由于人造石墨制品的價(jià)格昂貴，鑄造廠常用的人造石墨增碳劑大都是制造石墨電極時(shí)的切屑、廢舊電極和石墨塊等循環(huán)利用的材料，以降低生產(chǎn)成本。

　　熔煉球墨鑄鐵時(shí)，為使鑄鐵的冶金質(zhì)量，增碳劑宜人造石墨。

　　2．石油焦

　　石油焦是目前廣泛應(yīng)用的增碳劑。

　　石油焦是精煉原油得到的副產(chǎn)品，原油經(jīng)常壓蒸餾或減壓蒸餾得到的渣油及石油瀝青，都可以作為制造石油焦的原料，再經(jīng)焦化后就得到生石油焦。生石油焦的產(chǎn)量大約不到所用原油量的5%。美國生石油焦的年產(chǎn)量約3000萬t。生石油焦中的雜質(zhì)含量高，不能直接用作增碳劑，先經(jīng)過煅燒處理。

　　生石油焦有海綿狀、針狀、粒狀和流態(tài)等品種。

　　海綿狀石油焦是用延遲焦化法制得的，由于其中硫和金屬含量較高，通常用作煅燒時(shí)的燃料，也可作為煅燒石油焦的的原料。經(jīng)煅燒的海綿焦，主要用于制鋁業(yè)和用作增碳劑。

　　針狀石油焦，是用芳香烴的含量高、雜質(zhì)含量低的原料，由延遲焦化法制得的。這種焦炭具有易于破裂的針狀結(jié)構(gòu)，有時(shí)稱之為石墨焦，煅燒后主要用于制造石墨電極。

　　粒狀石油焦呈硬質(zhì)顆粒狀，是用硫和瀝青烯含量高的原料，用延遲焦化法制得的，主要用作燃料。

　　流態(tài)石油焦，是在流態(tài)床內(nèi)用連續(xù)焦化法制得的，呈細(xì)小顆粒狀，結(jié)構(gòu)無方向性，硫含量高、揮發(fā)分低。

　　石油焦的煅燒，是為了除去硫、水分、和揮發(fā)分。將生石油焦于1200～1350℃煅燒，可以使其成為基本上純凈的碳。

　　煅燒石油焦的大用戶是制鋁業(yè)，70%用以制造使鋁礬土還原的陽極。美國生產(chǎn)的煅燒石油焦，用于鑄鐵增碳劑的約占6%。

　　3．天然石墨

　　天然石墨可分為鱗片石墨和微晶石墨兩類。

　　微晶石墨灰分含量高，一般不用作鑄鐵的增碳劑。

　　鱗片石墨有很多品種：高碳鱗片石墨需用化學(xué)方法萃取，或加熱到高溫使其中的氧化物分解、揮發(fā)，這種鱗片石墨產(chǎn)量不多、價(jià)格高，一般也不作增碳劑；低碳鱗片石墨中的灰分含量高，不宜用作增碳劑；用作增碳劑的主要是中碳石墨，但用量也不多。

　　4．焦炭和無煙煤

　　電弧爐煉鋼過程中，可以在裝料時(shí)配加焦炭或無煙煤作為增碳劑。由于其灰分和揮發(fā)分含量較高，感應(yīng)電爐熔煉鑄鐵很少用作增碳劑。

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