一、基本介紹
在鋼(gang)鐵(tie)產品的(de)冶(ye)煉(lian)(lian)過程中，常(chang)(chang)常(chang)(chang)會(hui)因(yin)為冶(ye)煉(lian)(lian)時(shi)間、保溫(wen)時(shi)間、過熱時(shi)間較長(chang)等因(yin)素，使得鐵(tie)液中碳(tan)元素的(de)熔煉(lian)(lian)損耗量(liang)增大，造成鐵(tie)液中的(de)含碳(tan)量(liang)有所(suo)降低，導致鐵(tie)液中的(de)含碳(tan)量(liang)達不到(dao)煉(lian)(lian)制預期的(de)理論值。
為了補足鋼鐵熔(rong)煉過程中(zhong)燒損的碳含(han)量而添(tian)加的含(han)碳類物(wu)質稱之(zhi)為增碳劑。
采用石墨粉劑經壓制成型，生產鑄件時可大幅度增加廢鋼(gang)用量，減少生鐵用量或不用生鐵，在電爐熔煉中，將增碳劑放在中間，（爐中放一部分料后放增碳劑）加入(ru)量度(du)是金(jin)屬量的1-3%。增碳劑特點是碳在鐵液中吸收效果好，不返渣，使用增碳劑可大幅度降低鑄件生產成本。
二、增(zeng)碳劑的類型
1、按照鑄(zhu)造用途分為：球鐵增碳劑，灰鐵增碳劑，鑄鋼增碳劑，特種增碳劑：
1）球鐵增碳劑(ji)一般選用石(shi)墨化的高碳低硫產(chan)品，基本的指標要求(qiu)是：C>98.5 S<0.05；其主要材質是石墨化石油焦，石墨化電極等等。它也是增碳劑中吸收率最高，吸收時間最快的。
即：石墨化增(zeng)碳(tan)劑：主要(yao)應用于球(qiu)墨鑄鐵，球(qiu)墨鑄鐵除了對碳(tan)含量要(yao)求(qiu)高之外，對硫(liu)的含量要(yao)求(qiu)也(ye)比較(jiao)高。
2）灰鐵增碳劑和球鐵增碳劑的主要技術指標區別在于對硫的控制。一般指標要求是S<0.5就可以，C含量可根據成本控制要求選擇98.5 95 93 90等等。這類增碳劑的吸收率一般在85%左右。其主要材質是非石墨化石油焦，煅煤等。
即(ji)：石(shi)油(you)焦(jiao)增(zeng)碳(tan)劑或煅煤增(zeng)碳(tan)劑，石(shi)油(you)焦(jiao)增(zeng)碳(tan)劑：高碳(tan)、低硫、低灰，主要應用(yong)于灰鐵鑄造。
球墨鑄鐵時，應采用硫含量低的增碳劑。
灰鑄鐵時，宜采用硫含量較高的增碳劑。
3）鑄鋼(gang)（煉鋼(gang)）增碳劑的種類比較多(duo)雜，一般大型鋼廠按照不同的鋼種會選擇多(duo)種增碳劑，但(dan)一般材料為煅煤，或者石(shi)墨球(qiu)，也有用天然石(shi)墨碎的。含量從75-99不等(deng)。
即：煅煤增碳劑(ji)：成分一(yi)般為C：90-93%，S0.3-0.5%，主要用(yong)于煉(lian)鋼企業使用(yong)。
注釋：煉(lian)鋼使(shi)用的增碳劑(ji)(ji)，對增碳劑(ji)(ji)的要(yao)求是(shi)固定碳要(yao)高，灰(hui)分(fen)、揮發分(fen)和硫、磷(lin)、氮(dan)等雜質(zhi)含量(liang)要(yao) 低，并要(yao)干(gan)燥，粒度要(yao)適中。粒度太(tai)細(xi)容易燒損，太(tai)粗加人后浮在鋼液表(biao)面， 不容易被鋼水吸(xi)收。所以煉(lian)鋼常(chang)用的增碳劑(ji)(ji)是(shi)煅(duan)煤增碳劑(ji)(ji)。
4）特種增碳(tan)劑主要用于剎(cha)車片制造，包芯(xin)線制造，多(duo)采用0-0.5或者0.5-1MM粒度段(duan)的(de)石油焦居多(duo)。
即：復合材料增(zeng)碳劑(ji)
2、按照材質分：冶金(jin)焦增碳劑，煅煤增碳劑，石油焦增碳劑，石墨化增碳劑，天然石墨增碳劑，復合材料增碳劑。
1）冶(ye)金焦增碳劑，就是通常(chang)沖(chong)天爐用的大(da)焦，其作用除了熔煉之外，還有就是為金屬爐料增碳。
2）煅煤增碳劑，主要產自寧夏石嘴山，內蒙烏海。成分一般為C:90-93%,S：0.3-0.5.主要用于煉鋼企業使用，部分鑄造企業用于灰鑄鐵。缺點是，碳含量低，融化慢，浪費電能，殘余量大。
3）石油焦增碳劑，主要產于遼寧，天津和山東，遼寧主要生產彈(dan)丸(wan)焦，用于鑄造不太好，山(shan)東和(he)天津(jin)的石(shi)油焦可以用于鑄造灰鑄鐵。成分一般為C:96-99%；S：0.3-0.7%。主要用于煉鋼，灰鑄鐵，剎車片，包芯線等等。
4）石墨化增碳(tan)劑(ji)，主要產地為山東，河南等，生產廠家較少，主要材質是石墨化石油焦和石墨化電極。一般成分為碳含量>98-99.5%；硫<0.05-0.03.主要用于球墨鑄鐵。特點是吸收快，碳高硫低。
5）天(tian)然石(shi)墨增碳劑(ji)，主要是天然石墨，碳65-99不(bu)等(deng)，主要用(yong)于(yu)煉鋼廠(chang)，鑄造廠(chang)不(bu)適用(yong)。
石墨增(zeng)(zeng)碳劑(ji)(ji)與(yu)煤質(zhi)增(zeng)(zeng)碳劑(ji)(ji)有著本(ben)質(zhi)上(shang)的區別：
一是原材(cai)料不同,石墨增碳劑是采用天然石墨經(jing)過篩選加工制成,煤(mei)質(zhi)增碳(tan)劑是采用無煙煤(mei)鍛燒制成;
二是特性不同,石(shi)墨增(zeng)(zeng)碳劑具(ju)有低硫低氮低磷(lin)、耐(nai)高溫、導電性好等，這(zhe)些是優點是煤質增(zeng)(zeng)碳劑不具(ju)備(bei)的；
三是吸(xi)(xi)收(shou)率不同(tong)，石(shi)墨增(zeng)碳劑的吸(xi)(xi)收(shou)率在90%以(yi)上，這也(ye)是為什么(me)固定碳(tan)含量較低（75%）的石墨增碳劑(ji)也能滿(man)足(zu)使(shi)用要求的原因；
四是石墨增碳劑的價(jia)格(ge)相對較高，但綜合使用(yong)成本卻要低得多
6）復合材料增碳劑，近期市面上有一些人工制造的棍狀顆粒或者規則球狀顆粒增碳劑，采用石墨粉，焦粉，石油焦等等下腳材料，添加粘結劑用機器壓制成型，碳一般在93-97之間，硫不穩定，一般在0.09-0.7之間浮動。特點是價格便宜，缺點是使用時無法穩定加入量和控制硫含量。
注：灰鑄(zhu)鐵含義(yi)
灰(hui)鑄鐵(tie)是指具有片狀(zhuang)石墨(mo)的鑄(zhu)鐵，因(yin)斷(duan)裂時(shi)斷(duan)口呈暗(an)灰(hui)色，故稱為灰(hui)鑄鐵。是(shi)應用最廣的鑄鐵
球墨鑄(zhu)鐵(tie)的含義
球(qiu)墨(mo)鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)是一種(zhong)高強(qiang)度鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)材(cai)料，其綜合性(xing)能(neng)接近于鋼，球(qiu)墨(mo)鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)已(yi)迅速發展為僅次于灰鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)的、應(ying)用十分(fen)廣泛的鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)材(cai)料。所(suo)謂“以鐵代鋼”，主要(yao)指球墨鑄(zhu)鐵。
3、按(an)照使用(yong)方法(fa)不同分為：熔煉電爐用(yong)增碳(tan)(tan)劑(ji)，保溫電爐用(yong)增碳(tan)(tan)劑(ji)，轉爐用(yong)增碳(tan)(tan)劑(ji)，沖天爐內用(yong)增碳(tan)(tan)劑(ji)，鐵水包內增碳(tan)(tan)劑(ji)（隨(sui)硫增碳(tan)(tan)劑(ji)）
1）熔(rong)煉電(dian)爐用增(zeng)碳(tan)劑，是最最常見(jian)的一種鑄造(zao)增(zeng)碳(tan)劑。
2）保溫電爐用增碳劑，適用于沖天爐-中頻電爐的雙聯工藝中，在中頻電爐中使用，要求熔點低，吸收率高規格和材料都有別于常見的類型。
3）轉爐用增碳劑在冶煉企業中最為常見，一般采用煅煤，或者石油焦。
4）沖天爐內增碳劑，該類增碳劑使用的企業較少，只有個別企業在使用，主要是大粒度和高吸收率特點。
5）隨流增碳劑是沖天爐客戶采用的有效的爐外增補碳手段。
6）剎車片用增碳劑: 具有高碳、低硫、低氮、有害雜質少等優良特性，該產品是煉鋼行業改進工藝、提高鋼水質量的一項新型材料，成為近年來各大鋼廠冶煉低氮鋼，鋼簾線、高強度胎圈鋼絲用鋼等生產時的優選增炭w增碳劑特點是碳在鐵液中吸收效果好，不返渣，使用增碳劑可大幅度降低鑄件生產成本。
增碳(tan)劑的選用
選用增碳劑時，一般都應該注意以下幾點。
1、固定碳和灰分(fen)的含量
固定(ding)碳(tan)(tan)和灰(hui)分是增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)劑中(zhong)此消彼長的(de)兩(liang)個(ge)對立(li)參數，也是影響增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)效率的(de)兩(liang)個(ge)最(zui)重要的(de)參數。增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)劑中(zhong)的(de)固定(ding)碳(tan)(tan)含量高、灰(hui)分低，則(ze)增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)效率高，反之(zhi)則(ze)增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)效率低。由于生產條件下影響的因素很多，很難嚴格評(ping)定兩參數各自(zi)對增(zeng)碳效率的影響。
灰分高，對增(zeng)碳有抑制作用，而且(qie)還會(hui)使爐渣量增(zeng)多，從而延(yan)長作業時(shi)間，增(zeng)加(jia)(jia)電耗(hao)，增(zeng)加(jia)(jia)冶煉過程(cheng)中的勞動量。采用熔(rong)溝(gou)式感應電爐(lu)，如增碳劑加入爐(lu)內，尤應選用低(di)灰(hui)分的(de)品種(zhong)，以免熔(rong)溝(gou)中聚集氧化(hua)物而影(ying)響(xiang)電效率。
從增碳效(xiao)率考慮(lv)，當然(ran)希望增碳劑(ji)的固定碳含量高一些、灰分(fen)低一些，但同時也要考慮(lv)生產成(cheng)本的因素和(he)對(dui)鐵液(ye)質量的影響。
增碳劑的加入方式對增碳效率也有很大的影響。
1）增碳劑在裝料時加入爐內
裝料(liao)時(shi)將增(zeng)碳(tan)劑與爐(lu)料(liao)混(hun)勻，置于(yu)感應(ying)電爐(lu)的底層和中(zhong)部，增(zeng)碳(tan)效率較(jiao)高。關于(yu)不同增(zeng)碳(tan)劑的增(zeng)碳(tan)效率，美國有人在保持其(qi)他條件不變的情況下進(jin)行過(guo)對比試驗(yan)，此處簡述(shu)其(qi)要點如下：
在無心感應電爐中熔煉灰鑄鐵，鑄鐵的目標碳當量為4.03%（C 3.4%、Si 1.9%、Mn 0.55%）。
爐料的配比是：鑄造生鐵16％；回爐料30％；廢鋼52％；增碳劑2％。
增(zeng)碳劑與金屬爐(lu)料(liao)同時加(jia)入爐(lu)內，不同增(zeng)碳劑的增(zeng)碳效率見(jian)下表
2）出鐵時加增碳劑
出鐵時在包內加(jia)增(zeng)碳劑，增(zeng)碳效率比加(jia)入爐內者低得(de)多。美國有人在包內加入不同增碳劑進行過對比試驗，其要點如下：
熔煉的鑄鐵是低碳當量鑄鐵，目標成分是：C 2.55%；Si 1.7%；Mn 0.4%。
出鐵時，鐵液溫度為1510～1530℃。
增碳劑加在包內，然后沖入鐵液，試驗的(de)結果見下表
2、硫含量
熔煉球墨(mo)鑄鐵時，應采用硫含量低的增碳劑，雖然低硫增碳劑的價格高，但卻是必需的。
熔煉灰鑄鐵(tie)時，宜(yi)采用硫含量較高的增碳劑(ji)。這樣，不僅可以降低生產成本，而且還可增強鐵液對孕育處理的回應能力，得到冶金質量高的鑄件。在這種條件下，片面地追求增碳劑“質量高”而選用低硫的品牌，不僅增加生產成本，而且還對產品質量有負面影響。
常(chang)用增(zeng)碳劑成分與密度
工藝因(yin)素對增碳(tan)效率(lv)的影響
除增碳(tan)(tan)劑(ji)中的(de)(de)(de)固定碳(tan)(tan)含量(liang)和灰分(fen)對其在鑄鐵中的(de)(de)(de)增碳(tan)(tan)效(xiao)(xiao)率有重要的(de)(de)(de)影響外，增碳(tan)(tan)劑(ji)的(de)(de)(de)粒度、加(jia)入的(de)(de)(de)方式、鐵液的(de)(de)(de)溫度以(yi)及爐內的(de)(de)(de)攪拌作用(yong)等工藝(yi)因(yin)素都對增碳(tan)(tan)效(xiao)(xiao)率有明顯的(de)(de)(de)影響。
1、加入(ru)方式
增(zeng)碳(tan)劑在(zai)裝料時(shi)隨金屬爐料一同加入(ru)爐內，由(you)于作用(yong)的時(shi)間長(chang)，增(zeng)碳(tan)效率比出(chu)鐵時(shi)加入(ru)鐵液時(shi)高(gao)得多。
2、鐵液的溫(wen)度
出鐵(tie)時將增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)劑加(jia)入包內，然后沖入鐵(tie)液(ye)，增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)效率(lv)與鐵(tie)液(ye)的(de)溫(wen)度(du)有關。在正常的(de)生產條(tiao)件下(xia)，鐵(tie)液(ye)溫(wen)度(du)較(jiao)高，則碳(tan)(tan)較(jiao)易溶于鐵(tie)液(ye)，增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)效率(lv)因(yin)而(er)較(jiao)高。
3、增碳劑的(de)粒(li)度
一般說來，增碳(tan)(tan)劑的顆粒(li)(li)小，則(ze)其與鐵液接觸的界(jie)面面積大(da)，增碳(tan)(tan)的效率(lv)就會較高，但(dan)太細的顆粒(li)(li)易于被大(da)氣中(zhong)的氧所氧化，因此，增碳(tan)(tan)劑顆粒(li)(li)尺寸的下限(xian)值以1.5mm為宜，而且其中(zhong)不應含有0.15mm以下的細粉(fen)。
顆(ke)粒(li)尺寸的(de)最(zui)大值(zhi)，應該以能在(zai)作(zuo)業時間內溶入(ru)鐵(tie)(tie)液為度。如果(guo)增碳劑在(zai)裝料(liao)時隨金屬爐料(liao)一(yi)同加入(ru)，碳與金屬的(de)作(zuo)用時間長，增碳劑的(de)顆(ke)粒(li)尺寸可以較大，上限值(zhi)一(yi)般可為12mm。如果(guo)在(zai)出鐵(tie)(tie)時加入(ru)鐵(tie)(tie)液中，則顆(ke)粒(li)尺寸宜(yi)小一(yi)些，上限值(zhi)一(yi)般為6.5mm。
4、攪拌作用
攪(jiao)拌有利于改善增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)劑(ji)和鐵液(ye)(ye)(ye)的(de)接觸狀況，提高其增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)效(xiao)率。在增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)劑(ji)與爐(lu)料一同加入爐(lu)內的(de)情(qing)況下，有感(gan)應電流的(de)攪(jiao)拌作用，增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)的(de)效(xiao)果較(jiao)好。向包內加增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)劑(ji)時(shi)，增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)劑(ji)可先置于包底，出鐵時(shi)使鐵液(ye)(ye)(ye)直沖增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)劑(ji)，或連續(xu)地將增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)劑(ji)投(tou)向液(ye)(ye)(ye)流，不可在出鐵后投(tou)放在包內的(de)液(ye)(ye)(ye)面上。
5、避免(mian)增碳劑卷入爐渣
增(zeng)(zeng)碳(tan)劑如(ru)(ru)被卷入爐渣中，就不能(neng)與鐵液接觸，當然會嚴重影響增(zeng)(zeng)碳(tan)效果。因(yin)此，如(ru)(ru)采用在出(chu)鐵時增(zeng)(zeng)碳(tan)的工藝，應(ying)特別(bie)注意避免渣、鐵混出(chu)。
影響(xiang)增碳(tan)劑吸收的(de)幾個因素
1、增碳劑粒度對吸收率的影響
使用增碳劑的增碳過程包括溶解擴散過程和氧化損耗過程。增碳劑的粒度大小不同, 溶解擴散速度和氧化損耗速度也就不同, 而增碳劑吸收率的高低就取決于增碳劑溶解擴散速度和氧化損耗速度的綜合作用。在一般情況下,增碳劑顆粒小, 溶解速度快, 損耗速度大;增碳劑顆粒大, 溶解速度慢, 損耗速度小。增(zeng)碳(tan)劑(ji)粒(li)度(du)大小的選擇與爐膛(tang)直(zhi)(zhi)徑(jing)和容(rong)量有關, 一(yi)般(ban)情況(kuang)下(xia), 爐膛(tang)的直(zhi)(zhi)徑(jing)和容(rong)量大,增(zeng)碳(tan)劑(ji)的粒(li)度(du)要大一(yi)些(xie); 反(fan)之(zhi),增(zeng)碳(tan)劑(ji)的粒(li)度(du)要小一(yi)些(xie)。
2、增碳(tan)劑(ji)加入量對吸收率的影響
在一定的溫度和化學成分相同的條件下, 鐵液中碳的飽和濃度一定。在一定飽(bao)和度下,增碳劑(ji)加入量越多, 溶(rong)解擴散(san)所需時(shi)間就(jiu)越長, 相應損耗(hao)量就(jiu)越大, 吸收(shou)率就(jiu)會降低。
3、飽和濃度(du)一定, 溫度(du)對增碳(tan)劑(ji)吸收率的影(ying)響
增碳(tan)溫(wen)度(du)在平衡溫(wen)度(du)時(shi),增碳(tan)劑吸(xi)收率最(zui)高。
4、鐵液攪拌對增(zeng)碳劑吸收率(lv)的(de)影響
在(zai)增碳劑未(wei)完全溶解前, 攪拌時間長(chang), 吸(xi)收率高。但攪(jiao)拌(ban)時(shi)間(jian)過(guo)長(chang), 不僅(jin)對爐子的(de)使用壽命有很大影響, 而(er)且在增碳劑(ji)溶解后, 攪(jiao)拌(ban)會加劇鐵液中碳的(de)損耗。因此(ci), 適宜(yi)的(de)鐵液攪(jiao)拌(ban)時(shi)間(jian)應以(yi)保證增碳劑(ji)完全溶解為適宜(yi)。
5、鐵液化學成分對增碳劑吸收率的影響
當鐵液中初始碳含量高時, 在一定的溶解極限下,增碳劑的吸收速度慢,吸收量少, 燒損相對較多,增碳劑吸收率低。當鐵液初始碳含量較低時, 情況相反。另外, 鐵液中硅和硫阻礙碳的吸收, 降低增碳劑的吸收率。而錳元素有助于碳的吸收, 提高增碳劑吸收率。就影響(xiang)程(cheng)度而言, 硅最(zui)大, 錳次之, 碳、硫影響(xiang)較(jiao)小。因(yin)此, 在實際生產過(guo)程(cheng)中, 應(ying)先增(zeng)錳, 再增(zeng)碳, 最(zui)后增(zeng)硅。
