一(yi)、基本介紹(shao)
在鋼鐵產(chan)品(pin)的(de)(de)冶煉(lian)過(guo)程(cheng)中(zhong)，常常會因(yin)為冶煉(lian)時間(jian)、保溫(wen)時間(jian)、過(guo)熱(re)時間(jian)較長等(deng)因(yin)素(su)，使得(de)鐵液中(zhong)碳元(yuan)素(su)的(de)(de)熔煉(lian)損耗量增大，造(zao)成鐵液中(zhong)的(de)(de)含碳量有所降(jiang)低，導致鐵液中(zhong)的(de)(de)含碳量達不(bu)到煉(lian)制預期的(de)(de)理(li)論值。
為了補足鋼鐵熔煉過程中燒(shao)損(sun)的(de)(de)碳(tan)含量而添(tian)加的(de)(de)含碳(tan)類(lei)物(wu)質稱之為增(zeng)碳(tan)劑(ji)。
采用石墨粉劑經壓制成型，生產鑄件時可大幅度增加廢鋼用量，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）加入量度是金屬量的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(er)、增碳(tan)劑的類(lei)型
1、按照鑄(zhu)造(zao)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(tan)劑一般選用石(shi)墨化的高碳低硫產品，基本的(de)指標要求是：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：石墨化增碳劑：主要應用于(yu)球(qiu)墨鑄鐵，球(qiu)墨鑄鐵除了(le)對(dui)碳含(han)量要求高之外，對(dui)硫的含(han)量要求也(ye)比較高。
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：石油(you)焦(jiao)增(zeng)碳劑或煅煤增(zeng)碳劑，石油(you)焦(jiao)增(zeng)碳劑：高碳、低硫、低灰，主要應用于灰鐵鑄造(zao)。
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(zhu)鋼(gang)（煉鋼(gang)）增碳(tan)劑的種(zhong)(zhong)類比較多(duo)雜，一般(ban)大型鋼廠按照不同的鋼種(zhong)(zhong)會選擇多(duo)種(zhong)(zhong)增碳劑(ji)，但(dan)一般(ban)材料為煅煤，或者石(shi)(shi)墨(mo)球，也有(you)用天(tian)然石(shi)(shi)墨(mo)碎的。含量從75-99不等(deng)。
即(ji)：煅煤增碳(tan)劑：成(cheng)分一般為C：90-93%，S0.3-0.5%，主要(yao)用于(yu)煉鋼企業使(shi)用。
注釋：煉鋼使用的(de)增碳(tan)劑(ji)，對增碳(tan)劑(ji)的(de)要(yao)求是固定(ding)碳(tan)要(yao)高，灰分、揮發分和(he)硫(liu)、磷、氮等雜質含(han)量(liang)要(yao) 低，并(bing)要(yao)干燥(zao)，粒度要(yao)適中(zhong)。粒度太(tai)細容(rong)易燒損，太(tai)粗加(jia)人后浮(fu)在(zai)鋼液表面， 不容(rong)易被鋼水吸收。所以(yi)煉鋼常用的(de)增碳(tan)劑(ji)是煅(duan)煤增碳(tan)劑(ji)。
4）特(te)種增碳(tan)劑主要(yao)用于剎(cha)車片制造，包芯線制造，多采(cai)用0-0.5或者0.5-1MM粒度段的石油焦居多。
即：復(fu)合材料增(zeng)碳劑
2、按照材質分：冶(ye)金焦增碳劑，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）冶金焦增碳劑，就(jiu)是通常沖天(tian)爐(lu)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(tie)。缺點是，碳含量低，融化慢，浪費電能，殘余量大。
3）石油焦增(zeng)碳(tan)劑，主要產于遼寧，天津和山東，遼寧主要生產彈丸焦，用于(yu)鑄造不太好，山(shan)東(dong)和天津的(de)石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）石墨化增碳劑，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(zhu)鐵。特點是吸收快，碳高硫低。
5）天然石墨增碳(tan)劑，主要是天然石墨，碳65-99不(bu)等(deng)，主要用(yong)于煉鋼廠，鑄(zhu)造(zao)廠不(bu)適(shi)用(yong)。
石墨(mo)增(zeng)碳劑(ji)與(yu)煤(mei)質(zhi)增(zeng)碳劑(ji)有著本(ben)質(zhi)上的區別：
一是原材料不同(tong),石(shi)墨(mo)增碳劑是采用天然(ran)石(shi)墨(mo)經過篩選加工制成(cheng),煤(mei)質增碳(tan)劑是采用無煙煤(mei)鍛燒制成;
二是特(te)性不同,石墨增碳劑(ji)具有低硫低氮低磷(lin)、耐高(gao)溫、導電性好等，這些是優(you)點是煤(mei)質增碳劑(ji)不(bu)具備的；
三是(shi)吸(xi)收(shou)率(lv)不同，石墨(mo)增碳(tan)劑的(de)吸(xi)收(shou)率(lv)在90%以上，這也是為什么固定碳(tan)含量較低（75%）的(de)石(shi)墨(mo)增碳劑也能滿(man)足使用(yong)要求的(de)原因；
四(si)是石墨增碳劑的價格相對較高，但綜合使用成本卻(que)要(yao)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(hui)鑄(zhu)鐵含義
灰鑄鐵(tie)是指具(ju)有片狀石墨的鑄(zhu)鐵，因(yin)斷裂時斷口(kou)呈暗灰色，故稱(cheng)為灰鑄(zhu)鐵。是應用最廣的鑄(zhu)鐵
球墨鑄鐵的含義
球墨鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)是一種高(gao)強度鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)材(cai)料，其(qi)綜合(he)性能(neng)接近(jin)于(yu)鋼，球墨鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)已迅速發展為僅次(ci)于(yu)灰鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)的、應用十分廣泛的鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)材(cai)料。所謂“以(yi)鐵代鋼”，主要指球墨鑄鐵。
3、按照使用方法不同分(fen)為：熔(rong)煉(lian)電爐(lu)(lu)用增碳(tan)劑(ji)，保溫電爐(lu)(lu)用增碳(tan)劑(ji)，轉爐(lu)(lu)用增碳(tan)劑(ji)，沖天爐(lu)(lu)內用增碳(tan)劑(ji)，鐵水包(bao)內增碳(tan)劑(ji)（隨硫(liu)增碳(tan)劑(ji)）
1）熔煉電爐用增碳(tan)劑(ji)，是最(zui)最(zui)常(chang)見的一種(zhong)鑄造增碳(tan)劑(ji)。
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(zeng)碳劑的(de)選用(yong)
選用增碳劑時，一般都應該注意以下幾點。
1、固定碳和灰分的含量
固(gu)定碳(tan)和灰分是增(zeng)碳(tan)劑中(zhong)(zhong)此消彼長的(de)兩個對立(li)參數，也是影(ying)響增(zeng)碳(tan)效(xiao)率的(de)兩個最重要的(de)參數。增(zeng)碳(tan)劑中(zhong)(zhong)的(de)固(gu)定碳(tan)含量高、灰分低，則增(zeng)碳(tan)效(xiao)率高，反(fan)之則增(zeng)碳(tan)效(xiao)率低。由(you)于生產條件下(xia)影(ying)響的因素很多，很難嚴(yan)格評定(ding)兩參(can)數(shu)各(ge)自(zi)對增(zeng)碳效率的影(ying)響。
灰分高，對增碳有抑制作(zuo)用，而且還會使爐渣量增多(duo)，從(cong)而延長作(zuo)業時間，增加電耗，增加冶煉過程中的勞動量。采用(yong)熔(rong)溝式感(gan)應電爐(lu)，如(ru)增(zeng)碳(tan)劑(ji)加(jia)入爐(lu)內，尤(you)應選用(yong)低灰分的品種，以(yi)免熔(rong)溝中聚(ju)集氧化物而(er)影(ying)響電效率。
從增(zeng)碳(tan)效率考慮，當然(ran)希(xi)望增(zeng)碳(tan)劑的(de)固(gu)定碳(tan)含量高一些、灰分低一些，但(dan)同時(shi)也要考慮生產(chan)成(cheng)本的(de)因素和對鐵液(ye)質量的(de)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
裝料時將增(zeng)碳(tan)劑與爐料混(hun)勻，置于感(gan)應電爐的底層(ceng)和中(zhong)部，增(zeng)碳(tan)效(xiao)率較高。關(guan)于不同增(zeng)碳(tan)劑的增(zeng)碳(tan)效(xiao)率，美國有人在保持其(qi)他條(tiao)件(jian)不變的情況下(xia)進(jin)行過對比(bi)試驗，此(ci)處簡述其(qi)要點如下(xia)：
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)(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)劑(ji)與金屬爐料(liao)同時(shi)加入爐內，不同增(zeng)(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)劑(ji)的增(zeng)(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)效率見下表
2）出鐵時加(jia)增(zeng)碳劑
出鐵時在包(bao)內(nei)加增碳劑，增碳效率比加入爐(lu)內(nei)者低得多。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(nei)，然(ran)后沖入鐵液(ye)，試驗(yan)的(de)結果見(jian)下表
2、硫含量
熔(rong)煉(lian)球墨鑄鐵時(shi)，應采用硫(liu)含(han)量低(di)的(de)增碳劑，雖然低硫增碳劑的價格高，但卻是必需的。
熔(rong)煉灰鑄鐵時，宜采用硫(liu)含量較高的增(zeng)碳(tan)劑。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。
常用(yong)增碳劑成分(fen)與密度(du)
工藝因(yin)素對增(zeng)碳效率(lv)的影響
除增(zeng)碳劑中的(de)固定碳含量和灰分對其在鑄鐵中的(de)增(zeng)碳效率有重要的(de)影(ying)響外，增(zeng)碳劑的(de)粒(li)度(du)、加入的(de)方式(shi)、鐵液(ye)的(de)溫(wen)度(du)以及(ji)爐(lu)內的(de)攪拌作(zuo)用等工藝因(yin)素都對增(zeng)碳效率有明顯(xian)的(de)影(ying)響。
1、加入方式
增碳(tan)劑在裝料時(shi)隨金屬(shu)爐料一同(tong)加(jia)入(ru)(ru)爐內，由于作用的時(shi)間長，增碳(tan)效(xiao)率比(bi)出鐵(tie)時(shi)加(jia)入(ru)(ru)鐵(tie)液(ye)時(shi)高(gao)得多。
2、鐵液的(de)溫度
出(chu)鐵時(shi)將增(zeng)碳(tan)(tan)劑加入包內(nei)，然(ran)后沖入鐵液，增(zeng)碳(tan)(tan)效率與鐵液的溫度(du)有關。在正常的生產(chan)條件下，鐵液溫度(du)較高(gao)，則碳(tan)(tan)較易溶于鐵液，增(zeng)碳(tan)(tan)效率因(yin)而(er)較高(gao)。
3、增碳劑的粒度
一般說(shuo)來，增(zeng)(zeng)碳劑的(de)(de)顆粒小，則其(qi)與鐵液(ye)接觸(chu)的(de)(de)界面面積大，增(zeng)(zeng)碳的(de)(de)效率就會較高，但(dan)太(tai)細的(de)(de)顆粒易(yi)于(yu)被(bei)大氣中的(de)(de)氧所(suo)氧化，因此，增(zeng)(zeng)碳劑顆粒尺寸的(de)(de)下(xia)限(xian)值以1.5mm為宜，而(er)且其(qi)中不應含有0.15mm以下(xia)的(de)(de)細粉。
顆(ke)粒(li)尺寸的(de)最(zui)大值，應該以能在(zai)作業時(shi)(shi)間內溶入鐵液為度。如(ru)果增(zeng)碳(tan)劑在(zai)裝(zhuang)料(liao)時(shi)(shi)隨(sui)金屬(shu)爐料(liao)一(yi)同加入，碳(tan)與金屬(shu)的(de)作用時(shi)(shi)間長，增(zeng)碳(tan)劑的(de)顆(ke)粒(li)尺寸可以較(jiao)大，上限值一(yi)般(ban)可為12mm。如(ru)果在(zai)出鐵時(shi)(shi)加入鐵液中，則(ze)顆(ke)粒(li)尺寸宜小一(yi)些，上限值一(yi)般(ban)為6.5mm。
4、攪(jiao)拌作用(yong)
攪(jiao)拌有利于改善增(zeng)碳(tan)(tan)(tan)劑(ji)和鐵(tie)(tie)液(ye)(ye)的(de)接(jie)觸狀況(kuang)(kuang)，提高其(qi)增(zeng)碳(tan)(tan)(tan)效率。在增(zeng)碳(tan)(tan)(tan)劑(ji)與爐料一同加入爐內(nei)的(de)情況(kuang)(kuang)下，有感應電流的(de)攪(jiao)拌作用，增(zeng)碳(tan)(tan)(tan)的(de)效果較好。向包內(nei)加增(zeng)碳(tan)(tan)(tan)劑(ji)時，增(zeng)碳(tan)(tan)(tan)劑(ji)可(ke)先置于包底，出(chu)鐵(tie)(tie)時使鐵(tie)(tie)液(ye)(ye)直沖增(zeng)碳(tan)(tan)(tan)劑(ji)，或連續地將(jiang)增(zeng)碳(tan)(tan)(tan)劑(ji)投向液(ye)(ye)流，不可(ke)在出(chu)鐵(tie)(tie)后投放在包內(nei)的(de)液(ye)(ye)面上。
5、避免(mian)增碳劑卷入爐渣
增(zeng)碳(tan)劑如被卷入爐渣中(zhong)，就不能與鐵(tie)液接觸，當(dang)然會(hui)嚴重(zhong)影(ying)響增(zeng)碳(tan)效果。因此，如采用在出鐵(tie)時(shi)增(zeng)碳(tan)的工藝，應特別注意避免渣、鐵(tie)混出。
影響增碳劑吸收的幾個因素
1、增(zeng)碳劑粒度對吸(xi)收率(lv)的影響(xiang)
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。增碳劑粒度大(da)小的選擇(ze)與爐膛(tang)直徑和(he)容量有關(guan), 一般情況(kuang)下, 爐膛(tang)的直徑和(he)容量大(da),增碳劑的粒度要(yao)大(da)一些; 反之,增碳劑的粒度要(yao)小一些。
2、增碳劑加入量(liang)對吸收率(lv)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。在一定飽和度下,增(zeng)碳劑加入量越多, 溶(rong)解擴散所需(xu)時(shi)間就越長, 相應(ying)損耗(hao)量就越大(da), 吸收率(lv)就會降(jiang)低。
3、飽和濃度(du)一定, 溫(wen)度(du)對增碳劑吸(xi)收(shou)率的影響
增(zeng)碳溫度(du)在平衡溫度(du)時(shi),增(zeng)碳劑(ji)吸(xi)收率最高。
4、鐵液攪(jiao)拌(ban)對增(zeng)碳劑吸收率的影響
在增碳劑未完全溶解(jie)前, 攪拌(ban)時間長, 吸收率高。但攪(jiao)拌(ban)時(shi)間過長, 不(bu)僅(jin)對(dui)爐子的(de)(de)(de)使用壽命有很大影響, 而且在增碳(tan)劑溶解后, 攪(jiao)拌(ban)會加劇鐵液中(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)損耗。因此(ci), 適(shi)宜的(de)(de)(de)鐵液攪(jiao)拌(ban)時(shi)間應(ying)以(yi)保(bao)證(zheng)增碳(tan)劑完全溶解為適(shi)宜。
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(yan), 硅最(zui)(zui)大, 錳(meng)次(ci)之, 碳(tan)、硫影響(xiang)較(jiao)小。因(yin)此, 在實際生產過程(cheng)中, 應先增(zeng)錳(meng), 再增(zeng)碳(tan), 最(zui)(zui)后增(zeng)硅。
