浅谈电炉用增碳剂及其应用

浅谈电炉用增碳剂及其应用

房夺1，姜爱龙1，鲁栋2，许景峰2

（1.潍柴动力股份有限公司，山东潍坊261041；2.潍柴重机股份有限公司滨海铸造厂，山东潍坊261001）

作为感应电炉熔化铁水的重要原料，增碳剂的质量和用法直接影响了铁水的状态。本文对不同种类的增碳剂特点及其使用方法进行了描述，并对其对铸件的影响进行了分析。

增碳剂；感应电炉；铸铁

随着国家环保要求的不断加强，最初铸铁行业占主导地位的冲天炉逐渐被中频感应电炉所代替。中频感应电炉具有污染小，生产安排弹性大等优点，尤其在生产球墨铸铁和蠕墨铸铁时，不需要再进行脱硫处理，相比冲天炉具有较大的优势。

由于冲天炉熔炼铁水在炉内具有自增碳效果，一般不需要额外进行增碳。而电炉熔炼时，出于保证铸件性能的需求，炉料中废钢的比例较高，需要使用大量增碳剂增加铁水含碳量，因此增碳剂的加入量和用法在感应电炉熔炼中尤为重要。

1增碳剂的种类及检测

广义上讲，能够对铁水起到增碳作用的物质都可以称为增碳剂，从煤炭类、焦炭，到煅烧石油焦再到高温石墨化的增碳剂都可以对铁水增碳，但其石墨化程度不同，低端的增碳剂石墨化程度低，碳原子为散乱排布，经过高温石墨化的增碳剂原子排列有序。

1.1增碳剂成分

除焦炭含碳质量分数较低（90%左右）外，其他如煅烧石油焦，石墨电极，高温石墨化增碳剂含碳质量分数均高于95%，因此含碳量高低并不是区分增碳剂好坏的关键因素。

煤炭类的增碳剂，氮含量依据煤的品质不同，而不同，一般在2 000-7 000 PPM，即0.2%～0.7%.普通煅烧石油焦增碳剂，其因为没有经过高温煅烧或者煅烧温度偏低时间短，氮含量一般在1 000 PPM左右，硫含量也高。高温煅烧石油焦增碳剂，氮含量在300 PPM～500 PPM，硫含量比前者低很多。质量最好的高温煅烧石油焦增碳剂，包括石墨电极和某些进口的增碳剂，氮含量在100 PPM，相应的硫含量更低。

表1所示为几种常用的增碳剂主要成分的汇总，对不同种类增碳剂的碳含量、灰分、硫含量及氮含量进行了对比。

表1不同种类增碳剂成分汇总（质量分数，%）

1.3增碳剂的检验

增碳剂的检验一般化验其灰分、挥发分、硫分。氮的含量一般企业检验不了，需由专门的检测机构检验。但增碳剂的含氮量与含硫量与其石墨化程度密切相关，一定程度上增碳剂的含氮量水平可以用含硫量来表征。没有检测能力的，可以采用简易的检验方法，即在白纸上进行书写，通过石墨流畅程度来判断，好的增碳剂字迹清晰，不存在划纸现象。

2增碳剂的使用

2.1添加工艺

电炉加入增碳剂，一般操作是把计算配料的总加入量分成3到4批加入。废钢加入时，先加入大部分，随着熔炼继续，再逐步加入，要求液面渣子较少时加入，但应该留出少部分最后出炉前加入，这等于对电炉铁水做了增加石墨核心的预处理，能够减少异形石墨产生，可以增加球墨铸铁的石墨球数。

好的增碳剂，在干净的电炉液面加入吸收都在80%以上，如果对整炉铁水进行增碳，最好是采用倒包的方法加入，即先将增碳剂称量好并放入包底，电炉出铁将其搅拌后再倒入电炉当中。

另外铁水中硅的含量会影响到增碳剂的吸收，高硅铁水增碳性差，增碳速度慢，故硅铁应在增碳到位后加入，遵循先增碳后增硅的原则。

2.2增碳剂的粒度

一般来说，增碳剂的粒度小，与铁液接触的界面面积大，增碳的效率会较高，但是太细的颗粒会随着热气流被吹走，并且容易氧化，所以太细的颗粒不应该直接用来增碳，颗粒一般以大于1 mm较为适宜。增碳剂的粒度上限与加入时机有关系，熔炼过程中使用的增碳剂可以适当放宽，出铁前使用的增碳剂粒度不宜过大。

3增碳剂对于铸件的影响

不同品质的增碳剂价格也有差异，经过高温石墨化的增碳剂价格一般比煅烧石油焦的增碳剂价格高1 000多元/t.选择增碳剂的种类一定要综合考虑铸件类型、电炉熔化特点和增碳剂价格，增碳剂的使用一定要考虑铁水中的含氮量，一旦含氮量超过100 PPM～120 PPM就有可能出现氮气孔。之前曾经出现过某铸造厂因为降低成本而使用劣质增碳剂造成飞轮产生氮气孔而成批报废的先例。氮元素一旦混入到铁水当中，难以通过简便的方法将其去除，最好的方法就是控制原材料的含氮量。

近期有铸造同行建议将铁水中的含氮量作为合金元素考虑，笔者认为这种观点有一定道理。因为少量的氮可以起到细化铸件组织，提高铸件性能的作用，只是一定要严格控制其含量，避免氮气孔的产生。烟台某铸造企业使用煅烧石油焦和高温石墨化增碳剂搭配对铁水进行增碳，既降低了成本，又利用了氮元素对于铸件强化作用，取得了良好的效果。

4结论

感应电炉通过多加废钢增碳的方法，可以在提高铸件性能的前提下，改善铸件工艺性，降低铸件出现缩松的概率。

不同种类的增碳剂性质差异较大，尤其是煅烧石油焦和高温石墨化的石油焦，在外形上极其相像，但含氮量和含硫量差异较大，两者成本上也有较大差异，因此铸造同仁在增碳剂的选择和应用上应该兼顾成本和铸件工艺特点，才能生产出质优价廉有市场竞争力的铸件。

［1］宋克非.增碳剂对于铸件微观组织品质和整体生产成本的影响［J］.铸造技术，2006（04）：425-428.

［2］李传栻.铸铁的增碳和常用增碳剂［J］.金属加工：热加工，2006（9）：25-28.

Recarburizer for Induction Furnace and its Application

FANG Duo1，JIANG Ai-long1，LU Dong2，XU Jing-feng2
（1.Weichai Power CO.，LTD.，Weifang Shandong 261041，China）（2.Weichai Heavy Machinery CO.，LTD.，Weifang Shandong 261001，China）

As the main material of molten iron melted in induction furnace，the quality and usage of recarburizer influence the state of molten iron.The characteristics of various recarburizer and their usage are described，and their influences on casting are analyzed.

recarburizer，induction furnace，cast iron

TG223

A

1674-6694（2017）02-0053-02

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2017.02.018

2017-01-22

房夺（1982.7－），男，硕士，工程师，主要从事铸造熔炼技术及新材料开发方面的研究。