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(shí)大部分懸浮在爐壁附近的鐵液液面，一部分則附著在相當(dāng)于攪拌死角的爐壁中部。此時(shí)，一旦通電停止，這些粗大的石墨粒子由于浮力，會(huì)被緩緩地懸浮出來。超出光學(xué)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(shí)，即使在通電停止時(shí)都能懸浮在鐵液之中。
據(jù)介紹，越是接近于構(gòu)成共晶晶核的物質(zhì)，即使所添加的石墨與共晶石墨的結(jié)晶度有些不同，與其他能夠推斷為形成石墨核心的物質(zhì)相比較，勢(shì)必禍合度要大些。從此觀點(diǎn)出發(fā)，可以認(rèn)為：懸浮的微細(xì)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(duì)增碳效果的影響
2.1增碳劑粒度對(duì)增碳時(shí)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(yàn)，其結(jié)果如圖1所示。盡管經(jīng)過15min后的增碳率是相同的，但達(dá)到90%增碳率的增碳時(shí)間則大有區(qū)別。使用未經(jīng)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(duì)增碳時(shí)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(shí)。
圖1 增碳劑粒度對(duì)增碳時(shí)間的影響
表1試驗(yàn)用增碳劑的成分及粒度(mm)分布(1)
2.2增碳劑粒度對(duì)增碳劑的影響
中江和望月兩人，曾對(duì)于質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.8%的C和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.023%的S，粒度分布如表2的增碳劑作過增碳量的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出，粒度偏于微粉的增碳劑E的增碳效果差，粒度偏于粗的增碳劑G的增碳效果較好；而適當(dāng)除去微粉和粗粒的增碳劑A的增碳。
以上事實(shí)證實(shí)，為了提高增碳效果，對(duì)增碳劑應(yīng)作除去微粉和粗粒的粒度處理。
圖2增碳劑粒度對(duì)增碳量的影響
表2試驗(yàn)用增碳劑的成分及粒度(mm)分布(2)
3鐵液化學(xué)成分對(duì)增碳劑增碳效果的影響
3.1硅對(duì)增碳劑增碳效果的影響
鐵液中的硅對(duì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.6%~2.1%的范圍內(nèi)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(shí)間的區(qū)別，其結(jié)果如圖3所示，鐵液中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高時(shí)，增碳速度慢。image.png
圖3鐵液中硅量對(duì)增碳的影響
3.2硫?qū)υ鎏紕┰鎏夹Ч挠绊?br />
正如鐵液中的硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)增碳效果的影響那樣，硫的含量對(duì)增碳也有影響。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(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)增碳的影響。當(dāng)添加硫化鐵、鐵液中S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.045%時(shí)，將它硫化鐵、鐵液中S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(yīng)選擇含氮量少的增碳劑
鑄鐵鐵液中通常的氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(chǎn)生龜裂、縮松或疏松缺陷，厚壁鑄件更容易產(chǎn)生。這是由于廢鋼配比增加時(shí)，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(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.1%以下或極微量，而瀝青焦氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.6%。如果加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%氮的增碳劑2%，就增加了120 ppm質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氮。多量的氮不僅容易產(chǎn)生
鑄造缺陷，而且氮可以促使珠光體致密、鐵素體硬化，強(qiáng)烈提高強(qiáng)度。
4.2增碳劑的加入方法
鐵液的攪拌可以增碳，因此攪拌力弱的中頻感應(yīng)電爐與攪拌力強(qiáng)的工頻感應(yīng)電爐比較，增碳相對(duì)困難得多，所以中頻感應(yīng)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(qiáng)的工頻感應(yīng)電爐，增碳操作也不能忽視。這是因?yàn)�，從感�?yīng)電爐熔煉的原理圖可知，感應(yīng)電爐內(nèi)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(tuán)如果不用過度升溫和長時(shí)間的鐵液保溫是不能熔入鐵液的。鐵液過度升溫和長時(shí)間的保溫，會(huì)增大鐵液過冷度，有加大鑄鐵白口化的傾向。此外，對(duì)于在爐壁附近產(chǎn)生強(qiáng)感應(yīng)電流的中頻感應(yīng)電爐來說，如果附著在爐壁的石墨團(tuán)之間鉆進(jìn)鐵液，在進(jìn)行下一爐熔煉時(shí)，鉆進(jìn)的金屬被熔化，導(dǎo)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(shí)間不能忽視。增碳劑的加入時(shí)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(shí)間過遲，則失去了增碳的時(shí)機(jī)，造成熔煉、升溫時(shí)間的遲緩。這不僅延遲了化學(xué)成分分析和調(diào)整的時(shí)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(diǎn)一點(diǎn)地加入為好。
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