感应电炉熔炼铸铁，使用增碳剂应该注意哪些问题？

在熔化的铁液中，增碳剂除了有已溶入铁液的碳以外，还有残留的、未溶入的石墨形式的碳，并以粒状被卷入搅拌的液流之中。未熔解、粗大的石墨粒子，在通电时大部分悬浮在炉壁附近的铁液液面，一部分则附着在相当于搅拌死角的炉壁中部。此时，一旦通电停止，这些粗大的石墨粒子由于浮力，会被缓缓地悬浮出来。超出光学显微镜所能观察范围的极微小的粒子在石墨熔解的过程中，不但在通电时，即使在通电停止时都能悬浮在铁液之中。

据介绍，越是接近于构成共晶晶核的物质，即使所添加的石墨与共晶石墨的结晶度有些不同，与其他能够推断为形成石墨核心的物质相比较，势必祸合度要大些。从此观点出发，可以认为：悬浮的微细石墨粒子有利于生成石墨核心，可起到防止铸铁过冷和白口化的作用。

2、增碳剂粒度对增碳效果的影响

2.1、增碳剂粒度对增碳时间的影响

增碳剂粒度是影响增碳剂熔入铁液的主要因素。用表1中成分大致相同而粒度有所不同的A，B，C增碳剂作增碳效果试验，其结果如图1所示。尽管经过15min后的增碳率是相同的，但达到90%增碳率的增碳时间则大有区别。使用未经粒度处理的C增碳剂要13min，除去微粉的A增碳剂要8 min，而除去微粉和粗粒的B增碳剂仅需6min。这说明增碳剂的粒度对增碳时间有较大的影响，混入微粉和粗粒都不好，尤其在微粉含量高时。

图1 增碳剂粒度对增碳时间的影响

表1试验用增碳剂的成分及粒度(mm)分布(1)

2.2、增碳剂粒度对增碳剂的影响

日本的中江和望月两人，曾对于质量分数99.8%的C和质量分数0.023%的S，粒度分布如表2的增碳剂作过增碳量的试验，试验结果如图2所示。从图中可以看出，粒度偏于微粉的增碳剂E的增碳效果极差，粒度偏于粗的增碳剂G的增碳效果较好；而适当除去微粉和粗粒的增碳剂A的增碳效果Z好。

以上事实证实，为了提高增碳效果，对增碳剂应作除去微粉和粗粒的粒度处理。

图2 增碳剂粒度对增碳量的影响

表2试验用增碳剂的成分及粒度(mm)分布(2)

3、铁液化学成分对增碳剂增碳效果的影响

3.1、硅对增碳剂增碳效果的影响

铁液中的硅对增碳效果有较大的影响。硅含量高的铁液增碳性不好。有人让铁液中Si的质量分数在0.6%~2.1%的范围内变化，并添加如表1所示的A，B两种增碳剂，观察加入增碳剂后增碳时间的区别，其结果如图3所示，铁液中Si的质量分数高时，增碳速度慢。

图3铁液中硅量对增碳的影响

3.2、硫对增碳剂增碳效果的影响

正如铁液中的硅的质量分数对增碳效果的影响那样，硫的含量对增碳也有一定的影响。用表2中的A增碳剂，在添加前先加入试剂用的硫化铁，观察S的质量分数对增碳的影响。当添加硫化铁、铁液中S的质量分数为0.045%时，将它与无添加硫化铁、铁液中S的质量分数为0.0014%的低硫铁液相比较，增碳速度要迟缓得多。

4、增碳剂选择及加入方法

4.1、应选择含氮量少的增碳剂

铸铁铁液中通常的氮的质量分数在100 ppm以下。如果含氮量超过此浓度(150-200 ppm或者更高)，易使铸件产生龟裂、缩松或疏松缺陷，厚壁铸件更容易产生。这是由于废钢配比增加时，要加大增碳剂的加入量引起的。焦炭系增碳剂，特别是沥青焦含有大量的氮。电极石墨的氮的质量分数在0.1%以下或极微量，而沥青焦氮的质量分数约为0.6%。如果加入质量分数为0.6%氮的增碳剂2%，仅此就增加了120 ppm质量分数的氮。多量的氮不仅容易产生铸造缺陷，而且氮可以促使珠光体致密、铁素体硬化，强烈提高强度。

4.2、增碳剂的加入方法

铁液的搅拌可以促进增碳，因此搅拌力弱的中频感应电炉与搅拌力强的工频感应电炉比较，增碳相对困难得多，所以中频感应电炉有增碳跟不上金属炉料的熔解速度的可能性。

即使是搅拌力强的工频感应电炉，增碳操作也不能忽视。这是因为，从感应电炉熔炼的原理图可知，感应电炉内存在上下分开的搅拌铁流，在其边界的炉壁附近还存在着死角。在炉壁停留、附着的石墨团如果不用过度升温和长时间的铁液保温是不能熔入铁液的。铁液过度升温和长时间的保温，会增大铁液过冷度，有加大铸铁白口化的倾向。此外，对于在炉壁附近产生强感应电流的中频感应电炉来说，如果附着在炉壁的石墨团之间钻进铁液，在进行下一炉熔炼时，钻进的金属被熔化，导致侵蚀和损伤炉壁。因此，在废钢配比高，加入增碳剂多的情况下，加入增碳剂要更加注意。

增碳剂的加入时间不能忽视。增碳剂的加入时间若过早，容易使其附着在炉底附近，而且附着炉壁的增碳剂又不易被熔入铁液。与之相反，加入时间过迟，则失去了增碳的时机，造成熔炼、升温时间的迟缓。这不仅延迟了化学成分分析和调整的时间，也有可能带来由于过度升温而造成的危害。因此，增碳剂还是在加入金属炉料的过程中一点一点地加入为好。