增碳剂种类有哪些 如何选择适合自己的增碳剂
增碳剂可以用作铸铁增碳剂的材料很多,常用的有人造石墨、煅烧石油焦、天然石墨、焦炭、煤以及用这类材料配成的混合料。
1.人造石墨
上述各种增碳剂中,品质的是人造石墨。
制造人造石墨的主要原料是粉状的煅烧石油焦,在其中加沥青作为粘结剂,再加入少量其他辅料。各种原材料配合好以后,将其压制成形,然后在2500~3000℃、非氧化性气氛中处理,使之石墨化。经高温处理后,灰分、硫、气体含量都大幅度减少。
由于人造石墨制品的价格昂贵,低硫低氮增碳剂,铸造厂常用的人造石墨增碳剂大都是制造石墨电极时的切屑、废旧电极和石墨块等循环利用的材料,以降低生产成本。
熔炼球墨铸铁时,为使铸铁的冶金,增碳剂宜人造石墨。
2.石油焦
石油焦是目前广泛应用的增碳剂。
石油焦是精炼原y得到的副产品,原y经常压蒸馏或减压蒸馏得到的渣油及石油沥青,都可以作为制造石油焦的原料,再经焦化后就得到生石油焦。生石油焦的产量大约不到所用原y量的5%。美国生石油焦的年产量约3000万t。生石油焦中的杂质含量高,不能直接用作增碳剂,必须先经过煅烧处理。
生石油焦有海绵状、针状、粒状和流态等品种。
海绵状石油焦是用-焦化法制得的,由于其中硫和金属含量较高,通常用作煅烧时的燃料,也可作为煅烧石油焦的的原料。经煅烧的海绵焦,主要用于制铝业和用作增碳剂。
针状石油焦,是用芳香烃的含量高、杂质含量低的原料,由-焦化法制得的。这种焦炭具有易于的针状结构,有时称之为石墨焦,煅烧后主要用于制造石墨电极。
粒状石油焦呈硬质颗粒状,是用硫和沥青烯含量高的原料,用-焦化法制得的,主要用作燃料。
流态石油焦,是在流态床内用连续焦化法制得的,呈细小颗粒状,结构无方向性,硫含量高、挥发分低。
石油焦的煅烧,是为了除去硫、水分、和挥发分。将生石油焦于1200~1350℃煅烧,可以使其成为基本上纯净的碳。
煅烧石油焦的用户是制铝业,70%用以制造使铝矾土还原的阳极。
合理地使用增碳剂
半个世纪以来,铸铁件的生产技术有了长足的进步,如在球铁生产中,adi技术的成熟和高硅固溶强化铁素体球铁的推广,给球铁生产技术的发展注入了新的动力,而在灰铸铁的生产技术方面,我认为采用合成铸铁技术,应当是一个很大的技术进步,它与我们生产高强度高碳当量的铸铁件找到一条正确的途径,缩短了与国外的技术差距。
合成铸铁生产技术就是改变了过去长期以来一直用生铁作为主要炉料成分的配料方法,而是不用生铁,或只用少量的生铁,低硫低氮增碳剂厂家,主要采用废钢做主要炉料,配以增碳剂增碳来达到z定的化学成分和新的配料方法。新的配料方法与老方法相比,主要有一下三个方面优点:
1. 避免了新生铁遗传性
2. 增碳剂增加了外来的石墨
3. 是废钢中的氮及从增碳剂中带进来的更多氮促进了珠光体和改变了石墨形态,但众多的介绍合成铸铁经验文献中,基本上都要采用低氮低硫的幼稚石墨型增碳剂,其原因就是石墨型增碳剂能直溶增碳达度块,回收率高,因而在采用增碳剂时,只注意了石墨形态,低硫低氮增碳剂现货,含碳量,灰分和粒度,而不去关注增碳剂含氮量高低,常常把其中的氮作为影响铸件的气孔缺陷的原因而-利用氮能增加铸件强度的有利条件,从而对利用增碳剂中的氮的有利作用。做了理论上的肯定,而实际上的否定,但在实际运用中增碳剂的生产厂家一改不进行氮含量的分析,在采用的技术条件上也没有对氮含量的分析,因而在增碳剂的含氮量及生产出的灰铸铁件中的氮处于一个失控的状态,因此尽管许多铸造厂也采取了高比例的废钢配比,也加入了2%左右的增碳剂,但所得结果,低硫低氮增碳剂,有的厂铸铁件中含氮量,产生氮气孔而使铸件报废,而大多数工厂生产出来的铸件性能仍然不高,本体强度难以稳定地满足ht250的要求,仍要采用低碳当量来提高强度。
在近三年来,一直在宣传要利用增碳剂中的氮有利作用,并且帮助了很多厂,在时间中利用增碳剂中氮和硫,稳定地成批生产了ht250,ht300的铸铁件,合理地选用增碳剂。掌控好其中的氮和硫就能稳定地生产出高强度高碳当量的铸铁件,根据资料和我们的实验室数据,氮在铸铁中明显的作用就是稳定珠光体,而-95%以上的珠光体是生产高强度的基本要求,氮在50-120ppm时能有效地抑制铁素体的生成,而当含量过高时有产生氮气孔的危险,我们控制厚大件的氮含量不超过80ppm,中小件不超过120ppm作为控制界限。而在不产生氮气孔的前提下,要尽量争取采用较高的氮含量已达到d化地提高铸铁件强度,或者减少铜、锡、铬、等合金的加入量。在铸铁件中,当氮含量达到80ppm以上时,对于一般的中小铸件就能使其中的片状石墨变短,变粗,从直线的a型石墨变弯曲,且石墨钝化,对于合成铸铁来讲,一般都能得到较多的a型石墨,而没有发现b型石墨,因此铸件的加工性能得以-,氮对灰铸铁件的机械性能提高有-影响,在合适的范围内提高氮含量就可提高抗拉强度,几乎成线-,我们的 实验数据是铸铁件中的氮含量每增加10ppm,其抗拉强度就可增加10-15mpa,同时硬度也有所增加,但没抗拉强度那么明显。
因此,合适的灰铸铁件采用增碳剂,应当将含氮量控制在一个既能提高铸铁强度,而又不产生氮气孔的范围,我们在控制-其控制在一个保险的上限下,如果铸铁强度还不理想,还没有达到应有的高度时,我们可采用这种含氮的增强孕育剂来增加氮含量,达到提高铸铁强度的目的,而在硫的含量下,完全可以允许较高的含硫量,以--的铸铁孕育效果。
增碳剂在铸造中的使用
灰铁废钢的加入量要根据各生产厂对废钢纯净度和对成本的酷毙而定。受生铁成本价居高不下的影响。现在许多企业基本不使用生铁,铸造中全部采用废钢加一部分的回炉料。而大部分的企业是将废钢的加入量控制在40%左右。
由废钢原料进灰铁的铸造生产,增碳是工艺中重中之重。所以,选择与废钢类型相匹配增碳剂就显得尤为重要。现在市场中的增碳剂参次不齐。好的增碳剂能起到稳定增碳、促进吸收的效果。但是增碳的比例,则要根据废钢成份而定。
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