增碳劑

在冶煉過程中，由于配料或裝料不當以及脫碳過量等原因，有時造成鋼中碳含量沒有達到頂期的要求，這時要向鋼液中增碳。

常用的增碳劑有增碳生鐵、電極粉、石油焦粉、木炭粉和焦炭粉。轉(zhuǎn)爐冶煉中、高碳鋼種時，使用含雜質(zhì)很少的石油焦作為增碳劑。對頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼用增碳劑的要求是固定碳要高，灰分、揮發(fā)分和硫、磷、氮等雜質(zhì)含量要低，且干燥、干凈、粒度適中。

其固定碳組分為：

w(C)>96%，揮發(fā)分≤1.0%，w(S)≤0.5%，w(水分)≤0.55%，粒度為1一5mm.

粒度太細容易燒損，太粗加入后浮在鋼液表面，不容易被鋼水吸收。針對感應(yīng)電爐的顆粒度在0.2-6mm，其中鋼和其他黑色金屬顆粒度在1.4-9.5mm，高碳鋼要求低氮，顆粒度在 0.5-5mm，等等具體需要根據(jù)具體的爐型冶煉工件的種類等等細節(jié)具體判斷和選用。

增碳劑的原料有很多種，生產(chǎn)工藝也各異，有木質(zhì)碳類，煤質(zhì)碳類，焦炭類，石墨類等，其中各種分類下又有很多小種類。優(yōu)質(zhì)增碳劑一般指經(jīng)過石墨化的增碳劑，在高溫條件下，碳原子的排列呈石墨的微觀形態(tài)，所以稱之為石墨化。

石墨化可以降低增碳劑中雜質(zhì)的含量，提高增碳劑的碳含量，降低硫含量。增碳劑在鑄造時使用，可大幅度增加廢鋼用量，減少生鐵用量或不用生鐵。

電爐熔煉的投料方式，應(yīng)將增碳劑隨廢鋼等爐料一起往里投放，小劑量的添加可以選擇加在鐵水表面。但是要避免大批量往鐵水里投料，以防止氧化過多而出現(xiàn)增碳效果不明顯和鑄件碳含量不夠的情況。增碳劑的加入量，根據(jù)其他原材料的配比和含碳量來定。

不同種類的鑄鐵，根據(jù)需要選擇不同型號的增碳劑。增碳劑特點本身選擇純凈的含碳石墨化物質(zhì)，降低生鐵里過多的雜質(zhì)，增碳劑選擇合適可降低鑄件生產(chǎn)成本。

增碳劑可以用作鑄鐵增碳劑的材料很多，常用的有人造石墨、煅燒石油焦、天然石墨、焦炭、無煙煤以及用這類材料配成的混合料。

增碳劑人造石墨

上述各種增碳劑中，品質(zhì)最好的是人造石墨。

制造人造石墨的主要原料是粉狀的優(yōu)質(zhì)煅燒石油焦，在其中加瀝青作為粘結(jié)劑，再加入少量其他輔料。各種原材料配合好以后，將其壓制成形，然后在2500～3000℃、非氧化性氣氛中處理，使之石墨化。經(jīng)高溫處理后，灰分、硫、氣體含量都大幅度減少。

由于人造石墨制品的價格昂貴，鑄造廠常用的人造石墨增碳劑大都是制造石墨電極時的切屑、廢舊電極和石墨塊等循環(huán)利用的材料，以降低生產(chǎn)成本。

熔煉球墨鑄鐵時，為使鑄鐵的冶金質(zhì)量上乘，增碳劑宜首選人造石墨。

增碳劑石油焦

石油焦是目前廣泛應(yīng)用的增碳劑。

石油焦是精煉原油得到的副產(chǎn)品，原油經(jīng)常壓蒸餾或減壓蒸餾得到的渣油及石油瀝青，都可以作為制造石油焦的原料，再經(jīng)焦化后就得到生石油焦。生石油焦的產(chǎn)量大約不到所用原油量的5%。美國生石油焦的年產(chǎn)量約3000萬t。生石油焦中的雜質(zhì)含量高，不能直接用作增碳劑，必須先經(jīng)過煅燒處理。

生石油焦有海綿狀、針狀、粒狀和流態(tài)等品種。

海綿狀石油焦是用延遲焦化法制得的，由于其中硫和金屬含量較高，通常用作煅燒時的燃料，也可作為煅燒石油焦的的原料。經(jīng)煅燒的海綿焦，主要用于制鋁業(yè)和用作增碳劑。

針狀石油焦，是用芳香烴的含量高、雜質(zhì)含量低的原料，由延遲焦化法制得的。這種焦炭具有易于破裂的針狀結(jié)構(gòu)，有時稱之為石墨焦，煅燒后主要用于制造石墨電極。

粒狀石油焦呈硬質(zhì)顆粒狀，是用硫和瀝青烯含量高的原料，用延遲焦化法制得的，主要用作燃料。

流態(tài)石油焦，是在流態(tài)床內(nèi)用連續(xù)焦化法制得的，呈細小顆粒狀，結(jié)構(gòu)無方向性，硫含量高、揮發(fā)分低。

石油焦的煅燒，是為了除去硫、水分、和揮發(fā)分。將生石油焦于1200～1350℃煅燒，可以使其成為基本上純凈的碳。

煅燒石油焦的最大用戶是制鋁業(yè)，70%用以制造使鋁礬土還原的陽極。美國生產(chǎn)的煅燒石油焦，用于鑄鐵增碳劑的約占6%。

增碳劑天然石墨

天然石墨可分為鱗片石墨和微晶石墨兩類。

微晶石墨灰分含量高，一般不用作鑄鐵的增碳劑。

鱗片石墨有很多品種：高碳鱗片石墨需用化學(xué)方法萃取，或加熱到高溫使其中的氧化物分解、揮發(fā)，這種鱗片石墨產(chǎn)量不多、價格高，一般也不作增碳劑；低碳鱗片石墨中的灰分含量高，不宜用作增碳劑；用作增碳劑的主要是中碳石墨，但用量也不多。

增碳劑焦炭和無煙煤

電弧爐煉鋼過程中，可以在裝料時配加焦炭或無煙煤作為增碳劑。由于其灰分和揮發(fā)分含量較高，感應(yīng)電爐熔煉鑄鐵很少用作增碳劑。

增碳劑爐內(nèi)投入法

增碳劑適于在感應(yīng)爐中熔煉使用，但依據(jù)工藝要求具體使用也不盡相同。

（1)）在中頻電爐熔煉中使用增碳劑，可按配比或碳當量要求隨料加入電爐中下部位，回收率可達95%以上；

（2)）如果碳量不足調(diào)整碳分時，先打凈爐中熔渣，再加增碳劑，通過鐵液升溫，電磁攪拌或人工攪拌使碳溶解吸收，回收率可在90%左右，如果采用低溫增碳工藝，即爐料只熔化一部分，熔化的鐵液溫度較低的情況下，全部增碳劑一次性加入鐵液中，同時用固體爐料將其壓入鐵液中不讓其露出鐵液表面。這種方法鐵液增碳可達1.0%以上。

增碳劑爐外增碳

(1)包內(nèi)噴石墨粉

選用石墨粉做增碳劑，吹入量為40kg/t，預(yù)期能使鐵液含碳量從2%增到3%。隨著鐵液碳含量逐漸升高，碳量利用率下降，增碳前鐵液溫度1600℃，增碳后平均為1299℃。噴石墨粉增碳，一般采用氮氣做載體，但在工業(yè)生產(chǎn)條件下，用壓縮空氣更方便，而且壓縮空氣中的氧燃燒產(chǎn)生CO,化學(xué)反應(yīng)熱可補償部分溫降，而且CO的還原氣氛利于改善增碳效果。

(2)出鐵時使用增碳劑

可將100—300目的石墨粉增碳劑放到包內(nèi)，或從出鐵槽隨流沖入，出完鐵液后充分攪拌，盡可能使碳溶解吸收，碳的回收率在50%左右。

用于鑄造，鑄鐵、鑄鋼，鑄件會有對碳的一個要求，那么增碳劑顧名思義就是來增加鐵液中的碳含量，又比如說，在熔煉中常用爐料為生鐵、廢鋼、回爐料，生鐵的碳含量高，但是卻采購價格相對廢鋼來說是要高出一節(jié)的，所以增加廢鋼投放量，降低生鐵投放量，加增碳劑，能起到一定的降低鑄件成本的作用。

使用增碳劑不僅可以補足鋼鐵冶煉過程中碳的燒損，確保鋼鐵特定牌號碳含量的要求，還可以用于爐后調(diào)整。 作為感應(yīng)電爐熔化鐵水的重要原料，增碳劑的質(zhì)量和用法直接影響了鐵水的狀態(tài) 。

在進行除渣、除氣處理之后的鋼包中加入特定牌號的增碳劑，可調(diào)整鋼包中的碳含量，達到一包多號的目的。增碳劑采用的材料主要有石墨、類石墨、電極塊、焦炭、碳化硅等材料。常用的電極塊、碳化硅增碳劑具有含碳量高、抗氧化性強的優(yōu)點，但生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，成本高；以焦炭粉、石墨為增碳材料，生產(chǎn)成本比電極塊等材料低，但所含灰分、硫含量高，碳含量較低，增碳效果不佳。

增碳劑在鑄造時使用，可大幅度增加廢鋼用量，減少生鐵用量或不用生鐵。絕大多數(shù)增碳劑都適用于電爐熔煉，也有少部分吸收速度特別快的增碳劑用于沖天爐。電爐熔煉的投料方式，應(yīng)將增碳劑隨廢鋼等爐料一起往里投放，小劑量的添加可以選擇加在鐵水表面。但是要避免大批量往鐵水里投料，以防止氧化過多而出現(xiàn)增碳效果不明顯和鑄件碳含量不夠的情況。增碳劑的加入量，根據(jù)其他原材料的配比和含碳量來定。不同種類的鑄鐵，根據(jù)需要選擇不同型號的增碳劑。增碳劑特點本身選擇純凈的含碳石墨化物質(zhì)，降低生鐵里過多的雜質(zhì)，增碳劑選擇合適可降低鑄件生產(chǎn)成本。

增碳劑分煉鋼用增碳劑（中華人民共和國黑色冶金行業(yè)標準，YB/T 192-2001煉鋼用增碳劑）和鑄鐵用增碳劑，以及其他一些添加材料也有用到增碳劑，譬如剎車片用添加劑，作摩擦材料。增碳劑屬于外加煉鋼、煉鐵增碳原料。優(yōu)質(zhì)增碳劑是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼材必不可少的輔助添加劑。