增碳劑
鍊鋼、煉鐵增碳原料
分鍊鋼用增碳劑(中華人民共和國黑色冶金行業標準,YB/T192-2001鍊鋼用增碳劑)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。增碳劑屬於外加鍊鋼、煉鐵增碳原料。優質增碳劑是生產優質鋼材必不可少的輔助添加劑。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。鱗片石墨有很多品種:高碳鱗片石墨需用化學方法萃取,或加熱到高溫使其中的氧化物分解、揮發,這種鱗片石墨產量不多、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。
用於鑄造,鑄鐵、鑄鋼,鑄件會有對碳的一個要求,那麼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,但是卻採購價格相對廢鋼來說是要高出一節的,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。
1.人造石墨
上述各種增碳劑中,品質最好的是人造石墨。
製造人造石墨的主要原料是粉狀的優質煅燒石油焦,在其中加瀝青作為粘結劑,再加入少量其他輔料。各種原材料配合好以後,將其壓製成形,然後在2500~3000℃、非氧化性氣氛中處理,使之石墨化。經高溫處理后,灰分、硫、氣體含量都大幅度減少。
由於人造石墨製品的價格昂貴,鑄造廠常用的人造石墨增碳劑大都是製造石墨電極時的切屑、廢舊電極和石墨塊等循環利用的材料,以降低生產成本。
熔煉球墨鑄鐵時,為使鑄鐵的冶金質量上乘,增碳劑宜首選人造石墨。
2.石油焦
石油焦是目前廣泛應用的增碳劑。
石油焦是精鍊原油得到的副產品,原油經常壓蒸餾或減壓蒸餾得到的渣油及石油瀝青,都可以作為製造石油焦的原料,再經焦化后就得到生石油焦。生石油焦的產量大約不到所用原油量的5%。美國生石油焦的年產量約3000萬t。生石油焦中的雜質含量高,不能直接用作增碳劑,必須先經過煅燒處理。
生石油焦有海綿狀、針狀、粒狀和流態等品種。
海綿狀石油焦是用延遲焦化法製得的,由於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。經煅燒的海綿焦,主要用於制鋁業和用作增碳劑。
粒狀石油焦呈硬質顆粒狀,是用硫和瀝青烯含量高的原料,用延遲焦化法製得的,主要用作燃料。
流態石油焦,是在流態床內用連續焦化法製得的,呈細小顆粒狀,結構無方向性,硫含量高、揮發分低。
石油焦的煅燒,是為了除去硫、水分、和揮發分。將生石油焦於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,70%用以製造使鋁礬土還原的陽極。美國生產的煅燒石油焦,用於鑄鐵增碳劑的約佔6%。
3.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。
4.焦炭和無煙煤
電弧爐鍊鋼過程中,可以在裝料時配加焦炭或無煙煤作為增碳劑。由於其灰分和揮發分含量較高,感應電爐熔煉鑄鐵很少用作增碳劑。