增碳剂及其选用.pdf

第45卷第3期
化工.技术与开发
Vol 45 No.3
2016年3月
Technology Development of Chemical Industry
Mar.2016
增碳剂及其选用
患国栋,许翔,张潇,马斌悍,邵亮峰,王利民
(宁夏共享能源有限公司,宁夏银川750021)
摘要:增碳剂在铸造时使用,可大幅度增加废钢用量,减少生铁用量或不用生铁。目前绝大多数增碳剂都适
用于电炉熔炼,也有少部分吸收速度特別快的増碳剂用于冲天炉。电炉熔炼的投料方式,应将增碳剂随废钢等炉料
一起投放,小剂量的添加可以选择加在铁水表面。但是要避免大批量往铁水里投料,以防止氧化过多而出现增碳效
果不明显和铸件碳含量不够的情况。增碳剂的加入量根据其他原材料的配比和含碳量决定。不同种类的铸件,根据
需要选择不同型号的增碳剂。增碳剂本身选择纯浄的含碳石墨化物质,可降低生铁里过多的杂质,增碳剂选择合适
可降低铸件生产成本。目前,国内外对增碳剂及其选用的系统性研究报道比较少,本文对增碳剂和增碳剂的选用进
行系统性硏究。
关键词:铸造;增碳剂;选用
中图分类号:TG223
文献标识码:A
文章编号:1671-99052016)03-0060-03
在钢铁产品的冶炼过程中,常常会因为冶炼时炼原油得到的副产品,原油经过常压蒸馏或减压蒸
间、保温时间、过热时间较长等因素,使得铁液中碳馏得到的渣油及石油沥青,都可以作为制造石油焦
元素的熔炼损耗量增大,造成铁液中的含碳量有所的原料,再经焦化后就得到生石油焦。生石油焦有
降低,导致铁液中的含碳量达不到炼制预期的理论海绵状、针状、粒状和流态等品种。海绵状石油焦是
值。为了补足钢铁熔炼过程中烧损的碳含量而添加采用延迟焦化法制得的,由于其中硫和金属含量较
的含碳类物质称之为増碳剂。使用增碳剂不仅可以高,通常用作煅烧时的燃料,也叮作为煅烧石油焦的
补足钢铁治炼过程中碳的烧损,确保钢铁特定牌号原料。经煅烧的海绵焦,主要用于制铝业和用作增
碳含量的要求,还可以用于炉后调整。在进行除渣、碳剂。针状石油焦是用芳香烃含量高、杂质含量低
除气处理之后的钢包中加入特定牌号的增碳剂,可的原料,由延迟焦化法制得的。这种焦炭具有易于
调整钢包中的碳含量,达到一包多号的目的。增碳破裂的针状结构,有时称之为石墨焦,煅烧后主要用
剂采用的材料主要有石墨、类石墨、电极块、焦炭、碳于制造石墨电极。粒状石油焦呈硬质颗粒状,是将
化硅等材料。常用的电极块、碳化硅增碳剂具有含硫和沥青烯含量高的原料,用延迟焦化法制得的,主
碳量高、抗氧化性强的优点,但生产工艺比较复杂,要用作燃料。流态石油焦是在流态床内用连续焦化
成本高;以焦炭粉、石墨为增碳材料,生产成本比电法制得的,呈细小颗粒状,结构无方向性,硫含量高
极块等材料低,但所含灰分、硫含量高,碳含量较低,挥发分低。
增碳效果不佳
生石油焦中的杂质含量高,不能直接用作增碳
1增碳剂种类
剂,必须先经过燬烧处理。燬烧石油焦是为了除去
硫、水分和挥发分。将生石油焦于1200~1350℃煅烧,
可以用作增碳剂的材料很多,常用的有人造石可以使其成为基木上纯净的碳。煅烧石油焦的最大
墨、煅烧石油焦、天然石墨、焦炭、无烟煤,以及用这用户是制铝业,70%用于制造使铝矾土还原的阳极。
类材料配成的混合料。
美国牛产的煅烧石油焦,用于铸铁增碳剂的约占6%。
1.1石油焦
1.2天然石墨
石油焦是目前广泛应用的增碳剂。石油焦是精
天然石墨分为鱗片石墨和微晶石墨两类。微晶
收稿日期:2016-01-14
第3期
惠国栋等:增碳剂及其选用
石墨灰分含量高,一般不用作铸铁的增碳剂。鳞片由于人造石墨制品的价格昂贵,铸造厂常用的人造
石墨有很多品种,高碳鳞片石墨需用化学方法萃取,石墨增碳剂大都是制造石墨电极时的切屑、废旧电
或加热到高温使其中的氧化物分解、挥发,这种鏻片极和石墨块等循环利用的材料,以降低生产成本。
石墨产量不多且价格高,一般也不用作增碳剂。低熔炼球瞾铸铁时,为使铸铁的冶金质量上乘,增碳剂
碳鳞片石墨中的灰分含量高,不宜用作增碳剂。用宜首选人造石墨,为此,最好向附近采用电弧炉炼钢
作增碳剂的主要是中碳鳞片石墨,但用量也不多。的企业或电解铝生产企业购买废电极,自行破碎到
1.3人造石墨
要求的粒度
各种増碳剂中,品质最好的是人造石墨。制
焦炭和无烟煤
造人造石墨的主要原料是粉状的优质煅烧石油
电弧炉炼钢过程中,可以在装料时配加焦炭或
焦,在其中加沥青作为粘结剂,再加入少量其他辅无烟煤作为增碳剂,由于其灰分和挥发分含量较高,
料。各种原材料配好以后,将其压制成形,然后在感应电炉嫆炼锛铁时很少用作增碳剂。关于铸铁行
2500-3000℃、非氧化性气氛中处理,使之石墨化。业常用的几种增碳剂的成分,表1中列出了一些典
经高温处理后,灰分、硫、气体含量都大幅度减少。型的测定数据供参照。
表1常见增碳剂成分
种类
碳含量/%灰分/%水分/%挥发分/%硫含量%氮含量%
人造石墨
≥9
≤0.4
≤0.20
≤0.10
≤0.05
≤0.005
天然石墨
≥85
≤13.2
≤0.06
≤0.44
≤0.35
≤0.060
煅烧石油焦
≥96
≤0.4
≤0.40
≤0.30
≤1.5
≤0.600
石墨化石油焦
≥9g
≤0.4
≤0.10
≤0.20
0.30
≤0.080
煅后沥青焦
≥96
≤0.5
≤0.50
≤0.50
≤0.40
≤0.700
焦炭
≥85
≤9.0
≤0.30
≤1.00
≤1.00
≤1.000
无烟煤
≥90
≤2.5
≤2.00
≤3.50
≤0.2
≤0.600
2增碳剂的选用
有人在保持其他条件不变的情况下进行过对比试
验,其要点如下:在无芯感应电炉中熔炼灰铸铁,铸
2.1固定碳和灰分的含量
铁的目标碳当量为4.,03%(W=3.4%,W=1.9%,
固定碳和灰分是增碳剂中此消彼长的两个对立WMn=0.55%)。炉料的配比是:铸造生铁16%、回炉
参数,也是影响增碳效率的两个最重要的参数。増料30%、废钢52%、增碳剂2%。增碳剂与金属炉料
碳剂中的固定碳含量高、灰分低,则增碳效率高;反同时加入炉内,不同增碳剂的增碳效率见表2。2)
之则增碳效率低。由于生产条件的影响因素很多,出铁时加增碳剂。出铁时在包内加增碳剂,增碳效
很难严格评定两参数各自对增碳效率的影响。灰分率比加入炉内者低得多。美国有人曾在包内加入不
高,对增碳有抑制作用,而且还会使炉渣量增多,从同增碳剂进行对比试验,其要点如下:熔炼的铸铁是
而延长作业时间,増加电耗,增加冶炼过程中的劳动低碳当量铸铁,目标成分是:W=2.55%,W=1.7%,
量。采用熔沟式感应电炉,如增碳剂加入炉内,尤其Wwn=0.4%。出铁时,铁液温度为1510~1530℃。增
应选用低灰分的品种,以免熔沟中聚集氧化