中频炉熔炼灰铁的工艺、质量控制浅论（二） 3.1 增碳率的控制和增碳剂的使用 对于中频炉熔炼灰铁，许多人都以为只要炉前控制住铁水的化学成分和温度，就能熔炼出优质 铁水，但事实并非如此简单。中频炉熔炼灰铁的重中之重是控制增碳剂的核心作用，核心技术是铁 水增碳。增碳率越高，铁水的冶金性能越好。这里所说的增碳率，是铁水中以增碳剂形式加入的碳， 而不是炉料中带入的碳。生产实践表明，在炉料配比中生铁比例高，白口倾向大；增碳剂比例增大， 白口倾向减小。这就要求在配料中要多用廉价的废钢和回炉料，少用或不用新生铁，这种采用废钢 增碳工艺的铁水中存在大量细小的弥散分布的非均质晶核，降低了铁水的过冷度，促使了以 A 型石 墨为主的石墨组织的形成。同时，生铁用量的减少，也减小了生铁粗大石墨的不良遗传作用，而且 灰铁的性能也随着废钢用量的增加而提高。在实际生产中就曾发现，在废钢用量约为 30%的情况下， 同样用废钢、回炉料、新生铁做炉料，在化学成分基本相同时，中频炉熔炼的灰铁比冲天炉熔炼的 性能低，强化孕育效果也不明显，这就是废钢用量少、增碳率低的缘故。由此足见增碳对于保证灰 铁的熔炼质量、改善铸铁的组织与性能的重要性。 灰铁的性能是由基体组织和石墨的形态、大小、数量及分布决定的，改变石墨形态是改变铸铁 性能的重要途径。相比而言，基体组织较容易控制，它主要取决于铁水的化学成分和冷却速度。但 石墨形态
　　却不容易控制，它要求铁水的石墨化程度要好。而奇怪的是只有新增碳才参与石墨化，炉 料中的原始碳并不参与石墨化。如果不用增碳剂，熔炼出的铁水虽然化学成分合格，温度也合适， 孕育也合理，但铁水却表现不佳：看似温度较高，流动性却不太好，缩孔、缩松倾向大，易吸气， 易产生白口，截面敏感性大，铁水夹杂物多。这些都是铁水增碳率和石墨化程度低造成的。 碳在原铁水中的存在形式主要为细小的石墨和碳原子，从细化石墨的角度考虑，原铁水中不希 望有过多的碳原子，其势必会减少石墨的核心数，并且碳原子在冷却过程中更易形成渗碳体，而细 小的石墨可以直接作为非均质形核核心。细化石墨、增加核心是实现铸铁高性能的关键，增大增碳 剂用量可以增加形核核心数量，进而为细化石墨打下坚实的基础。因此，在实际生产中应强调增碳 剂的使用和增碳效果：①增碳剂的吸收率与其 C 含量直接相关，C 含量越高，则吸收率越高。②增 碳剂的粒度是影响其溶入铁水的主要因素，实践证明，增碳剂的粒度应以 1~4mm 为好，有微粉和粗 粒增碳效果都不好。③硅对增碳效果有较大影响，高硅铁水增碳性差，增碳速度慢，故硅铁应在增 碳到位后加入，要遵循先增碳后增硅的原则。④硫能阻碍碳的吸收，高硫铁水比低硫铁水的增碳速 度迟缓很多。⑤石墨增碳剂能提高铁水的形核能力，吸收率也比非石墨增碳剂高 10%以上，故应选 用低氮石墨增碳剂。⑥增碳剂的使用方法推荐使用随炉装入法，即先在炉底加入一定量的小块回炉 料和废钢，然后把增碳剂按配料量需要全部加入，上面再压一层小块废钢和生铁，之后再边熔化

　　边 加炉料。此法简便易行，生产效率高，吸收率可达 90%。如果增碳剂的加入量很大，可以分两批加 入，先加 60%~70%于炉底废钢垫层上，剩下的在继续加废钢的过程中加入。在铁水温度 1400~1430 ℃时也可加增碳剂，目标是要把铁水 C 含量增至达到牌号要求上限。⑦增碳剂的加入时间不可过迟， 在熔炼后期加入增碳剂有两方面不利：其一，增碳剂易烧损，碳吸收率很低。其二，后期加入的增 碳剂需要额外的熔化、吸收时间，迟缓了化学成分调整和升温时间，降低了生产效率，增加了电耗， 而且有可能带来由于过度升温而造成的危害。⑧铁水的搅拌可以促进增碳，特别是附着在炉壁的石 墨团，如果不用过度升温和一定时间的铁水保温，不易溶于铁水，中频炉较强的电磁搅拌对增碳有利。 3.2 温度的控制 灰铁熔化期的温度不宜过高，一般控制在 1400℃以下。如果熔化温度过高，合金的烧损或还原会影响熔炼后期的成分调整。在炉料熔清炉温达 1460℃后，取样快速检验，然后扒净渣，再加入铁 合金等剩余的炉料。扒渣温度对铁水质量的影响很大，它与稳定的化学成分、孕育效果密切相关， 并直接影响到出炉温度的控制。扒渣温度过高，会加剧铁水石墨晶核的烧损和硅的还原、偏高（酸 性炉衬中），并产生排碳作用，影响按稳定系结晶；若扒渣温度过低，铁水长时间裸露，C、Si 烧损 严重，需再次调整成分，延长了冶炼时间，并使铁水过热，增大过冷度，易使成分失控，破坏正常 结晶。