在钢铁产品的炼制过程中,因为炼制时间范围、保溫时间范围、过热时间长等因素的影响,铁水中碳的熔融损失增加,致使铁水碳含量下降。铁水碳含量达不到精炼所需的理论值。在炼制过程中,为补充燃烧钢中的碳含量而添加的碳质材料称为增碳剂。增碳剂在应用过程中需要特别留意它的吸收率状况,但终究会因为一些因素的影响使它的吸收率偏离正常值,接下来我们一起认识一下影响煤质增碳剂吸收率的主要因素:
1、碳化剂粒度的影响:应用煤质增碳剂的增碳过程涉及溶解扩散作用过程和氧化损失过程。当增碳剂的粒径不同时,其溶解扩散作用速率和氧化损失速率也不同。增碳剂的吸收率关键在于增碳剂的溶解扩散作用效率与氧化损失率的整体的作用:一般状况下,增碳剂颗粒小,溶解速率快,损失率大。增碳剂颗粒大,溶解速度慢,氧化损失率高损失率很小。煤质增碳剂粒度的选择与炉子直径和容量有关。
一般状况下,炉子的直径和容量比较大,而增碳剂的粒径比较大;反过来,则化油器的粒径较小。电炉炼制1t以下结晶石墨,其粒度要求为0.5~2.5mm;1t~3t电炉炼制结晶石墨要求粒度为2.5~5mm;3t~10t电炉炼制结晶石墨要求粒径为5.0~20mm;结晶石墨的粒径覆盖在钢包要求0.5~1mm。
2、增碳剂(低亚硫酸根石油焦/煅烧石油焦)加入量的影响:在一定的溫度和相同的化学成分下,铁水中碳的饱合浓度是恒定的。在一定的饱合条件下,增碳剂的加入量越大,溶解扩散作用所需时间范围越长,相应的损失越大,吸收率也会下降。
3、溫度对增碳剂吸收率的影响:从力学和热学的角度看,铁水的氧化性与C-Si-O体系的平衡溫度有关,即铁水中的O与C、Si发生反应。平衡溫度随目标C和Si含量的变化而变化。当铁水温度高于平衡溫度时,碳氧化优先发生,碳和氧生成CO和CO2。这样,铁水中的碳氧化损失增加。所以,当渗碳溫度高于平衡溫度时,煤质增碳剂的吸收率下降。当渗碳溫度低于平衡溫度时,因为溫度下降,碳的饱合溶解度下降,碳的溶解和扩散作用速率下降,当渗碳溫度在平衡溫度时,煤质增碳剂的吸收率最高。
4、铁水混合对增碳剂吸收率的影响:混合有助于碳的溶解和扩散作用,避免煤质增碳剂漂浮在铁水表面而被灼烧。增碳剂未充分溶解前,混合时间长,吸收率高。混合还可以缩短碳化保溫时间范围,缩短生产周期,避免合金元素在铁水中的燃烧。但是,如果混合时间范围过长,不仅对炉子的寿命有较大影响,并且在渗碳剂溶解后,混合会加剧铁水中碳的流失。所以,适度混合铁水的时间范围应适当,以确保增碳剂充分溶解。
5、铁水化学成分对增碳剂(低亚硝石油焦/煅烧石油焦)吸收率的影响:当铁水初始碳含量较高时,在一定溶解度终极下,增碳剂(低亚硫酸根石油焦/煅烧石油焦)吸收速度慢,吸收量小,燃烧损失比较大,增碳剂吸收率低。当铁水的初始碳含量较低时,状况则相反。此外,铁水中的硅和硫阻碍了碳的吸收,下降了渗碳剂的吸收率;锰元素有助于碳的吸收,提高了渗碳剂(低亚硫酸石油焦/煅烧石油焦)的吸收率。从影响程度来看,硅是最大的,其次是锰,碳和硫受影响较小。所以,在实际生产过程中,应先添加碳,再添加锰。
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