在感應電爐鑄造生產中，為了降低成本，而大量使用廢鋼。因而，需要在生產中對鐵液進行增碳工藝。

    感應電爐生產，增碳工藝成為保障鑄件質量的重要工藝。接下來，我們就講一講電爐鑄造使用增碳劑的一些方法與注意事項。

    一、用木炭增碳進行增碳。

    在一些受當地條件限制的鑄造廠，因為沒增碳劑和生鐵，卻有大量廢鋼和木碳，所以就用木炭增碳熔煉廢鋼，以生產礦山用的低鉻鑄鐵磨球。

    1.木炭加入方法試驗

    木炭的主要化學成分是碳，和增碳劑比較，硫、磷含量較低，從理論上講，應該是很好的增碳劑。但，木炭密度小，在鋼液中容易漂浮上來；另外，木炭燃點低，在升溫過程中會提前燃燒掉，如果不采取措施，鋼液的增碳率就非常有限，為了因地制宜解決生產中的實際問題，做了以下試驗：熔煉設備為1噸的中頻感應電爐，原材料為礦山報廢結構件A3鋼，木炭為闊葉雜木焙燒，用國產滴定法碳硫分析儀化驗。

    A、爐底加約1/3廢鋼，爐子中間加木炭，木炭上面再加廢鋼壓住。每1%的木炭增碳率為0.6%--0.7%。

    B、先開爐熔化約1/3的鋼液，再加木炭，木炭上面再加廢鋼壓住，繼續熔化，在熔煉期間一直用造渣劑覆蓋住鋼液。每1%的木炭增碳率為0.6%--0.7%。

    C、先一奧運年熔化1/3的鋼液，木炭上面加造渣劑，然后再加廢鋼壓住，繼續熔化。在熔煉期間一直用造渣濟覆蓋住鋼液。每1%木炭的增碳率為0.7%--0.83%。

    根據長期實踐，采用C增碳效果較好，碳得吸收率高。熔化1噸鋼液加22千克木炭，金屬液的含碳量可達1.9%左右。在出爐前化驗后，有時需要調整成分。微量調整含碳用量用木炭就不太容易了，這時就需要生鐵、廢電極或者增碳劑來增碳。

    木炭的大小對增碳率也有很大的影響，太大太小吸收率都比較低。50毫米的塊度增碳率高，也便于操作。尤其是長條狀的和大塊的木炭加入爐內，由于很難覆蓋嚴實，所以增碳率較低。

    2.生產應用與經濟分析。

    有些廠生產礦山用磨球，金屬模型澆注，打磨后低溫退，定期部開磨球做檢查。平均硬度為45—50HRC，抗拉強度σb=500—600MPa，沖擊韌度αK=8-15J/cm?。經球磨機磨礦石長期使用統計，磨球破碎率＜0.5%，磨耗＜500克/噸礦粉，滿足用戶需要。

    實際生產配料為：廢鋼800千克，回爐料200千克，木炭或者增碳劑22千克，錳鐵6千克，硅鐵5千克，鉻鐵千克。

    二、用增碳劑進行增碳的工藝

    1.增碳劑中未溶解微粒的石墨化作用

    在熔化的鐵液中，增碳劑除了有已熔入鐵液的碳外，還有殘留、未熔入的石墨形式的碳，并以粒狀被卷入攪拌的液流之中。未熔、粗大的石墨粒子，在通電時大部分懸浮在爐壁附近的鐵液液面，一部分則附著在相當于攪拌死角的爐壁中部。此時，一旦通電停止，這些粗大的石墨粒子由于浮力會慢慢懸浮出來。超出光學顯微鏡觀察范圍的極小的微粒子在石墨熔解的過程中，不但在通電時，即使在通電停止時都能懸浮在鐵液之中。

    越是接近于構成共晶晶核的物質，即使所添加的石墨與共晶石墨的結晶有些不同，但與其他能夠推斷為形成石墨核心的物質相比較，耦合度要大些。從此觀點出發可認為：懸浮的微細石墨粒子有利于生產石墨核心，可起到防止鑄鐵過冷和白口化的作用。

    2.增碳劑粒度對增碳劑效果的影響

    A.增碳劑粒度對增碳時間的影響。

    增碳劑粒度是影響增碳劑熔入鐵液的主要因素。用下表中成分大致相同而粒度有所不同的增碳劑A、B、C做增碳效果試驗。

    盡管經過15分鐘后增碳率是相同的，但達到90%增碳率的增碳時間則大有區別。使用未經粒度處理增碳劑。使用未經處理的增碳C要13分鐘，除去微粉的增碳劑A要8分鐘。而除去微粉和粗粒的增碳劑B僅需6分鐘。這說明增碳劑粒對增碳時間有較大的影響，混入微粉和粗粒都不好，尤其在微粉含量高時，增碳效果和時間都不理想。

    B、增碳劑粒度對增碳量的影響

    粒度偏粗的增碳劑G的增碳效果較好；而適當除去微粉和粗粒的增碳劑A的增碳效果好。

    因此，為了提高增碳效果，對增碳劑應做除去微粉和粗粒的粒度處理。

    3.鐵液化學成分對增碳劑增碳效果的影響

    A、硅對增碳劑增碳效果的影響

    鐵液中的硅對增碳效果有較大的影響。硅含量高的鐵液增碳性不好。

    鐵液中硅的質量分數高時，增碳速度慢。

    B、硫對增碳劑增碳的影響

    正如鐵液中硅的質量分數對增碳效果的影響那樣，硫的含量對增碳也有一定的影響。過低的硫會使增碳劑增碳速度降低。

    4.增碳劑的選擇及加入方法

    A應選擇含氮量少的增碳劑

    鑄鐵鐵液中通常氮的質量分數在100×10-6以下。如果含氮量超過此濃度｛（150—200）×10—6或者更高｝，易使鑄件產生龜裂、給縮松或疏松缺陷，厚壁鑄件更容易產生這類缺陷。這是由于廢鋼配比增加時，要加大增碳劑的加入量引起的。焦炭系增碳劑，特別是瀝青焦含有大量的氮。電極石墨的氮的質量分數在0.1%以下或極微量，而瀝青焦氮的質量分數約為0.6%。多量的氮不僅容易產生鑄造缺陷，而且氮可以促使珠光體致密、鐵素體硬化，顯著提高強度。

    B、增碳劑的加入方法。

    鐵液的攪拌可以促進增碳，因此攪拌力弱的中頻感應電爐與攪拌力強的工頻感應電爐比較，增碳相對困難得多，所以中頻感應電爐有增碳跟不上金屬爐料的熔化速度的可能性。

    即使攪拌力強的工頻感應電爐，增碳操作也不能忽視。這是因為從感應電爐熔煉的原理圖可知，感應電爐內存在著死角，在爐壁停留、附著的石墨如果不用過度升溫或長時間的猴液保溫是不能熔入鐵液的。鐵液過度升溫和長時間的保溫，會增大鐵液過冷度，有加大鑄件白口化傾向。此外，對于爐壁附近產生強感應電流的中頻感應電爐熔煉時，鉆進的金屬被熔化，會導致侵蝕和損傷爐壁。因此，在廢鋼配比高，加入增碳劑量多和情況下，要更加注意。

    增碳劑的加入時間也不能忽視。增碳劑的加入時間若過早，容易使其附著在爐底附近，而且附著爐壁的增碳劑又不易被熔入鐵液。與之相反，加入時間過遲，則失去了增碳的時機，造成熔煉、升溫時間的遲緩。這不僅延遲了化學成分分析和調整的時間，也有可能帶來由于過度升溫而造成的危害。因此，增碳劑還是在加入金屬爐料的過程中一點一點地加入為好。