增碳剂的好坏可以通过多个指标来衡量,以下是一些主要的判断标准:
一、固定碳含量
定义:固定碳是增碳剂中真正有用的部分,其值越高,增碳效果越好。固定碳含量是通过计算样品中的水分、挥发分、灰分及硫分后得出的。
标准:一般来说,优质增碳剂的固定碳含量应大于96%。
二、灰分
定义:灰分是增碳剂在高温下燃烧后剩余的残渣,其含量越低越好。
影响:灰分含量高的增碳剂容易在熔炼过程中产生大量烟尘和炉渣,增加能耗,降低碳的吸收率,同时还会延长作业时间,增加电耗和劳动量。
标准:石墨增碳剂的灰分较低,约为0.5%~1.0%;而煅烧无烟煤的灰分较高,即使优质的也不会低于4%~5%。
三、硫分
影响:硫是干扰球化的有害元素,对于生产球墨铸铁的原铁液,硫含量应严格控制。而对于灰铸铁,适量的硫可以稳定珠光体,但过量则有害。
标准:球墨铸铁用增碳剂的硫含量应尽量低,一般要求S≤0.015%;而灰铸铁用增碳剂的硫含量可以稍高一些,但也要根据具体需求来确定。
四、挥发分
定义:挥发分是增碳剂在加热过程中逸出的气体和水分,其含量越低越好。
影响:挥发分进入钢水会增加铁水中的气体含量,增加铸件产生气孔类缺陷的危险性。
标准:处理得当的增碳剂挥发分应在0.5%以下。
五、粒度
影响:增碳剂的粒度大小应针对不同的熔炼方式、炉型以及熔炼炉的尺寸来选择。粒度均匀且适中的增碳剂可以提高碳的吸收率。
标准:例如,针对感应电炉的颗粒度在0.2~6mm之间;钢和其他黑色金属颗粒度在1.4~9.5mm之间;高碳钢要求低氮且颗粒度在0.5~5mm之间。
六、水分
影响:水分带进钢水中会增加钢水中的含氢量,对铸件质量产生不利影响。
标准:增碳剂的全水分指标应尽量低,小袋装增碳剂的水分应≤1%,破碎分装前的原料焦水分应≤3%。
七、氮含量
影响:氮含量在灰铸铁中的作用具有两面性。适量的氮可以稳定珠光体、使片状石墨弯曲、尖端钝化,从而提高灰铸铁的力学性能;但过量的氮则会导致铸件产生裂隙状的氮气孔缺陷。
标准:灰铸铁多选煤质或石油焦增碳剂,其含氮量在1000ppm左右就可以满足大多数铸件材质的要求。而生产球墨铸铁则需要选择含氮量更低的石墨增碳剂或石墨化增碳剂。
综上所述,区别增碳剂的好坏需要综合考虑固定碳含量、灰分、硫分、挥发分、粒度、水分以及氮含量等多个指标。在实际应用中,应根据具体需求和炉况条件来选择合适的增碳剂。