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增碳剂的结构特点

铸铁常常使用的增碳剂是1种碳质材料,主要成份是碳。碳质材料主要有石墨和无定形碳。石墨为6方层片结晶,石墨晶体中的碳原子是层状排列的,在同层原子之间是以共价键结合,其结协力较强;而层与层之间则是以极性键结合,其结协力较弱。因此,石墨极易分层剥离,强度极低。由于石墨晶体具有这样的结构特点,因此在铁液中长大时就容易长成片状结构。无定形碳也是6方层片状结晶,与石墨不同的地方在于6角形配列不完全,层间距离略大。
根据增碳剂中碳的晶体结构,增碳剂可分为非晶态和晶体态。根据碳在增碳剂中的存在形态,分为石墨增碳剂和非石墨增碳剂。石墨增碳剂主要有石墨电极、石墨电极边角料及碎屑、石墨压粒、微晶石墨等;另外,碳化硅(SiC)具有和石墨类似的6方结构,也被列为石墨增碳剂的1种特殊形态。非石墨增碳剂主要有沥青焦、锻烧石油焦、焦炭压料、锻烧无烟煤等。
增碳剂中以单质情势存在的碳,融化温度为3727℃,在铁液温度下不能融化,因此,增碳剂中的碳主要通过溶解和分散两种方式溶于铁液。当铁液的wC=2.1%时,石墨增碳剂中的石墨可直接在铁液中溶解直溶。而非石墨碳的直溶现象基本不存在,只是随着时间的推移,碳在铁液中逐渐分散溶解。因此,对电炉熔炼合成铸铁的增碳,采取石墨增碳的增碳速度显著高于非石墨增碳剂。
有资料显示,碳在铁液中的溶解遭到达固体粒子表面液体边界层传制动的影响。用焦炭和煤颗粒所得的结果与石墨所得的结果对照,发现石墨增碳剂在铁液中的分散溶解速度明显快于焦炭和煤颗粒1类的增碳剂。用电子显微镜视察了部份溶解的焦炭和煤颗粒样品,发现在样品表面构成了1层很薄的粘性灰层,这是影响其在铁液中分散溶解性的主要缘由。
对电炉熔炼,增碳技术的核心是使用高品质的增碳剂。参考有关资料,认为所选用的增碳剂应具有以下特点:
(1)选用经太高温石墨化处理的增碳剂,只有经高温处理后,碳原子才能从原来的无序排列变成片状排列,片状石墨才能成为石墨形核的核心,使石墨化。
(2)好的增碳剂含硫都非常低,wS<0.03%是1个重要指标。
(3)增碳剂的孔隙率对增碳效果和增碳剂吸收率也很重要,因此高温石墨化的石油焦增碳剂比电极石墨碎,增碳效果好。

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