一、核心定義
增碳劑是一種在冶金過程中，特別是煉鋼和鑄造行業(yè)中，用于向金屬液（如鐵水或鋼水）中補充碳元素的材料。簡單來說，它的主要作用就是 “給金屬加碳”。
在冶煉過程中，由于原料（如廢鋼）的碳含量不足或工藝流程（如電爐冶煉）會導(dǎo)致碳的燒損，使得最終金屬液的碳含量達不到目標要求。這時，就需要通過人工添加增碳劑來精確調(diào)整其碳含量。
二、主要作用
增碳劑在冶金過程中的作用至關(guān)重要，主要包括：
1. 補充碳元素：這是最基本的功能，確保鑄件或鋼產(chǎn)品的最終碳含量符合化學(xué)成分標準。
2. 提高鑄件質(zhì)量：
強化孕育效果：促進石墨的形核，使鑄鐵中的石墨更加細小、均勻，從而提升材料的力學(xué)性能。
改善機械性能：能有效提高鑄件的強度、硬度和耐磨性。
3. 降低生產(chǎn)成本：在電爐冶煉中，可以大量使用價格相對低廉的高碳廢鋼或回爐料，然后通過添加增碳劑將碳含量調(diào)整到所需水平，這比全部使用優(yōu)質(zhì)生鐵要經(jīng)濟得多。
4. 減少鐵水氧化：增碳劑中的碳可以與鐵水中的氧反應(yīng)，降低氧含量，從而減少夾雜物和氣孔缺陷。
三、主要種類
增碳劑根據(jù)其原料和制造工藝的不同，主要分為以下幾類：
1. 人造石墨增碳劑
來源：由石油焦、瀝青焦等經(jīng)過高溫石墨化處理（約2500-3000°C）制成。
特點：碳含量高（通?！?8.5%），硫含量極低，吸收率高（通?？蛇_90%以上），是目前質(zhì)量最好的增碳劑。
應(yīng)用：主要用于生產(chǎn)高性能球墨鑄鐵、高級合金鋼等對質(zhì)量要求嚴格的領(lǐng)域。
2. 煅后石油焦增碳劑
來源：石油焦經(jīng)過約1200-1300°C的煅燒處理，去除揮發(fā)分和水分。
特點：碳含量較高（通常98%-99.5%），但未經(jīng)石墨化，其晶體結(jié)構(gòu)不同于石墨，吸收率略低于人造石墨。
應(yīng)用：應(yīng)用非常廣泛，是普通灰鑄鐵和鋼液增碳的常用選擇，性價比較高。
3. 天然石墨增碳劑
來源：由天然鱗片石墨經(jīng)提純加工而成。
特點：碳含量也較高，但吸收率和穩(wěn)定性通常不如人造石墨。
應(yīng)用：在一些特定場合使用。
4. 煤質(zhì)增碳劑
來源：由無煙煤經(jīng)高溫焙燒制成。
特點：價格最便宜，但碳含量相對較低，硫含量和灰分較高，吸收率也較低。
應(yīng)用：主要用于對硫含量要求不高的普通灰鑄鐵或作為輔助增碳劑。
四、關(guān)鍵性能指標
選擇增碳劑時，主要看以下幾個指標：
固定碳含量：核心指標，越高越好，意味著雜質(zhì)少，增碳效率高。
硫含量：關(guān)鍵有害指標，硫會阻礙石墨化，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生脆性，硫含量越低越好。
灰分：指不能燃燒的無機物雜質(zhì)，灰分高會增加爐渣量，影響鐵水質(zhì)量。
揮發(fā)分：未完全碳化的有機物，揮發(fā)分離會影響吸收率并產(chǎn)生煙霧。
水分：必須嚴格控制，水分會帶入氫和氧，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣孔。
氮含量：對于一些鋼種，過高的氮含量是有害的，需要特別關(guān)注。
吸收率：指實際進入金屬液的碳占加入總碳量的百分比。吸收率受增碳劑本身品質(zhì)、加入方法、鐵水溫度等多種因素影響。
注：僅供參考