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碳化硅（又名：碳硅石、金鋼砂或耐火砂），化學簡式：SiC，是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑為原料通過電阻爐高溫冶煉而成的一種耐火材料。碳化硅在大自然也存在于罕見的礦物，莫桑石中。在當代C、N、B等非氧化物高技術耐火原料中，碳化硅為應用廣泛、經濟的一種。我國工業**的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種，均為六方晶體，比重為3.20～3.25，顯微硬度為2840～3320kg/mm2。結構簡介英文名稱：silicon carbide,俗稱金剛砂。純碳化硅是無色透明的晶體。工業碳化硅因所含雜質的種類和含量不同，而呈淺黃、綠、藍黑色，透明度隨其純度不同而異。碳化硅晶體結構分為六方或菱面體的 α-SiC和立方體的β-SiC（稱立方碳化硅)。α-SiC由于其晶體結構中碳和硅原子的堆垛序列不同而構成許多不同變體，已發現70余種。β-SiC于2100℃以上時轉變為α-SiC。碳化硅的工業制法是用優質石英砂和石油焦在電阻爐內煉制。煉得的碳化硅塊，經破碎、酸堿洗、磁選和篩分或水選而制成各種粒度的產品。物品種類碳化硅有黑碳化硅和綠碳化硅兩個常用的基該品種，都屬α-SiC。①黑碳化硅含SiC約95%，其韌性高于綠碳化硅，大多用于**抗張強度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。②綠碳化硅含SiC約97%以上，自銳性好，大多用于**硬質合金、鈦合金和光學玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅，它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體，用以制作的磨具適于軸承的超精**，可使表面粗糙度從Ra32～0.16微米一次**到Ra0.04～0.02微米。化學特性碳化硅由于化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好，除作磨料用外，還有很多其他用途，例如：以特殊工藝把碳化硅粉末涂布于水輪機葉輪或汽缸體的內壁，可提高其耐磨性而延長使用壽命1～2倍；用以制成的耐火材料，耐熱震、體積小、重量輕而強度高，節能效果好。低品級碳化硅（含SiC約85%）是極好的脫氧劑，用它可加快煉鋼速度，并便于控制化學成分，提高鋼的質量。此外，碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒。碳化硅的硬度很大,莫氏硬度為9.5級，僅次于世界上硬的金剛石（10級），具有優良的導熱性能，是一種半導體，高溫時能抗氧化。碳化硅分類及性質：中文名稱:碳化硅中文別名:碳化硅晶須英文名稱:Silicon Carbide (Black)英文別名:Silicon Carbide Black; silanyliumylidynemethanide; methylsilane; carbon(+4) cation; silicon(-4) anionCAS:409-21-2EINECS:206-991-8分子式：SiC分子量:40.0962碳化硅有70種結晶型態。α-碳化硅為常見的一種同質異晶物，在高于2000 °C高溫下形成，具有六角晶系結晶構造（似纖維鋅礦）。β-碳化硅，立方晶系結構，與鉆石相似，則在低于2000 °C生成，結構如頁面附圖所示。雖然在異相觸媒擔體的應用上，因其具有比α型態更高之單位表面積而引人注目，但直到今日，此型態尚未有商業上之應用。因其3.2的比重及高的升華溫度（約2700 °C），碳化硅很適合做為軸承或高溫爐之原料物件。在任何已能達到的壓力下，它都不會熔化，且具有相當低的化學活性。由于其高熱導性、高崩潰電場強度及高大電流密度，在半導體高功率元件的應用上，不少人試著用它來取代硅。此外，它與微波輻射有很強的偶合作用，并其所有之高升華點，使其可實際應用于加熱金屬。純碳化硅為無色，而工業**之棕到黑色系由于含鐵之不純物。晶體上彩虹般的光澤則是因為其表面產生之二氧化硅保護層所致。歷史沿革碳化硅是由美國人艾奇遜在1891年電熔金剛石實驗時，在實驗室偶然發現的一種碳化物，當時誤認為是金剛石的混合體，故取名金剛砂，1893年艾奇遜研究出來了工業冶煉碳化硅的方法，也就是大家常說的艾奇遜爐，一直沿用到今，以碳質材料為爐芯體的電阻爐，通電加熱石英SIO2和碳的混合物生成碳化硅。關于碳化硅的幾個事件1905年在隕石中發現碳化硅1907年碳化硅晶體發光二極管誕生1955年理論和技術上重大突破，LELY提出生長高品質碳化概念，從此將SiC作為重要的電子材料1958年在波士頓召開世界碳化硅會議進行學術交流1978年六、七十年代碳化硅主要由前蘇聯進行研究。到1978年采用“LELY改進技術”的晶粒提純生長方法1987年～到今以CREE的研究成果建立碳化硅**線，供應商開始提供商品化的碳化硅基產能情況我國有碳化硅冶煉企業200多家，年**能力220多萬噸（其中：綠碳化硅塊120多萬噸，黑碳化硅塊約100萬噸）。冶煉變壓器功率大多為6300~12500kVA，大冶煉變壓器為32000kVA。**制砂、微粉**企業300多家，年**能力200多萬噸。2012年，我國碳化硅產能利用率不足45%。約三分之一的冶煉企業有**制砂微粉**線。碳化硅**制砂微粉**企業主要分布在河南、山東、江蘇、吉林、黑龍江等省。我國碳化硅冶煉**工藝、技術裝備和單噸能耗達到世界水平。黑、綠碳化硅原塊的質量水平也屬世界。我國碳化硅與世界先進水平的差距主要集中在四個方面：一是在**過程中很少使用大型機械設備，很多工序依靠人力完成，人均碳化硅產量較低；二是在碳化硅深**產品上，對粒度砂和微粉產品的質量管理不夠精細，產品質量的穩定性不夠；三是某些產品的性能指標與發達國家同類產品相比有一定差距；四是冶煉過程中一氧化碳直接排放。國外主要企業基本實現了封閉冶煉，而我國碳化硅冶煉幾乎全部是開放式冶煉，一氧化碳全部直排。2012年，我國企業開發出了封閉冶煉技術，實現了一氧化碳全部回收，但是距離全行業普及還有很長的路要走。根據中國機床工業協會磨料磨具專委會碳化硅專家委員會的數據，截到2012年底，全球碳化硅產能達260萬噸以上，產能達到1萬噸以上的國家有13個，占全球總產能的98%。其中中國碳化硅產能達到220萬噸，占全球總產能的84%。市場需求我國碳化硅冶煉企業主要分布在甘肅、寧夏、青海、新疆、四川等地，約占總產能85%。2012年在中國經濟發展速度放緩的情況下，**情況普遍不理想，加之光伏企業舉步維艱，碳化硅作為耐材、磨料和光伏行業的基礎原材料，出口和內銷均大幅下滑。綠碳化硅微粉**企業更是身陷光伏企業的債務鏈條，多數冶煉企業沒有開工，或者短暫開工后即停產。一、**量2012年全年中國黑碳化硅產能沒有正常釋放，一方面是成交緩慢，庫存消耗慢,占壓資金量大，另一方面是下游行業消費商回款時間長，欠款現象嚴重，導致某些企業資金鏈緊張。目前我國黑碳化硅的主產地為寧夏和甘肅，青海和新疆的原有產能逐漸被淘汰，加上湖北丹江口弘源的冶煉產能，共計76.9萬噸， 2012年總產量約為34萬噸，黑碳化硅冶煉企業的產能利用率約為44.5%。二、消費及庫存中國綠碳化硅冶煉的主產地是甘肅、青海、新疆和四川。四川主要靠水力發電站供電，受到枯水期電力短缺的影響，一年的**時間只在4-10月份，長能堅持6個月的**，但四川的冶煉爐幾乎沒有正常開工，主要因為市場需求疲軟，庫存難以消耗。2012年前三季度，中國鋼鐵廠開工率較低，只有到10月份以后鋼廠增加了開工率，對原料和耐火材料的消耗才略有增加，消耗了部分庫存。出口總量據海關統計顯示：2012年全年，我國碳化硅出口16.47萬噸，同比下降23.83%，出口2.75億美元，同比下降44.28%，出口平均價格1671.53美元/噸，同比下降26.84%。出口量價大幅度下降。全年領證量合計17.1萬噸，占全年出口量的104%2010-2012年全年碳化硅出口情況：噸；萬美元；美元/噸年度月份2010年2011年2012年出口量223,151,32216,232,18164,695,08出口額43,798,5249,404,6727,529,26單價1,962,732,284,801,671,53各省市出口量從出口的20個省市分析，比2011年增加了一個新疆。出口數量在萬噸以上的省市分別依次為寧夏、河南、江蘇、北京、遼寧和山東，合計出口量11.8萬噸，占出口總量的71.64%，市場份額分別為18.21%、12.99%、12.71%、11.4%、9.72%和6.61%，六個省市出口數量均呈下滑態勢，其中寧夏同比下滑幅度高，為32.62%；從出口單價看，同比下滑幅度大的是遼寧，達35.3%，寧夏和江蘇的單價同比下滑也高于全國平均數。2012年我國碳化硅主要出口省市統計：噸；萬美元；美元/噸省市累計數量同比%累計金額同比%單價同比%寧夏29993.28-32,623828.38-56,271276.41-35,1河南21389.31-26,044534.83-41,052120.14-20,3江蘇20932.67-7,223149.65-39,41504.66-34,69北京18769.78-23,143740.81-41,431992.99-23,79遼寧16008.88-31,472001.86-55,661250.47-35,3山東10889.34-1,922638.24-19,072422.77-17,49出口市場我國碳化硅出口市場以亞洲和北美洲為主，出口份額分別占到全球出口份額的70.25%和23.76%，共出口到59個國別和地區，比2011年增加了6個。出口數量在千噸以上的國別和地區依次為日本、美國、韓國、臺灣、泰國、新加坡、印度、土耳其、墨西哥和德國，這10個國家和地區的合計出口數量為15.26萬噸，占出口總量的92.64%。其中位列前四名的國別和地區出口數量占比分別為30.55%、23.25%、15.5%和13.63%，四個國別和地區的出口量之和占出口總量的82.93%。除韓國出口數量同比增長85.5%外，土耳其和德國的數量同比增長引人注目，但主銷國別和地區數量同比還是有較大程度下滑，其中對日本和美國的出口數量下滑幅度均達約40%。2012年我國碳化硅主要出口市場分布圖：噸；萬美元；美元/噸國別累計數量同比%累計金額同比%單價同比%日本50318.34-39,528935.91-58,811775.88-31,89美國38296.38-39,743557.32-52,47928.89-21,13韓國25533.9185.54453.9640.961744.33-24,01臺灣省22443.79-3,316296.68-31,392805.54-29,04泰國3567.76-16,75482.24-31,661351.65-17,91新加坡3480.79-45,761123.02-54,343226.33-15,83印度3111.3110.74365.41-40,841174.47-46,58土耳其2037.8574.47229.3810.291125.59-36,78墨西哥1963.12-42,28205.77-52,871048.17-18,35德國1831.6125.93193.5140.251056.436.34出口關別從出口 13個關別分析，天津港走貨量高達9.16萬噸，占出口總量的55.64%，青島、大連、南京和上海港分別占15.98%、13.14%、11.49%和3.08%，位列第二到五位，其中大連關出貨量同比下滑幅度高；以上5個關別出口量總和占出口總量的99.33%。2012年我國碳化硅主要出口關別統計：噸；萬美元；美元/噸關別累計數量同比%累計金額同比%單價同比%天津海關91629.67-25,2510200.92-50,891113.28-34,3青島海關26323.52-11,386623.43-28,012516.16-18,77大連海關21644.45-33,256266.52-45,092895.21-17,74南京海關18917.04-16,492747.42-46,561452.35-36,01上海海關5073.23-10,41553.82-31,013062.79-23從各月出口情況分析，出口量上半年逐月提高，下半年跳躍較大，但當月平均單價一降再降，第二季度全面跌破2000美元，三季度末止跌回穩，但只在9月站上了2000美元，便又在第四季度一路下滑，全年低價格出現在11月，為1345.58美元/噸，比全年2月的高價格下跌了42.1%。從出口的123家出口企業分析，出口數量在2000噸以上的企業有29家，這29家出口量之和為11.77萬噸，占出口總量的71.4%；這29家主營企業除2家出口價格有所上升外，其他均有大幅下滑，單價降幅高的達73.6%；出口數量在1000-2000噸位之間的企業有12家，出口量之和為1.6萬噸，占比為9.79%；另有32家企業出口數量在100噸以下，32家出口量之和只占出口總量的0.27%。制造方法由于天然含量甚少，碳化硅主要多為人造。常見的方法是將石英砂與焦炭混合，并加入食鹽和木屑，置入電爐中，加熱到2000°C左右高溫制得。識別CAS號409-21-2性質化學式SIC摩爾質量40,097,g·mol外觀墨綠色無味粉末密度3,22,g/cm^3,固體熔點2730,°,C溶解度（水）不可溶危險性歐盟分類未列明若非注明,所有數據來自25,℃,100,kPa品質規格①磨料級碳化硅技術條件按GB/T2480—96。各牌號的化學成分由表6-6-47和表6-6-48給出。②磨料粒度及其組成、磨料粒度組成測定方法：按GB/T2481.2-2009。GB/T 9258.1-2000|涂附磨具用磨料粒度分析第1部分：粒度組成GB/T 9258.2-2008|涂附磨具用磨料粒度分析第2部分：粗磨粒P12～P220粒度組成的測定GB/T 9258.3-2000|涂附磨具用磨料粒度分析第3部分：微粉P240～P2500粒度組成的測定理化指標項目SiCFe2O3F.C比重Ⅰ≥97%≤1,2%≤0,3%3,2g/cm3Ⅱ≥90%≤1,5%≤0,5% 相關產地長白山脈、河南、河北石家莊靈壽縣、青海、甘肅、寧夏、四川、貴州、湖北丹江口等地。輸往國別美國、日本、韓國、及某些歐洲國家。相關用途碳化硅主要有四大應用領域，即：功能陶瓷、耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供應，不能算高新技術產品，而技術含量極高的納米級碳化硅粉體的應用短時間不可能形成規模經濟。⑴作為磨料，可用來做磨具，如砂輪、油石、磨頭、砂瓦類等。⑵作為冶金脫氧劑和耐高溫材料。⑶高純度的單晶，可用于制造半導體、制造碳化硅纖維。主要用途：用于3—12英寸單晶硅、多晶硅、砷化鉀、石英晶體等線切割。太陽能光伏產業、半導體產業、壓電晶體產業工程性**材料。用于半導體、避雷針、電路元件、高溫應用、紫外光偵檢器、結構材料、天文、碟剎、離合器、柴油微粒濾清器、細絲高溫計、陶瓷薄膜、裁切工具、加熱元件、核燃料、珠寶、鋼、護具、觸媒擔體等領域。磨料磨具主要用于制作砂輪、砂紙、砂帶、油石、磨塊、磨頭、研磨膏及光伏產品中單晶硅、多晶硅和電子行業的壓電晶體等方面的研磨、拋光等。化工可用做煉鋼的脫氧劑和鑄鐵組織的改良劑，可用做制造四氯化硅的原料，是硅樹脂工業的主要原料。碳化硅脫氧劑是一種新型的強復合脫氧劑，取代了傳統的硅粉碳粉進行脫氧，和原工藝相比各項理化性能更加穩定，脫氧效果好，使脫氧時間縮短，節約能源，提高煉鋼效率，提高鋼的質量，降低原輔材料消耗，減少環境污染，改善勞動條件，提高電爐的綜合經濟效益都具有重要價值。“三耐”材料利用碳化硅具有耐腐蝕、耐高溫、強度大、導熱性能良好、抗沖擊等特性，碳化硅一方面可用于各種冶煉爐襯、高溫爐窯構件、碳化硅板、襯板、支撐件、匣缽、碳化硅坩堝等。另一方面可用于有色金屬冶煉工業的高溫間接加熱材料，如豎罐蒸餾爐、精餾爐塔盤、鋁電解槽、銅熔化爐內襯、鋅粉爐用弧型板、熱電偶保護管等；用于制作耐磨、耐蝕、耐高溫等碳化硅陶瓷材料；還可以制做火箭噴管、燃氣輪機葉片等。此外，碳化硅也是高速公路、航空飛機跑道太陽能熱水器等的理想材料之一。有色金屬利用碳化硅具有耐高溫，強度大，導熱性能良好，抗沖擊，作高溫間接加熱材料，如堅罐蒸餾爐，精餾爐塔盤，鋁電解槽，銅熔化爐內襯，鋅粉爐用弧型板，熱電偶保護管等。鋼鐵利用碳化硅的耐腐蝕，抗熱沖擊耐磨損，導熱好的特點，用于大型高爐內襯提高了使用壽命。冶金選礦碳化硅硬度僅次于金剛石，具有較強的耐磨性能，是耐磨管道，葉輪.泵室.旋流器，礦斗內襯的理想材料，其耐磨性能是鑄鐵.橡膠使用壽命的5--20倍&def也是航空飛行跑道的理想材料之一。建材陶瓷砂輪工業利用其導熱系數.熱輻射，高熱強度大的特性，制造薄板窯具，不僅能減少窯具容量，還提高了窯爐的裝容量和產品質量，縮短了**周期，是陶瓷釉面烘烤燒結理想的間接材料。節能利用良好的導熱和熱穩定性，作熱交換器，燃耗減少20%，節約燃料35%，使**率提高20-30%，特別是礦山選廠用排放輸送管道的內放，其耐磨程度是普通耐磨材料的6--7倍。磨料粒度及其組成按GB/T2477--83。磨料粒度組成測定方法按GB/T2481--83。珠寶合成碳化硅（Synthetic Moissanite）又名合成莫桑石、合成碳硅石（化學成分SiC），色散0.104比鉆石(0.044）大，折射率2.65-2.69（鉆石2.42），具有與鉆石相同的金剛光澤，“火彩”更強，比以往任何仿制品更接近鉆石。這是由美國北卡羅來那州的C3公司制造**的，已擁有世界各國**合成碳化硅的專利，正在向全世界推廣應用。噴砂除銹：奧凱噴砂磨料公司，　奧凱無塵金剛砂的產品用途：該品采用棕剛玉微粉經高強壓力擠壓.高溫燒結成型.硬度適中.干凈清潔.不易破碎.可反復多次使用.噴砂效果好， 1、.鋼鐵.鋼管.鋼結構不銹鋼制品的表面亞光處理.噴涂前噴砂除銹處理。2、用于各種模具的清理3、可清除各類機件拉應力，增加疲勞壽命4、半導體器件、塑封對管上錫前的清理去除邊刺5、醫療器械、紡織機械及各類五金制品的噴丸強化光飾**6、各種金屬管、有色金屬精密鑄件的清理及去除毛刺殘渣高鋁噴丸（剛玉球）的產品特性：1、軟硬兼備—采用優質材料**而成，即有一定的機械強度，AL2O3含量大于等于68﹪，硬度可達6-7莫氏，又有足夠的彈性，可反復使用數次，不易破碎，所噴器件效果相同，比普通金剛砂的使用壽命長3倍以上。2、均勻度好—成圓率大于等于80﹪，粒度均勻，噴后使噴砂器件各處亮度系數保持均勻，不易留下水印。奧凱磨料。其他制品碳化硅制品可以分為很多類，根據不同的使用環境，分為不同的種類。一般使用到機械上比較多。例如使用到機械密封件上，可以稱為碳化硅密封環，可以分為靜環、動環、平環等。也可以根據客戶的特別要求，制作出各種形狀的碳化硅制品，例如碳化硅異形件，碳化硅板，碳化硅環等。碳化硅的制品之一的碳化硅陶瓷具有的高硬度、高耐腐蝕性以及較高的高溫強度等特點，這使得碳化硅陶瓷得到了廣泛的應用。在應用在密封環上：碳化硅陶瓷的耐化學腐蝕性好、強度高、硬度高，耐磨性能好、摩擦系數小，且耐高溫，因而是制造密封環的理想材料。它與石墨材料組合配對時，其摩擦系數比氧化鋁陶瓷和硬質合金小，因而可用于高PV值，特別是輸送強酸、強堿的工況中使用。我公司**的SIC-1型碳化硅常壓燒結制品，具有密度高、硬度高、**批量大、可**復雜形狀制品的特點，適用于高性能的密封件中使用，特別是高 PV 值及耐強酸、強堿的工況。而我公司**的SIC-3型碳化硅陶瓷制品是含石墨的碳化硅材料。由于在碳化硅基體中含有大量的彌散細小的石墨顆粒，與其它材料配對使用時，其摩擦系數非常小，具有良好的自潤滑性能，特別適用于制作氣密封或有干摩擦工況的密封件中使用，從而使密封件的使用壽命及工作的可靠性提高。產品信息上游原料：二氧化硅、石油焦下游產品：碳化硅微粉各國企業Superior石墨公司Superior石墨有限公司是**β-碳化硅的廠家，它們采用連續電熱爐工藝在美國肯塔基的Hopkinsville廠**。產品適用于制造碳化硅細粉和超細陶瓷級碳化硅粉料。Electro磨料公司Electro磨料公司是一家碳化硅**廠。該公司在紐約布法羅的一家**廠從事水力分選黑色、綠色碳化硅粉料的**。他們**的碳化硅含量為98%的粗、細粉用于磨料、耐火材料及其它行業，年**能力為2.4萬t。BPI有限責任公司BPI公司分別在匹茲堡、賓西法尼亞、貝塞默和阿拉巴馬州有碳化硅廢料**廠。大多數廢料都來自北美，包括回收的碳化硅耐火材料，這些產品主要用于冶金市場。而且，這些產品的市場需求量很大。Elmet公司Elmet公司在墨西哥北部的蒙特雷有一家年**能力為2萬t的碳化硅**廠，該廠**的冶金級（SiC 88%）和黑色(SiC 97%）碳化硅主要用于鋼鐵、鑄造、磨料和耐火材料工業。該公司投資了300萬美元用以降低成本和提高成品質量，這些資金主要用于破碎、篩分**線及成型設備。Elmet公司的產品主要用于國內市場，但也出口到中美和北歐。自2000年以來，該公司就已看到當地鑄造工業和海外某些耐火材料的發展前景。同時，由于受到了象金剛石這種超級磨料競爭的沖擊，使得磨料部門的需求量下降，但是，耐火材料工業的需求仍保持穩定。

　　受焦炭價格不斷上升、環保以及用戶對鑄件質量要求越來越高等因素的影響，電爐在很多地方已經取代了沖天爐。又由于生鐵價格的不斷上升，廢鋼在社會上沉淀存留量較多而價格較低，所以這幾年廣泛的用廢鋼加增碳劑的方法**球鐵及灰鐵。如果工藝操作正確，不但可以提高鑄件的綜合物理性能質量，同時也降低了**成本。　　用電爐冶煉廢鋼加增碳劑**鑄鐵件，盡管電爐便于化學元素含量的調整，而且主要元素可以調整到材質要求的范圍之內，但是如果不采取有效的處理手段，**出鑄件的質量，確與用沖天爐**出的鑄件質量有較大差異。主要的不同之處是：用電爐熔化的鐵液，無論是廢鋼加增碳劑或者是用鐵屑作爐料，**出的鑄件白口傾向大，硬度高而精**困難。本文此談談自己的實踐體會和認識。　　一、沖天爐和電爐熔煉出鐵液質量的不同之處　　1．沖天爐熔煉的鐵液　　沖天爐是用焦炭作燃料，將固體的鐵塊和其它爐料，經過預熱、熔化、過熱、還原，鐵液經爐底流入前爐缸，所經歷的時間很短，大約10min左右，鐵液往往要在前爐缸中停留一段時間，在這段停留時間里，對金屬液的增核是有利的。雖然沖天爐的出爐溫度一般在1450℃左右，但是鐵液經過過熱區的瞬間，爐溫約1700℃，盡管鐵液通過過熱區的時間很短，卻是以細小液滴通過的，能得到高溫過熱，有助于石墨溶于鐵液，消除新生鐵中粗大石墨片的遺傳性。鑄鐵中的主要元素碳，在熔煉過程中有一個燒損和吸收的減增過程，由于鐵液滴在灼熱的焦炭上，鐵液吸收了焦炭中的碳原子，所以在整個熔化過程中，碳的吸收大于燒損，含碳量是增。同樣鐵液也會從焦炭中吸收部分硫。　　在壓球化劑作球化處理之前，都要先燙包。由于沖天爐的熔化速度快，包球鐵澆注完畢后，再處理下一包時，包內溫度還很高，鐵水倒入澆包內降溫少，所以再進行球化處理時，出爐溫度與電爐相比較可以稍低些，對球化處理質量（球化劑的熔化及吸收、澆注溫度），影響不大或沒有影響。用電爐熔化鐵液，每爐熔化間隔時間約50～60min，有時間隔的時間可能會更長些，澆包散熱時間長，包內溫度低，經球化處理后，包內鐵水溫度約下降80℃，冬天溫度下降的可能會更多，所以用電爐熔化鐵液處理球鐵時，出爐溫度要比沖天爐的溫度高些。　　2.用電爐熔煉鐵液對材質性能的影響　　我們知道用電爐熔煉爐料，是由感應圈經導電產生磁場，在爐料中產生電渦流，由電渦流發熱藉以熔化爐料。　　(1)對“自發晶核”的影響　　廢鋼的熔點比鑄鐵高，增碳劑的熔點更高，當廢鋼在熔化過程中以及熔化之后，增碳劑被加熱緩慢的溶解和擴散，增碳劑中的碳才能被鋼液侵蝕吸收。鋼液逐漸的變成鐵液，即常稱之為“合成鑄鐵”。由于廢鋼熔化溫度高，鋼液變成鐵液之后的過熱溫度往往高。在高溫下，鐵液中的碳易于被氧化成CO，因此有人認為鐵液中的碳也是一種“氣體形成元素”。CO在鐵液中的溶解度很少，形成后即釋放于鄰近液面的大氣中。在**實踐中我們會發現，當高溫鋼液倒入抬包后，抬包中有放射狀火花飛出（俗稱賊花），即可能是高溫氧化的釋碳現象。　　電爐在熔煉鐵液過程中，具有電磁攪拌摩擦的特性。鐵液過熱溫度高、過熱時間長、且又有感應電流的攪拌摩擦，鐵液中微細的晶態石墨即自發晶核和外來結晶核心，都會逐漸溶于鐵液而消失；或浮經液面與集渣劑粘裹在一起被挑出爐外。這樣，使鐵液中可在共晶結晶時作為石墨外來晶核的物質大幅度減少。　　硫在鑄鐵中，尤其是在球墨鑄鐵中是有害元素。但有資料介紹：當含硫量小于0.06﹪時，硫的一些有益作用無法得到發揮。在鑄鐵中存在有細小而分散的硫化物夾雜，能在石墨的生核和成長中起積極而有益的作用。用感應電爐熔煉廢鋼加增碳劑的合成鑄鐵，其含硫量一般不會超過0.03％的。如果原鐵水的含硫量過低，球化劑中的鎂無從與硫化合，過多的殘余鎂量不但阻礙石墨化，而且還會使鑄件產生縮孔、氣孔等鑄造缺陷。如果減少球化劑的加入量，綜合考慮又恐會影響到球化率。　　合成鑄鐵在感應電爐中，因含硫量過低、過熱溫度高、電流的攪拌摩擦等因素影響，鐵液中石墨化的核心大幅度減少。這種缺乏石墨化結晶核心的鐵液，過冷度很大，對孕育處理的回應能力極差，很難通過常規孕育處理措施，使鑄鐵具有符合要求的微觀組織。因而即使化學成分含量完全符合要求，往往澆注出的鑄件硬度高，不便于機械**。有資料介紹：硫從0.02％增加到0.06％，抗拉強度增加50MPa以上，即可提高一個牌號以上，硬度值即可增加HB20。進一步增加硫到0.1％，強度值和硬度值變化不大，有此可見在灰鑄鐵中，硫控制在0.06～0.1％為宜（我廠**的汽車制動鼓，材質是HT250，硫控制在0.07～0.09％）．　　順便也談談用電爐熔煉“鑄鐵屑”，即便熔煉的鐵屑干凈無銹蝕，不需要高溫，過熱溫度并不是很高，但是由于電磁攪拌的摩擦作用以及碳、硅的燒損，如果澆注前不進行元素調配和采取有效的孕育措施，**出的鑄件同樣是硬度高。　　（2）用應電爐熔煉對提高材感質質量的影響　　①感應電爐熔煉，鐵水溫度可升以提到1570℃以上，并可以在高溫狀態下長時間的保溫，在該溫度下，可以使原材料帶入的夾雜物，以及在熔煉過程形成的夾渣及夾雜物上浮到鐵液表面。對于廢鋼＋增碳劑、尤其是粒子鋼＋廢鋼＋增碳劑＋回爐料，這些爐料無論是廢鋼、粒子鋼或者是粒子鐵，大都是白口組織，白口組織具有較強的遺傳性，要消除遺傳性需要適當的提高熔化溫度，增加保溫時間，才能夠比較好的凈化鐵液，減少鑄件缺陷。　　②合金元素燒損量低，鐵水中錳、硅的燒損低于沖天爐熔煉。便于各元素的調控，能夠穩定化學成分含量。　　③**球墨鑄鐵時，含硫量過高將會直接影響到球鐵的質量。如球化級別低下、材質強韌性差、鑄件有夾渣等鑄造缺陷。用電爐熔煉鑄鐵時不存在有增硫反應。　　④用廢鋼＋增碳劑**合成鑄鐵，由于廢鋼的夾雜物含量低，成分穩定，加增碳劑經高溫熔煉之后，消除了爐料的遺傳性，鐵液的純凈度得到提高，同時增碳劑具有孕育作用，促使石墨化的效果更加穩定突出，鑄件的基體組織晶粒會更加均勻、細化，所以**出鑄件材質的韌性和強度均得到提高。　　二、揚長補短、優化操作程序　　用廢鋼**球墨鑄鐵的優點前面已談，不再贅述。　　用電爐熔煉廢鋼（鐵屑）＋增碳劑**球墨鑄鐵，欲想穩定產品質量，需要補的“短”，主要是解決金屬液在凝固結晶時，自發晶核少、鐵液過冷度大、石墨化能力差、鑄件硬度高而不便于機械**的問題。具體的“補短”操作方法是：　　①在冶煉后期要注意“自發晶核”的培養。加入適量的廢鋼使鐵液激冷，同時適量的加入硅鐵以及細顆粒的增碳劑，上面覆蓋保溫劑，降低功率或停電保溫一段時間，以促使析出微細的晶態石墨。　　②在出爐或澆注過程中，進行充分的多次孕育處理，以補充“外來晶核”，可以添加小顆粒的增碳劑、碎硅鐵粉粒以及復合孕育劑，雖然加入量很少，但是促進生核的效果很好。　　③如果含硫量過低（特別是**HT時）可適量加入些硫鐵，但必須控制在要求的范圍內。總之優化操作程序指的是：爐料入爐的先后順序、熔煉中的溫度和出爐溫度的控制、化學成分的選控、以及強化孕育和復合孕育。　　我們的產品是汽車輪轂，造型采用的是鐵模覆砂工藝，材質是QT450－10，其硬度是HB160－210，屬于鐵素體基體球鐵。但是用戶為了便于機械**提高**速度，除要求材質的抗拉強度及延長率合格之外，還要求鑄件的硬度≤200HBW。　　化學成分的選擇﹙％﹚: 　　CE4.6－4.8，C3.6－3.9，Si1.2－1.3（原）、2.65－2.9（終），Mn0.2－0.4，P≦0.05，S≤O.035(原)、≤0.022（終），RE(殘)0.02－0.04，Mg（殘）0.03－0.06。　　在實際**中，碳當量控制在中上線，硅力爭控制在上線，旨在提高鐵液的石墨化能力。　　爐料的加入順序、操作方法及溫度控制　　先在爐底加入新生鐵，再加入廢鋼、增碳劑（根據爐料情況憑經驗而加，以防增碳劑堆積形成高溫層），邊熔化邊加廢鋼和增碳劑，盡可能在粒子鋼沒有加入之前，把增碳劑需要加入量的60－70％加完，加回爐料。在這段時間里，為了提高增碳劑的吸收率，消除鐵液中的遺傳性，宜采用大功率高溫熔化。　　但上述加料方法也存在著兩個問題: 　　①當鐵水含碳量達到一定量時，再提高鐵水含碳量困難了。　　今日硅鐵1801合約低開高走一路震蕩運行,收于6400元/噸，較昨日下跌262元/噸，跌幅3.93%。日增倉1556手到193288手，從今日1801合約的盤面顯示市場信心極度匱乏，在開盤后不久盤面急速下，終以小幅回升結尾。今日高價收于6650元/噸，低價收6374元/噸。　　期貨盤面的種種不穩與現貨兩極分化的局勢真是所謂的“患難真兄弟”，現貨市場價格雖說較之前大跌之時有所平穩，但實際成交慘淡，價格混亂。大廠因在完成之前高價定出的貨單，報價依舊維持不變。72硅鐵自然塊出廠主流報價在6700-6800元/噸，而中小型企業在這亂世之中為了盡快出貨維持后期的開支，72硅鐵自然塊出廠主流報價在6100-6300元/噸。雖說市場兩極分化嚴重，但因價格的不穩，中間貿易商還是不敢輕易行動，市場觀望氣息濃厚。今日有**企業私信小編問對后世的看法并表示昨天還有漲價的心情今天再次崩潰。那么小編對當前的市場做一個簡單的分析：　　首先從利空的角度去分析，期貨連續幾日的大跌，在一定程度上必會對現貨有所影響，市場信心不足。其次自古以來市場就是“買漲不買跌”，在大跌幅度達2000元/噸的氛圍中，人內心的恐懼還尚未完全消除，對整體氛圍還在選擇觀望，而**企業每天的**還在依舊，庫存只會隨著時間的推移在慢慢越積越多。而從利多的角度去分析，當前的鋼廠招標還在陸陸續續的進行之中，繼上周河鋼價格敲定后，一直認為鋼廠招標已進入尾聲，但隨之而來的是沙鋼硅鐵補招，且新的詢盤價格在8000元/噸，說明終端市場對當前的現貨市場還處于一個認可階段，從需求方面來看，當前的鋼廠利潤可觀對硅鐵的需求也有一個有力的支撐。　　當前的市場小編只能說一句剪不斷理還亂，還是不要理的好，一切跟著感覺走。鋼招還在陸陸續續的繼續，對于后市的判斷，每個人都有不同的看法。但是如果當前的市場還將繼續面臨暴跌的話，不排除剛剛復產的企業又會進入大面積陣亡的角色，市場是否又會進入一個死胡同。　　②在熔煉后期加入粒子鋼，爐內金屬液噴濺嚴重，不能保證安全**。因此也可以采用另一種加料順序，先熔化粒子鋼，邊熔化邊往外舀渣，當熔化完畢需加入量（一般40―50％）并達到一定溫度時，關閉電源，消除爐內液面“駝峰”，使液面平穩，熔渣會往液面中部聚集，這樣便于舀凈熔渣。熔渣清除干凈之后，可以適當多加些增碳劑。啟動電源高功率熔化，邊加廢鋼邊加增碳劑直到爐滿，加入部分硅鐵取樣分析。　　球鐵金屬液是一種鐵水被飽和的Fe－C－Si－O之合金溶液，其內部存在化學反應與反應平衡問題：　　2C＋SiO2→Si＋2CO 　　鐵水溫度高于平衡溫度時，反應向右，碳被氧化放出CO降碳，是還原反應。低于平衡溫度時反應向左，Si被氧化，形成SiO2黑渣，是氧化反應。平衡溫度在1390－1420℃之間。故推薦球化處理溫度在1450±20℃之間。根據上述資料分析增碳劑合適的加熱溫度，如果加熱溫度高于平衡溫度時，鐵液中的碳被氧化損耗增加，增碳劑的吸收率降低。當加熱溫度低于平衡溫度時，由于溫度較低，增碳劑的溶解擴散速度下降，因而增碳劑的吸收率也較低。另外，在實際**操作中，很難把爐溫控制在平衡溫度線。提高爐溫可以加快增碳劑的溶解和擴散，有利于鐵液對碳的及時吸收而縮短碳的氧化時間，盡可能的使吸收遠大于損耗，同時也有利于提高熔化速度。所以在熔化前期我們采用大功率高溫熔化。　　由于粒子鋼的含渣量太多，在熔化粒子鋼過程中，需要用特制的勺往外舀渣，所以增碳劑不宜與粒子鋼混裝熔化。當爐料熔化完畢并徹底清凈熔渣之后，留下10％的增碳劑作為波動可調空間，其余的全部加入，并加蓋保溫劑。　　在爐內溫度升高增碳劑溶解被鐵液吸收后，清凈保溫劑及熔渣，加入部分硅鐵，在硅鐵上面覆蓋保溫劑，硅鐵的加入量，應在代入硅1.2％左右，這是因為廢鋼和粒子鋼的含硅量都很低，加入部分硅鐵，一是為了起到脫氧作用；二是為了縮小后期調整范圍，使成分含量更加準確；三是為了鐵液成分含量不超過熱分析儀的測量范圍，避免測量失敗。還需要說明的是，無論在任何階段需要同時添加增碳劑和硅鐵時，都要先加增碳劑，待增碳劑熔解擴散被吸收之后，再加增碳劑。這是因為硅具有排碳特性，即硅量的增加，降低了碳在鐵水中的溶解度。其目的還是為了提高增碳劑的吸收率。　　綜上所述，影響增碳劑吸收的因素有：①增碳劑的質量；②鐵水的含碳量；③鐵水含硅量：④爐料和鐵水質量（是否嚴重氧化）；⑤爐工操作；⑥加入時間及加入方法；⑦爐溫控制。　　當爐溫達到1320℃左右時，清凈液面熔渣，取樣倒入上海產的“賀利氏”牌熱分析儀樣杯中。在取樣分析的前后時間里，先清理干凈液面熔渣，適量加入一些回爐料；當熱分析儀結果出來后，調整原鐵水的碳、硅含量。　　采取有效措施強化孕育：使用孕育劑的種類有75硅鐵、增碳劑、硅鈣鋇復合孕育劑。用增碳劑進行爐內、包內雙重孕育；用硅鐵進行沖入孕育及浮硅孕育；由大包倒入抬包時加入硅鈣鋇復合孕育劑進行隨流孕育。只要經熱分析儀測報含碳量不超上限，出爐前在爐內液面（也稱作預處理或預孕育）、在球化包底、以及球化反應結束扒渣后，在球鐵液面，酌情適量加放一些細顆粒（0.5―1.0mm）的增碳劑。盡管這樣作增碳劑的吸收率較低，但是確能**大量的“外來晶核”，促進石墨化，有利于石墨的生成。　　球化溫度的控制。球化溫度是根據鑄件的大小、鑄件壁的厚薄以及材質的不同而靈活掌握的。而且各單位又有各自的習慣作法。如山東臨沭興華機械廠用十噸包處理球鐵，當包底有一定的鐵水后，為降低下部鐵液溫度，延緩球化劑的起爆時間，減少反映沸騰，順包邊加放“熱鐵塊”，也便于降溫澆注大型鑄件，效果很好。濮陽一家鑄造廠，用廢鋼**球鐵，出爐溫度1550℃，當包內鐵液達到3／4時，停止倒鐵水，讓球化包內進行球化反映，在包內作球化反映時，爐內剩余1／4的鐵水繼續升溫，包內反映結束并清理浮渣，加孕育劑后再出爐內剩余1／4的鐵液，這時爐內鐵液溫度已是1570℃，用這種方法作球化處理，**出的鑄件內在質量好，無氣孔等鑄造缺陷。我們在出爐之前的熔化過程中，要經歷一個先高溫后低溫的過程，先高溫便于消除鐵液中的“遺傳性”和促進增碳劑的吸收，后適當低溫便于晶核的復生和球化處理。我們在**實踐中，原來的球化處理溫度控制在1560－1570℃（用光學測溫儀），**出鑄件的硬度偏高，其硬度常在200HBW左右徘徊，時而硬度還有超標現象而影響產品質量。2010年下半年，逐漸降低球化處理溫度，現在出爐溫度控制在1520℃±10℃左右。　　三、產品質量　　產品為QT450－10輪轂，造型采用鐵模覆砂工藝，球鐵的球化級別1－3級，石墨大小6－7級，石墨球密而分布均勻，硬度HB170－190，硬度很少有超過HB200的。鑄件實體切割取樣作物理實驗，抗拉強度≥500MPa（常在500MPa左右），延長率13％－16％（可達22％）。