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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(yè)生產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(yè)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(fā)現70余種。β-SiC于2100℃以上時轉變?yōu)棣?SiC。碳化硅的工業(yè)制法是用優(yōu)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，大多用于加工抗張強度低的材料，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，大多用于加工硬質合金、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加工，可使表面粗糙度從Ra32～0.16微米一次加工到Ra0.04～0.02微米。化學特性碳化硅由于化學性能穩(wěn)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(jié)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(yōu)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(tài)。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(tài)更高之單位表面積而引人注目，但直到今日，此型態(tài)尚未有商業(yè)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(yè)生產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(fā)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(yè)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(fā)現碳化硅1907年碳化硅晶體發(fā)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生產線，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(yè)200多家，年生產能力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。加工制砂、微粉生產企業(yè)300多家，年生產能力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(yè)有加工制砂微粉生產線。碳化硅加工制砂微粉生產企業(yè)主要分布在河南、山東、江蘇、吉林、黑龍江等省。我國碳化硅冶煉生產工藝、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：一是在生產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；二是在碳化硅深加工產品上，對粒度砂和微粉產品的質量管理不夠精細，產品質量的穩(wěn)定性不夠；三是某些產品的性能指標與發(fā)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(yè)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(yè)開發(fā)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(yè)普及還有很長的路要走。根據中國機床工業(yè)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(yè)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(fā)展速度放緩的情況下，生產情況普遍不理想，加之光伏企業(yè)舉步維艱，碳化硅作為耐材、磨料和光伏行業(yè)的基礎原材料，出口和內銷均大幅下滑。綠碳化硅微粉加工企業(yè)更是身陷光伏企業(yè)的債務鏈條，多數冶煉企業(yè)沒有開工，或者短暫開工后即停產。一、生產量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(yè)消費商回款時間長，欠款現象嚴重，導致某些企業(yè)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(yè)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(fā)電站供電，受到枯水期電力短缺的影響，一年的生產時間只在4-10月份，長能堅持6個月的生產，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(tài)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(qū)，比2011年增加了6個。出口數量在千噸以上的國別和地區(qū)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(qū)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(qū)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(qū)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(qū)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(wěn)，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(yè)分析，出口數量在2000噸以上的企業(yè)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(yè)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(yè)有12家，出口量之和為1.6萬噸，占比為9.79%；另有32家企業(yè)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(guī)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(guī)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(yè)、半導體產業(yè)、壓電晶體產業(yè)工程性加工材料。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(yè)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(yè)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(wěn)定，脫氧效果好，使脫氧時間縮短，節(jié)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(huán)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?！叭汀辈牧侠锰蓟杈哂心透g、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(yè)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(yè)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，縮短了生產周期，是陶瓷釉面烘烤燒結理想的間接材料。節(jié)能利用良好的導熱和熱穩(wěn)定性，作熱交換器，燃耗減少20%，節(jié)約燃料35%，使生產率提高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公司制造生產的，已擁有世界各國生產合成碳化硅的專利，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(yī)療器械、紡織機械及各類五金制品的噴丸強化光飾加工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?zhèn)洹捎脙?yōu)質材料生產而成，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(huán)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(huán)，可以分為靜環(huán)、動環(huán)、平環(huán)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(huán)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(huán)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(huán)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。我公司生產的SIC-1型碳化硅常壓燒結制品，具有密度高、硬度高、生產批量大、可生產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。而我公司生產的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(yè)Superior石墨公司Superior石墨有限公司是生產β-碳化硅的廠家，它們采用連續(xù)電熱爐工藝在美國肯塔基的Hopkinsville廠生產。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加工廠。該公司在紐約布法羅的一家生產廠從事水力分選黑色、綠色碳化硅粉料的生產。他們生產的碳化硅含量為98%的粗、細粉用于磨料、耐火材料及其它行業(yè)，年生產能力為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加工廠。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生產能力為2萬t的碳化硅生產廠，該廠生產的冶金級（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(yè)。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、篩分生產線及成型設備。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(yè)和海外某些耐火材料的發(fā)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(yè)的需求仍保持穩(wěn)定。

　　受焦炭價格不斷上升、環(huán)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生產球鐵及灰鐵。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，同時也降低了生產成本。　　用電爐冶煉廢鋼加增碳劑生產鑄鐵件，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，生產出鑄件的質量，確與用沖天爐生產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，生產出的鑄件白口傾向大，硬度高而精加工困難。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(qū)的瞬間，爐溫約1700℃，盡管鐵液通過過熱區(qū)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(fā)熱藉以熔化爐料。　　(1)對“自發(fā)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。在生產實踐中我們會發(fā)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(tài)石墨即自發(fā)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(fā)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(guī)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，不便于機械加工。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（我廠生產的汽車制動鼓，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，生產出的鑄件同樣是硬度高。　?。?）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(tài)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。　?、诤辖鹪責龘p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(wěn)定化學成分含量。　　③生產球墨鑄鐵時，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。　?、苡脧U鋼＋增碳劑生產合成鑄鐵，由于廢鋼的夾雜物含量低，成分穩(wěn)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(wěn)定突出，鑄件的基體組織晶粒會更加均勻、細化，所以生產出鑄件材質的韌性和強度均得到提高。　　二、揚長補短、優(yōu)化操作程序　　用廢鋼生產球墨鑄鐵的優(yōu)點前面已談，不再贅述。　　用電爐熔煉廢鋼（鐵屑）＋增碳劑生產球墨鑄鐵，欲想穩(wěn)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(fā)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加工的問題。具體的“補短”操作方法是：　?、僭谝睙捄笃谝⒁狻白园l(fā)晶核”的培養(yǎng)。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(tài)石墨。　?、谠诔鰻t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（特別是生產HT時）可適量加入些硫鐵，但必須控制在要求的范圍內?？傊畠?yōu)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加工提高生產速度，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。　　在實際生產中，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: 　?、佼旇F水含碳量達到一定量時，再提高鐵水含碳量困難了?！　〗袢展梃F1801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?！　∑谪洷P面的種種不穩(wěn)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(wěn)，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(yè)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(wěn)，中間貿易商還是不敢輕易行動，市場觀望氣息濃厚。今日有生產企業(yè)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(xù)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，而生產企業(yè)每天的生產還在依舊，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(xù)續(xù)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?！　‘斍暗氖袌鲂【幹荒苷f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(xù)續(xù)的繼續(xù)，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(xù)面臨暴跌的話，不排除剛剛復產的企業(yè)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?！　、谠谌蹮捄笃诩尤肓Ｗ愉?，爐內金屬液噴濺嚴重，不能保證安全生產。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(wěn)，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，在實際生產操作中，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，但是確能生產大量的“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，用廢鋼生產球鐵，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(xù)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，生產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。我們在生產實踐中，原來的球化處理溫度控制在1560－1570℃（用光學測溫儀），生產出鑄件的硬度偏高，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％）。