我國鑄造行業(yè)使用碳化硅已經(jīng)有很多年的歷史了。走過了使用冶金用碳化硅-只是強(qiáng)調(diào)利用它的強(qiáng)還原作用，到鑄鐵用碳化硅——既強(qiáng)調(diào)其強(qiáng)還原作用的同時(shí)又突出認(rèn)識到其對石墨結(jié)晶的形核功能的認(rèn)識過程，技術(shù)提高過程。

   我國是碳化硅原料的生產(chǎn)大國，也是出口大國。在滿足國外用戶的不同需求的過程中，不斷提高自己的生產(chǎn)技術(shù)水平，拓展碳化硅的應(yīng)用。

（石墨結(jié)晶）

   無論是冶金級-強(qiáng)還原性碳化硅，還是既要求強(qiáng)還原性更要求其對石墨結(jié)晶時(shí)的強(qiáng)烈持久的形核作用的鑄鐵用碳化硅。

   都是碳化硅的生產(chǎn)過程中的不可避免的產(chǎn)生的“下腳料”-生產(chǎn)碳化硅的高溫爐內(nèi)的低溫區(qū)形成的結(jié)晶構(gòu)造不適宜磨料使用的碳化硅。

   這些“下腳料”破碎以后?？梢葬槍κ褂靡筮M(jìn)行再加工。鑄鐵用碳化硅使用的增效材料是光伏產(chǎn)業(yè)中的經(jīng)過適當(dāng)處理的“多晶硅”下腳料。

   針對灰鑄鐵、球墨鑄鐵的不同生產(chǎn)工況要求，鑄鐵用碳化硅，常常使用不同的鑄造行業(yè)常用的粘結(jié)劑淀粉、糊精、水玻璃、硅酸鹽水泥熟料、建筑硅酸鹽水泥等形成不同的形狀-壓球、壓塊。實(shí)際生產(chǎn)過程中，如果有優(yōu)質(zhì)增碳劑的協(xié)同配合，效果更會更好一些。

（球墨鑄鐵管）

   由于是“下腳料”的碳化硅，過去的冶金級碳化硅，鑄鐵用碳化硅的價(jià)格不高。但是，隨著市場需求的增加，供應(yīng)商的再制造的技術(shù)理論水平的提高造成的碳化硅再制品的性能的明顯提高。

   隨著碳化硅價(jià)格的提高。過去使用廉價(jià)碳化硅替代硅鐵，以降低生產(chǎn)成本的現(xiàn)象，可能已經(jīng)不存在了。

   有些供應(yīng)商使用碳化硅等等材料的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的細(xì)微粉粒，添加在鑄鐵用碳化硅再制品中，以明顯降低生產(chǎn)成本，這不一定是好辦法。因?yàn)檫@樣的“碳化硅”，往往表面被二氧化硅包裹，存在污染物。其中的純碳化硅組分明顯降低。今年就發(fā)生在某大型央企，出現(xiàn)的碳化硅預(yù)處理劑“無效果”的現(xiàn)象就與使用這種“碳化硅”有關(guān)。

（泡沫陶瓷碳化硅）

   SiC按照化學(xué)式計(jì)算，含硅量=28/28+12=70%;含碳量=12/28+12=30%。實(shí)際商品碳化硅由于純度等等的關(guān)系，含硅量含碳量略為偏低一些。通常溫度下，碳化硅屬于化學(xué)惰性物質(zhì)。比較穩(wěn)定的存在，熱到1300度，由于其表面形成的比較致密的二氧化硅薄的保護(hù)作用，碳化硅仍然是比較穩(wěn)定的。而1400多度以上，如同石英砂爐襯被鐵水里面的碳還原的反應(yīng)一樣，由于碳的化學(xué)活性大大增強(qiáng)，導(dǎo)致了以下化學(xué)反應(yīng)被明確啟動(dòng)：

   2C+SiO2=Si+2CO;

   碳化硅表面的二氧化硅保護(hù)膜被鐵水里面的碳量，鐵水熔煉所加的增碳劑所還原，失去保護(hù)膜的高溫碳化硅化學(xué)活性被啟動(dòng)，其中的碳和硅得以充分發(fā)揮其強(qiáng)還原劑作用：

   SiC+FeO=Si+Fe+CO

   由于CO的逃逸，這個(gè)化學(xué)反應(yīng)將正向推進(jìn)，對高溫鐵水中的氧量進(jìn)行還原，從而得到還原性高溫鐵水，應(yīng)該指出的是，由此必然產(chǎn)生碳和硅的回收率問題-不同工況時(shí)，碳和硅的回收率-“燒損”現(xiàn)象是不同的，沒有燒損卻是不正常的現(xiàn)象。

   鐵水中的彌散的FeO-SiO2細(xì)微的夾雜物，不易浮出而脫離鐵水，是使鐵水流動(dòng)性下降，補(bǔ)縮能力降低，縮松傾向增大，白口趨勢明顯的重要原因之一。曾經(jīng)在某工廠，沖天爐球墨鑄鐵生產(chǎn)中看到氧化程度大的原鐵水，球化良好，但是，對熱壓邊縫隙補(bǔ)縮冒口澆注的195柴油機(jī)平衡軸，充型速度明顯減慢，同時(shí)，出現(xiàn)不能補(bǔ)縮的現(xiàn)象。打碎平衡軸，得到證實(shí)，整包鐵水報(bào)廢。著名的福士科公司認(rèn)為，還原良好的純凈鐵水，其充型能力、補(bǔ)縮能力都被增強(qiáng)了。

（二氧化硅）

   同時(shí)，失去惰性二氧化硅保護(hù)膜的高溫碳化硅，這樣的的化合物不是很難的被分解打開于鐵水中，其不斷分解持續(xù)形成新生的碳和硅原子，一方面它們顯示很強(qiáng)的還原性，另一方面，實(shí)際使用中產(chǎn)生的是天文數(shù)字量級的碳化硅，其碳和硅原子造成鐵水的極微觀區(qū)域碳當(dāng)量達(dá)到超過過共晶狀態(tài)，明顯降低了鐵水的過冷度，這樣形成非?；钴S的濃度起伏，伴隨碳化硅的分解、打開、融入，激發(fā)了石墨結(jié)晶的動(dòng)力學(xué)條件。

   這時(shí)的碳化硅分解、打開、融入，同時(shí)產(chǎn)生了的物理-化學(xué)現(xiàn)象，伴生了活躍的溫度起伏和鐵水中間某些化學(xué)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)形態(tài)起伏。而剛剛尚未溶解的碳化硅，碳和硅溶質(zhì)顆粒和剛剛結(jié)晶析出的石墨顆粒，它們在鐵水熔液中被“布朗運(yùn)動(dòng)”，也促進(jìn)了鐵水的這些活躍。這樣看來，我們對碳化硅的作用的研究使用是不可小噓的。

   簡介：化學(xué)現(xiàn)象中的布朗運(yùn)動(dòng)-懸浮微粒，在液體或氣體中的永不停息地做不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。其解釋為：作為布朗運(yùn)動(dòng)的粒子非常微小，在周圍液體或氣體分子的碰撞下，產(chǎn)生一種隨機(jī)的漲落不定的凈作用力，導(dǎo)致微粒的布朗運(yùn)動(dòng)。間接反映并證明了分子熱運(yùn)動(dòng)。

   每個(gè)液體分子對小顆粒撞擊時(shí)給顆粒一定的瞬時(shí)沖力，由于分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性，因而，布朗運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的。因?yàn)橛捎谝后w的運(yùn)動(dòng)是永不停息的，所以液體分子對固體微粒的撞擊也是永不停息的-顆粒越小，溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。

（布朗運(yùn)動(dòng)）

   布朗運(yùn)動(dòng)是大量分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)對懸浮的顆粒各個(gè)方向撞擊的作用的不均衡性造成的，所以，布朗運(yùn)動(dòng)是大量液體分子集體行為的結(jié)果。值得鑄造工作者關(guān)注的是，鐵水中的“活性元素”O(jiān)和S對這種布朗運(yùn)動(dòng)有促進(jìn)作用-這是我們在孕育中要求有效使用一定的O和S元素的基礎(chǔ)。布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象可以作為解釋碳化硅的作用長效現(xiàn)象的基礎(chǔ)。

   中國沖天爐技術(shù)的提高，建立在70年代，在全國進(jìn)行沖天爐技術(shù)大普查的基礎(chǔ)上，借鑒了國外大雙沖天爐技術(shù)?？上В菚r(shí)候，我國鑄造廠使用的是多孔隙的冶金焦，焦炭內(nèi)部需要進(jìn)行氧化，生成一氧化碳。就需要比較高的風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和風(fēng)量。但是同時(shí)，那時(shí)候已經(jīng)明確，沖天爐用風(fēng)，講究的是風(fēng)壓而不是風(fēng)量。

   隨著國外對沖天爐燃燒技術(shù)的認(rèn)識的提升，他們經(jīng)歷了爐底風(fēng)口送風(fēng)技術(shù)，單排風(fēng)技術(shù)的進(jìn)程。國際著名企業(yè)力士樂公司曾經(jīng)在北京開了一家獨(dú)資公司-華德鑄造公司，其中的5噸沖天爐就是單排送風(fēng)，中國主要的技術(shù)負(fù)責(zé)人多次要求改為大雙模式，被力士樂技術(shù)負(fù)責(zé)人一直堅(jiān)決否定。

（熱風(fēng)沖天爐）

   對大雙沖天爐技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，取得了很好的效果-帶一排輔助風(fēng)的單排送風(fēng)的相對小風(fēng)口沖天爐技術(shù)。該技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是送風(fēng)的速度，就好比使用鉗子夾住橡膠水管出口的一部分，使水流高速?zèng)_出，達(dá)到風(fēng)力吹進(jìn)底焦內(nèi)部并且保證了其在底焦中的送風(fēng)通道，促成底焦內(nèi)部的高溫燃燒。這對于當(dāng)前，我們使用致密焦炭的高溫燃燒是非常有利的。底焦內(nèi)部的燃燒被強(qiáng)化，而底焦的附壁高溫燃燒的優(yōu)勢相對弱化，這對沖天爐運(yùn)行無疑是有利的。相對強(qiáng)大的上排主風(fēng)口，造成鐵水的強(qiáng)氧化還原的冶金效果，下排輔助風(fēng)口，延長了鐵水的高溫時(shí)間，和還原狀態(tài)。

   這有利充分發(fā)揮碳化硅對鐵水的預(yù)處理作用。鑄鐵用碳化硅的使用：一部分放在底焦中部，逐漸落入主風(fēng)口下，有利于對鐵水進(jìn)行還原，起到持續(xù)提高石墨結(jié)晶晶核形態(tài)數(shù)量的強(qiáng)大作用。批料里面也加入一定的的鑄鐵用碳化硅壓塊、壓球。

批料里面的碳化硅在沖天爐的氧化區(qū)內(nèi)顯示化學(xué)惰性-其表面形成的二氧化硅保護(hù)膜，而主要表現(xiàn)為預(yù)熱到高溫。而在沖天爐的高溫還原區(qū)，充分發(fā)揮其作用。甚可能利用碳化硅的這樣的性質(zhì)，利用沖天爐存在送風(fēng)通道，給我們向爐內(nèi)噴吹懸浮在風(fēng)中的碳化硅微顆粒提供了可能性，這是在以后的生產(chǎn)中非常值得探索的。碳化硅供應(yīng)商完全可以提供微顆粒碳化硅，而且價(jià)格幾乎沒有提高。

   生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)了適當(dāng)縮小風(fēng)口的沖天爐技術(shù)，無論用于球墨鑄鐵的生產(chǎn)，還是用于灰鑄鐵的生產(chǎn)，都是可能明顯提高鑄鐵品質(zhì)-鐵水溫度高，還原良好的。有利于降低鐵水的不良遺傳性特別是明顯改善原鐵水的遺傳性帶來的塊狀石墨、尺寸超大石墨、石墨不均勻分布。

（中頻熔煉爐）

   中頻爐熔煉鐵水，建議盡量做到：大部分爐料熔化過程中，不覆蓋造渣劑，任由大氣對其氧化，稱之為亞氧化熔煉技術(shù)，以破壞鐵水的不良遺傳性，特別是氧化鉛鋅等極有害元素使其成為渣子從而脫離鐵水，隨后，使用造渣劑覆蓋鐵水，高溫1500-1550度5分鐘或再長一點(diǎn)時(shí)間進(jìn)行處理，以分解打開原鐵水的塊狀石墨，由于在整個(gè)熔煉過程中，石墨的結(jié)晶晶核在不斷減少，而碳化硅對鐵水的預(yù)處理作用效果只有在高溫下顯現(xiàn)，并且可以延續(xù)一定的時(shí)間，建議在熔煉初期就可以加入鑄鐵用碳化硅，以利于鑄鐵用碳化硅球、塊、大顆粒的預(yù)熱和打開。更好地發(fā)揮其對鐵水的預(yù)處理作用。

   鑄鐵用碳化硅的使用效果可以根據(jù)被處理的鑄鐵的質(zhì)量進(jìn)行判斷：1.灰鑄鐵，共晶團(tuán)明顯增加，石墨分布均勻無方向-不折不扣的A型石墨，石墨長度3-5級。鑄件加工性能明顯改善。2.球墨鑄鐵，球墨尺寸細(xì)小，圓整度明顯改善，機(jī)械性能特別是斷后伸長率明顯提高，加工性能明顯改善。鐵水充型補(bǔ)縮能力提高。