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近幾年來，球墨鑄鐵由于其自身的優點和鑄造技術的日趨成熟，在動力設備和工程機械領域的應用不斷擴大，如燃氣輪機中的持環、壓氣機軸承座、1000MW超臨界汽輪機軸承座、中壓外缸、聯合循環汽輪機中低壓氣缸排氣段、中低壓氣缸、靜葉持環等;風力發電用鑄件輪轂、前機艙座等;柴油打樁機上的活塞，這些鑄件都是高強度、高韌性、高塑性的大型厚壁球鐵件，對鑄件的內外質量要求嚴格，生產困難，因此，為了減少或抑制原材料中干擾元素對鑄件性能和組織的影響，原材料的選擇和使用十分嚴格。通過增碳工藝獲得優質鐵液成為生產高質量球墨鑄鐵的一種選擇。

1、增碳劑的選擇

根據增碳劑中C的存在形式，可分為晶石墨增碳劑和非晶石墨增碳劑。研究表明，碳化鑄鐵的特性和凝固行為取決于增碳劑的結構特性，用結晶型石墨碳化劑進行碳化處理時，石墨容易溶解，同時鐵液通過Fe-C穩定系統進行共晶凝固，增加熔融鐵液的結晶核心，降低冷卻傾向。所以，增碳劑的類型決定了增碳鐵液的質量。鐵液在結晶過程中的形核能力也受到影響，在選擇寧夏增碳劑時應優先選擇晶型石墨碳化劑。

2、增碳劑的使用

增碳法：一種是在爐料熔融時，與爐料一起，直接加入熔爐以增加碳;另一種是化清除渣后，在鐵液表面進行增碳，選擇哪種增碳方法應根據增碳量的大小來決定。

影響增碳劑吸收率的因素：

(1)加入方式

添加寧夏增碳劑后，應使增碳劑與鐵液充分潤濕，避免增碳劑漂浮在鐵液表面會產生燃燒現象，大的加入應采取分批加入;在鐵液表面增碳時，應注意鐵液的攪拌強度和增碳劑的加入速度，保證其吸收率。增碳劑與鐵液潤濕浪良好的增碳吸收率一般在90%-95%之間，個別甚至達到100 %吸收。

(2)鐵液的化學成分

鐵液中C的溶解度為：w(C)max=1.3+0.025T-0.31w(Si)-0.33w(P)-0.45w(S)+0.028(Mn)

式中T為鐵液的攝氏溫度。

從上面的公式可以看出，增加鐵液中的w(Si)、w(P)和w(S)會降低C的溶解度，降低鐵液對C的吸收，即降低碳的吸收率;相反，增加鐵液中的w(Mn)會促進鐵液對C的吸收，即提高碳的吸收率。因此，在球鐵生產中進行碳化處理時，應遵循先脫硫后碳化的原則。

(3)增碳劑的品質

不同質量的增碳劑吸收率不同。優質的寧夏增碳劑吸收率穩定，有利于生產控制，節約二次增碳產生的能耗和材料消耗，降低生產成本。隨著增碳劑C含量的增加，S、灰分、揮發物、氣體(H、O、N)含量越低越好。

3、增碳劑在球鐵生產中的作用。

(1)降低鐵液中雜質和有害元素的含量，減少其遺傳特性的影響。當前我國生鐵雜質元素含量較高(Ti,Pb,As,Zn,Sb等)，特別是w(Ti)的含量一般在0.050%-0.070%之間。W(Ti)量大，提高了As、Sb、Pb、Bi等反球元素的活性，增強了此類元素的反球能力;w(P)量為0.040%-0.060%等有害元素，容易使球鐵在凝固時形成磷共晶，降低材料的塑性和韌性。因此，在生產大型厚壁球墨鑄鐵(特別是高塑性、高韌性要求)時，國內外采用高純生鐵[如w(Ti)<0.020%的南非生鐵]生產，即選擇干擾球化元素(如Ti、Pb、Bi、Sb、As、Zn)、穩定基體珠光體元素(如Mn、Cu、Sn)和形成碳化物元素(如V、Cr、Mn)的材料，要求雜質元素總量不超過0.10%，其中w(Ti)<0.03%，以減少雜質元素和有害元素對組織和性能的影響。國產鐵w(Ti)為0.02%-0.06%，采用優質鋼和碳化技術，可將鐵液中的雜質元素和有害元素降低到與使用高純爐料相當的水平，不僅有助于提高鑄件質量，還擴大了材料的選擇范圍。

(2)減少石墨遺傳對組織和性能的影響。生鐵中有許多粗石墨，具有遺傳性，降低了鑄鐵的機械性能。溶解這種原料帶來的粗石墨需要長時間的高溫保溫處理(1500℃超過10h)，在生產條件下，一般的中頻爐熔煉溫度為1500-1530℃，保溫時間為5-10min，因此很難改善組織中原石墨的形狀，消除石墨的遺傳影響相反，經過增碳處理，減少了這一遺傳特性的影響，石墨球數量顯著增加。