碳结构的影响—石墨高度结晶体的碳溶解的发生是非常迅速的，在液态钢水中的碳含量在几分钟内就达到了饱和状态，非石墨碳像煤焦和焦炭的溶解通常比石墨要慢的多，煤，RTB和RTB与煤的混合物试样的拉曼光谱见图7所示，所有的试样都是非晶碳表征特点，其光谱显示在约为1393cm-1的波数存在无序带（d带），未观察到晶体区域。在煤中添加RTB并没有发现对碳结构有明显的改善，实验结果表明，在RTB和RTB/煤的混合物作为增碳剂，其碳的溶解性好于单独使用煤。因此，除了碳结构影响煤中碳的溶解之外可能还有其它因素。
灰分的影响—不同的增碳材料中的灰分对碳溶解具有非常明显的影响11，由于与这些灰分进行还原反应（例如SiO2和Fe2O3），消耗了在液态钢水中的溶解碳，在铁-碳界面上形成界面产物（灰层），形成物理阻碍，减少了固态碳和液态钢水的接触，从而限制了碳的溶解11~13。灰分的组织和灰分层的状态取决于氧化物灰分的成分，CaO能够和碳和硫反应，对钢液进行脱硫14，产生的CO气体进入系统，并将CaS转移到铁-碳界面（公式1）。CaO也能够在界面与Al2O3结合形成CaO.Al2O315，最后的界面层的组织和成分是在界面发生反应的结果。
CaO（solid） C S = CaS（solid） CO（gas） 公式1
湿润性是影响碳溶解的一个重要因素，在铁-碳界面形成一个界面障碍能够影响液态钢水和碳的湿润性，增碳材料的表面面积也是决定碳在钢液中的湿润性的因素，表面面积可能是碳溶解进入钢水中的一个因素。F McCarthy(2005)16在1550℃温度对四种煤焦的湿润性进行实验研究，实验中使用的铁是电解纯铁和含有2%C和0.01%S的合金铁。在使用纯铁情况下，所有的试样表明了其非湿润性，其湿润角在开始的时候为106°到137°，一个小时接触后，湿润角为101°到119°。在Fe-C-S合金中，所有的试样表明了其非湿润性，其湿润角在开始的时候为113°到127°，一个小时接触后，湿润角为101°到125°。湿润性随着时间的变化改变是不大的。影响湿润性可能是碳和硫在铁-碳界面的转移、界面上形成的Al2O3和CaS化合物、固态碳的表面形态和可还原氧化物的还原性等因素16，碳煤、RTB和RTB与煤的混合物表面积使用Brunauer-Emmett-Teller(BET)技术测量，见图8.使用在本研究中的煤具有的表面积是176m2/g，添加橡胶树皮到煤中，与煤相比较，导致了减少残余碳的表面积。然而，在混合物中增加橡胶树皮比例，木炭的表面积接近于116m2/g，数值稳定，相等于纯的橡胶树皮的表面积。
在目前的研究中，使用煤增碳，碳在钢水中的积累受到金属溶滴 (55.4wt.%SiO2) 溶解碳的消耗的阻碍和界面堵塞（35.3wt%Al2O3）造成的障碍。可还原氧化物的还原性会消耗钢水中的碳含量，其速率与碳进入到钢水一样快，由于反应物水平的降低，碳原子在钢滴中的积累是不可能减慢的，甚至煤的表面积高于橡胶树皮和其混合物，煤在钢水中的溶解是较低的。在铁-碳界面形成的界面堵塞将覆盖煤表面积，可能限制了碳溶解的接触面积。在橡胶树皮中的灰分CaO含量高（75.88wt.%），Al2O3含量低，是还原性的氧化物，于是，按照比例添加橡胶树皮进入到煤中将改变灰分的化学成分，CaO降低了界面产物的熔化温度，并可被系统产生的气体轻易冲刷掉。界面层不同的组织结构导致系统不同的湿润性和接触面积影响做碳溶解，这就解释了为什么橡胶树皮和混合物比单独使用煤具有较大的碳溶解性，然而，扫描电镜和能谱分析铁-碳界面并没有提供证明资料，进一步的调查需要理解各种溶解机理。
结论实验调查煤、橡胶树皮和它们的混合物在1550℃的温度下碳溶解行为，橡胶树皮与煤的混合物导致了在残碳化学成分特性上的差异，所有的试样碳的溶解性概况如下：
- 从每到液态钢水碳的溶解在开始反应的几分钟十分的缓慢，保持相当的步骤经过30分钟后，钢水中的碳含量达到了2.81wt.%。
- 对于橡胶树皮RTB，其碳溶解非常快，经过1分钟的反应时间，碳含量就达到了4.3wt.%，经过30分钟接触反应后，钢水中的碳含量为4.3~4.7wt.%。
- 在RTB10~RTB50煤与橡胶树皮混合物中也发现类似的现象，经过30分钟后钢中的碳含量在3.5~4.9wt.%，稍微带有一点波动。
- 添加橡胶树皮到煤中可以增加碳的溶解性，增加橡胶树皮在混合物中的比例没有发现有延缓碳溶解行为。
- 在RTB中的灰分（CaO）有利于促进碳溶解行为。
- 可以利用橡胶树皮这样的农产品废料作为电炉增碳剂，保持冶金工业可持续发展。
作者感谢泰国塑料协会对这个项目的财政支持。
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10. C. Wu, “Fundamental Investigation ofMolten Iron/Carbon Interactions in Direct Ironmaking,” Ph.D. thesis, Universityof New South Wales, 1998.
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12. L. Zhao and V. Sahajwalla,“Interfacial Phenomena During Wetting of Graphite/Alumina Mixtures by LiquidIron,” ISIJ International, Vol. 43, 2003, pp. 1–6.
13. F. McCarthy, “Interfacial Phenomenaand Dissolution of Carbon From Chars Into Liquid Iron During Pulverized CoalInjection in a Blast Furnace,” Ph.D. thesis, University of New South Wales,2004.
14. A.K. Biswas, Principles of BlastFurnace Ironmaking: Theory and Practice, Cootha Publishing House, 1st Ed.,1981, p. 64.
15. M.W. Chapman, B.J. Monaghan, S.A.Nightingale, J.G. Masthieson and R.J. Nightingale, “Observation of the MineralMatter Material Present at the Coke/Iron Interface During Coke Dissolution IntoIron,” ISIJ International, Vol. 47, 2007, p. 973.
16. F. McCarthy, R. Khanna, V.Sahajwalla and N Simento, “Interfacial Phenomena Occurring During Iron/CharInteractions in a Blast Furnace,” ISIJ International, Vol. 45, 2005, pp.1261–1268.
作者Somyote Kongkara：assistantprofessor, Materials Technology Division, Faculty of Sciences and Technology, ThammasatUniversity, Pathumthani, Thailand ksomyote@tu.ac.th
唐杰民阅读体会电炉冶炼废钢不仅仅是利用社会废钢铁、化废为宝、节能减排利国利民，同时由于冶炼需要使用配碳材料喷入炉内，从全废钢冶炼的电炉来看，目前的吨钢喷碳量在10~20千克范围，随着电弧炉降低电耗的驱动力越来越大，喷碳量制造的化学能逐渐上升，起到了与电能并驾齐驱的效果，从目前实际运行情况来看，加废钢熔化到1620℃温度纯粹需要的电耗375kwh，考虑收得率的影响这个数据要达到410kwh。另外造渣料需加温以及废钢内的废料需加热到熔化状态，也需要相当大的热能。电炉冶炼熔池内的C、Si和Mn的含量不高，不能作为主要的化学能来源，电炉冶炼化学能主要来源就是吹氧喷碳，碳氧化学反应形成大量热能，从而加热废钢、加热熔池、制造泡沫渣来屏蔽电极弧光。目前全废钢冶炼的电炉最好的电能消耗为320kwh，只有通过喷碳进入炉内，产生碳氧反应才能达到低的电能消耗。从目前来看有的电炉喷碳量都达到了吨钢20千克，为降低电耗创造了条件，能量是守恒的，不能孤立看待电炉电能消耗指标，一定要综合看待这个问题。
目前的电炉逐渐走向了平熔池的概念，20年前可不是这样，我们使用康斯迪电炉炉型，很多领导学者看法与平熔池概念相左，通过这么多年康斯迪电炉的发展，看来还是验证了胡适老先生的名言“实践是检验真理的标准”，就是现在出现的所谓的量子电炉和生态电炉，其核心也还是平熔池概念，这就给了化学能充分展示的机会，即在平熔池上全程吹氧喷碳，产生大量的化学能来加热熔池和废钢，对废钢进行高温烟气预热，由此导致喷碳量上升。冶炼电耗与喷碳量构成一定的相关关系，喷碳量上升，电耗下降。
平熔池操作的电炉可以全程喷碳，碳的使用量大，这就为利用工业和农业含碳肥料创造了一定的条件，翻译的这篇文章讲述的是马来西亚考虑使用割胶产生的小段树皮，将其与煤混合处理，喷入电炉内，从而替代部分煤炭或者石墨。
上个世纪70年代我在海南当兵，部队不供应煤或油，只能到深山老林里面伐木当柴烧，也看过海南生产建设兵团种植的橡胶树林，知青和我们讲述割胶知识，我也拿着割胶刀子比划比划，所以知道一些，割胶是非常辛苦的。海南橡胶产业是中国最大的，但是橡胶树不够粗大，产胶量不大，那个时候就知道东南亚胶树产量高，他们吹牛割胶拿水桶接，现在看来是笑话。
世界天然橡胶种植也主要就是在东南亚地区，其中泰国、印度尼西亚、马来西亚和越南是前四位种植橡胶树大国，中国的天然橡胶产业不够大，主要是气候原因，处于第五位，但是远远不够国民经济需要，进口量非常大，主要使用在汽车轮胎上。割胶产生的树皮量估计不值得收集起来集中使用，我在想，中国农业丰收之后田地里面的各种庄稼茎秆就是废物，如果家庭不用来烧火做饭，放在田地里面燃烧就是污染物，如果能够集中回收起来，比如像文章里面阐述的那样，与煤混合处理用于电炉生产，这就是可持续发展的一个小方面了。北京地区和靠近北京的河北省地区，每年大气雾霾对帝都影响很大，其实政府和地方都要做做实际的工作，从一点点小的方面来做起，总不能研究一个大盖子将北京单独罩起来吧。
我看过美国和加拿大电炉使用报废轮胎，去年也翻译过一篇澳大利亚使用电炉处理报废轮胎的文章，国外有机构研究这个环保问题，我觉得利国利民，希望祖国有人来做这个事情，至少有人呼吁吧。
文章中讲述钢水增碳问题，阐述的非常好。但是我认为电炉冶炼中喷碳主要的目的是造渣，即在平熔池状态下形成500mm以上的泡沫渣屏蔽电极弧，从而使得电能转化的热能能量能有效地向下传递，以垂直方向给熔池升温，同时产生大量高温气体，利用高温气体加热废钢。熔池钢水增碳倒不是主要的因素，即使能够给钢水增碳，这个量也是不大的，全废钢冶炼出钢碳是比较低的，也不可能将熔池的碳增加到4wt.%左右，也没有这个必要。
看到这篇文章觉得有必要翻译出来给大家看看，也希望冶金界和环保界人士看看，保护祖国的蓝天白云，我们每个人都应该有这个心。
五一劳动节，我到一家康斯迪电炉厂，他们就安装了一次烟气淬火冷却塔，非常感动，作为一家民营企业都能够这样做，非常了不起！只有一次烟气在800℃以上使用水冷方式急剧冷却到300℃以下，才能够保证二噁英不能重新聚合，希望祖国大地的电炉能够使用这个环保设备，没有这个一次烟气淬火设备的冷却塔，就是把环保吹上天，我也是不相信的。
这篇文章完成于劳动节当天，等到大家过完节日后就发送，水平有限，翻译不准确和写的不对地方，请大家尽管指正。
