冲天炉熔炼工艺培训教材
冲天炉熔炼工艺培训教材,时间：2010年6月,一、冲天炉熔炼工艺基础知识 二、铸造二厂35t/h 冲天炉简介 三、冲天炉熔炼炉料技术要求 四、冲天炉熔炼主要工艺参数及控制要点,目 录,一、冲天炉熔炼工艺基础知识,1.1冲天炉熔炼基本原理,冲天炉熔炼是由底焦燃烧、热量交换和冶金反应三个基本过程组成。,图1.1所示为冲天炉工作过程原理图,分渣器,底焦高度,铁料,层焦,风嘴,炉缸,1.1.1 底焦燃烧,冲天炉内的燃烧过程是在底焦中进行，根据焦炭燃烧的化学反应，可将底焦燃烧划分为两个反应区段：,O2,氧化带从风口到自由氧基本耗尽，CO2浓度达到最大值的区域。 还原带从氧化带顶面至炉气中CO2 和CO含量基本不变得区域。 冲天炉内焦炭燃烧的快慢主要由扩散速度决定。凡是能提高气流速度、加大焦炭与气流的接触面积、提高风温和增加氧气含量的措施，均可提高扩散速度，强化焦炭的燃烧。,1.1.2 热量交换,一般将冲天炉沿炉身高度方向划分为预热区、熔化区、过热区和炉缸区。 1.预热区是指从料面到铁料开始熔化的位置的这段区域。炉气与炉料之间的热传导方式以空气对流为主。 2.熔化区是指从铁料开始熔化到熔化完毕这一区域，实际上也就是底焦顶面高度的波动范围，其高度大致等于层焦的厚度。熔化区的热交换方式仍以对流为主。 3.过热区铁料熔化后铁液滴下落过程中，与高温炉气及炽热的焦炭接触，温度得到进一步提高。传热方式以热传导为主。 4.炉缸区内无空气供给，焦炭几乎不燃烧，所以对于高温铁水来说，炉缸是个冷却区，熔炼稳定后，对铁液温度则无明显影响。,1.1.3 冶金过程,1. 碳量的变化 在冲天炉熔炼条件下，引起铸铁含碳量变化的因素有两个截然相反的过程。一是焦炭中碳向铁液内溶解使碳量增加；二是铁液中的碳被炉气、炉渣和溶解的氧所氧化而使碳量降低。 影响碳的溶解过程的主要因素： (1) 焦炭的质量和块度，焦炭的含碳量高，灰量小，块度小都有利于铁液增碳。 (2) 铁液在炉内停留时间的长短。 (3) 铁液温度，随着温度的升高，碳在铁液中的溶解度增大，铁液易于增碳。 (4) 铁液的最终含碳量趋向于共晶成分，当金属炉料的平均含碳量低于共晶碳量时，铁液就增碳，反之则脱碳。,影响碳氧化烧损的主要因素： (1) 炉气的燃烧比越大，氧化性越强越有利于烧损脱碳。 (2) 随着炉渣中FeO含量的增加，脱碳过程加剧，使铁液含碳量降低。 (3) 炉内温度升高，对碳的烧损具有双重作用。一般来说，铁液的最终含碳量将随炉温的升高而升高。,2.硅、锰量的变化 影响硅烧损的因素： （1）炉气中CO2增加，即燃烧比增加，将加剧炉气对硅（锰）的氧化趋势，减少SiO2 （MnO）被还原的可能性。 （2）降低炉渣中FeO的含量是减少硅（锰）氧化烧损的关键措施。 （3）铁液的含硅（锰）量越高，被氧化的程度越高。 （4）提高炉温有利于抑制硅（锰）的氧化，促进SiO2的还原。,1.2 改善冲天炉熔炼效果的主要措施,1.2.1预热送风 （1）由于风温的提高，使得空气中自由氧的活性增加，因而强化了底焦的燃烧； （2）由于氧与焦炭反应速度的提高，使燃烧带缩短，燃烧更加集中，铁液温度和熔化效率提高； （3）热风使冲天炉内导入了补充热量，炉气温度提高，有利于铁液过热度的提高； （4）采用热风，使焦耗减少，铁液的增碳和增硫都相应减少； （5）热风减少了元素的烧损，并有利于脱硫。,1.2.2富氧送风,富氧送风可以强化燃烧，使燃烧区集中，从而提高炉气温度。加氧送风的实际效果可使 出铁温度增高，在相同的焦耗情况下，硅锰烧损降低，增硫减少，铁液含气量减少，非金属夹杂物含量也相应减少。,1.2.3 除湿送风,直接用大气鼓风时大量的水蒸气被带入冲天炉内，不仅降低炉温，增加元素的氧化烧损，而且增加铁液的含氢量，容易产生缩孔、气孔和裂纹等缺陷。 冲天炉除湿送风方法很多，但主要是吸附除湿、吸收除湿和冷冻除湿等方法。,1.3 冲天炉熔炼铁液质量要求,1.3.1 化学成分 铁液的主要化学成分必须满足不同牌号铸铁的规范要求。 铸造二厂冲天炉熔炼铁水化学成分工艺范围： C 3.25%3.35%, Si 1.50%1.70%, Mn 0.6%1.0%, S 0.1%，P0.07%。,1.3.2出炉温度,铁液出炉温度不仅要满足浇注铸件的需要，保证得到无冷隔缺陷、轮廓清晰的铸件，还应满足高牌号铸铁炉前处理及强度性能的需要。在同样化学成分的灰铸铁中，铁液过热温度的提高，可使灰铸铁的抗拉强度、硬度、相对强度、相对硬度等质量指标有不同程度的提高。,1.3.3 有害成分,铁液中的硫、磷及其它干扰铸铁正常结晶和组织的微量元素如Ti、Pb等必须控制在限量以下。 Pb0.003%, Ti0.020.05%， V0.05%,二、铸造二厂35t/h冲天炉简介,铸造二厂熔炼车间配备一台美国EC&S（Electric Controls and Systems，Inc）公司提供的35t/h长炉龄热风水冷富氧送风冲天炉。该冲天炉大致可以分为如下几个系统：控制系统、炉体系统、配料及加料系统、换热系统、冷却水系统、送风系统、尾气冷却系统、除尘系统。该冲天炉一般运行45天左右打炉底进行维护。,2.1 35t/h冲天炉系统简介,2.2 35t/h冲天炉炉体简介,3.1 35t/h冲天炉配料比例 冲天炉熔炼用炉料包括：生铁、废钢、灰炉料、硅铁、锰铁（或锰硅合金）、焦炭、石灰石。 各种原辅材料的比例如下：废钢60%-65%，生铁10%-20%，回炉料20%-25%，层铁量3600kg，层焦量390-420kg，硅铁60-70kg/批，锰硅合金15-22kg/批，石灰石100kg/批,三、冲天炉熔炼炉料技术要求,3.2 铸造二厂炉料技术要求,表3.1 生铁化学成分要求,化验项目：碳、硅、锰、硫、磷，其它微量元素外委检查。,表3.2 废钢技术要求,表3.3 回炉料技术要求,回炉料不得有严重的锈蚀、油污或泥沙混杂，杂质含量应小于2%,表3.4 硅铁技术要求,化验项目：硅、铝、钙。,表3.5 锰硅合金技术要求,化验项目：锰、硅、磷。,表3.6 焦炭技术要求,表3.7 石灰石技术要求,四、35t/h冲天炉熔炼控制要点,4.1 冲天炉熔炼操作控制要点,（1）熔化前烘烤预热出铁口、分渣器、出铁槽至红热状态。 （2）启动冲天炉,点燃燃烧室。 （3）检查熔炼用材料的数量和质量。 （4）检查熔炼用设施、工具的齐全、完好性。 （5）保持熔炼场地畅通无阻。,4.1.1 熔炼前的准备,4.1.2 吹炉,（1）修炉底后首次开炉加底焦高度至2.2-2.4m，其它时间开炉加底焦至1.8-1.9m。 （2）用 18700 m3风量吹炉。 （3）吹炉期间用铁棍捅动出铁口，并确保畅通。 （4）重新测量调整底焦高度至1.15-1.30m。,4.1.3 配料、装料,（1）调整底焦高度后，首批铁料前加石灰石100kg。 （2）配料顺序：生铁回炉料废钢焦炭石灰石硅铁锰硅合金。 （3）配料前核对配料通知单，对称量设备进行复位、校零。 （4）一般每批料配装时间小于6分钟，装1416批料后开风开始熔化，确保能满炉运行。,4.1.4 开始熔化,（1）开始熔化风量控制2830031000m3/h，富氧量2%-3%，富氧时间约30分钟。 （2）开风后通过风口观察下铁滴时间，510分钟为正常。 （3）开风后2025分钟用氧枪割开出铁口，具体时间依风口下铁滴时间确定。 （4）出铁后510分钟打开出渣口。 （5）正常情况下熔炼参数：风量：2400030000m3/h，热风温度：450540。 （6）冲天炉熔炼要保证电炉铁水化学成分满足如下范围： C 3.25%3.35%, Si 1.50%1.70%, Mn 0.6%1.0%, S 0.1%，P0.07%。 （7）正常连续熔炼状况下，铁水出炉温度控制在15001530。,4.1.5 熔炼参数调整控制,（1）原铁水碳、硅有降低趋势时，适当减少风量10003000m3 /h，增加0-3%富氧。 （2）原铁水碳、硅有增高趋势时，适当增大风量10003000m3 /h。 （3）铁水碳量偏离工艺范围0.05%时，要根据具体情况调整层焦加入量。,4.1.6 熔化结束,（1）根据生产需要，正确计算停止装料时间。 （2）熔炼至空炉状态（炉料到引风环以下）开始逐渐减少风量，直到2550022100m3/h。 （3）化清炉后（出铁口不再出铁）停止供风。 （4）打开残渣口，放净残铁和残渣，直至出净。 （5）补充适量底焦，约1500公斤，熔化结束。,4.2 冲天炉熔炼检测与记录,（1）铁水成分检测：连续熔化情况下每0.5-1小时取样一次用热分析仪分析碳、硅；每1.5-2小时取一次样用碳硫仪分析碳、硫；每1.5-2小时取一次样用直读光谱仪分析硅、锰及其它合金元素含量。 （2）铁水温度检测：每0.5-1小时测量一次铁水温度。 （3）认真记录ZEQR4.9-14。,讲演结束，谢谢,
