冲天炉 的熔炼原理及优缺点.doc

冲天炉的熔炼原理及优缺点冲天炉是最普遍应用的铸铁熔炼设备焦炭燃烧发生的热量直接用来熔化炉料和提高铁液温度，能量消耗方面比电孤炉和其它熔炉节省而且设备比较简单，大小工厂皆可采用但冲天炉也存在一定的缺点，主要是由于铁液直接与焦炭接触，故在熔炼过程中会发生铁液增碳和增硫的过程采用了冲天炉一电孤炉双联熔炼法或冲天炉一感应电炉双联熔炼法，以充分利用冲天炉熔化效率较高、电孤炉和感应电炉对铁液过热能力强及化学成分控制容易的优点综上所述焦碳的质量、底焦的高度、炉型结构、送风量等因素都必需引起足够地重视，为了提高冲天炉铁液的出铁温度任一因素的疏忽都会导致铁水温度和成份的动摇，严重时将影响正常生产甚至中途直接打炉对于同一炉次熔炼多个不同材质的铁水时，为防止交界铁水的混淆，应在不同材质炉料之间加入隔离焦;考虑球铁生产时出铁温度较普通灰铁件高，其层焦用量应比熔化普通灰铁多3%左右由于冲天炉生产设备投入少但生产过程不稳定，操作过程简单对原、辅材料的质量要求较高，且铸件废品率时高时低球铁件生产使用冲天炉的过程，只要严格执行生产球铁工艺操作要求，就能够大幅度地降低铸件的废品率，稳定生产出合格的铸件因而小型冲天炉生产球铁件在其生产过程必需注意下列事项:1.影响铁水温度低的因素及其防止方法根据国内外相关资料所载。

铸件发生白口、皮下气孔、夹渣、冷隔、球化不良、合金元素氧化烧损的几率明显增加因此，标明铁液温度越低必需采取有效措施来提高出铁温度，以相应提高铁水的浇注温度由于球化处理过程的脱硫、球化、孕育处置等操作，铁水过去炉流出至浇注的这一时间段，其温度一般要降低100150℃.因此考虑到球铁件生产的过程特点，其出铁温度要尽可能比生产普通灰铸件时高，一般情况下小件生产时不得低于1450℃生产大件时不得低于1420℃若用电炉生产球墨铸铁件时，其出铁温度一般控制在1500℃以上)炉体结构目前我国用于球铁件生产的冲天炉以分段送风即所谓大倒双冲天炉型式结构为主这种型式结构的冲天炉具有使合金硅、锰元素烧损量低、焦碳增硫量幅度小、铁焦比较高外能较好地满足生产球铁件所需的铁水质量要求，还能使铁液温度上升、化学成份相对稳定一种较为理想的结构炉型若再利用热交换器把送风温度提高至350500℃前炉的出铁温度将会明显提高由于常配备的热交换器结构不是很合理，制作用材非陶瓷的受热后膨胀变形导致其使用寿命短，很多使用单位作为一次性使用若变形损坏就不再维修延续生产过程;此外，随着冲天炉富氧送风工艺的幼稚和具体应用的推广，该工艺能使炉内排出的一氧化碳气体能充分燃烧)不但符合国家节能减排产业政策，提高炉型的铁焦比、降低焦耗，而且铁液温度能得到进一步的提高。

一种较为理想的冲天炉炉型结构焦碳质量由于众多小规模的铸造生产企业导致的结果是冲天炉用焦一般采用冶金焦或土焦从下表可以看出，直接考虑的首要问题是原材料的价格铸造焦由于灰分少、硫含量低、固定碳高、块度大、强度高，保证冲天炉熔炼过程稳定、出铁温度高的前提条件铸造焦与冶金焦的主要技术指标对比类别灰分(%)挥发物(%)硫含量(%)气孔率(%)铸造焦8.09.01.01.5<0.552025冶金焦13150.91.0<1.24246焦碳块度不要忽视焦碳的块度在铁水熔炼过程中对温度的影响根据冲天炉熔炼过程要确保铁水质量的要求通风阻力减少，须有适宜的风量和风压:焦碳块度过大送风速度加快，熔化速率提高，铁水温度下降;焦碳块度过小，送风阻力增加，风量下降，冲天炉过热带位置下降，熔化速度减慢，熔化温度下降因此，焦碳的块度过大或过小皆会对铁水的温度发生负面影响根据生产实践经验，焦碳的块度一般为炉膛直径的1/6~1/10.焦碳块度与炉径的对比关系见下表:炉膛直径(mm450500600700最佳焦碳块度(mm50~7555~8565~10075~110底焦高度目前国内使用的冲天炉的型式大多为双排大间距其铁水温度、熔化效率有明显的提高。

但双排大间距冲天炉炉壁侵蚀严重，与单排送风的冲天炉相比较底焦高度要明显增加;用冲天炉生产球墨铸铁件时增加底焦高度的同时，原铁水需要更高的出铁和浇注温度与生产普通灰铸铁件时相比为防止因底焦实际高度的浮动而导致铁水温度和化学成份的动摇，必需定时加入接力焦，以弥补底焦实际高度的降低;冲天炉送风后正常开始熔化的初期炉料在熔化带会消耗更多的底焦因此在加料过程中，由于此时炉料预热不充分必需充分考虑冲天炉工作的过程特点，一定批量炉料加入后预先设置一批接力焦，这样就能及时补充底焦高底的降低，克服了日常熔化过程中，当发现铁水温度低再加入接力焦，待炉内炉料熔化后才干补充底焦高度的弊端;同样要增加和坚持冲天炉的底焦高度;当原材料中废钢配用比例增加时随着开炉时间的延长等量的底焦在冲天炉底部所占有的高度会逐步降低;同时风口也逐渐变大，炉膛的直径不时扩大炉内进风量增加，熔化速度加快，底焦的燃烧速率增加所以在冲天炉熔化的中、后期，为保持正常的底焦高度，加入接力焦的频率必需相应提高;同时，为确保炉料充分预热和送风的工作压力，炉内料柱要保持适宜的高度;打炉前防止铁水温度的降低，最后加入的批次料为23批压炉铁，并适当控制风量。

熔化球铁件铁水时一般是冲天炉开风后810分钟，判定冲天炉底焦高度是否合适能在第一排风口看到铁液滴下，说明底焦高度适宜正常熔化过程中，风口附近明亮，说明焦碳燃烧充分，炉温正常若在风口看到颜色发红，说明底焦高度偏低;前炉出渣口火苗发红，炉渣呈粘稠玻璃状且流动性差甚至发黑，三角试片白口宽度增加等相关现象，均说明铁水温度偏低焦碳的水份虽然焦碳投入冲天炉加料口后并且随着熔化过程的不时进行，会在预热带不时受热炉料位置在逐步下降，受热温度会越来越高，其所含的水份在此过程中几乎全部蒸发，但消耗了大量的炉气热量;同时，加料过程中由于焦碳的计量称重，使参与燃烧的焦碳实际加入量相对减少，从而导致铁水温度的降低生产实践中发现，使用含水量较高的焦碳，初始铁液浇注的铸件发生白口和皮下气孔缺陷的几率大大增加其主要原因是焦碳中的水份在高温作用下，分解成的氢气熔解于铁液中，铸件冷却凝固过程中溶解度下降导致其析出因此，要获得质量较高的铁水，一定要使用水份含量低的焦碳送风量1.冲天炉熔炼原理炉身的下部装满焦碳，冲天炉在熔炼过程中称为底焦底焦的上面交替装有一批批的包括生铁、废钢、回炉料、铁合金等材料的铁料、焦碳及熔剂(石灰石、萤石等)通过鼓风，使底焦强烈燃烧，发生的高温炉气沿炉身高度方向上升，使其上面一层铁料熔化。

铁水在下落过程中被高温炉气和灼热焦炭进一步加热(过热)过热的铁水温度可达1600℃左右，然后经过过桥流入前炉尔后铁水温度稍有下降，最后出铁温度约为13801430℃左右冲天炉内铸铁熔炼的过程并不是金属炉料简单重熔的过程，而是包括一系列物理、化学变化的复杂过程熔炼后的铁水成分与金属炉料相比较，合碳量有所增加，硅锰等合金元素含量因烧损会降低，硫含量升高，这是焦炭中的硫进入铁水中所引起的2.冲天炉熔炼的优缺点及其应用。