收藏词条 编辑词条 铸铁冲天炉熔炼
铸铁熔炼方法之一。是铸件生产的重要环节。铸铁熔炉种类很多,其中冲天炉应用最广,常见的是以焦炭为燃料。它具有熔化率高,操作简便,成本低,可连续作业等优点;但铁水和焦炭接触有增硫、增碳的现象,元素烧损较大等。有的利用当地资源,发展了以煤气、煤粉、燃油或天然气为燃料的冲天炉。随着电力工业的发展和对铸件要求的提高。不少采用感应电炉或电弧炉熔炼铸铁。并在此基础上发展为比较先进的双联法熔炼(见铸铁双联法熔炼)。
冲天炉结构以焦炭为燃料的冲天炉基本结构见图1。
图1 冲天炉基本结构
1-除尘器;2-烟囱;3-进风;4-送风系统;5-过桥;
6-前炉;7-出渣口;8-出铁口;9-出铁槽;10-支柱;
11-炉底板;12-通风;13-加料口
(1)内径。由炉子熔化率和熔化强度确定:
式中D为冲天炉的内径,m;S为熔化强度,t / (m2•h);Q为冲天炉的生产率,t/h。中国冲天炉的熔化强度取7~9t / (m2•h)。冲天炉内径和生产率见表1。
表1 冲天炉内径和生产率
生产率/t•h-1 |
1 |
2 |
3 |
5 |
7 |
10 |
15 |
冲天炉内径/mm |
500 |
600 |
700 |
900 |
1100 |
1300 |
1450 |
炉体为一直立的圆筒,由钢板卷成,内砌耐火砖炉衬。炉膛上部有加料口,下有炉底,为了向炉内鼓风助燃,炉膛下部设有1~3排风口,外有风箱,便于均匀向各风口送风。在炉前有前炉,用以贮存铁水。冲天炉和前炉之间以过桥连接。冲天炉内熔化的铁水和炉渣不断流入前炉贮存。在前炉壁上开有出渣口,以排放炉渣;下部设有出铁口,经出铁槽出铁。冲天炉一般装在炉底盘上,由4根支柱支承,炉底装有对开的炉底门。开炉前,关好炉底门,并用砂混合料捣实炉底。熔化结束后,打开炉底门,将砂床和剩余的焦炭炉料等打下来。烟囱也是在钢板壳内由耐火材料砌成,其顶部一般装有捕集火花的除尘器。除了主体外还有许多辅助设备,包括上料机、鼓风机、料称、料车、起重和水渣处理等设备。
熔化过程图2为冲天炉熔化过程示意图。
图2 冲天炉熔化过程示意图
1-溶剂和铁样;2-风;3-铁水;4-熔渣;5-前炉;6-焦层
炉内铁料的熔化区域称熔化带;熔化带以上至加料口称预热带;熔化带以下至下排风口之间的区域称过热带。开炉前将焦炭加到风口以上规定高度,这部分称为底焦。由下排风口中心线至底焦上平面的距离称为底焦高度。熔化时风由冲天炉风口吹入炉内,使焦炭炽热燃烧。底焦上面加石灰石作熔剂,然后加铁料。接着重复加入层焦、石灰石和铁料。熔化时底焦不断燃烧消耗,因此必须补充,加入补充的焦炭称为层焦。为了使铁料在熔化前能充分预热,炉料应连续加入,直至加料口为止。铁料被加热熔化,铁水沿底焦的缝隙向下流动,由于底焦温度很高,铁水在下行过程中不断被加热提温,然后流入前炉贮存。
熔化啄干寸料金属炉料有铸造生铁、废钢、回炉料和硅铁、锰铁等合金。燃料主要有焦炭。造渣熔剂有石灰石、萤石等。根据铸铁的技术要求,考虑到熔炼过程中元素的增损情况,须进行配料计算并称量入炉。
冲天炉的结构参数一般根据生产经验来选择和确定。
(2)炉壳直径D1由下式确定:D1=D+2(T+δ)中T为耐火材料层厚度,随炉内径而变,180~300mm;δ为炉壳与耐火材料层之间的间隙,10~20mm,中间填以干砂、炉渣等。
(3)冲天炉的有效高度。指第一排风口至加料口下沿的高度。它是一个重要参数,影响炉料预热效果和铁水的温度。有效高度过高会出现棚料和增大阻力。有效高度一般取炉子内径D的5~7倍。冲天炉的有效高度与生产率见表2。
表2 冲天炉的有效高度与生产率
生产率/t•h-1 |
1 |
2 |
3 |
5 |
7 |
10 |
15 |
有效高度/mm |
3500 |
4000 |
4900 |
5800 |
6100 |
6300 |
7600 |
(4)炉缸高度。指第一排风口中心线至炉底砂床面的距离。有前炉的冲天炉,炉缸高度较小,可取100mm。炉缸高度对生产灰口铸铁的冲天炉随生产率而改变(表3)。炉底面有斜度,过桥口前炉处大后炉处小。
表3 炉缸高度与冲天炉生产率
生产率/t•h-1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
7.5 |
10 |
炉缸高度/mm |
200 |
220 |
250 |
280 |
300 |
360 |
(5)前炉。生产大中型铸件,每次需要较多铁水,则926应设置前炉。其内径和容量可根据生产率参考表4确定。前炉出渣口的高度,按下式计算:
式中:
q为前炉贮存铁水量,t;
d为前炉内径,m;
ρ为铁水密度,t/m3;
出渣口至过桥下沿高度h2(即熔渣高度)可按下列比例计算:h2=1/3h1
表4 冲天炉前炉参数
冲天炉生产率/t•h-1 |
1 |
2 |
3 |
5 |
7 |
10 |
15 |
前炉容量/t |
0.75 |
1.5~2 |
2~3 |
3~5 |
5~7 |
8~10 |
12~15 |
前炉内径/mm |
560 |
700 |
800 |
950 |
1000 |
1380 |
1700 |
(6)烟囱和除尘器。冲天炉熔炼时,炉气带出的粉尘数量是铁水量的0.5%~1.0%,其中焦炭末占40%,灰尘占60%;排出有CO、SO2、HF等有害气体,对环保有害。必须捕集净化后才能排放。烟囱是炉身的延续,一般烟囱外壳与炉身相同,5t/h以上的冲天炉,烟囱的直径应当缩小。烟囱高度指加料口下沿以上的筒形部分,应高于厂房3m以上,一般为有效高度的80%~100%。被采用的除尘器大致分干、湿法两种。旋风式除尘器(图3)有一定的除尘效果,淋水除尘装置见4。
图3 旋风式除尘器
1-烟囱;2-漏灰管;3-除尘器;4-顶罩;5-螺旋导向板;6-修理门;7-排灰孔
图4 淋水除尘装置
1-分配室;2-旋转喷雾;3-顶罩;4-耐酸混凝土层;5-冲天炉烟囱