冲天炉熔炼工艺培训教材.ppt

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1、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

2、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

3、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。

4、(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（Mn

5、O）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；

6、（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

7、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：C3.25%～3.35%,Si1.50%～1.70%,Mn0.6%～1.0%,S≤0.1%，P≤0.07%。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。

8、Pb≤0.003%,Ti≤0.02~0.05%，V≤0.05%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（ElectricControlsandSystems，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