铸锻厂冲天炉熔炼工艺培训教材

《铸锻厂冲天炉熔炼工艺培训教材》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、冲天炉熔炼工艺培训教材本章的主要内容分三大部分：冲天炉熔炼工艺基础知识、铸锻厂冲天炉简介、冲天炉熔炼控制要点。适用的工序：冲天炉熔炼工序。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14.1所示为冲天炉工作过程原理图。分渣器风嘴炉缸层焦铁料底焦底焦高度图14.1冲天炉工作过程原理图1.1.1底焦燃烧焦炭的燃烧反应在焦炭的表面进行，因条件不同，碳和氧之间要发生四种不同反应。C+O2→CO2（1）C+1/2O2→CO（2）CO+1/2O2→CO2（3）CO2+C→2CO（4）炉气中

2、CO的比例越大，其化学热损失也越大。但是，为了减少硅、锰等元素的烧损，保证铁液冶金质量，炉气中要有一定量的CO。炉气中的CO量的多少，不仅说明焦炭燃烧的完全程度如何，同时也表明了炉气氧化性的高低，对熔炼过程的热效率和冶金作业有着重要影响。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。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：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，氧化带发

3、生上述（1）、（2）、（3）反应。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，还原带发生上述（4）反应。O2图14.2冲天炉内炉气成分及区域划分示意图图熔炼过程中，为使消耗的底焦得到层焦的补充，送风量必须与焦炭的消耗量相适应。1.1.2热量交换冲天炉的热交换是在高温炉气向上运动，固体炉料和铁液向下运动的过程中进行的。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，如图14.2所示。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

4、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冶金过程金属炉料在冲天炉内被预热、熔化、过热及铁液流出冲天炉的过程中，金属与炉气、焦炭、炉渣相接触，发生一系列物理化学变化，即冶金反应，引起铁液化学成分的变化。1.1.3.1造渣熔炼过程中，铁料表面的铁锈及粘附的泥沙、

5、焦炭中的灰分、金属元素氧化烧损形成的氧化物以及侵蚀剥落的炉衬材料等相互作用，结成炉渣。造渣的化学反应为：石灰石分解：CaCO3→CaO+CO2（5）生成硅酸盐：CaO+SiO2→CaOSiO2（6）石灰石作为熔剂有清除炉料中的杂质和焦炭表面的灰尘、加速燃烧反应得作用。同时，炉渣能直接参加冶金反应，影响铁液的化学成分。1.1.3.2熔炼过程中铁液化学成分的变化1.碳量的变化碳在铸铁中是以石墨、碳化物及组成可变的固溶体的形式存在。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

6、气、炉渣和溶解的氧所氧化而使碳量降低。铁液的最终含碳量则取决于这两个不同过程的综合结果。碳的溶解主要发生在熔化以后，特别是过热带内。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。。铸铁中的碳被氧化烧损主要发生在熔化以后，其被氧化烧损的主要形式为：[C]+CO2→2CO（7）2[C]+O2→2C

7、O（8）FeO+[C]→[Fe]+2CO（9）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.铁液中含硅量的变化冲天炉炉气中O2和CO2含量越多，氧化作用越强，合金元素的烧损越严重。温度也是影响合金元素烧损的重要因素，各元素与氧的亲和力都随着温度的升高而降低。这也是富氧送风和预热送风能减少元素氧化烧损的根本原因。冲天炉熔炼过程中铁液中的含硅量受硅的氧化和二

8、氧化硅还原两个过程的制约。铁液中的硅被氧化有四种方式：（1）硅被炉气中的CO2氧化[Si]+CO2→SiO2+2CO（10）这是一个放热反应，随炉温的