浅谈冲天炉和电炉熔炼

浅谈冲天炉和电炉熔炼

About Smelting with Cupola and Electric Furnace

铸造作为传统的成型工艺，近年来在造型、制芯、砂处理、熔化等方面得到不断的改进，由于熔化工艺关系到铸件材质、浇注成型率、运行成本等方面，特别是全球关注环境保护的今天，选用什么样的熔化设备，显得越来越重要了，为此，在新建铸造项目的可行性研究报告中，往往要对熔化设备的选用加以论证，但冲天炉和电炉熔炼那种方式更好，历来是大家争论的焦点，在此，笔者不敢妄加定论，但两种熔炼方法生产的铸件，在材料的品质、加工性能、抗冲击性和韧性方面确实略有差异，国内外两种熔炼方式都有。

1.与电炉相比，冲天炉熔炼的特点

●可连续出铁液；

●适合于各种批量和规模的生产需要；

●设备费用低；

●占地面积少；

●铁液通过高温焦炭层时，有净化作用，可提供优质的铁液；

●铁液品质稳定，特别是对高牌号的铸件；

●熔炼过程排放大量的灰尘和废气，如果处理不好，易造成环境污染；

●铁液吸收焦炭中的硫，对生产球墨铸铁不利；

●铁液的化学成分和温度波动较大，且供应量不易改变；

●货物运输量较大。

2.投资比较

表1是国内三家近期建设的铸造项目熔化工部设备投资比较。

表1国内三家近期建设的铸造项目熔化工部设备投资比较

％，但是其占地面积及土建工程费用则要高出30％左右。

3.运行成本分析

以年产3万t铸铁件的某专业铸造厂为例，按两班制作业，计算依据如下：

冲天炉焦铁比为1：7，焦炭价为1800元/t；

石灰石占焦炭比例30％，石灰石80元/t；

脱硫剂占铁液含量2％，脱硫剂800元/t；

冲天炉熔化时铁损3％，生铁价2000元/t；

双联熔炼时，每吨铁液升温100℃，保温至浇注

时耗电量为40kW·h；

当地电价为0.5元／（kW·h）；

单一中频感应炉熔炼时，每吨铁液加热到浇注温度，用电量为550 kW·h；铁损1％，基本电费60元/t铁液；

工人年薪及福利均按3.5万元／人；

设备及厂房折旧年限12年，在此基础上，分析计算每吨铁液的运行成本为：

冲天炉+中颇感应炉：406元/t铁液；

单一中频感应炉熔炼：413元/t铁液。

分析比较结果：两种熔炼方法的运行成本相差仅7元/t铁液，如果考虑到焦炭价格还有上涨空间，昼夜用电可分时计价等因素，则此两种熔炼方式的运行成本基本相当。

以上费用还没有计算废渣的处理费用，冲天炉的废渣量远大于感应电炉。

4.环保分析

冲天炉熔化是生铁与焦炭、石灰石等直接接触，通过焦炭燃烧产生的热能将生铁熔化，熔炼过

程中会产生大量的 CO、CO

2、SO

2

气体和粉尘，如果直接排放，将造成大气的严重污染，同时，为

了炉渣粒化，通常还会有废水需要排放，随着人类环保意识的逐渐增强和环保法规的不断健全，要满足达标排放，必须设置昂贵的冷却及除尘装置，处理后的废气浓度可控制在50mg／m3以下。另外，由于冲天炉结构的特点，打炉后一段时间内，加料口处温度通常可达800－900℃，影响操作环境和建筑安全。冲天炉的热效率比较低，一般只能达到40％左右。在发达国家，冲天炉炉渣和废气的排放量一般占铸造厂废弃物排放量的16.5％左右。

对于单一中频感应炉熔炼，由于炉料中不含焦炭、石灰石，同时加料后炉料不再受外界冲击，因此，粉尘很少，配备除尘系统后，排放标准可达10mg／m3以下，亦无需炉渣粒化处理，所以环保设备的投入大大减少，有利于环境保护。同时也减少了操作管理及日常的维护保养工作量。

5.结语

通过以上分析比较，在投资、运行成本、炉料的适应性等方面，冲天炉具有一定的优势，但在环境保护、铁液成分调整、生产组织等方面，电炉熔炼更有特点。笔者认为：在电力条件允许、铁液材质满足工艺要求和铸件性能的前提下，熔化设备应优先选用电炉熔炼。但必须注意，由于熔炼方式不同，冶金条件不同，使用电炉熔炼时要将传统的冲天炉熔炼工艺作相应的变动，并制订新的熔炼工艺。同时，必须注意由于铁液在高温下长期保温，造成结晶核心的减少，会引起过冷度增加，铸件白口倾向增大，特别是对灰铁铸件。

对于一个新的铸造项目，虽然产品相同，但可能由于厂址不同，分析选用的熔化设备不同；同样一个铸造厂，可能由于生产的产品不同，分析选用的熔化设备不同；同一个铸造厂，不同的时期选用的熔化设备也可能不同。总之，一个铸造厂究竟选用什么样的熔化设备，必须用发展的眼光进行分析，要视具体情况而定，冲天炉和熔化电炉的优缺点也会随着技术的不断发展而改变。