冲天炉参数选择及热风形式(精)

冲天炉参数选择及热风形式

任树勇郑喜龙张小为时间:2008-09-27

中国铸造业的飞速发展，使我国铸件总产量稳居世界第一。而冲天炉是我国铸件生产中的一种主导熔炼炉型，总结和推广冲天炉应用中的成熟经验，符合铸造行业的快速发展的需要。

1、冲天炉主要风口参数

1.1风口面积分配比

风口面积分配比指冲天炉各排风口面积之比。国内冲天炉的风口面积分配比以倒置、顺置和等置类型为主。面积最大的主风口在上排的称为倒置风口，主风口在下排的称为顺置风口，风口面积分配比为50%：50%的称为等置风口。风口面积分配比并不等于风量分配比。选择冲天炉的风口面积分配比应以本地气候条件、炉型特点、炉料和铸件材质等相关条件为依据，如熔炼HT250、QT450铸件时，应选择双排大间距冲天炉，风口面积分配比取上排60%，下排40%的倒置形式，可获得高温优质铁液；相同条件下，如取上排70%，下排30%的风口面积分配比，虽然熔化率提高，但在熔炼过程中，开炉6h~8h，上排风口耐火材料侵蚀程度大约在250mm~300mm左右，易于烧穿炉壳，出炉铁水温度也比上述风口面积分配比的低30℃~50℃。在焦炭的块度小，质量差，开炉时间短，炉料铁块大小块度不均匀，风机风压低的条件下，应选择风口面积分配比为等置（多排小风口冲天炉）或顺置两种形式，同样可以获得理想的出炉铁水温度。

1.2风口比

风口比为风口总面积与炉膛面积之比，是冲天炉设计中广泛应用的重要参数，直接影响冲天炉的有关性能指标。一般双排大间距冲天炉的风口比为3%~4%，多排小风口冲天炉的风口比为2.5%~3%，水冷长炉龄冲天炉的风口比为4%~5%。高原气候比平原气候的风口比大，罗茨风机比离心风机的风口比小。例如5t/h双排冲天炉，熔化区及风箱段的炉膛直径为900mm，风口区的炉膛直径为700mm，则炉膛平均直径800mm，风口总面积为3200mm2，选择等置式风口面积分配比，上下风口12个，设计风口比5%，则风口.6mm。如果该炉的其它设计参数条件不变，风口区的炉膛修砌形状发生了变化，如风口区炉膛直径修砌到650mm，炉膛平均直径为775mm，则风口

直径应变为50mm.图1为冲天炉的风口比。

科学合理的设计冲天炉的风口比，应依据气候条件、风机性能、炉型结构、开炉时间、焦炭和生铁块度大小、铸件材质、生产工艺特点等相关条件因素来选择。大家普遍认为风口比越小，风口的风速就越大，鼓风就越容易到达炉膛的中心，加速底焦的燃烧速度，就容易获得高温优质铁液。这种效果还可以用别的方法实现，例如，选用湖北广水天桥风机有限公司风机的5t/h 双排冲天炉，风机的性能对比如表1。

表1 风机性能对比

在风口比、炉型结构、炉膛形状、炉料、铸件材质及风量等参数均相同的情况下，风压的高低不同，风口的进风速度则不相同，底焦燃烧过程中的冶金反应也不相同，铸件材质的碳、硅、硫的含量变化也有区别。风压高比风压低的熔化率提高10%~20%，铁水温度提高30℃~50℃，焦炭用量降低10%~15%。

1.3风口间距、排数及风口个数

合理设计冲天炉的间距大小、风口排数及风口个数，目的是达到最佳熔炼效果。应综合考虑本地焦炭和生铁资源条件、铸件材质、开炉时间等，选择适宜的双排或多排冲天炉。在各型冲天炉中，双排大间距仍占主导地位。炉径和间距之比应在0.8~1.1之间，盲目追求通过大间距增加熔炼效果的想法不是十分正确。例如文献[3]中，河南黄泛区缸套厂1.5t/h双排冲天炉的改造方案中，不改变风口比和风口面积分配比，将排距450mm变为500mm，上排增加2个风口；河南太行机械厂3t/h双排冲天炉，由原12个风口改造为上排风口Ф24.5mm×12个×150，下排风口Ф25mm×6个×50；济南玫德公司一车间，将10t/h冲天炉的间距改为900mm，上排风口Ф38mm×12个×100，下排风口Ф28mm×12个×70。这些都是设计应用了风口面积分配比、风口比等参数基本不变的条件下，适当增大排距、排数、风口个数，加快底焦燃烧速度，获得了高温优质铁液的理想效果。

2热风形式

2.1内热式密筋炉胆

内热式密筋炉胆是物理热风冲天炉的一种。开炉熔炼时，依靠炉壁和料位层下移过程中的不间断的密切接触，在炉气上端温度200℃~300℃，下端炉气温度1200℃~1300℃变化范围内传导热原理，制作成内热式密筋炉胆冲天炉，获取物理热风。密筋炉胆的安装位置高低的变化，直接影响风温温度的变化，即风温的变化与炉体预热区间位置范围有直接关系。如密筋炉胆安装位置太高，风温只有100℃~150℃左右；炉胆安装位置太低，风温可达约200℃~300℃左右，但炉胆内壳由于气流冷却炉壳，易于粘铁、挂渣，引起棚料现象发生，更容易烧穿炉胆下端风圈。密筋炉胆热风冲天炉设计中，可以采用内、外筋片状整体炉胆、铸焊组合炉胆、液压法兰翻边炉胆。或依据冲天炉熔炼特点，制作成上下炉胆分层入炉供风方式，形成温差炉胆，加快底排风口的焦碳燃烧速度，达到获得优质铁液的目的。

2.2顶置式及侧外式炉气余热回收

顶置式热风冲天炉，一般在加料口的上方安装铸焊组合炉胆、管式换热器两种方式。管式换热器采用U型管相互连通，其热风管的长度约60m~70m左右。热风管分铸铁管、耐热铸钢管、不锈钢管，热风温度300℃~500℃，热风管使用年限3a~5a。河北玉田县铁力铸造厂采用顶置式热风换热器，热风温度350℃左右，焦铁比1：12。

侧外式热风冲天炉是在封闭炉体下端引入炉气管道，和侧外热风集气装置的换热器相连通，物理热风和化学热风相互结合。炉气余热回收过程中，除尘采用干法旋风除尘，即达到了热风利用，又符合环保要求。河北无极东方冶炼厂采用侧外式热风装置，热风温度500℃~600℃。

2.3炉气余热回收利用效果

密筋炉胆、顶置式、侧外式热风冲天炉，其目的是利用炉气余热，获取物理热风，达到节能降耗，加速底焦的燃烧速度，获得高温优质铁液的最佳方案。表2为风温对焦炭、熔化率及出铁温度的影响。

表2 风温对焦炭、熔化率及出铁温度的影响