冲天炉熔炼

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• (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。
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表2
生产 率 /t•h -1
冲天炉的有效高度与生产率
1 2 3 5 7 10 15
2
• 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 •
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4
冲天炉结构以焦炭为燃料的冲天炉基 本结构见图1。
• (1)内径。由炉子熔化率和熔化 强度确定： • 冲天炉内径和生产率见表1。
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• 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。
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• 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。
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• （2）浇注速度。浇注速度应适中， 太慢会使金属液降温过多，产生浇 不足等缺陷，同时会影响效率。浇 注速度太快会使铸型中气体来不及 跑出而产生气孔，同时由于金属液 的动压力增大，易造成冲砂、抬箱 、跑火等缺陷。浇注速度应按铸件 的形状而定，对于薄壁件要求用较 快的浇注速度。
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• （3）估计好铁水重量。铁水不够时不应 浇注，因为浇注中不能断流。 • （4）挡好渣。为使溶渣变稠便于扒出或 挡住，可在浇包内金属液面上加些干砂 或稻草灰。 • （5）引火。用红热的挡渣勾及时点燃从 砂型中逸出的气体，以防一氧化碳（CO ）等有害气体污染空气及形成气孔。
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• 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
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• 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
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铸铁的熔炼
• 为了生产高质量的铸件，首先要求熔炼出合格 的金属液。熔炼铸造合金液应符合下列要求： • （1）金属液温度足够高。 • （2）金属液的化学成分应符合要求。 • （3）熔化效率高，燃料消耗少。 • 大多数工厂熔炼铸铁是用冲天炉，也可用工频 电炉。冲天炉的结构简单，操作方便，燃料消 耗少，熔化的效率也较高。
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• 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 口；3-铁水；4-熔渣 ；5-前炉；6-焦层
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• 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 。
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7.6.2落砂
• 将铸件从砂型中取出来称为落砂。落砂时应注 意铸件的温度。温度太高时落砂，会使铸件急 冷而产生白口（既硬又脆无法加工）、变形和 裂纹。但也不能冷却到常温时才落砂，以免影 响生产率。一般说来应在保证铸件质量的前提 下尽早落砂。铸件在砂型中合适的停留时间与 铸件形状、大小、壁厚等有关。 • 落砂的方法有手工落砂和机械落砂两种。在大 量生产中一般用落砂机进行落砂。
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• 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。
有效 3500 4000 4900 5800 6100 6300 7600 高度 /mm
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• (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。
铸铁冲天炉熔炼 cupola processing cast iron
常州精棱铸锻有限公司 人力资源部
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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)。
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表3
生产 率 /t•h1
炉缸 高度 /mm
炉缸高度与冲天炉生产率
2 3 4 5 7.5 10
200
220
250
280
300
360
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• (5)前炉。生产大中型铸件，每次需要较 多铁水，则应设置前炉。其内径和容量源自文库可根据生产率参考表4确定。
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表4
冲天 炉生 产率 /t•h1 1
冲天炉前炉参数
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浇注、落砂、清理
• 7.6.1浇注 • 把液体金属液浇入铸型的过程称为浇注 。浇注工序对铸件的质量影响很大。浇 注操作不当常引起浇不足、冷隔、跑火 、夹渣和缩孔等缺陷。
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1.浇注前应做好的准备工作
• （1）清理浇注时行走的通道，不应有杂物挡 道，更不能有积水。 • （2）了解要浇注铸件的重量、大小、形状和 铁水牌号等，做到心中有数。 • （3）上下砂型要紧固，以免浇注时由于铁水 浮力将上箱抬起，造成跑火，单件小批量生产 时，使用压铁压箱，压铁的重量按经验一般为 铸件重量的3～5倍：成批大量生产时，多使用 专用的卡子或螺栓紧固砂型。 • （4）浇注的用具及设备，如挡渣勾、浇包等 ，要烘干，以免降低铁水的温度及引起铁水飞 26 溅。
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7.6.3清理
• 落砂后的铸件必须经过清理工序，才能使铸件 外表面达到要求。清理工作主要包括下列内容 ： • （1）切除浇冒口。 • （2）清除砂芯。 • （3）清除粘砂。 • （4）铸件修整。 • （5）用高温退火和清除内应力退火的方式对 铸铁件进行热处理。 • 清理完的铸件要进行质量检验，合格的铸件检 收入库，次品酌情修补，废品进行分析，找出 31 原因并提出预防措施。
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表1 冲天炉内径和生产率 生产率/t•h-1123571015
生产 率 /t•h -1
冲天 炉内 径 /mm
1
2
3
5
7
10
15
500
600
700
900 1100 1300 1450
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• 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。
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• 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。
2.浇注时必须注意的问题
• （1）浇注温度。浇注温度过低时，由于 铁水的流动性差，易产生浇不足、冷隔 、气孔等缺陷：浇注温度过高时，会使 铁水收缩量增加而产生缩孔、裂纹以及 铸件粘砂等缺陷。浇注温度一般是根据 铸件的大小及形状来确定的，对形状较 复杂的薄壁件，浇注温度应高些，对简 单的厚壁件，浇注温度可低一些。
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• 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。
2 3 5 7 10 15
前炉 0.75 1.5 容量 ～2 /t 前炉 560 700 内径 /mm
2 ～3 3 ～5 5 ～7 8 ～ 10 800 950
12～ 15
1000 1380 1700
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• (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 。