感应炉与冲天炉、电弧炉对比
感应电炉和电弧炉的差距在缩小
2019年第4期/第68卷国外动态 FOUN J DF?屮盒工艺受到大批量、高生产率的铸造厂欢迎。
强度 高就能可靠快速地采用自动化技术生产砂芯。
砂芯 制成后短时间就可以用于铸造生产，具有高热稳走性的特点，从而可以制造尺寸精确的水套芯和油道芯。
由于几乎是pH 中性的，冷芯盒生产的砂芯，可 以使用高比例的热法或者机械法处理的回用砂。
关于挥发有机化合物，传统的酚醛聚氨酯冷芯盒的粘结剂由产生挥发有机化合物、气味、烟雾 的有机物组成，这在一定程度上是不可避免的。
不过，通常更关心的是在制芯和储存过程中挥发有机 化合物。
然而，气味和烟雾与铸件的浇注、冷却和 落砂有关。
这些有机化合物通常在粘结系统的第一部分和 第二部分中都有，所以减少粘结剂的数量或者寻找新的配方就可以帮助改进铸造生产的可持续性。
常常，优化的冷芯盒工装可以减少生产合格砂 芯所需的粘结剂和硬化剂的数量。
工装设置基线模拟常常可以指导修改工装（例如排气孔、排气道），这些修改能使生产的芯子含较少的树脂，从而造成较 低的排放。
对于工装设计工程师来说，可以通过ASK化学设计服务集团使用Arena-flow 软件来完成。
Arena-How 软件是最新版本的模拟软件，结果极为精确。
应用Arena-flow 软件设计工装有以下优点：1通过减少工装磨损、芯子和铸件废品，降低 工装启动成本。
2优化工装设计包括优化排气孔和排气道的数量和位置。
3提供提前确定制芯的周期时间以消除对制芯 工艺的猜测和担忧。
4在资本投资前选择坚固的新设备。
5通过优化工艺和制芯周期时间降低耗材成本。
ECOCURE 是最近引入铸造业的新的酚醛聚氨酯 冷芯盒粘结剂平台。
应用ECOCURE, ASK 能够提供 —个酚醛聚氨酯冷芯盒粘结剂系统，与普通的酚醛聚氨酯冷芯盒粘结剂系统相比，该系统在浇注、冷 却和落砂过程中产生较少的挥发有机化合物和较少的气味和烟雾。
这些有益于环境的性质不会损害生产合格芯子和合格铸件所必需的芯子的性能。
电炉的分类原来有这么多，相关知识总结！
电炉的分类原来有这么多，相关知识总结！电炉是把炉内的电能转化为热量对工件加热的加热炉，同燃料炉比较，电炉的优点有：炉内气氛容易控制，甚至可抽成真空；物料加热快，加热温度高，温度容易控制。
优点电炉是把炉内的电能转化为热量对工件加热的加热炉，同燃料炉比较，电炉的优点有：炉内气氛容易控制，甚至可抽成真空；物料加热快，加热温度高，温度容易控制；生产过程较易实现机械化和自动化；劳动卫生条件好；热效率高；产品质量好；且更加环保对与日趋严重的环境问题是一个很好的产品等。
冶金工业上电炉主要用于钢铁、铁合金、有色金属等的熔炼、加热和热处理。
19世纪末出现了工业规模的电炉，20世纪50年代以来，由于对高级冶金产品需求的增长和电费随电力工业的发展而下降，电炉在冶金炉设备中的比额逐年上升。
电炉可分为电阻炉、感应炉、电弧炉、等离子炉、电子束炉等。
种类介绍电阻炉以电流通过导体所产生的焦耳热为热源的电炉。
按电热产生方式，电阻炉分为直接加热和间接加热两种。
在直接加热电阻炉中，电流直接通过物料，因电热功率集中在物料本身，所以物料加热很快，适用于要求快速加热的工艺，例如锻造坯料的加热。
这种电阻炉可以把物料加热到很高的温度，例如碳素材料石墨化电炉，能把物料加热到超过2500℃。
直接加热电阻炉可作成真空电阻加热炉或通保护气体电阻加热炉，在粉末冶金中，常用于烧结钨、钽、铌等制品。
采用这种炉子加热时应注意：①为使物料加热均匀，要求物料各部位的导电截面和电导率一致；②由于物料自身电阻相当小，为达到所需的电热功率，工作电流相当大，因此送电电极和物料接触要好，以免起电弧烧损物料，而且送电母线的电阻要小，以减少电路损失；大部分电阻炉是间接加热电阻炉，其中装有专门用来实现电-热转变的电阻体，称为电热体，由它把热能传给炉中物料。
这种电炉炉壳用钢板制成，炉膛砌衬耐火材料如陶瓷纤维，内放物料。
最常用的电热体是铁铬铝电热体、镍铬电热体、碳化硅棒和二硅化钼棒，硅碳棒、二硼化锆陶瓷复合发热体。
3.1金属熔炼设备
•
坩锅炉是最简单 的一种熔炼炉， 坩锅炉特点：获 得金属液质量较 高，但是生产率 和热效率较低
• 另外还有中频感应加热设备、超高频感 应加热设备等。应用范围十分广泛。
工作原理：当工频电流通过感应线圈 时，金属炉料在交变磁场作用下，表面 层产生感应电流（称为涡流）而发热， 使金属熔化并过热达到所需温度。
感应电炉热效率为60%左右
感应电炉的优点在于钢中元素烧损率较低， 可以制得含气少、非金属夹渣少、含碳低、合金 元素损失少的各种优质钢；其熔炼速度快，能源 损耗少，易于实现真空熔炼，适用于中、小型铸 钢件熔炼。
缺点是炉渣的温度较低，故其冶金化学反应 能力较差，使得炼钢中的一些冶金反应进行得不 充分，另外其电气设备价格较贵，对炉衬材料要 求较高
（三）有色金属熔炼 1.有色金属：除铁与铁合金以外的其它金属。常用
于铸造的金属有铜、铝、镁、锡、铅、锌等。 2.熔炼要求：金属炉料快速熔化，以免合金元素的
烧损，同时要求燃料及电能消耗尽可能少，炉龄 要长，操作力求简便。 3.常用设备：坩埚炉
（一）冲天炉的结构 冲天炉由炉身、烟囱、炉缸和前
炉组成。
加料口以下，主风口以上部分 称为炉身； 高于加料口的部分，称为烟囱； 主风口以下至炉底部分为炉缸； 前炉是储存铁水和排渣用。
冲天炉生产率是用每小时能熔化多 少吨铁水表示，通常为0.5～30吨/ 小时（t/h），最常用的为1.5～10 吨/小时（t/h），炉子内径越大， 其生产率越高。
【2012考题·多选题】衡量冲天炉的技术经济指 标有（ ）。
A.容量 B.铁水出炉温度 C.有效功率 D设备 炼钢厂：氧气顶吹转炉炼钢法和电
弧炉炼钢法。 一般工厂：为了生产铸钢件，采用
电弧炉（容量为0.5～20t）和感应电 炉做为铸钢熔炼设备。
谈谈冲天炉—感应电炉双联熔炼
【提要】双联熔炼已日益被广大铸造厂家所采用。它的优点是, 可最大限度地利用冲天炉的熔化效 率, 再利用感应电炉的过热的优势, 如采用冲天炉一保温前炉双联, 一台4t h 的冲天炉熔化的铁液量 可相当于10t h 的冲天炉。并可提高炉衬寿命 (铁液可不用在冲天炉内过热) , 减少焦炭的加入量, 增硫、 增碳减少。有利于铁液质量的保证。
关键词: 冲天炉—感应电炉双联 中频感应炉 工频感应炉
铸铁熔炼是铸造生产中重要的环节, 当前铸造生 产中的废品约有50% 与熔炼有关。熔炼铁液的成本约 占铸件成本的25%～ 30%。可见, 熔炼方法的选和对铸 件质量和成本影响很大。
11国内外发展动态 国外的铸铁熔炼设备仍以冲天炉为主, 但冲天炉 数量在日益减少, 冲天炉与电炉双联熔炼不断增加。美 国汽车及铸管工业几乎全部采用双联熔炼工艺。日本、
1996年9月18日收到初稿; 1996年10月28日收到修改稿。
·44· © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
《铸造》199712
联后, 还带来一些其他因素的影响: ①冲天炉出铁温度降低150℃ (过热在前炉) , 炉
感应电炉熔炼铸铁的冶金质量
感应电炉熔炼铸铁的冶金质量感应电炉熔炼铸铁，基本作用和冲天炉一样，都是要求将炉料熔化，并对铁液有一定的精炼作用。
但是，用这两种熔炼设备，铸铁的熔化条件、对铁液的精炼作用却大不相同，因而，铸铁的冶金质量差别很大。
对于石墨是重要组成元的灰铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁而言，用感应电炉熔炼，由于石墨的生核条件差，而且生核作用不稳定，冶金质量要比冲天炉熔炼的差得多。
一、问题的所在感应电炉熔炼铸铁，冶金质量差主要体现在两方面：1、过冷度大、白口倾向强。
在碳当量相同的条件下，用感应电炉熔炼的铸铁与冲天炉熔炼的相比，共晶转变时的过冷度大得多，参见图1。
因此，在碳、硅含量相同的条件下，用感应电炉熔炼的铸铁与冲天炉熔炼的相比，三角试片的白口宽度也有明显的差别，参见图2。
图二：用不同熔炼条件熔炼的铸铁碳硅含量对三角试片白口宽度的影响。
2、铸铁性能的波动范围大感应电炉内的铁液，有电磁搅拌的作用。
这种搅拌作用的优点很多，如：有助于金属炉料快速熔化，可以使体液的化学成分、温度均匀，还有助于铁液中气体和夹渣物的排出等。
但是，搅拌的副作用也是不可忽视的，其排出夹渣物的作用是不分敌友的，石墨析出所必需的异质晶核也随之一并排除。
由于生核的能力显著弱化，必然会影响铸铁的性能。
感应电炉熔炼铸铁的过程中，影响异质晶核数量及其生核能力的变数很多，到目前为止，我们还没有非常明确的认识，更不足以准确地予以控制，只能建立一些定性的了解。
铁液在感应电炉中保持的时间越长，上浮的夹渣物当然越多，温度越高，铁液的黏度较低，夹渣物也就易于上浮。
因此，铁液的温度及其在炉内保持的时间，都会影响铸铁的性能。
关于这个问题，Russell 公司曾经做过大量的研究和实验工作。
牌号为420/12的铁素体球墨铸铁，铁液的温度及其炉内保持的时间对球墨铸铁伸长率的影响见图3。
虽然这些数据的发布已将近四十多年了，我以为仍然有引用的必要，有助于大家建立一些定性的认识。
二、对原因的简要分析。
冲天炉和电炉主要技术经济指标比1
冲天炉和电炉主要技术经济指标比较冲天炉熔炼基本原理:1、底焦燃烧2、热交换：预热、熔化、过热、炉缸3、冶金过程：造渣、化学成分变化工艺参数：底焦高度、底焦重量、送风量（米3/分）、送风强度（米3/米2.分）、风压（一般指风箱风压）、炉气成分（加料口COCO、2、O2%）、燃烧比ηV、炉气温度、热风温度（指风箱风温）、炉衬浸蚀、渣铁比（公斤/吨）、风机参数冲天炉热平衡计算；以100公斤铁料计算热量获得：热量消耗：冲天炉的热效率：η=Q铁/Q总Q铁—预热、熔化、过热铁料需要的热量（千卡）Q总—吸热的总热量（千卡）推荐：40-50%送风量计算：1、1kg焦炭燃烧是需要的空气量L0=9米3 （设固定碳100%2、理论送风量：Q0= L0S×16.6/K （米3/分）S—熔化率（T/H）K—焦炭消耗量，如铁焦比10:1，则K=103、实际送风量：Q=75［C］（1+η）S/K （标米3/分）V［C］—焦炭中的固定碳含量η—燃烧比V—=67+10/3C （标米3/米2.分）4、最佳送风强度经验式：W佳C—碳耗量（kg焦/100kg铁）（纯碳）×炉膛截面积（标米3/分）5、最佳送风量：W佳应考虑20%的漏风损失炉渣状况与熔化情况的关系：炉内脱硫：1、提高炉温，-0.02%，不明显2、加电石，效果不明显3、用碱性渣石灰石炉衬脱硫情况1、苏打（NaCO3）:0.3-0.5%, 脱20-30%2、电石（CaC）3、苛性钠（NaOH）4、复合脱硫电弧炉熔炼中频炉熔炼浇注：较大平面和薄壁形状复杂的——快浇形状简单的厚实件——慢浇与熔炼、浇注有关的铸造缺陷：1、缩孔、缩松：化学成分选择不当；合理选定浇注温度2、夹渣：降低铁水残余镁量，原铁水硫量越低越好；稀土残余量不能太高，0.02-0.04%之间；尽可能降低硅量；提高浇温，不低于1350度；铁水表面用少量冰晶石（Na3AlF6）除渣并覆盖（0.1-0.3%） 3.23、石墨漂浮：严格控制碳、硅含量，C≯3.8-4.0%，Si≯2.6-2.8%；低硅铁水，加强孕育；保证球化前提下，控制稀土元素含量 3.14、皮下气孔：保证球化前提下，降低残余镁量；尽量降低原铁水含硫量；孕育剂含铝量＜1% 11.155、球化不良：球化元素残余量不足；原铁水含硫量过高或铁水氧化严重；铁水中存在干扰元素6、球化衰退：残余镁、稀土量够；降低硫量，防止铁水氧化；缩短球化处理后的停留时间，用草灰覆盖严铁水表面，防镁及稀土元素逃逸。
冲天炉电炉比较材料
苏州明志铸造装备有限公司1摘 要随着我们国民经济的发展，综合国力的壮大，我们工业的发展举世瞩目，其中铸造行业中炼铁技术也在不断的向前。
炼铁方式主要有冲天炉炼铁和电炉炼铁，伴随着铸造产量的提高，以往中小型冲天炉和电炉逐渐被大型号所取代，同时带来了各自费用的增高。
到底用哪种设备更具有优势呢？以下我们就熔化率都为35吨/小时的冲天炉和中频电炉在费用和操作上进行比较。
冲天炉和电炉的设计模块包括：加入炉料的实际费用，劳动力，耐火材料，维护，以及准确估计熔化能量和操作费用。
这些比较都建立在每天两班制16小时，年工作4000小时的基础上。
以最终年熔化铁的总费用来衡量。
两者熔化中心每个系统的安装主要费用假定为相等，本文利用一系列的表格，数据罗列出两者重要参数和操作的费用，从而做出科学的比较。
这种分析比较为我国铸造厂究竟采用哪种熔化设备提供了的有用数据和信息。
苏州明志铸造装备有限公司2 目 录摘 要........................................................................................................................................... 1 目 录............................................................................................................................................. 2 前 言........................................................................................................................................... 3 第一章 计算的依据......................................................................................................................... 4 1.1冲天炉和中频电炉比较的基本参数 ..................................................................................... 4 1.2冲天炉熔化中心的描述 ......................................................................................................... 5 1.3中频电炉熔化中心的描述 ..................................................................................................... 6 第二章 比 较 分 析....................................................................................................................... 7 2.1进 炉 料 ................................................................................................................................. 7 2.11概 要 ............................................................................................................................... 7 2.12炉料费用比较 ................................................................................................................... 7 第三章 操 作 费 用..................................................................................................................... 10 3.1能量及其利用 ....................................................................................................................... 10 3.2 劳 动 力 ............................................................................................................................... 10 3.3耐火材料 ............................................................................................................................... 11 3.4废料处理 ............................................................................................................................... 12 3.5维 修 ................................................................................................................................... 12 3.6日常能源费用和其它费用 ................................................................................................... 12 第四章 资金投入及其分析 ........................................................................................................... 13 4.1冲天炉系统的保温炉 ........................................................................................................... 13 4.2冲天炉和电炉投资费用比较 ............................................................................................... 13 第五章 结 论............................................................................................................................. 15 5.1冲天炉、电炉总熔化费用比较 ........................................................................................... 15 5.2冲天炉、电炉主要优缺点 (15)苏州明志铸造装备有限公司3前 言冲天炉熔化是传统式、运用最广泛的熔化铁的一种方法。
中频感应电炉能耗及节能原理探究
摘要：与冲天炉、燃料炉、电弧炉和工频电炉相比，中频感应熔炼炉在节能、环保等方面有明显的优势，此外，它还有比较容易变换熔炼品种，对于熔炼质量比较容易控制，具有较高的热效率，操作灵活简单，熔炼速度快，功率密度大等优点。
关键词：中频感应电炉；节能；措施
作为热工领域的重要设备，中频感应炉进行感应加热的方式主要是用中频交流电对金属工件产生的涡流效应。目前，在熔炼、淬火、透热等领域广泛的应用中频感应炉，主要是因为与传统加热方式相比，它效率高、速度快、加热均匀和能耗低。目前并联中频感应是我国普遍用的中频感应电炉，它具有较高的工作稳定性，较强的抗干扰能力，但是有较大的电能损耗，本文主要分析了并联中频感应炉主要能耗途径，并且从节能原理上提出一些方法使能耗减少。
采用厚壁高纯无氧铜管制作炉子的感应线圈。真空除气冶炼铜材的含氧量＜20×10——6，显著提高铜材的导电率。由于厚壁管的导电截面大（一般为5——8mm），并且铜材有较高导电率，损耗得以减少。
2.2磁轭的截面积的设计要合理
可以采用厚度小于0.3mm优质单向趋晶的冷轧硅钢片，从而来对磁轭减少铁损制造。由D形取代矩形来作为中频感应炉的感应线圈的横截面的形状。D型铜管的应用可节省线路走廊，而且能降低输送单位容量的价格，同时降低了输送成本。这对于目前中国能源相对紧张的情况下是非常重要的[2]。对这种偏心D型铜管绕制而成的感应器采用，整个设备可以提高效率10%。
中频电炉炉料的尺寸、炉料与炉壁的间隙等熔炼工艺对熔炼的效率和质量有直接影响,因此,对熔炼操作工艺进行改善不仅实现节能降耗而且可使炉衬的使用周期延长,节约设备维修经费,具有良好经济效益[3]。
四、改进熔炼作业的方式、加强生产管理
4.1执行正确的熔炼操作
为了加速炉料的熔化，加料的方法应当注意。炉膛空间需要充分利用，搭配大小块的炉料进行装料。由于炉料在感应炉内磁通的分布是不均匀的，磁通密度越靠近坩埚壁越大，越靠近坩埚的中心线越小，产生的电动势和电流外层中比里层大，即“集肤效应”。通常来说，炉料间隙由小块料来填充，坩埚壁的附近装大块的炉料，炉底和中间部分装小块的炉料。中频电源一般都具备必要的限压限流保护，加料时炉体内可先装约2/3的炉料，快速升温炉料，温度迅速超过居里点，然后炉料阻抗增大，电流在限流值以内，可保证电炉以额定功率运行，再将另外1/3的炉料加入，这样将会缩短限流时间[3]。在整个熔化过程中，不必要的限压时间必须被减少，采用炉钎捅料，避免由于炉料大小不同，长短不一，互相挤住发生“搭接”，使炉子出现中频电压高而限压，功率上不去，熔化速度将变慢。
9.冲天炉和电炉熔炼的区别
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，亦无需要炉渣粒化处理，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 材料的品质分析 5．1 冲天炉
B=2800÷666.7×170000÷30÷（30000÷75%）=0.53 元/吨
原材料费用： C=（1÷（1-3%））×5300 元＋（1÷（1-3%））×1/7÷(1-5%)×4200 元 ＋（1÷（1-3%））×1/7×30%×160 元＋2%×3500 元=6187.29 /吨 运行费用： 冲天炉熔化： 15Kw×0.55 元+8 元=16.25 元/吨 人工费用: 通常熔炼工平均每人每月化为 180 吨铁液 人工费用：45000÷12÷（180×75%）=27.78 元/吨 环保治理费用视具体情况考虑。 以上费用合计：6247.27 元/吨铁水 单一中频感应炉熔炼时，每吨铁水的运行成本为： 设备折旧费： A=（15200000+300000）元÷12÷（30000÷75%）=32.29 元/吨 占地面积分摊： B=2100÷666.7×170000 元÷30÷（30000÷75%）=0.45 元/吨 原材料费用： C=5300 元÷（1-2%）=5408.16 元/吨 运行费用： 电炉熔化：D=600×0.55+18+15=473 元/吨 人工费用: 通常熔炼工平均每人每月化为 450 吨铁液 人工费为 45000÷12÷（450×75%）=11.11 元/吨 以上合计：5925.01 元/吨铁水 分析比较结果：两种熔炼方法的综合运行成本相差为 322.26 元/吨铁水，如 果考虑到环保费用等因素，两种熔炼方式的运行成本相比，电炉熔化比冲天炉 熔化便宜的多。 4 环保分析 环境保护已成为我国的基本国策。
感应炉
晶闸管中频感应加热电源是利用晶闸管将三相工频交流电能变换成几百或几千赫兹的单相交流电能。
具有控制方便、效率高、运行可靠、劳动强度低的特点，广泛用于铸钢、不锈钢或合金钢的冶炼、真空冶炼、锻件的加热和钢管的弯曲、挤压成型、工件的预热、钢件表面淬火、退火热处理、金属零件的焊接、粉末冶金、输送高温工质的管道加热、晶体的生长等不同场合。
在我厂，中频电源装置主要用于铸钢、不锈钢和青铜等的冶炼。
中频电源的工作原理为：采用三相桥式全控整流电路将交流电整流为直流电，经电抗器平波后，成为一个恒定的直流电流源，再经单相逆变桥，把直流电流逆变成一定频率（一般为1000至8000Hz）的单相中频电流。
负载由感应线圈和补偿电容器组成，连接成并联谐振电路。
一般情况下，可以把中频电源的故障按照故障现象分为完全不能起动和起动后不能正常工作两大类。
作为一般的原则，当出现故障后，应在断电的情况下对整个系统作全面检查，它包括以下几个方面：（一）电源：用万用表测一下主电路开关（接触器）和控制保险丝后面是否有电，这将排除这些元件断路的可能性。
（二）整流器：整流器采用三相全控桥式整流电路，它包括六个快速熔断器、六个晶闸管、六个脉冲变压器和一个续流二极管。
在快速熔断器上有一个红色的指示器，正常时指示器缩在外壳里边，当快熔烧断后它将弹出，有些快熔的指示器较紧，当快熔烧断后，它会卡在里面，所以为可靠起见，可以用万用表通断档测一下快熔，以判断它是否烧断。
测量晶闸管的简单方法是用万用表电阻挡（200Ω挡）测一下其阴极—阳极、门极—阴极电阻，测量时晶闸管不用取下来。
正常情况下，阳极—阴极间电阻应为无穷大，门极—阴极电阻应在10—50Ω之间，过大或过小都表明这只晶闸管门极失效，它将不能被触发导通。
脉冲变压器次边接在晶闸管上，原边接在主控板上，用万用表测量原边电阻约为50Ω。
续流二极管一般不容易出现故障，检查时用万用表二极管挡测其二端，正向时万用表显示结压降约有500mV，反向不通。
电炉和冲天炉对比
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，亦无需要炉渣粒化处理，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
冲天炉熔炼与电炉熔炼具有如下特点： 1) 可连续出铁液； 2) 适合于各种批量和规模的生产需要； 3) 设备费用低； 4) 占地面积少； 5) 铁液通过高温焦碳层时，有净化作用，可提供优质的铁液； 6) 铁液品质稳定，特别是对高牌号的铸件； 7) 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； 8) 铁液吸收来自焦碳的硫，对生产球墨铸铁不利； 9) 铁液的化学成分和温度波动较大，且供应量不易改变； 10) 货物运输量较大。 3 冲天炉与电炉熔化的成本比较 3.1 成本构成 熔炼成本的构成大致由下列几方面组成：设备折旧、占地面积分摊、原材料
3.3 计算举例 以年产 3 万吨铸铁件的某专业铸造厂为例（上表 1），双联熔炼，按两班制
作业。 计算依据如下： 铸件工艺出品率按 75%，征地价为 5 万/亩； 冲天炉焦铁比为 1:7，焦炭价为 1800 元/吨； 石灰石占焦炭比例 30%，石灰石 80 元/吨； 脱硫剂占铁液含量 2%，脱硫剂 800 元/吨； 冲天炉熔化时铁损 3%，生铁价 2000 元/吨； 焦炭损失按 5%；冲天炉每吨铁液风机功率 20Kw； 每吨铁液冲天炉修炉费用为 3 元,电炉修炉费用为 1 元，每吨铁液设备维修
分析比较结果：两种熔炼方法的综合运行成本相差仅为 33 元/吨铁水，如果 考虑到环保费用，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。
冲天炉和电炉主要技术经济指标比1
冲天炉和电炉主要技术经济指标比较冲天炉熔炼基本原理:1、底焦燃烧2、热交换：预热、熔化、过热、炉缸3、冶金过程：造渣、化学成分变化工艺参数：底焦高度、底焦重量、送风量（米3/分）、送风强度（米3/米2.分）、风压（一般指风箱风压）、炉气成分（加料口COCO、2、O2%）、燃烧比ηV、炉气温度、热风温度（指风箱风温）、炉衬浸蚀、渣铁比（公斤/吨）、风机参数冲天炉热平衡计算；以100公斤铁料计算热量获得：热量消耗：冲天炉的热效率：η=Q铁/Q总Q铁—预热、熔化、过热铁料需要的热量（千卡）Q总—吸热的总热量（千卡）推荐：40-50%送风量计算：1、1kg焦炭燃烧是需要的空气量L0=9米3 （设固定碳100%2、理论送风量：Q0= L0S×16.6/K （米3/分）S—熔化率（T/H）K—焦炭消耗量，如铁焦比10:1，则K=103、实际送风量：Q=75［C］（1+η）S/K （标米3/分）V［C］—焦炭中的固定碳含量η—燃烧比V—=67+10/3C （标米3/米2.分）4、最佳送风强度经验式：W佳C—碳耗量（kg焦/100kg铁）（纯碳）×炉膛截面积（标米3/分）5、最佳送风量：W佳应考虑20%的漏风损失炉渣状况与熔化情况的关系：炉内脱硫：1、提高炉温，-0.02%，不明显2、加电石，效果不明显3、用碱性渣石灰石炉衬脱硫情况1、苏打（NaCO3）:0.3-0.5%, 脱20-30%2、电石（CaC）3、苛性钠（NaOH）4、复合脱硫电弧炉熔炼中频炉熔炼浇注：较大平面和薄壁形状复杂的——快浇形状简单的厚实件——慢浇与熔炼、浇注有关的铸造缺陷：1、缩孔、缩松：化学成分选择不当；合理选定浇注温度2、夹渣：降低铁水残余镁量，原铁水硫量越低越好；稀土残余量不能太高，0.02-0.04%之间；尽可能降低硅量；提高浇温，不低于1350度；铁水表面用少量冰晶石（Na3AlF6）除渣并覆盖（0.1-0.3%） 3.23、石墨漂浮：严格控制碳、硅含量，C≯3.8-4.0%，Si≯2.6-2.8%；低硅铁水，加强孕育；保证球化前提下，控制稀土元素含量 3.14、皮下气孔：保证球化前提下，降低残余镁量；尽量降低原铁水含硫量；孕育剂含铝量＜1% 11.155、球化不良：球化元素残余量不足；原铁水含硫量过高或铁水氧化严重；铁水中存在干扰元素6、球化衰退：残余镁、稀土量够；降低硫量，防止铁水氧化；缩短球化处理后的停留时间，用草灰覆盖严铁水表面，防镁及稀土元素逃逸。
电弧炉和感应电炉
Rem
Im3 l2
[
U 2 (Im3 X )2 Im3R]2 103 (MWV/m2
） （ 4-25)
功率因数
cos 1
U
U 2 (I m3 X )2
④ 最小电耗工作电流（对应于最大电热效率的电流）
供入炉体的电热功率
PA G(Bu Bs Bq ) Pg (W) G－生产率，kg/h；
（1）电弧电压 一定的供电电压
维持电弧 外加适当的电阻
如图示：维持电弧所需的电压
U A Ua Uk Uc ( V ) (4-3)
Ua－阳极压降； Uk－阴极压降； Uc－弧柱电压。
Ua与Uk 与电极材料、极间气体有关，当材料和极间气体一定
则 Ua Uk const a
弧柱电阻Rc 、压降U为
U m sin 1 U A
21
1
f
sin 1 U A Um
➢τ1取决于 f、Um、UA；f ， Um ， UA ， τ1 电弧越
不连续。
➢长弧时，UA ， τ1 ，弧不稳定。 （2）单相电弧，有XL时
有XL，电压超前 角，角足够时，电弧连续。
u Um sin( )
➢τ=0，iA=0， u Um sin ，如果 Um sin U A ，电弧
温度达3000℃以上。 ②工艺灵活性大，能有效地去除硫、磷等杂质，温控方
便。 ③与转炉比，可全部以废钢为炉料。 ④生产率高（熔炼电耗350～600kWh/t)。 ⑤占地面积小，投资费用少。 缺点：①烟尘多，吨钢落灰2.5～8kg。 ②噪声大，达90～120dB。 ③电弧闪烁干扰电网。
1 交流电弧（直流电弧的形成与结构规律对交流也适用，但也有特殊规律）
例如：原级回路中的R1的功率： R1－变压器原侧短网电阻 合并到副级回路的功率：
冲天炉熔炼的铁水与中频炉熔炼的铁水有何不同
冲天炉熔炼的铁水与中频炉熔炼的铁水有何不同[来源：球墨铸铁][作者：江苏翔龙铸造] [日期：09-08-10] [热度：111]电炉熔炼的灰铁，在成分相同情况下，应该电炉的强度高，实际上恰恰相反！相同的材料，成分，相同的工艺和炉前处理，孕育措施等，还是冲天炉的强度高些。
主要原因有以下：1，冲天炉熔炼中，可以将生铁中的有害微量元素，氧化烧损掉一部分，而电炉熔炼，因为其烧损较少，有害微量元素保留较多。
影响因素最大的是钛，铅等。
这时如果我们检测两种熔炼方法的铁水，成分相同，但是微量元素含量不同，比如钛的含量，电炉的较高，在0.04-0.05%以上，而冲天炉的钛含量较低，有可能在0.02-0.03%以下。
当然，这是在生铁质量情况较好时的结果，如果生铁钛含量非常高，冲天炉熔炼后，烧损后的残留还很高，那么冲天炉的铁水强度也不会高的。
2，冲天炉熔炼固体炉料从熔化带之上，到变成液体，流入前路、炉，只有几分钟时间，并且金属液体滴下落时，一直在和炽热的高温焦炭接触，增碳，增加结晶核心，而电炉熔炼从固体炉料变成一炉液体金属，最快也要1个小时，前期熔化的铁液又和新加入的固体料传导热量，加速熔化，外来石墨核心较少，铁水高温下，大的石墨核心逐渐变小，或者化合，或者烧损，铁水的过冷度增加，白口化严重，晶粒也同时细化，树枝晶较多。
两者的冶金质量完全不一样！！！3现在谈灰铁。
国内近几年对高牌号灰铁研究较多，由于相同五元素化学成分，对冲天炉和感应电炉熔炼的灰铁机性完全不同，引起铸造人去探究原因，现在已经普遍认识到是钛，铅等有害元素的影响。
在灰铁中，氮的含量越高，其强度越高，超出0.012%后容易出现气孔缺陷，而铁水中的钛，在高温时化合了氮，生成氮化钛，将强化基体的氮消耗，使电炉生产的铁水强度比冲天炉低。
钛在国内生铁中含量较高，一般大于0.07%以上，能在0.05%以下的，是好的生铁了。
冲天炉熔炼，由于其鼓风燃烧的强氧化性，使生铁中的钛烧损很多，而在电炉里，由于氧化烧损小，保留了生铁中的钛，从而影响电炉铁水的氮含量，使其强度降低。
马敬仲 感应电炉熔炼特性及工艺要点
感应电炉熔炼特性及工艺操作要点1 电炉熔炼与冲天炉熔炼的差异分析随着我国铸造工业的发展，尤其是高强度灰铸铁、高端球墨铸铁、蠕量铸铁、特种铸铁生产技术的发展，采用电炉熔炼铸铁的趋势甚为迅速。
由于从冲天炉熔炼铸铁转变为电炉熔炼铸铁，两者在冶金与结晶特性方面有较大的差异，在铁液质量控制方面也需要采用相应不同的措施。
上世纪80年代，日本大量使用电炉熔炼的初期，在铸铁质量控制方面就曾出现不少问题，我国现在也遇到了同样的困扰。
1.1 电炉熔炼与冲天炉熔炼在冶金原理上的差异1）熔化与熔炼：感应电炉与冲天炉熔炼最大的不同点是：感应电炉是炉料“熔化”，没有铁液与焦炭、炉气、炉渣之间的冶金反应，冲天炉是又“熔”又“炼”。
前者元素烧损少、成分易控制，后者有氧化与还原的冶金过程，成分波动大、不易控制。
2）形核能力强与形核能力差：冲天炉熔炼有增C、增S的过程，对铁液的形核有利，因而十分有利于灰铸铁的生产；而电炉熔炼如不加增C剂，则铁液形核能力不足，白口与收缩倾向大，对力学性能与加工性能皆有负面的影响。
因此电熔炼要采用废钢+增C的工艺。
3）炉渣与炉料净化：因炉渣不能被感应加热，故炉渣温度低，且电炉有搅拌作用，炉渣不易上升，因此电炉熔炼对炉料净化要求要高于冲天炉。
4）炉料的遗传性：电炉铁液的过热温度不超过1550℃，低于冲天炉过热带的1700℃-1800℃。
故生铁中的石墨不能全部溶入铁液中，故电炉熔炼中的生铁中粗大石墨的遗传性大于冲天炉。
1.2 电炉熔炼与冲天炉熔炼在结晶特性上的差异1）电炉熔炼的铁液有“三大”：电炉熔炼与冲天炉熔炼相比，在结晶特性上有“三大”特征，即：过冷度大、白口深度大、收缩倾向大。
见图1-1、图1-2和图1-3。
2）电炉熔炼的铁液形核能力差：电炉铁液中无增S、增C过程，S含量一般为0.02%～0.04%，与 Mn生成的MnS数量少，而MnS是铁液中重要的结晶核心。
3）电炉熔炼铁液的时间长，结晶核心少：炉料从固态到熔化，电炉的熔化速度远高于冲天炉。
铸造车间各熔炼用炉的介绍
工业炉在铸造车间，有熔炼金属的冲天炉、感应炉、电阻炉、电弧炉、真空炉、平炉、坩埚炉等下面介绍一下各种炉子的特点及应用。
一、冲天炉冲天炉，是铸造生产中熔化铸铁的重要设备，将铸铁块熔化成铁水后浇注到砂型中待冷却后开箱而得到铸件。
冲天炉是一种竖式圆筒形熔炼炉，分为前炉和后炉。
前炉又分为出铁口，出渣口，炉盖前炉缸和过桥。
后炉又分为三个部分，顶炉，腰炉和炉缸。
腰炉与热风围管分开，修炉之后合上，用泥巴密封。
顶炉上是热交换器。
主要用于铸铁件生产，也用以配合转炉炼钢，因炉顶开口向上，故称冲天炉。
简介一种竖式圆筒形熔炼铸铁的铸造设备。
主要用于铸铁件生产，也用以配合转炉炼钢，有时还用来化铜，因炉顶开口向上，故称冲天炉。
工作过程冲天炉的工作过程：先将一定量的装入炉内作为底焦，它的高度一般在一米以上。
点火后，将底焦加至规定高度，从风口至底焦的顶面为底焦高度。
然后按炉子的熔化率将配好的石灰石、金属炉料和层焦按次序分批地从加料口加入。
在整个开炉过程中保持炉料顶面在加料口下沿。
经风口鼓入炉内的空气同底焦发生燃烧反应，生成的高温炉气向上流动，对炉料加热，并使底焦顶面上的第一批金属炉料熔化。
熔化后的铁滴在下落到炉缸的过程中，被高温炉气和炽热的焦炭进一步加热，这一过程称为过热。
随着底焦的烧失和金属炉料的熔化，料层逐渐下降。
每批炉料熔化后，燃料由外加的层焦补充，使底焦高度基本上保持不变，整个熔化过程连续进行。
应用领域：冲天炉主要应用于钢铁、冶金、矿山等行业。
炉料中的石灰石在高温炉气的作用下分解成石灰和二氧化碳。
石灰是碱性氧化物，它能和焦炭中的灰分和炉料中的杂质、金属氧化物等酸性物质结合成熔点较低的炉渣。
熔化的炉渣也下落到炉缸，并浮在铁水上。
在冲天炉内，同时进行着底焦的燃烧、热量的传递和冶金反应 3个重要过程。
根据物理、化学反应的不同，冲天炉以燃烧区为核心，自上而下分为：预热带、熔化带、还原带、氧化带和炉缸等 5个区域。
由于炉气、焦炭和炉渣的作用，熔化后的金属成分也发生一定的变化。
冲天炉与感应电炉熔炼区别
冲天炉与感应电炉熔炼区别分析1.引言：铸铁件生产的发展过程已经充分证明，正确选择熔炼设备具有重大的意义。
冲天炉作为铸铁熔炼的首要设备延续到今天，仍然担负着70%左右铸铁件的熔炼任务。
冲天炉技术紧跟机械制造业的发展，以节能降耗、优质高效、安全环保为目标取得了很大的进步。
在工业发达国家，已经形成了以大容量、长炉龄、外热风冲天炉为主体的铸铁熔炼体系，而我国冲天炉容量小、炉龄短、常温送风的现状还很普遍。
近年来，我国的冲天炉容炼已开始走上大容量、长炉龄、外热风的发展之路，适应我国生产条件的、具有自主知识产权的长炉龄、外热风冲天炉正在满足铸造生产发展的需要。
国家三部委对外热风冲天炉的推荐，指明了我国冲天炉发展的方向。
我国的冲天炉熔炼正以较快的步伐向节能降耗、优质高效、安全环保的目标迈进。
感应电炉作为熔炼设备在铸铁熔炼和双联熔炼中已有几十年的历史，我国制造和应用工频炉和中频炉也有了丰富的经验，在电源结构、变频技术、集成控制、循环冷却技术等诸多方面都取得了令人瞩目的进步。
采用感应炉熔炼和保温的厂家越来越多。
冲天炉和感应电炉熔炼的机理不同，性能差别较大，因而对生产的适应性也不同。
铸铁件的种类（牌号、产量、机械加工要求等）和生产方式、炉料的种类和状态，以及熔炼操作的水平和生产管理水平都会对熔炼设备的性能提出各自不同的要求。
只有熔炼设备的性能特点与生产条件协调一致，才能实现优质高效、节能降耗、安全环保的生产过程，才能达到技术经济的高指标。
在铸铁熔炼中，采用冲天炉还是采用感应炉？怎样选择冲天炉和感应炉？只有在了解冲天炉和感应炉的熔炼特点之后才能作出正确的决定。
2.熔炼特点（1）工艺性能：1）冲天炉和感应炉的生产能力及对产量的适应性不同。
目前冲天炉的熔化率从1t/h到100t/h都在应用，如果生产需要，也可小于1t/h和大于100t/h。
任何一种规格的冲天炉，其熔化率都可在相应范围内调整而不影响其正常熔炼，调整幅度达增减10%~20%。
感应炉与冲天炉、电弧炉对比
中频感应炉的节能环保与安全防护与冲天炉、电弧炉和燃料相比，中频感应电炉在节能、环保等方面具有明显优势。
随着电力工业的发展，燃料价格的攀升，以及对环境保护要求的提高，中频感应电炉在铸造、冶金、铸管等工业另据获得了日益广泛的应用。
本文从炉子的结构设计的角度出发，介绍应达公司的产品为代表的现代中频电炉在节能、环保和安全防护方面的主要特点。
一、中频感应炉的节能在固态感应变频电源成熟应用之前，熔化金属的感应电炉主要是工频电炉，与工频炉相比，中频炉的功率密度高达500-1000KW/T，熔炼速度快，因此中频炉熔化节能非常显著。
目前，技术先进的中频电炉熔化铁液至1500℃的能耗为500~520KW·H/T。
要达到这样低的能耗指标，需在电炉设备的结构设计、关键材料的选择方面采取各种节能措施。
a)采用电压反馈式串联谐振中频电源。
这种形式的中频电源变换效率高（＞97.5%），不论输出功率高低，系统的功率因数都不低于95%。
由于高的变换效率和高的功率因数，所以电炉配用的变压器的KV A容量较小。
b)中频电源应具有输出频率自动跟踪功能。
此功能可使系统在熔化的全过程中始终处于谐振状态，炉子加料后，一开始通电就能满功率运行，因此熔化速度快，可节省电能。
c)变频电源装置内的主要连接母排，以及电源和炉体之间的连接母排采用大截面的空冷铜排。
由于导电截面大、电阻小，因此电流通过的损耗就小，而且不需消耗冷却水塔和水泵的能量。
经过真空除气冶炼，铜材的含氧量＜20×10-6（20ppm），使铜材的导电率显著提高。
由于铜材的导电率高，并且厚壁管的导电截面大（一般为5～8mm），可减少损耗。
d)磁轭的截面积的设计要合理，并采用单向趋晶的优质冷轧硅钢片制造，硅钢片的壁厚应＜0.3mm，以减少铁损。
e)整套电炉设备的布置合理、紧凑。
变压器与中频电源之间，以及中频电源与炉体之间的距离应尽可能小，以减少电能输送的损耗。
以上是电炉制造厂商在中频感应炉结构设计、材料算用等方面所采取的节能措施，从而使制造出来的电炉具有先进的节能性能。
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中频感应炉的节能环保与安全防护
与冲天炉、电弧炉和燃料相比，中频感应电炉在节能、环保等方面具有明显优势。
随着电力工业的发展，燃料价格的攀升，以及对环境保护要求的提高，中频感应电炉在铸造、冶金、铸管等工业另据获得了日益广泛的应用。
本文从炉子的结构设计的角度出发，介绍应达公司的产品为代表的现代中频电炉在节能、环保和安全防护方面的主要特点。
一、中频感应炉的节能
在固态感应变频电源成熟应用之前，熔化金属的感应电炉主要是工频电炉，与工频炉相比，中频炉的功率密度高达500-1000KW/T，熔炼速度快，因此中频炉熔化节能非常显著。
目前，技术先进的中频电炉熔化铁液至1500℃的能耗为500~520KW·H/T。
要达到这样低的能耗指标，需在电炉设备的结构设计、关键材料的选择方面采取各种节能措施。
a)采用电压反馈式串联谐振中频电源。
这种形式的中频电源
变换效率高（＞97.5%），不论输出功率高低，系统的功率
因数都不低于95%。
由于高的变换效率和高的功率因数，
所以电炉配用的变压器的KV A容量较小。
b)中频电源应具有输出频率自动跟踪功能。
此功能可使系统
在熔化的全过程中始终处于谐振状态，炉子加料后，一开
始通电就能满功率运行，因此熔化速度快，可节省电能。
c)变频电源装置内的主要连接母排，以及电源和炉体之间的
连接母排采用大截面的空冷铜排。
由于导电截面大、电阻小，因此电流通过的损耗就小，而且不需消耗冷却水塔和水泵的能量。
经过真空除气冶炼，铜材的含氧量＜20×10-6（20ppm），使铜材的导电率显著提高。
由于铜材的导电率高，并且厚壁管的导电截面大（一般为5～8mm），可减少损耗。
d)磁轭的截面积的设计要合理，并采用单向趋晶的优质冷轧
硅钢片制造，硅钢片的壁厚应＜0.3mm，以减少铁损。
e)整套电炉设备的布置合理、紧凑。
变压器与中频电源之间，
以及中频电源与炉体之间的距离应尽可能小，以减少电能输送的损耗。
以上是电炉制造厂商在中频感应炉结构设计、材料算用等方面所采取的节能措施，从而使制造出来的电炉具有先进的节能性能。
但是，在使用中频电炉进行熔炼作业时，实际的节能效果不但取决于所用的电炉的性能，而且与熔化作业的方式和生产管理有很大的关系。
如果生产管理不当，则采用先进设备所节约的电能就会被其所造成浪费所抵消。
因此，改进熔炼作业的方式，加强生产管理是中频电炉熔炼节能的重要环节。
二、中频感应炉的环保问题
与冲天炉相比，感应电炉没有燃烧生成物，排除的烟气和粉尘大幅度减少，因此不少地区从环保的要求出发，采用
感应电炉来取代冲天炉。
就感应电炉而言，环保问题主要由烟尘、噪音、谐波和磁场等方面。
1）中频感应电炉的除尘
由于感应电炉的炉料通常含有尘土、油污，所以炉料加入炉内就会产生烟尘从炉口向上升起。
若炉料中含有锌及其废料，则烟尘中还会含有锌或锡的氧化物。
在感应电炉作业中所产生的烟尘对人体及生产环境是有害的，需用除尘系统将其排放到室外。
产生的烟尘量与炉子的大小炉料的洁净程度有关，除尘系统必须有足够大的风量，在炉口产生足够的负压。
除尘系统由引风机、除尘器、旋风分离器、烟温调节装置和管道等设备组成。
为保证进入除尘器的烟气温度不超过除尘器所能承受的数值，烟温调节装置可调整冷风掺入量来控制进入除尘器的烟气温度。
中频感应炉的烟气经过除尘系统排放应达到国家标准GB9078-1996“工业窑炉大气污染排放标准”的规定。
为了捕获烟尘，在中频电炉上一般配有炉口除尘或整罩式除尘炉盖。
炉口除尘换队中频感应电炉的除尘来说，选用性能优良的除尘系统是非常重要的，然后对除尘系统的维护保养同样非常重要，应该定期清理除尘器的管道，这样才能保持系统具有良好的除尘效果。
2）中频感应电炉的噪声
在中频感应电炉的运行过程中，噪声主要产生于中频电
源、炉体和液压泵。
其次，变压器、水泵产生的噪声程度相对较小。
通常要求在炉子工作平台上，离开炉体1M且高度1M处的噪声应≤85DB（扣除背景噪音）。
当前，大多数中频电炉的设备布置都是把中频电源、炉体、液压泵站和水泵站等放置在工作平台下面（半地下的地坑内），这对于减少工作平台上操作工位处的噪声，改善工人的操作环境起到很大作用。
功率印度高的炉子在运行时，由于感应线圈、磁轭等部件的震动，噪声相对较大。
若有必要，其炉体结构可采取一些减少噪声的措施。
如炉壳内壁衬垫隔音材料，维修孔盖板加橡胶垫，以及在炉体结构件的空腔内加填充物等。
液压泵工作室噪声较大，因此不使用时为此在液压操作台上没有停止按钮，操作人员可及时停止液压泵运行，也可配置定时器，按时关停液压站。
3）感应炉的谐波问题。