冲天炉基本结构(精)
北京科技大学铸造合金及制备工艺2.5-铸铁熔炼-冲天炉熔炼
底焦燃烧的基本反应 完全燃烧 (1) C+O2=CO2+34070 kJ/kg·℃ 式中 1kcal=4.1868kJ。 ℃ 这是底焦燃烧的基本反应，在氧气充足的条 件下进行。 不完全燃烧 (2) 2C+O2=2CO+10270 kJ/kg·℃ 该反应的热量只及完全燃烧的30%左右，不 仅增加了焦碳的消耗，炉气的温度也不高；在氧 气不足的条件下发生该反应。
底焦燃烧的物理化学基础 焦碳 焦炭中含有固定碳：80~87wt%，是焦炭的基本组成 部分，主要可燃物质； 灰分：约占8~14wt%，这是焦碳中不可燃烧的部分， 主要是SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3等； 硫分：一般焦炭含S＜0.8%，S可以燃烧放热，但形 成SO2、H2S而污染环境；硫溶于铁水会使铁水增硫； 挥发分：焦炭中的挥发分＜2wt%，焦化过程中残留 的H2、CH4等物质；若挥发分高，表明焦化不完全，焦碳 强度差，容易使焦碳碎裂，造成块度过小，所以铸造用焦 碳要求挥发分低； 水分：焦炭中的水分＜4%，这是焦碳中的无益部 分，燃烧时吸热，增加冲天炉的热损失。
2.5.1.1 冲天炉的结 构与操作
冲天炉结构：一般结 构如左图所示。
冲天炉结构示意图 1-进水管，2-除尘装置，3-烟囱，4-加料 口，5-加料口铁圈，6-加料平台，7-热风炉 胆，8-热风管，9-进风管，10-炉膛，11-风 箱，12-风口，13-过桥，14-前炉，15-出渣 口，16-堵出铁口装置，17-出铁口，18-炉 底门，19-炉脚，20-打炉小车
底焦燃烧的特点 层状燃烧：在实际燃烧中，焦炭都呈现一定的 厚度，所以焦炭燃烧都是层状燃烧，可分为薄层 燃烧和厚层燃烧。 薄层燃烧：如熔化铝合金的焦炭炉、烧水的 锅炉、家庭做饭的煤炉等， 焦炭或原煤的厚度只 有200~300mm，这些薄层燃烧都接近完全燃 烧，空气使用量为理论需求风量的1.3~2.0倍，炉 气中的CO2≈21%。
冲天炉研究
冲天炉研究铁器时代的早期，铸铁件是由铁矿石和木炭在炼铁炉内冶炼得到的铁液制成的。
后来，随着铸铁件生产数量的增多，不得不面对如何处理废旧铸件和回炉料的问题。
同时，还希望能简便地制作少量铸件，在这样的条件下，就出现了以废旧铁件和回炉料为原料的熔炉。
世界上最早的熔炉，是我国宋代开始使用的竖炉，迄今大约有1000年左右。
后来又发展成为便于移动的行炉。
这是我国铸造工匠为人类文明作出的重要贡献，是铁器时代技术发展的重要里程碑。
大约在13世纪，中国的铸铁技术被元朝军队中的军事工匠传播到欧洲。
同时，它还带来了一个用于炼铁的竖炉。
欧洲最早的冲天炉是在竖炉的基础上形成的。
据记载，它于1730年首次出现在法国，由R.H.ferchauldereamur制作。
然而，大多数人认为约翰·威尔金森于1794年6月申请专利的冲天炉是欧洲最早的冲天炉。
19世纪和20世纪，在冲天炉的改进方面出现了很多可喜的成果：19世纪初期，ottogmelin研发了水冷冲天炉；1890年，sheehan研制了双排风口冲天炉；1890年，荷兰的cameron首先推出了内热式热风冲天炉，随之又出现了多种不同形式的热风冲天炉。
此后，英国铸铁研究所（bcira）在冲天炉的改进和发展方面进行了长期的研究工作，其贡献是不可磨灭的。
他们提出并不断改进了两排大间距风口的冲天炉。
长期以来，冲天炉一直是传统的铸铁熔炼设备。
后来，随着科学技术的进步，铸铁的熔炼设备开始逐步向多元化的方向发展，不再是冲天炉一统天下的局面，电弧炉、熔沟式感应电炉、坩埚式感应电炉、免焦冲天炉、纯氧回转炉等都已先后用于铸铁的熔炼。
20世纪末，逆变式坩埚电源得到了迅速发展，尤其是在感应炉中。
逆变式坩埚电源具有以下主要优点：1、熔炼铸铁的热效率可达到70％，而冲天炉熔炼的热效率只是40%左右；2、冲天炉熔炼1吨铁液所排放的废气约为1200m3（质量约1吨），其中包括：有害气体Co、so 2、温室气体Co 2和灰尘。
第5章 冲天炉熔炼
第五章冲天炉熔炼第一节冲天炉熔炼的基本原理一、冲天炉基本结构图5—1所示为冲天炉的主要结构简图。
炉子由以下几部分组成：1 炉底与炉基炉底与炉基是冲天炉的支撑部分，对整座炉子和炉料柱起支撑作用。
2 炉体与前炉炉体是冲天炉的基本组成部分，包括炉身和炉缸两部分。
炉体内壁砌耐火材料，临近加料口处的炉膛则用钢板圈或铁砖构筑，以承受加料时炉料的冲击。
前炉由前炉体和可分离的炉盖组成。
前炉的作用是储存铁水，并使铁水的成分和温度均匀，减少铁水在炉缸内的停留时间，从而有利于降低炉缸对铁水的增碳与增硫作用，而且还有利于渣铁分离，净化铁水。
目前国内外的冲天炉大多是带有前炉的。
前炉的容量大致为冲天炉每小时熔化铁水量的0.8－2倍。
3 烟囱与除尘装置烟囱在加料口上面，其外壳与炉身连成一体，内壁砌耐火砖。
烟囱的作用是引导炉气向上流动并排出炉外。
除尘装置的作用是消除或减少炉气中的烟灰及有害气体成分，使废气净化。
4 送风系统冲天炉的送风系统是指自鼓风机出口至风口出口处为止的整个系统，包括进风管、风箱、风口及鼓风机输出管道。
送风系统的作用是按照炉子工作的要求，将来自鼓风机的供底焦燃烧用的一定量空气送入冲天炉内。
5 热风装置热风装置的作用是加热供底焦燃烧用的空气，以强化冲天炉底焦的燃烧。
常用热风装置有内热式和外热式两种。
以上是冲天炉的几个主要组成部分。
除此以外，冲天炉还必须配备鼓风设备、加配料设备、控制与调节设备以及有关的测试仪器。
二、冲天炉内炉气与温度的分布1 冲天炉内炉气的分布图5－2所示为沿冲天炉纵截面与横截面的炉气分布示意图。
由图5－2a可知，在冲天炉纵截面上，由于炉壁效应的影响，炉气比较集中在炉壁附近，离炉壁愈近，炉气的流速就越大。
在冲天炉横截面上，在风口前缘，因空气流速高，流量大，形成了强烈的燃烧带，而在两个风口之上的区域，则由于空气量少而形成所谓“死区”A。
此外，来自风口的空气流股，因焦炭块的阻力而逐渐失去动能，难于深入炉子中心，因而在炉膛截面的中心区域出现“死区”B。
冲天炉理论考试题与答案
冲天炉化铁工考试题与答案一、名词解释1、晶体原子在空间按一定次序作有规则排列的物质称为晶体。
2、凝固金属由液态转变为固态的过程称为凝固。
3、晶核当金属液冷却到结晶温度时，在金属液内部有一些原子规则地排列起来，形成结晶的核心，称为晶核。
4、固溶体合金中一组元（溶剂）溶解其它组元（溶质），或组元之间互相溶解而形成的一种均匀物质称为固溶体。
5、铁素体碳在α-铁中形成的间隙固溶体称为铁素体。
6、白口铸铁碳分主要以游离碳化铁形式出现的铸铁，其断口呈白色，称为白口铸铁。
7、灰口铸铁碳分主要以片状石墨形式出现的铸铁，其断口呈灰色，称为灰口铸铁，简称灰铸铁。
8、特种铸铁常规元素高于规定含量或含有一种或多种合金元素，明显地具有某种特殊性能的铸铁，称为特种铸铁或合金铸铁。
9、球化剂使铸铁中的石墨结晶成为球状而加入铁水中的添加剂称为球化剂。
10、气孔表面一般比较光滑，主要为梨形、圆形、椭圆形的孔洞。
一般不在铸件表面露出，大孔常孤立存在，小孔则成群出现。
11、冷裂铸件在冷却过程中产生铸造应力，如果铸造应力大于该铸铁的强度极限时，铸件就会出现裂纹，这种裂纹称为冷裂。
12、主风口在冲天炉多排风口中，风口截面积最大的一排风口称为主风口，其面积约占全部风口总面积的60%左右。
13、有效高度由冲天炉第一排风口中心线至加料口下沿之间的距离，称为冲天炉的有效高度。
14、冲天炉溶化率冲天炉平均每小时熔化金属炉料的吨位数乐为冲天炉的溶化率。
15、接力焦在实际生产中，为控制底焦的实际高度，通常在加5~7批炉料后再多补加一批层焦，这种补焦称为接力焦。
16、炉渣碱度炉渣中氧化钙（CaO）与二氧化硅（SiO2）的含量之比称为炉渣碱度，即炉渣碱度（R）=17、碱性渣碱度大于1的炉渣称为碱性渣。
18、卡腰冲天炉卡腰冲天炉与普通冲天炉不同之处是在第二排风口处炉膛截面积缩小为平均炉膛截面积的一半左右，形成卡腰，故称为卡腰冲天炉。
19、焖炉冲天炉装料完毕后，先不鼓风，把风口、出铁口、出渣口全部打开，让其自然通风，使底焦缓慢燃烧，以达到预热炉料、提高铁水温度的目的，这种操作方法称为焖炉。
第2次课 冲天炉熔炼的基本要求,冲天炉的结构等
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风机
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13尘装置
-装置于除尘器灰斗上的卸灰阀等组成了除尘器的
卸灰系统，用于及时排出灰斗中收下来的物料。压
缩空气系统，包括压缩空气管道、减压阀、压力表 、气源处理三联
（六）加料装置
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三、冲天炉内焦炭燃烧规律
1、焦炭燃烧的一般过程
1）加热着火（着火温度）加热方式 2）动力燃烧 3）扩散燃烧 氧化带定义：P142 还原带定义：P142
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二、冲天炉的基本结构
1、炉底、炉基 2、炉体、前炉 3、烟囱、除尘装置 4、送风系统 5、热风装置 6、风机
图5-1 冲天炉结构示意图
1
6
(一)炉底与炉基 对整座炉子和炉料柱起支撑作用 (二)炉体 炉身：加料口下缘至第一排风口之间的 炉体 其内部空腔称为炉膛，其直径决定熔 化率 有效高度：冲天炉主要工作区段 炉缸：第一排风口中心线至炉底之间的 炉体 炉缸的主要作用： 1、保护炉底， 2、汇聚铁液和炉渣使之进入前炉。 3、无前炉的炉缸，则主要起储存铁液的 作用
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习题：
习题一：P31：1 习题二：简述冲天炉的基本结构及各部分所起 的主要作用。
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1
第五章 铸铁的熔炼
本章主要内容
第一节 冲天炉的基本原理 第二节 冲天炉强化熔炼的主要措施 第三节 冲天炉熔炼过程中化学成分的变化规律 第四节 铁液的脱硫处理 第五节 冲天炉熔炼过程的参数选择及测量 第六节 感应电炉熔炼 共8学时。
1 2
冲天炉
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3
1
4
第一节 冲天炉的基本原理
一、冲天炉熔炼的基本要求
2、冲天炉内温度分布 图5-6
5吨冷风冲天炉熔炼过程成分控制
焦炭的燃烧 ， 使氧化带过分缩短 ， 扩大 了还原区。焦 炭块度 越小 ， 单位 质量 焦炭 的表 面积越 大 ， 燃 烧 效率 越低 ， Ｃ Ｏ 和ｃ 之 间的气化反应加剧 ， 导致废气潜热
损失增 加 。另外 ， 过小 的焦 炭还会 增加 送风 阻 力 ， 使 风不 易吹 到炉子 中心 ，造成 中心燃 烧 恶化 ，增 加焦
球化 ｌ ｌ ｌ Ｉ 入量／ ％ １ ． ９
面洁净 与 否 。 原生铁 的成 分直 接影 响铁 液成分 ， 从 而 对铁 液成 分稳定 有显 著地影 响。结合 我 司生 产铸 件
作者简介 ： 钟晓斌（ １ ９ ７ ９ 一） ， 男， 工程 师， 从事铸造生产管理工作。
３ ２
ｏ ＦＭ Ｔ
中国铸造装备与技术 ２ ／ ２ ０ １ ４
成分 水分 灰分
１ ３ ． ６
我公 司 配有 一 台 ５ ｔ 冷 风 冲天 炉 ，风 机 型 号 为
Ｈ Ｔ Ｄ ８ ５ — ２ ２ ， 风 量为 ８ ５ ｍ ３ ／ ｍ ｉ ｎ （ 标 准状态下 ） ， 风 压
２ ４ ． ５ Ｐ ａ ， 轴功率 ４ ３ ． ７ ｋ Ｗ。电机功率 ５ ５ ｋ Ｗ。送风系 统 安装 有 Ｃ Ｆ Ｘ — ｌ 风量 风压检 测仪 ， 随 时检 测风 量风
学性能有很大的影响。因此研究冲天炉熔炼过程的 参数变化 ， 对 于控 制铁 液 成 分 和 温 度 ， 获得 稳 定 铸
件 机 械性能 具有 重要 意义 。
１ 冲天炉 基本 结构
耗， 降低铁液温度。反之， 焦炭块度大 ， 则表面积小 ，
可抑制 Ｃ Ｏ ： 的还 原反 应 ， 同时使 燃烧 比增 大 。因此 ，
Ｄ ０ Ｉ ： ｌ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ． １ Ｓ Ｓ ｎ． １ Ｏ ０ ６ —９ ６ ５ ８． ２ ０ １ ４． ０ ２． ０ １ ０
天然气废钢熔炼技术-荣咨海
一个钢铁联合企业一般包括原料处理、炼铁、炼钢、轧钢、能源 供应、交通运输等生产环节，是一个复杂而庞大的生产体系。我国的 钢铁企业一般都是这样的全流程联合企业。流程见图 6。
图 6 钢铁生产工艺流程 本设计不涉及冶炼部分，只考虑废钢熔化以及连铸工艺要求。即 只设计冲天炉机组。 钢铁连铸温度需要 1650℃以上，因此，要确保钢（铁）水流出 前炉的温度最低不能低于 1650℃。 4.2 冲天炉制造技术
分数约为 93~98%，另外包含少量的乙烷、丙烷、丁烷、氢气、二氧
化碳、氮气、硫化氢等。天然气的质量标准见表 1。
表 1 天然气的质量标准（GB17820-99）
项目
发热量 总硫（以硫计）
硫化氢 二氧化碳
单位
KJ/Nm3 mg/m3 mg/m3 体积分数%
一类（民用）
31400 ≤100
≤6 ≤3
二类（民用）
空预器采用中科院广州能源所朱冬生教授发明的扭曲管换热器， 该换热器传热效率高，压降小，能将排烟温度降低到 150℃以下。
除尘系统采用综合湿法除尘器，主要由预湿混合机构、高效文氏 管、冲击捕尘机构、二级泡沫净化机构、高效脱水器、水循环系统、 弯头脱水器、风机等组成。废气经予湿混合机构进入高效文氏管，（在 管口有水膜，在喉部有水雾）使喷水水滴及水膜雾化，由冲击捕尘机 构进行一次高效除尘，再经二级泡沫净化机构进行二次充分净化、脱 硫、然后，上升气体在除尘器内以较慢流速上升，水汽在重力和高效 脱水器的作用下进行汽、水分离，洁净气体由弯头脱水器最后一次脱 水由引风机排于大气。
天然气冲天炉烟气粉尘含量仅为 20mg/L，经过综合湿法除尘器 处理后，含量可以低于 5mg/l，大大低于国家排放标准。工艺流程见 图 5。
冲天炉结构的改进
Ｉ ｐ ｏ ｅ ｎ ｆＣｕ ｏａ Ｃｏ ｓｒ ｃｉｎ ｍ ｒ ｖ ｍｅ ｔｏ ｐ ｌ ｎ ｔｕ ｔ ｏ
Ｄ Ｎ ｉｏｍｅ ＷＥ ｎ－ｕ Ｉ ＧＸａ — ｉ ， Ｉ ｇｊｎ Ｈｏ
２ 解决方案
（ ） 风圈包括与其 连接 的部分 的相关 零部件 １对
量。尽管两台冲天炉轮换开炉， 但故障仍接连不断，
几乎每天都得焊补 、 修理 。风 圈、 加料漏斗每半年就 要更换一次 ， 维修工作量和维修费用都很 高。 台冲 两
天炉的故障常常影 响了熔化工序 的正常进行 。甚至
造成停产
ＺＨＯＵ Ｌ － ｎ ｉ ｍｉ
（ ｃｌｏ ＥｅｔｃＲ ｓａｃ ｅｉ ｉｇ ｎｔｕｅ Ｈ ｂｉ ｎｖｒｉ ｆ ｅｈ ｏ ｇ， ｕ ａ ４ ０ ７ ， ｈｎ ） Ｍａｈｎ — ｌ ｒ ｅｅｒｈＤ ｓ ｎｎ ｓｔｔ， ｕ ｅ Ｕ ｉ ｓｙｏ Ｔ ｃ ｎｌ ｙ ｗ ｈ ｎ ３０ ０ Ｃ ｉａ ｃｉ ｇ Ｉ ｉ ｅ ｔ ｏ
中图分类号：Ｇ ４ ． Ｔ １２１ 文献标识别码 ： Ｂ 文章编号 ：０ ３ ８４ （０ ６０ － ０ ４ ０ １０ — ３ ５ ２ ０ ）３ ０ ９ — ３
Ａｎ ｌｓｓｏ ａ ｋｎ ｎ ａ２ Ｍ ｎ Ｖ ｔｅ ｓｉ ｇ Ｃａ ｔｗｉ ｒ ｎ Ｒｅ ｉ ａ ｄ ａ ｙｉ ｆＣｒ ｃ ｉ ｇｏ ０ Ｓ Ｓ ｅ ｌＣａ ｔ ｓ ｔ Ｆｕ ａ ｓｎ Ｓ ｎ ｎ ｈ
收稿 日期 ：０ ６ ０ — ０ ２０—２ ２ 作 者简介 ： 丁晓梅 （ ９ ４１ 一 ， ， １ ６ ．２ ）女 汉族 ， 江苏 南通人 ， 毕业
天然气冲天炉
技术特征
常温送风 顶置外热风
名
称
说
明
普通冷风炉 热风炉
常温空气送人炉内，俗称常温冲天炉 热风装置安装在加料口以上，回收烟气中的余热， 可得到 350~550℃热风 利用空气等离子发生器， 将空气加热到 700~900℃以
等离子热风 炉衬厚度 无炉衬 薄炉衬 常炉衬 供风质量 富氧风 常温空气 水冷炉栅 普通低碳钢 耐热不锈钢 余热回收 多管式热交换器 螺旋板式热交换器 燃烧喷嘴 蓄热式烧嘴
对比项目 燃料消耗量 燃料价格 吨铁熔化燃料费用 吨铁燃料差价 天然气冲天炉 70Nm /t 铁 1.8～4.8 元/Nm
气 3 天然 3
燃焦冲天炉 125kg/t 铁 2.5 元/kg 焦炭 313 元/t 铁 0
感应电炉 700 度/t 铁 0.68 元/度 435 元/t 铁 +122 元/t 铁
6.熔化原理及其分析
（1）熔化过程
炉膛预热完成后，耐火球被加热成白热状态，按照顺序及比例加入金属炉料、造渣剂和耐火球，开始 熔化。天然气燃烧产生的热量首先通过垫层球、加热金属炉料使其熔化，上升的炉气预热固态金属炉料， 同时使石灰石分解熔融。金属炉料熔化产生的铁液，在通过球形垫层、高温炉气的过程中，被进一步加热 落入炉缸，通过连续式渣铁分离槽去除炉渣，最后进入回转前炉。如果炉膛预热充分，该炉装料时即开始 熔化，装料开始约15min 后，即可以在连续出铁槽看见铁液。天然气冲天炉的炉渣量少，熔化开始1.5 个 小时左右，连续出铁出渣槽才开始出渣。脱离炉料的热尾气通过热交换器被冷却，同时产生热风供给冲天 炉，尾气由布袋除尘器净化后排入大气。
2.2水冷炉栅
烟台春林冶金设备有限公司
燃烧器上方是水冷炉栅， 炉栅将炉体分为炉身和炉缸。 炉栅的作用是支撑耐火陶瓷球， 当铁液滴过耐火球时被过热。耐火球由高熔点刚玉粉、石墨组成，在熔化期间耐火球是要消 耗的，所以需要每一批次投料追加，即不断添加新的耐火球。水冷炉栅由水冷钢管组成， 钢 管可以是全裸或表面涂敷耐火材料两种方式。 管子表面是否需要涂衬取决于冲天炉的尺寸及 所需要的铁液温度，炉栅的强度应足以支撑炉内加满料时的炉料。
冲天炉熔炼工艺基础
冲天炉熔炼工艺基础1、冲天炉熔炼基本原理（1）底焦燃烧：冲天炉底焦燃烧可以划分为两个区带：A、氧化带：从主排风口到自由氧基本耗尽，二氧化碳浓度达到最大值的区域。
B、还原带：从氧化带顶面到炉气中[C02]/[C0]浓度基本不变的区域,从风口引入的风容易趋向炉壁，形成炉壁效应，形成一个下凹的氧化带和还原带，对熔化造成不利影响。
①不易形成一个集中的高温区，不利于铁水过热；②加速了炉壁的侵蚀；③铁料熔化不均匀，铁液不易稳定下降，影响化学成分。
解决方法：①采用较大焦炭块度，使风均匀送入；②采用插入式风嘴；③采用曲线炉膛；④采用中央送风系统；⑤熔炼过程中为使焦炭不易损耗，送风量要与焦炭损耗相适应。
根据炉气、炉料、铁水浓度和温度，炉身分为4个区域：（1）预热区：从加料口下沿，炉料表面到铁料开始熔化的区域称为预热区，下面的炉气温度可达1200°C—1300°C，预热带的上部炉气温度为200C—500C。
由于这一区域的平均温度不高，炉气黑度和辐射空间较小，炉气在料层内流速较大，炉料与炉气之间的热交换以对流为主，炉料在预热区内停留时间较长，一般为30分钟左右，预热区的高度受有效高度、底焦高度、炉内料面的实际位置、炉料块度、熔化速度、焦铁比的影响。
（2）熔化区：从铁料开始熔化到熔化完毕这一区域称为熔化区，在实际熔炼过程中，底焦顶面高度的波动范围大致等于层焦的厚度，熔化区内的热交换方式仍以对流为主，在实际熔炼过程中，熔化区不是一个平面区带，而是一个中心下凹的曲面，从铁水过热和成分均匀度出发希望熔化区窄而平直，熔化区在炉内位置的高低基本上是由炉气和温度分布状态决定，也受焦炭的烧失速度、批料重量、炉料块度等因素影响，这些因素将使铁料的受热面积、受热时间、受热强度发生变化，造成熔化区高度波动（影响出铁温度），当焦铁比一定，熔化区的平均高度将会因批料重量的减小而提高，从而扩大了过热区，提高了铁水温度，但是批料层不宜过薄否则易混料使加料操作不便。
冲天炉熔炼原理
（3）焦炭的块度与均匀性 焦炭块度过小时，由于炉膛单位容积内 的反应面积过大，因而燃烧反应加速，氧化 带缩短，还原带扩大，加以此时氧化带内还 原反应发展较快，致使高温区域短，炉气最 高温度较低。此外，小块焦炭对送风阻力大， 空气难于深入炉中心，炉壁效应加剧，对铁 液过热不利。 焦炭块度过大，燃烧速度慢，虽然氧化 带扩大，但燃烧区域不集中，炉气最高温度 低，不利于铁液过热。 推荐冲天炉内径与焦块平均直径之比为 10:1左右。
（2）焦炭的强度 焦炭的力学强度包括抗压强度、抗冲击 强度、抗碎裂强度（M40）和耐磨强度 M10）。 焦炭抗冲击强度可用焦炭的落下强度来 表示。试验时首先取焦炭30㎏，块度大于50 ㎜，装入450㎜×700㎜×380㎜的铁箱中。 提铁箱至1830㎜的高度，打开料底门，焦炭 自由落下与铺底的13㎜厚铁板相冲击，反复 四次，称其大于50㎜焦块质量并以百分数表 示，即落下强度。我国焦炭的抗冲击强度为 70%～90%。
9.2.2 焦炭的燃烧计算 （1）焦炭的发热量 1）焦炭发热量的概念 燃料发热量亦称燃料发热值。 它是指单位重量的固体燃料或液体燃料，或标 准状态下单位体积的气体燃料，经完全燃烧，且燃烧 产物冷却到反应物质的温度时所放出的热量。 高发热量 0℃的水。 低发热量 20℃的水蒸气
2）焦炭发热量计算 焦炭低发热量的计算公式如下：
（2）焦炭的燃烧计算 1）焦炭燃烧用氧量的计算
2）焦炭燃烧用空气量的计算 焦炭燃烧所需的干空气量为：
3）焦炭燃烧产物的组成 焦炭燃烧产物指包括水蒸气在内的全部气 态燃烧产物， 燃烧产物的组成为： CO2、CO、H2O、SO2、N2。
4）焦炭燃烧产物量的计算 燃烧产物的体积为各可燃元素燃烧气和水蒸气的体积之和。
（4）焦炭的反应性与气孔率 反应性是指焦炭还原二氧化碳的能力， 亦称反应能力，通常以R表示。
冲天炉结构工艺参数
冲天炉结构工艺参数冲天炉是一种常见的炉子结构，主要用于高温工艺加热和物料燃烧过程。
在设计和使用冲天炉时，合理设置和控制工艺参数是非常重要的。
下面将介绍冲天炉常见的结构工艺参数。
1. 炉体结构参数炉体结构参数是冲天炉的基本参数之一，包括炉膛形状、尺寸、材料等。
1.1 炉膛形状常见的炉膛形状有矩形、圆形、椭圆形等。
选择合适的炉膛形状取决于具体的工艺要求和物料特性。
矩形炉膛结构简单，易于制造和维修，但热工性能较差；圆形炉膛能够较好地均匀分布热量，适用于高温工艺加热；椭圆形炉膛可在一定程度上兼顾两者的优点。
1.2 炉膛尺寸炉膛尺寸是根据具体加热工艺和处理物料的规格来确定的。
尺寸较小的炉膛一般能够提供更高的加热效率，但加工规模受限；尺寸较大的炉膛能够处理更多的物料，但加热效率相对较低。
在实际应用中需要综合考虑工艺要求、生产能力、物料特性等因素来确定合适的炉膛尺寸。
1.3 炉体材料常见的炉体材料有耐火砖、陶瓷纤维、不锈钢等。
耐火砖是常用的炉体材料，具有较好的耐高温和化学腐蚀性能；陶瓷纤维具有优异的隔热性能，适用于高温绝热层部分；不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，适用于要求较高的工艺加热。
2. 燃烧工艺参数燃烧工艺参数是冲天炉的关键参数之一，直接影响到炉内温度和能量利用效率。
2.1 燃料类型和供给方式常见的燃料类型有煤、天然气、液体燃料等。
选择合适的燃料类型要考虑燃料供应方便、价格合理、燃烧效率高等因素。
燃料供给方式有手工供给和自动供给两种，自动供给方式能够实现燃料的连续供应，提高生产效率。
2.2 燃烧风量和风温燃烧风量和风温直接影响到炉内的氧浓度和温度分布情况。
适当的燃烧风量可以保证燃烧充分，避免产生过多的烟尘和有害气体。
合理控制燃烧风温可以保证炉内温度稳定，提高燃烧效率。
2.3 燃烧器结构和布置燃烧器是实现燃料燃烧的关键设备，其结构和布置直接影响到燃烧效果。
常见的燃烧器结构有鼓风式、预混式等。
鼓风式燃烧器将燃料和空气分别供给，在燃烧器内部进行混合燃烧，适用于需求较高的高温工艺加热。
冲天炉结构工艺参数
02
冲天炉的工作原理
燃烧原理
燃料燃烧过程：燃料在炉内与空气混合后燃烧，产生高温烟气
传热方式：高温烟气通过辐射、对流等方式将热量传递给炉料
热量分配：炉料在下降过程中不断获得热量，达到熔化温度后熔化成铁水
燃烧效率：通过控制空气量、燃料种类和燃烧方式等参数，提高燃烧效率
炉膛：是冲天炉的核心部分，由炉衬和炉壳围成，炉膛内设有出铁口和出渣口
送风系统：由鼓风机和送风管道组成，向炉膛内提供热风，使炉内金属熔化
炉壳材料
材质：碳钢、低合金钢、不锈钢等
厚度：根据炉型和设计要求而定
结构：由钢板拼接而成，具有足够的强度和刚度
防腐措施：采用喷漆、镀锌等防腐措施，延长使用寿命
炉衬材料
焦炭消耗量：冲天炉的焦炭消耗量与其生产率、炉子结构、炉料成分和炉气成分等因素有关。
焦炭粒度：冲天炉的焦炭粒度应适中，以保证燃烧充分且不堵塞炉条。
工艺参数调整：在生产过程中，需要根据实际情况调整焦炭粒度和消耗量等工艺参数，以保证冲天炉的正常运行和产品质量。
金属炉料的配入量
金属炉料种类：生铁、废钢、回炉料等
送风方式
热风炉和冷风炉组合送风
热风炉送风
冷风炉送风
热风炉和冷风炉组合送风的优缺点
排烟原理
排烟系统组成：包括排烟管、排烟风机和烟囱等部件
排烟原理：炉气通过排烟管进入排烟风机，经过风机加压后进入烟囱，最终排出冲天炉外部
排烟作用：将炉气中的废气和烟尘排出，保持炉内负压，提高产品质量和生产效率
注意事项：定期检查排烟系统部件，确保正常运行；根据生产需要调整排烟量。
金属炉料配入量对冲天炉的影响
金属炉料配入量的调整方法
冲天炉结构工艺参数
冲天炉结构工艺参数冲天炉是一种常见的高炉炼铁设备，其结构和工艺参数对于炉内的炼铁过程有着重要的影响。
本文将不涉及标题，而是详细介绍冲天炉的结构和关键的工艺参数。
冲天炉的结构主要包括炉身、炉底、炉顶和风口等部分。
炉身是冲天炉的主要组成部分，一般由内衬层、中层和外层构成。
内衬层一般采用耐火砖进行铺砌，以抵抗高温和化学侵蚀；中层是炉身的支撑结构，通常由钢板或砖块构成；外层主要起到保温和减少热能损失的作用。
炉底是冲天炉炉身的下部，需要具备耐高温、耐熔融铁水和足够的强度。
炉顶通常由钢板制成，具备防止炉内烟气外漏和保持压力稳定的功能。
风口用于控制冷风和热风的进出，根据需要可以进行调节。
冲天炉的工艺参数主要包括炉容积、炉效率、冶炼周期和炉温等。
炉容积是指冲天炉的有效容量，通常以立方米为单位。
较大的炉容积可以容纳更多的原料，在一定程度上提高了生产能力。
炉效率是指冲天炉在冶炼过程中的能量利用率，一般以百分比表示。
高炉的炉效率越高，意味着能量损失越少，生产成本也会相应降低。
冶炼周期是指冲天炉完成一次冶炼过程的时间，决定了生产的连续性和效率。
炉温是指冲天炉内部的温度，对冶炼反应的速率和炉渣的流动性具有重要影响。
此外，冲天炉还有其他的工艺参数需要考虑，如炉压、风量和燃料消耗等。
炉压是指冲天炉内部的气压，对炼铁过程和炉渣的流动有影响。
风量是指进入冲天炉的冷风和热风的流量，对燃烧和冶炼反应的效果有重要作用。
燃料消耗是指冲天炉在冶炼过程中所使用的燃料的数量，对生产成本和资源利用有重要影响。
综上所述，冲天炉的结构和工艺参数对于炼铁过程有着重要的影响。
合理选择和调整这些参数，可以提高炉效率、减少能源消耗和资源浪费，从而提高冲天炉的生产效益。
冲天炉是一种广泛应用于冶金行业的设备，用于高炉炼铁过程中。
冲天炉的结构和工艺参数对于炼铁过程的效果和能耗有着重要的影响。
因此，在设计和操作冲天炉时，需要综合考虑各种因素，以确保最佳的工艺条件和性能。
金属熔炼——精选推荐
⾦属熔炼1炼钢过程中脱碳有那些作⽤？为什么说电弧炉氧化法脱碳只是⼿段⽽⾮⽬的？答：作⽤：1、降低含碳量2、除去钢中⽓体和⾮⾦属夹杂物3、使钢⽔成分和温度均匀化4、加快反应速率，缩短反应时间。
5、产⽣⼤量的热，是炼钢的最主要热源之⼀原因：在脱碳过程中，产⽣⼤量的⼀氧化碳⽓泡，使熔池受到强烈的搅动，使得钢液温度和化学成分均匀，并能有效地清楚钢液中的⽓体和⾮⾦属夹杂物。
由于反应能够起到重要作⽤，所以再炼钢时，总是使炉料的平均含碳量超过钢的规格碳量，以使在氧化期中把这部分多余的碳氧化掉。
2熔渣主要来⾃那些⽅⾯？熔炼过程中熔渣的作⽤？答：来源：1、造渣材料或炉料带⼊的物质2、元素的氧化物3、炉衬的侵蚀和剥落材料4、合⾦元素脱氧产物及炉渣脱硫产物作⽤：1吸收⾮⾦属夹杂2脱S、P 3覆盖在钢液上，减少热损失，防⽌钢液吸收⽓体。
4稳定电弧炉的电弧5延长炉衬寿命3电弧炉熔炼与感应电炉熔炼的主要特点。
答：电弧炉炼钢的特点：1电弧炉炼钢是利⽤电弧产⽣的⾼温来熔化炉料和提⾼钢液过热温度的。
2、容易控制炉⽓的性质。
3炉料熔化以后的炼钢过程是在炉渣的覆盖下进⾏的。
4电弧炉渣的温度很⾼具有较⾼的化学活泼性，5碱性电弧炉具有较强的脱脱硫能⼒ 6热效率⾼感应电炉熔炼的特点：1>加热速度较快2>氧化烧损较轻，吸收⽓体较少3>炉渣的化学活泼性较弱4>⼯艺⽐较简单，⽣产⽐较灵活1、铸造铝合⾦共分⼏类？各类合⾦的特点及国际的表⽰⽅法是什么？答：分为形变铝合⾦和铸造铝合⾦特点：铸造铝合⾦的熔炼，浇注温度较低，溶化潜热⼤，流动性好，特别适⽤于⾦属性铸造、压铸、挤压铸造等，获得尺⼨精度⾼、表⾯光洁、内在质量好的薄壁、复杂铸件。
1.铝合⾦熔炼的要点，各⾃什么意思，遵循的原则？要点：“防”严防⽔汽及各种含⽓脏物混⼊铝液。
“排”通过精炼，清除氧化夹杂和⽓体。
“溶”利⽤快速凝固，或加⼤凝固时的结晶压⼒，使铝液中的氢全部固溶于铝铸件内，不致形成⽓孔。
冲天炉[整理版]
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,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2吨/时熔化率三排小风口冲天炉一、结构参数：1、炉膛直径：Φ600mm2、风口排数：3排3、每排风口个数：6个4、各排风口排距：180-200mm5、风口尺寸：第一排（下）：风口直径×个数×下斜角度,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Φ22×6×15º第二排（中）：风口直径×个数×下斜角度,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Φ35×6×10º第三排（上）：风口直径×个数×下斜角度,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Φ22×6×5º6、炉缸深度：200-250mm7、炉底厚度：200mm8、炉壳外径×厚度：Φ1000×6mm,,,,,9、送风管直径：Φ200mm10、风口比（风口总面积/炉膛截面积）：3.6%11、主风口面积/风口总面积:,,,,,,,,,,56%12、冲天炉与前炉中心距:,,,,,,,,,,1200mm13、前炉尺寸：A、内径：Φ700mmB、外壳直径：Φ1050mm,,,,,C、渣口高度：260/550,,,,,mmD、有效容量：0.7/1.5吨E、炉底厚度：250mm二、工艺参数：1、装炉底焦高度：1700mm（约240公斤）2、层焦重量：25-28公斤3、层铁重量：200公斤左右4、石灰石重量：8-10公斤/每批5、风量：24m³/min6、风箱风压：11-12,,,,,kpa7、熔化强度：7-9t/m².h8、送风强度：80-100m³/m².min9、燃烧比：约50-60%10、炉内元素烧损：Si15%,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Mn20%11、金属炉料块度：小于200mm12、焦炭块度：50-100mm,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,备注：熔炼期间力求“风焦平衡”，稳定底焦高度；熔炼末期适当减少入炉风量。
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。
铸造合金及其熔炼(铸铁熔炼)
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铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
（1）炉料的准备 冲天炉的炉料由金属料、燃
料及熔剂等组成。
金属料有新生铁、回炉铁、废钢及铁合金等。所有金属料 的质量必须符合规定要求，不同成分的金属料应分类管理， 防止相互混杂。使用前应除污去锈并破碎。新生铁、回炉 铁、废钢等金属料的料块最大尺寸不应超过炉径的1/3，重 量不应超过批料重的1/10～1/20，废钢屑应压成团块后使 用，以防氧化。铁合金的块度以40～80mm为宜。块度过大， 易造成成分不均；块度过小，易串料。
第三章 铸造合金及其熔炼
以上均为氧化放热反应，根据上述反应及 图3-13可见，在氧化带内：
①焦炭燃烧生成的炉气，既有二氧化碳，也有一 氧化碳，但主要是二氧化碳。
②从主排风口开始，随着炉气的上升，反应不断 进行，炉气中的氧逐渐减少，二氧化碳不断增 加。当上升到氧化带顶面时，炉气的氧基本耗 尽，氧化反应终止，二氧化碳达到最高值。
ηv愈大，焦炭的燃烧愈完全。但是，为了减少 硅、锰等元素的氧化烧损，保证铁液冶金质量，炉 气中要有一定数量的一氧化碳。所以，燃烧系数也 不能太高。
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铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
3）炉气分布
炉气在冲天炉
内的分布是很不均
匀的。炉气在上升
过程中有自动趋于
沿炉壁流动的倾向，
这种现象称为炉壁
效应。见图3-14。
修炉完毕，用木柴或烘干器慢火充分烘干前、后 炉。前炉必须烘透，以保证铁液温度。
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铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
（3）点火与加底焦 烘炉后，加入木柴，引
火点着，并打开主风口、出铁口、出渣口。待点火 木柴全部燃着后，加入质量分数为40%的底焦，待 全部燃着后，从风口将底焦捣实，再加入质量分数 为40%的底焦，鼓风几分钟，并测量底焦高度，再 加入剩余焦炭，调整底焦至规定高度。这里所谓的 底焦，是指装入金属料以前加入炉内的全部焦炭量； 而底焦高度则是从第一排风口中心线，至底焦顶面 为止的那一段高度，炉缸内的底焦量不包括在底焦 高度内。
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注意：风管布置应尽量缩短， 减少曲折， 避免管道截面突变， 总风管内流速应控制。 10吨以下的炉子使用专用风机。如表所示
热风装置 作用:是加热供底焦燃烧用的空气பைடு நூலகம்以强 化焦炭的燃烧。 分类：内热式和外热式。
特点
(五) 烟囱与除尘装置 （六）加料装置
冲天炉的基本结构
(一)炉底与炉基 (二)炉体 炉身：加料口下缘至第一排风口之间的炉体 其内部空腔称为炉膛，其直径决定熔化率 有效高度：冲大炉主要工作区段 炉缸：第一排风口中心线至炉底之间的炉体 炉缸的主要作用： 1、保护炉底， 2、汇聚铁液和炉渣使之进入前炉。 3、无前炉的炉缸，则主要起储存铁液的作用
冲天炉的基本结构
冲天炉的基本结构
(三)前炉：前炉由前炉体和可分离的炉盖构成。
前炉的作用：
1、储存铁液； 2、使铁液成分和温度均匀； 3、降低铁液在炉缸中的增碳与增硫； 4、分离渣铁，净化铁液；
过桥：连接炉 缸与前炉的部 位
(四) 送风系统
指自鼓风机出口至风口处为止的整个系统， 包括进风管、风箱、风口及鼓风机输出管道。