冲天炉熔炼.ppt

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1、铸铁冲天炉熔炼铸铁冲天炉熔炼 cupola cupola processing cast ironprocessing cast iron常州精棱铸锻有限公司常州精棱铸锻有限公司人力资源部人力资源部1铸铁冲天炉熔炼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，元素烧损较大焦炭接触有增

2、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、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较先进的双联法熔炼(见铸铁双联法熔炼见铸铁双联法熔炼)。2图图1 1 冲天炉基本结冲天炉基本结构构1-1-除尘器；除尘器；2-2-烟囱；烟囱；3-3-进风；进风；4-4-送风系统；送风系统；5-5-过桥；过桥；6-6-前炉；前炉；

3、7-7-出渣口；出渣口；8-8-出铁口；出铁口；9-9-出铁槽；出铁槽；10-10-支柱；支柱；11-11-炉底板；炉底板；12-12-通风；通风；13-13-加料口加料口34冲天炉结构以焦炭为燃料的冲天炉基冲天炉结构以焦炭为燃料的冲天炉基本结构见图本结构见图1 1。(1)(1)内径。由炉子熔化率和熔化内径。由炉子熔化率和熔化强度确定：强度确定：冲天炉内径和生产率见表冲天炉内径和生产率见表1 1。5表表1 1 冲天炉内径和生产率冲天炉内径和生产率生产率生产率/th-1123571015/th-1123571015生生产产率率/t/th-1h-1 1 12 23 35 57 710101515冲

4、冲天天炉炉内内径径/mm/mm 500500 600600 700700 900900 1101100 01301300 01451450 06炉体为一直立的圆筒，由钢板卷成，内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，炉膛下有炉底，为了向炉内鼓风助燃，炉膛下部设有部设有1 13 3排风口，外有风箱，便于均排风口，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接。冲天炉

5、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，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，经出铁以排放炉渣；下部设有出铁口，经出铁槽出铁。槽出铁。7冲天炉一般装在炉底盘上，由冲天炉一般装在炉底盘上，由4 4根支柱支根支柱支承，炉底装有对开的炉底门。开炉前，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。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，其顶部一般装板壳内由耐火材料砌成，其顶部一般装有捕集火

6、花的除尘器。除了主体外还有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、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。料称、料车、起重和水渣处理等设备。8熔化过程图熔化过程图2 2为冲为冲天炉熔化过程示意天炉熔化过程示意图。图。图图2 2 冲天炉熔化过冲天炉熔化过程示意图程示意图1-1-溶剂和铁样；溶剂和铁样；2-2-风风口；口；3-3-铁水；铁水；4-4-熔渣；熔渣；5-5-前炉；前炉；6-6-焦层焦层 9炉内铁料的熔化区域称熔化带；熔化带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；熔化带以下至以上至加料口称预热带；熔化带以下至下排风口

7、之间的区域称过热带。开炉前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，使焦炭炽热燃烧冲天炉风口吹入炉内，使焦炭炽热燃烧。10底焦上面加石灰石作熔剂，然后加铁料。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，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。为了使铁料加入补充的焦炭称

8、为层焦。为了使铁料在熔化前能充分预热，炉料应连续加入，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。提温，然后流入前炉贮存。11熔化啄干寸料金属炉料有铸造生铁、废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，考虑到熔炼等。根据铸铁的技

9、术要求，考虑到熔炼过程中元素的增损情况，须进行配料计过程中元素的增损情况，须进行配料计算并称量入炉。算并称量入炉。12冲天炉的结构参数一般根据生产经验来冲天炉的结构参数一般根据生产经验来选择和确定。选择和确定。(2)(2)炉壳直径炉壳直径D1D1由下式确定：由下式确定：D1=D+2(T+)D1=D+2(T+)中中T T为耐火材料层厚度，随为耐火材料层厚度，随炉内径而变，炉内径而变，180180300mm300mm；为炉壳与为炉壳与耐火材料层之间的间隙，耐火材料层之间的间隙，101020mm20mm，中，中间填以干砂、炉渣等。间填以干砂、炉渣等。13(3)(3)冲天炉的有效高度。指第一排风口至冲

10、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，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。有效高度过高会出现棚料和增大阻力。有效高度一般取炉子内径高度一般取炉子内径D D的的5 57 7倍。冲天炉倍。冲天炉的有效高度与生产率见表的有效高度与生产率见表2 2。14表表2 2 冲天炉的有效高度与生产冲天炉的有效高度与生产率率生生产产率率/t/th-1 h-1 1 12 23 35 57 710101515有有效效高高度度/mm/mm 3503500 0 4004000 0 4904900

11、0 5805800 0 6106100 0 6306300 0 7607600 0 15(4)(4)炉缸高度。指第一排风口中心线炉缸高度。指第一排风口中心线至炉底砂床面的距离。有前炉的冲至炉底砂床面的距离。有前炉的冲天炉，炉缸高度较小，可取天炉，炉缸高度较小，可取100mm100mm。炉缸高度对生产灰口铸铁的冲天炉炉缸高度对生产灰口铸铁的冲天炉随生产率而改变随生产率而改变(表表3)3)。炉底面有斜。炉底面有斜度，过桥口前炉处大后炉处小。度，过桥口前炉处大后炉处小。16表表3 3 炉缸高度与冲天炉生产炉缸高度与冲天炉生产率率生生产产率率/t/th-1h-12 23 34 45 57.57.510

12、10炉炉缸缸高高度度/mm/mm 200 200 220 220 250 250 280 280 300 300 360 360 17(5)(5)前炉。生产大中型铸件，每次需要较前炉。生产大中型铸件，每次需要较多铁水，则应设置前炉。其内径和容量多铁水，则应设置前炉。其内径和容量可根据生产率参考表可根据生产率参考表4 4确定。确定。18表表4 4 冲天炉前炉参数冲天炉前炉参数冲天冲天炉生炉生产率产率/th-/th-1 1 1 12 23 35 57 710101515前炉前炉容量容量/t/t 0.75 0.75 1.51.52 2 2 23 3 3 35 5 5 57 7 8 810 10 12

13、1215 15 前炉前炉内径内径/mm/mm 560 560 700 700 800 800 950 950 1000 1000 1380 1380 1700 1700 19(6)(6)烟囱和除尘器。烟囱和除尘器。冲天炉熔炼时，炉气冲天炉熔炼时，炉气带出的粉尘数量是铁带出的粉尘数量是铁水量的水量的0.50.51.01.0，其中焦炭末占其中焦炭末占4040，灰尘占灰尘占6060；排出有；排出有COCO、SO2SO2、HFHF等有害等有害气体，对环保有害。气体，对环保有害。20必须捕集净化后才能排放。烟囱是炉身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，的延续，一般烟囱外壳与

14、炉身相同，5t/h5t/h以上的冲天炉，烟囱的直径应当缩以上的冲天炉，烟囱的直径应当缩小。烟囱高度指加料口下沿以上的筒形小。烟囱高度指加料口下沿以上的筒形部分，应高于厂房部分，应高于厂房3m3m以上，一般为有效以上，一般为有效高度的高度的8080100100。被采用的除尘器大。被采用的除尘器大致分干、湿法两种。旋风式除尘器致分干、湿法两种。旋风式除尘器(图图3)3)有一定的除尘效果，淋水除尘装置见有一定的除尘效果，淋水除尘装置见4 4。21图图3 3 旋风式除尘器旋风式除尘器1-1-烟囱；烟囱；2-2-漏灰管；漏灰管；3-3-除尘器；除尘器；4-4-顶罩；顶罩；5-5-螺旋导向板；螺旋导向板；

15、6-6-修修理门；理门；7-7-排灰孔排灰孔22图图4 4 淋水除尘装置淋水除尘装置1-1-分配室；分配室；2-2-旋转旋转喷雾；喷雾；3-3-顶罩；顶罩；4-4-耐酸混凝土层；耐酸混凝土层；5-5-冲天炉烟囱冲天炉烟囱23铸铁的熔炼铸铁的熔炼为了生产高质量的铸件，首先要求熔炼出合格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：的金属液。熔炼铸造合金液应符合下列要求：（1 1）金属液温度足够高。）金属液温度足够高。（2 2）金属液的化学成分应符合要求。）金属液的化学成分应符合要求。（3 3）熔化效率高，燃料消耗少。）熔化效率高，燃料消耗少。大多数工厂熔炼铸铁是

16、用冲天炉，也可用工频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。耗少，熔化的效率也较高。24浇注、落砂、清理浇注、落砂、清理7.6.17.6.1浇注浇注把液体金属液浇入铸型的过程称为浇注。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、操作不当常引起浇不足、冷隔、跑火、夹渣和缩孔等缺陷。夹渣和缩孔等缺陷。251.1.浇注前应做好的准备工作浇注前应做好的准备工作（1 1）清理浇注时行走的通道，不应有杂物挡）清

17、理浇注时行走的通道，不应有杂物挡道，更不能有积水。道，更不能有积水。（2 2）了解要浇注铸件的重量、大小、形状和）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。铁水牌号等，做到心中有数。（3 3）上下砂型要紧固，以免浇注时由于铁水）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时，使用压铁压箱，压铁的重量按经验一般为铸件重量的铸件重量的3 35 5倍：成批大量生产时，多使用倍：成批大量生产时，多使用专用的卡子或螺栓紧固砂型。专用的卡子或螺栓紧固砂型。（4 4）浇注的用具及设

18、备，如挡渣勾、浇包等，）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要烘干，以免降低铁水的温度及引起铁水飞溅。262.2.浇注时必须注意的问题浇注时必须注意的问题（1 1）浇注温度。浇注温度过低时，由于）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、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，对形状较复件的大小及形状来确定的，对

19、形状较复杂的薄壁件，浇注温度应高些，对简单杂的薄壁件，浇注温度应高些，对简单的厚壁件，浇注温度可低一些。的厚壁件，浇注温度可低一些。27（2 2）浇注速度。浇注速度应适中，）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、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形状而

20、定，对于薄壁件要求用较快的浇注速度。的浇注速度。28（3 3）估计好铁水重量。铁水不够时不应）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。浇注，因为浇注中不能断流。（4 4）挡好渣。为使溶渣变稠便于扒出或）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挡住，可在浇包内金属液面上加些干砂或稻草灰。或稻草灰。（5 5）引火。用红热的挡渣勾及时点燃从）引火。用红热的挡渣勾及时点燃从砂型中逸出的气体，以防一氧化碳砂型中逸出的气体，以防一氧化碳（COCO）等有害气体污染空气及形成气孔。）等有害气体污染空气及形成气孔。297.6.27.6.2落砂落砂将铸件从砂型中取出来称为落

21、砂。落砂时应注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。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。在大落砂的方法有手工落砂和机械落砂两种。在大量生产中一

22、般用落砂机进行落砂。量生产中一般用落砂机进行落砂。307.6.37.6.3清理清理落砂后的铸件必须经过清理工序，才能使铸件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：外表面达到要求。清理工作主要包括下列内容：（1 1）切除浇冒口。）切除浇冒口。（2 2）清除砂芯。）清除砂芯。（3 3）清除粘砂。）清除粘砂。（4 4）铸件修整。）铸件修整。（5 5）用高温退火和清除内应力退火的方式对）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。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，找出收入库，次品酌情修补，废品进行分析，找出原因并提出预防措施。原因并提出预防措施。31Take a Break32