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1、冲天炉熔炼工艺培训教材冲天炉熔炼工艺培训教材时间：时间：2010年年6月月共共2121页页 第第2 2页页一、一、冲天炉熔炼工艺基础知识冲天炉熔炼工艺基础知识二、铸造二厂二、铸造二厂35t/h 35t/h 冲天炉简介冲天炉简介三、三、冲天炉熔炼炉料技术要求冲天炉熔炼炉料技术要求四、冲天炉熔炼主要工艺参数及控制要点四、冲天炉熔炼主要工艺参数及控制要点 目目 录录共共2121页页 第第3 3页页一、一、冲天炉熔炼工艺基础知识冲天炉熔炼工艺基础知识1.1冲天炉熔炼基本原理冲天炉熔炼基本原理冲天炉熔炼是由底焦燃烧、热量交换和冶金反应三个基本过程组成。图1.1所示为冲天炉工作过程原理图分渣器底焦高度铁料

2、层焦风嘴炉缸共共2121页页 第第4 4页页1.1.1 1.1.1 底焦燃烧底焦燃烧冲天炉内的燃冲天炉内的燃烧过程是在底焦中程是在底焦中进行，根据焦炭燃行，根据焦炭燃烧的化学反的化学反应，可将底焦燃，可将底焦燃烧划分划分为两个反两个反应区段：区段：O2共共2121页页 第第5 5页页氧化带从风口到自由氧基本耗尽，CO2浓度达到最大值的区域。还原带从氧化带顶面至炉气中CO2 和CO含量基本不变得区域。冲天炉内焦炭燃烧的快慢主要由扩散速度决定。凡是能提高气流速度、加大焦炭与气流的接触面积、提高风温和增加氧气含量的措施，均可提高扩散速度，强化焦炭的燃烧。共共2121页页 第第6 6页页1.1.2 1

3、.1.2 热量交换热量交换 一般将冲天炉沿炉身高度方向划分为预热区、熔化区、过热区和炉缸区。1.预热区是指从料面到铁料开始熔化的位置的这段区域。炉气与炉料之间的热传导方式以空气对流为主。2.熔化区是指从铁料开始熔化到熔化完毕这一区域，实际上也就是底焦顶面高度的波动范围，其高度大致等于层焦的厚度。熔化区的热交换方式仍以对流为主。3.过热区铁料熔化后铁液滴下落过程中，与高温炉气及炽热的焦炭接触，温度得到进一步提高。传热方式以热传导为主。4.炉缸区内无空气供给，焦炭几乎不燃烧，所以对于高温铁水来说，炉缸是个冷却区，熔炼稳定后，对铁液温度则无明显影响。共共2121页页 第第7 7页页1.1.3 1.1

4、.3 冶金过程冶金过程1.碳量的变化在冲天炉熔炼条件下，引起铸铁含碳量变化的因素有两个截然相反的过程。一是焦炭中碳向铁液内溶解使碳量增加；二是铁液中的碳被炉气、炉渣和溶解的氧所氧化而使碳量降低。影响碳的溶解过程的主要因素：(1)焦炭的质量和块度，焦炭的含碳量高，灰量小，块度小都有利于铁液增碳。(2)铁液在炉内停留时间的长短。(3)铁液温度，随着温度的升高，碳在铁液中的溶解度增大，铁液易于增碳。(4)铁液的最终含碳量趋向于共晶成分，当金属炉料的平均含碳量低于共晶碳量时，铁液就增碳，反之则脱碳。共共2121页页 第第8 8页页影响碳氧化烧损的主要因素：(1)炉气的燃烧比越大，氧化性越强越有利于烧损

5、脱碳。(2)随着炉渣中FeO含量的增加，脱碳过程加剧，使铁液含碳量降低。(3)炉内温度升高，对碳的烧损具有双重作用。一般来说，铁液的最终含碳量将随炉温的升高而升高。共共2121页页 第第9 9页页2.2.硅、锰量的变化硅、锰量的变化影响硅烧损的因素：（1）炉气中CO2增加，即燃烧比增加，将加剧炉气对硅（锰）的氧化趋势，减少SiO2（MnO）被还原的可能性。（2）降低炉渣中FeO的含量是减少硅（锰）氧化烧损的关键措施。（3）铁液的含硅（锰）量越高，被氧化的程度越高。（4）提高炉温有利于抑制硅（锰）的氧化，促进SiO2的还原。共共2121页页 第第1010页页1.2 1.2 改善冲天炉熔炼效果的主

6、要措施改善冲天炉熔炼效果的主要措施1.2.11.2.1预热送风预热送风（1）由于风温的提高，使得空气中自由氧的活性增加，因而强化了底焦的燃烧；（2）由于氧与焦炭反应速度的提高，使燃烧带缩短，燃烧更加集中，铁液温度和熔化效率提高；（3）热风使冲天炉内导入了补充热量，炉气温度提高，有利于铁液过热度的提高；（4）采用热风，使焦耗减少，铁液的增碳和增硫都相应减少；（5）热风减少了元素的烧损，并有利于脱硫。共共2121页页 第第1111页页1.2.2富氧送风富氧送风可以强化燃烧，使燃烧区集中，从而提高炉气温度。加氧送风的实际效果可使 出铁温度增高，在相同的焦耗情况下，硅锰烧损降低，增硫减少，铁液含气量减

7、少，非金属夹杂物含量也相应减少。共共2121页页 第第1212页页1.2.3 1.2.3 除湿送风除湿送风直接用大气鼓风时大量的水蒸气被带入冲天炉内，不仅降低炉温，增加元素的氧化烧损，而且增加铁液的含氢量，容易产生缩孔、气孔和裂纹等缺陷。冲天炉除湿送风方法很多，但主要是吸附除湿、吸收除湿和冷冻除湿等方法。共共2121页页 第第1313页页1.3 1.3 冲天炉熔炼铁液质量要求冲天炉熔炼铁液质量要求1.3.1 1.3.1 化学成分化学成分 铁液的主要化学成分必须满足不同牌号铸铁的规范要求。铸造二厂冲天炉熔炼铁水化学成分工艺范围：C 3.25%3.35%,Si 1.50%1.70%,Mn 0.6%

8、1.0%,S 0.1%，P0.07%。共共2121页页 第第1414页页1.3.21.3.2出炉温度出炉温度 铁液出炉温度不仅要满足浇注铸件的需要，保证得到无冷隔缺陷、轮廓清晰的铸件，还应满足高牌号铸铁炉前处理及强度性能的需要。在同样化学成分的灰铸铁中，铁液过热温度的提高，可使灰铸铁的抗拉强度、硬度、相对强度、相对硬度等质量指标有不同程度的提高。共共2121页页 第第1515页页1.3.3 1.3.3 有害成分有害成分 铁液中的硫、磷及其它干扰铸铁正常结晶和组织的微量元素如Ti、Pb等必须控制在限量以下。Pb0.003%,Ti0.020.05%，V0.05%共共2121页页 第第1616页页二

9、、铸造二厂二、铸造二厂35t/h35t/h冲天炉简介冲天炉简介铸造二厂熔炼车间配备一台美国EC&S（Electric Controls and Systems，Inc）公司提供的35t/h长炉龄热风水冷富氧送风冲天炉。该冲天炉大致可以分为如下几个系统：控制系统、炉体系统、配料及加料系统、换热系统、冷却水系统、送风系统、尾气冷却系统、除尘系统。该冲天炉一般运行45天左右打炉底进行维护。共共2121页页 第第1717页页2.1 35t/h2.1 35t/h冲天炉系统简介冲天炉系统简介共共2121页页 第第1818页页2.2 35t/h2.2 35t/h冲天炉炉体简介冲天炉炉体简介共共2121页页

10、第第1919页页冲天炉炉体尺寸（冲天炉炉体尺寸（单位：位：mmmm）炉壳内径炉壳内径 2387 炉底内径炉底内径 3149炉缸耐火材料厚度炉缸耐火材料厚度 304 炉底耐火材料厚度炉底耐火材料厚度 200-250 炉底耐火材料至风嘴距离炉底耐火材料至风嘴距离 1879 冲天炉高度冲天炉高度 5841 加料口高度加料口高度 16000 炉缸深度炉缸深度 1570 风嘴内径风嘴内径 152.4（139.7）共共2121页页 第第2020页页共共2121页页 第第2121页页共共2121页页 第第2222页页3.1 35t/h3.1 35t/h冲天炉配料比例冲天炉配料比例冲天炉熔冲天炉熔炼用炉料包括

11、：生用炉料包括：生铁、废钢、灰炉料、硅、灰炉料、硅铁、锰铁（或（或锰硅合金）、焦炭、石灰石。硅合金）、焦炭、石灰石。各种原各种原辅材料的比例如下：材料的比例如下：废钢60%-65%，生，生铁10%-20%，回炉料，回炉料20%-25%，层铁量量3600kg，层焦量焦量390-420kg，硅，硅铁60-70kg/批，批，锰硅合金硅合金15-22kg/批，石灰石批，石灰石100kg/批批三、冲天炉熔炼炉料技术要求三、冲天炉熔炼炉料技术要求共共2121页页 第第2323页页3.2 3.2 铸造二厂炉料技术要求铸造二厂炉料技术要求表3.1 生铁化学成分要求牌号代号化学成分（wt.%）C SiMnPSA

12、sPbVSbCrTi铸14Z144.01.25-1.600.500.060.04 0.0008 0.00050.03 0.00060.100.050-0.087化验项目：碳、硅、锰、硫、磷，其它微量元素外委检查。共共2121页页 第第2424页页表3.2 废钢技术要求项目技术要求成分(%)C0.6，P0.045，S0.045块度厚度大于5mm，尺寸60-300mm重量每块重量在0.2510kg内其它废钢中不得混有橡胶、塑料；不得严重锈蚀；不得混有合金钢、铸铁、有色合金；管材不得两端封闭。共共2121页页 第第2525页页表3.3 回炉料技术要求类别化学成分（%）使用块度(mm)使用重量(kg)

13、CSiMnSP灰铁用3.23.51.52.50.61.00.100.1025020回炉料不得有严重的锈蚀、油污或泥沙混杂，杂质含量应小于2%共共2121页页 第第2626页页表3.4 硅铁技术要求牌号 化学成分（wt.%）Si AlCaMnCrPSCFeSi7572.080.0 1.81.50.50.50.040.020.2化验项目：硅、铝、钙。共共2121页页 第第2727页页表3.5 锰硅合金技术要求牌号化学成分（wt.%）粒度（mm）Mn SiCPSFeMn68Si1865.072.0 17201.80.250.0430-80化验项目：锰、硅、磷。共共2121页页 第第2828页页表3.

14、6 焦炭技术要求项目块度mm水份%灰份%挥发份%硫分%转鼓强度（M40）%落下强度%显气孔率%特级焦150270 5.08.01.50.685.092.040一级焦150270 5.08.0110.01.50.681.088.045共共2121页页 第第2929页页表3.7 石灰石技术要求指标 化学成分(%)碎块(20mm)使用块度 mm级别CaOSiO2MgO不溶解剩余物(包括SiO2)Al2O3+Fe2O3PSS-2 5043.5530.030.1023060共共2121页页 第第3030页页四、四、35t/h35t/h冲天炉熔炼控制要点冲天炉熔炼控制要点4.1 4.1 冲天炉熔炼操作控制

15、要点冲天炉熔炼操作控制要点（1）熔化前烘烤预热出铁口、分渣器、出铁槽至红热状态。（2）启动冲天炉,点燃燃烧室。（3）检查熔炼用材料的数量和质量。（4）检查熔炼用设施、工具的齐全、完好性。（5）保持熔炼场地畅通无阻。4.1.1 4.1.1 熔炼前的准备熔炼前的准备共共2121页页 第第3131页页4.1.2 4.1.2 吹炉吹炉（1）修炉底后首次开炉加底焦高度至2.2-2.4m，其它时间开炉加底焦至1.8-1.9m。（2）用 18700 m3风量吹炉。（3）吹炉期间用铁棍捅动出铁口，并确保畅通。（4）重新测量调整底焦高度至1.15-1.30m。共共2121页页 第第3232页页4.1.3 4.1

16、.3 配料、装料配料、装料（1）调整底焦高度后，首批铁料前加石灰石100kg。（2）配料顺序：生铁回炉料废钢焦炭石灰石硅铁锰硅合金。（3）配料前核对配料通知单，对称量设备进行复位、校零。（4）一般每批料配装时间小于6分钟，装1416批料后开风开始熔化，确保能满炉运行。共共2121页页 第第3333页页4.1.4 4.1.4 开始熔化开始熔化（1）开始熔化风量控制2830031000m3/h，富氧量2%-3%，富氧时间约30分钟。（2）开风后通过风口观察下铁滴时间，510分钟为正常。（3）开风后2025分钟用氧枪割开出铁口，具体时间依风口下铁滴时间确定。（4）出铁后510分钟打开出渣口。（5）正

17、常情况下熔炼参数：风量：2400030000m3/h，热风温度：450540。（6）冲天炉熔炼要保证电炉铁水化学成分满足如下范围：C 3.25%3.35%,Si 1.50%1.70%,Mn 0.6%1.0%,S 0.1%，P0.07%。（7）正常连续熔炼状况下，铁水出炉温度控制在15001530。共共2121页页 第第3434页页4.1.5 4.1.5 熔炼参数调整控制熔炼参数调整控制（1）原铁水碳、硅有降低趋势时，适当减少风量10003000m3/h，增加0-3%富氧。（2）原铁水碳、硅有增高趋势时，适当增大风量10003000m3/h。（3）铁水碳量偏离工艺范围0.05%时，要根据具体情况

18、调整层焦加入量。共共2121页页 第第3535页页4.1.6 4.1.6 熔化结束熔化结束（1）根据生产需要，正确计算停止装料时间。（2）熔炼至空炉状态（炉料到引风环以下）开始逐渐减少风量，直到2550022100m3/h。（3）化清炉后（出铁口不再出铁）停止供风。（4）打开残渣口，放净残铁和残渣，直至出净。（5）补充适量底焦，约1500公斤，熔化结束。共共2121页页 第第3636页页4.2 4.2 冲天炉熔炼检测与记录冲天炉熔炼检测与记录（1）铁水成分检测：连续熔化情况下每0.5-1小时取样一次用热分析仪分析碳、硅；每1.5-2小时取一次样用碳硫仪分析碳、硫；每1.5-2小时取一次样用直读光谱仪分析硅、锰及其它合金元素含量。（2）铁水温度检测：每0.5-1小时测量一次铁水温度。（3）认真记录ZEQR4.9-14。共共2121页页 第第3737页页讲演演结束，束，谢谢