铸铁熔炼工艺探究

在铸造生产中，铸铁件占铸件总质量的70%～75%，其中绝大多数采用灰铸铁。为了获得高质量的铸铁件，首先要熔化出优质铁液。

1.铸铁件的熔炼要求

铸造时铁液温度要高，铁液化学成分要稳定在所要求的范围内。此外，还需要提高生产率，降低铸造成本。

2.冲天炉的构造

冲天炉是铸铁熔炼的设备，如图2－15所示。冲天炉的炉身用钢板弯成圆筒形，内砌耐火砖炉衬，炉身上部有加料口、烟囱、火花罩，中部有热风胆，下部有热风风带，风带通过风口与炉内相通。从鼓风机送来的空气通过热风胆加热后经风带进入炉内，供燃烧用。熔化的铁液及炉渣从炉缸底部流入前炉。

冲天炉的大小以每小时能熔炼出铁液的质量来表示，常用的为1.5～10 t/h。

3.冲天炉的炉料

冲天炉的炉料由金属料、燃料和熔剂等组成。

1）金属料

金属料包括生铁、回炉铁、废钢和铁合金等。生铁是指将铁矿石经高炉冶炼后的铁碳合金块，是生产铸铁件的主要材料。回炉铁是指浇口、冒口和废铸件等，利用回炉铁可节约生铁用量，降低铸件成本。废钢是指机加工车间的钢料头及钢切屑等，加入废钢可降低铁液中碳的含量，提高铸件的力学性能。铁合金是指硅铁、锰铁、铬铁以及稀土合金等，用于调整铁液化学成分。由于冲天炉内通常难以脱除硫和磷，因此，欲得到低硫、低磷的铁液，主要依靠采用优质焦炭和铁料来实现。(www.xing528.com)

图2－15　冲天炉的构造

1－出铁口；2－出渣口；3－前炉；4－过桥；5－风口；6－底焦；7－金属料；8－层焦；9－火花塞；10－烟囱；11－加料口；12－加料台；13－热风管；14－热风胆；15－进风口；16－热风；17－风带；
18－炉缸；19－炉底门

2）燃料

焦炭是冲天炉熔炼的常用燃料。通常焦炭的加入量一般为金属料的1/12～1/8，这一数值称为焦铁比。

3）熔剂

熔剂主要起稀释熔渣的作用。在炉料中加入石灰石（CaCO3）和萤石（CaF2）等矿石，会使熔渣与铁液容易分离，便于把熔渣清除。熔剂的加入量为焦炭的25%～30%。

4.冲天炉熔炼的基本原理

在冲天炉熔炼过程中，炉料从加料口加入，自上而下运动，被上升的高温炉气预热，温度升高；鼓风机吹入炉内的空气使底焦燃烧，产生大量的热。当炉料下落到底焦顶面时开始熔化。铁液在下落过程中被高温炉气和灼热焦炭进一步加热（过热），过热的铁液温度可达1600℃左右，然后经过过桥流入前炉。此后铁液温度稍有下降，最后出铁温度为1380℃～1430℃。冲天炉内铸铁熔炼的过程并不是金属炉料简单重熔的过程，而是包含一系列物理、化学变化的复杂过程。熔炼后的铁液成分与金属炉料相比较，含碳量有所增加；硅、锰等合金元素含量因烧损会降低；硫含量升高，这是焦炭中的硫进入铁液中所引起的。