铸铁熔炼的工艺及作用解析

熔炼铸铁的主要设备是电炉和冲天炉，以冲天炉应用最为广泛。冲天炉外形呈圆柱形，大小是以每小时的出铁量来衡量，如1 h熔化1 t或25 t，分别称为1 t或25 t冲天炉，冲天炉的内径越大，生产率越高，其结构如图3－32所示。

1.冲天炉的组成

(1)炉身　是冲天炉的主体，外部用钢板制成炉壳，其内砌耐火炉衬。炉料的预热和整个熔化过程是在炉身内进行的。

(2)炉缸　主风口中心线以下至炉底部分。熔化的铁水经炉缸和过桥流入前炉。

(3)前炉　是储存铁水和排渣用的，并使铁水的成分和温度更为均匀。

(4)烟囱　用于排烟，其顶部装有捕集火花的湿式除尘器。

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图3－32　冲天炉的结构

冲天炉的辅助设备有称料、运料、上料、送风等。

2.冲天炉的炉料及作用

铸铁熔炼的原材料由三部分组成，分别为金属炉料、燃料和溶剂。金属炉料包括新生铁、废钢、硅铁、锰铁等铁合金，其中以新生铁为主要材料，废钢则是用来降低铸铁含碳量，硅铁、锰铁等铁合金是用作调整铁水化学成分与配制合金铸铁。燃料以焦炭为主，是熔化铁所需要热量的来源，同时又靠它来支撑炉料。熔剂主要是石灰石与萤石，加入量为金属料重量的3%～4%。其作用是降低炉渣的熔点，提高流动性，使之易于排除，以保证铁水的质量，并使熔炼正常进行。

3.冲天炉的熔化过程

在冲天炉熔化过程中，底焦的高度一般在主风口以上0.6～1m，当底焦烧红后则停止鼓风并加料。炉料从加料口装入，其次序为熔剂、金属料和层焦，分批加入至加料口。化铁时炉料自上而下运动，被上升的热炉气预热，并在熔化带(底焦顶部，温度约1200℃)开始熔化，铁水在下落过程中又被高温炉气和炽热焦炭进一步加热，温度可达1600℃左右，过热的铁水经炉缸、过桥进入前炉，此时温度稍有下降，最后出炉温度为1360℃～1420℃。从风口进入的风和底焦燃烧后形成的高温炉气自下而上流动，最后变成废气从烟囱中排出。

冲天炉内铸铁的熔化过程不仅是一个金属料的重熔过程，而且是炉内铁水、焦炭和炉气之间产生的一系列物理、化学变化的过程。一般铁水中硅、锰、碳等元素部分被烧损而有所下降，含磷量基本不变，但铁水由于和炽热的焦炭接触使含碳量和含硫量有所增加。