冲天炉熔炼的基本原理

在冲天炉内金属炉料和焦炭直接接触，利用对流传热原理发生程度不同的热交换，使金属预热、熔化、过热，同时，其成分也发生增碳、增硫，硅、锰氧化烧损等变化，最后熔制出合乎技术要求的高温、优质铁液，完成熔炼目的。

图2-8 冲天炉熔炼过程基本原理图(www.xing528.com)

a）装料图 b）燃烧反应 c）炉气分布曲线 d）炉温分布曲线

图2-8所示为冲天炉熔炼的基本过程原理。点火后，先将底焦加至规定高度，然后按照金属炉料→层焦→熔剂的顺序逐渐将炉料加至加料口下沿（图2-8a）。开风后由风口进入炉内的空气与底焦接触发生燃烧反应，产生热量，由此而生成的高温炉气穿过炉料向上流动，对炉料加热，并使底焦顶面上的金属炉料熔化。熔化后的液滴在穿过底焦缝隙下落的过程中，被高温炉气和炽热焦炭进一步加热。这种在金属炉料熔化温度以上的加热过程称之为过热，由此使铁液达到较高温度。最后过热的铁液经炉底、过桥流入前炉。在高温炉气下，石灰石约在700℃分解成石灰（CaO）和二氧化碳。石灰是碱性氧化物，能与焦炭中的灰分和炉衬侵蚀物形成的酸性氧化物结合成熔点较低的炉渣。由于炉气、焦炭和炉渣的相互作用，金属液的化学成分也会发生变化，铁液的最终化学成分是金属炉料的原始成分与熔化过程中成分变化的综合结果。由此可知，冲天炉熔炼是由底焦燃烧、热量传递、冶金反应三个基本过程组成的，只有对底焦燃烧、热量传递和冶金反应同时进行合理控制，才能熔制出高温优质铁液。