1、第五章第五章 鑄鐵的熔煉鑄鐵的熔煉n第一節(jié)：沖天爐熔煉的基本原理第一節(jié)：沖天爐熔煉的基本原理n第二節(jié)：沖天爐強化熔煉的主要措施第二節(jié)：沖天爐強化熔煉的主要措施n第三節(jié)：沖天爐熔煉過程中化學成分變化第三節(jié)：沖天爐熔煉過程中化學成分變化n第四節(jié)：鐵液的脫硫處理第四節(jié)：鐵液的脫硫處理n第五節(jié)：沖天爐熔煉過程的參數(shù)選擇測量第五節(jié)：沖天爐熔煉過程的參數(shù)選擇測量n第六節(jié)：感應電爐熔煉第六節(jié)：感應電爐熔煉第一節(jié)第一節(jié) 沖天爐熔煉的基本原理沖天爐熔煉的基本原理n鑄鐵熔煉過程：鑄鐵熔煉過程：n料：料：FeCFeC 底焦底焦n熱：預熱熱：預熱熔化熔化過熱過熱前前爐爐渣水分離渣水分離Fe水水n 一：鑄鐵熔煉的基本要

2、求一：鑄鐵熔煉的基本要求 n要求：要求： 優(yōu)質優(yōu)質 高產(chǎn)高產(chǎn) 低耗低耗 長壽長壽 簡便簡便 n 1、鐵液質量高：、鐵液質量高： 鐵液溫度要高：鐵液溫度要高： 1400-15001400-1500 化學成分：波動范圍小，化學成分：波動范圍小，C C 、S(50%) S(50%) 增加增加 Si(10%Si(10%- -20%)20%) 、 Mn(15%-25%) Mn(15%-25%) 燒損燒損n 2、高產(chǎn)：熔化率大（）、高產(chǎn)：熔化率大（）n每小時熔化爐料的重量每小時熔化爐料的重量 反應沖天爐的熔化能力反應沖天爐的熔化能力 與鑄造能力相與鑄造能力相適用公稱值：適用公稱值：1.2.3.5.8.10

3、n 3、 低耗：燃料的消耗少低耗：燃料的消耗少鐵焦比：鐵焦比：=m鐵鐵/m焦焦一般：一般：10越高越好越高越好n 4 、長壽：爐襯壽命要求、長壽：爐襯壽命要求n 5、 操作簡便操作簡便 自動化、機械化自動化、機械化二、沖天爐的基本結構二、沖天爐的基本結構n1爐底部分爐底部分 n2爐體部分爐體部分n3爐頂部分爐頂部分 n4送風系統(tǒng)送風系統(tǒng) n5前爐部分前爐部分 n6輔助裝置輔助裝置 三、沖天爐焦炭燃燒的基本規(guī)律三、沖天爐焦炭燃燒的基本規(guī)律n1、焦炭燃燒的一般過程、焦炭燃燒的一般過程n 1）加熱著火）加熱著火n 2）動力燃燒）動力燃燒n 3）擴散燃燒）擴散燃燒n2、焦炭層中的氧化帶、焦炭層中的氧化

4、帶 圖圖5-3 O2 CO2 393kJn 1/2O2 CO 109kJn C O 1 / 2 O2 C O2 284kJn nG0 自發(fā)進行自發(fā)進行n 圖圖5-4n3、焦炭中的還原帶、焦炭中的還原帶n CO2+=CO -175kJn 978K以上進行以上進行 圖圖5-4n G0 不需動力不需動力n4、爐氣燃燒比、爐氣燃燒比n 燃燒比：燃燒比：VCO2( CO2+CO)100%n愈高愈好，但從熱力學的角度看，不可避免的存在著愈高愈好，但從熱力學的角度看，不可避免的存在著CO，而且為了，而且為了保證鐵液質量，要求爐內成弱氧化性較好，因此，燃燒比一般控制在保證鐵液質量，要求爐內成弱氧化性較好，因此

5、，燃燒比一般控制在40%-60%范圍內。范圍內。四、沖天爐的爐氣及爐溫分布四、沖天爐的爐氣及爐溫分布n1、沖天爐內的爐氣分布、沖天爐內的爐氣分布 圖圖5-5n 附壁效應附壁效應n2、沖天爐內溫度分布、沖天爐內溫度分布n 圖圖5-6n 爐氣溫度與爐氣溫度與CO2濃度有濃度有n 一致性，一致性， CO2分布分布n 如圖如圖5-7五、沖天爐內的熱交換五、沖天爐內的熱交換n 預熱預熱 熔化熔化 過熱過熱 爐缸爐缸n1、 預熱帶：預熱帶：n以對流傳熱為主以對流傳熱為主n 傳遞熱量大，傳遞熱量大，n 預熱區(qū)高度變化大預熱區(qū)高度變化大n2、熔化區(qū)、熔化區(qū)n 以對流傳熱為主，以對流傳熱為主，n 區(qū)域呈凹形分布

6、，區(qū)域呈凹形分布，n 區(qū)域高度波動大區(qū)域高度波動大n （底焦燃燒下降）（底焦燃燒下降）n3、過熱區(qū)、過熱區(qū)n1）以接觸傳熱為主，）以接觸傳熱為主，n2）傳熱強度大）傳熱強度大n3）此區(qū)爐氣溫度、高度）此區(qū)爐氣溫度、高度n 決定過熱度大小決定過熱度大小n t=ah(tmax-tm)n4、爐缸、爐缸n 降溫，焦炭不燃燒降溫，焦炭不燃燒六、影響鐵液溫度的主要因素六、影響鐵液溫度的主要因素n1、焦炭對爐內鐵液溫度的影響、焦炭對爐內鐵液溫度的影響n 1）焦炭成分）焦炭成分n 2）焦炭強度與塊度）焦炭強度與塊度n 塊大，燃燒慢，熱不集中，溫度低塊大，燃燒慢，熱不集中，溫度低n 塊小，燃燒快，高溫區(qū)短，不利

7、過熱塊小，燃燒快，高溫區(qū)短，不利過熱n 一般，表一般，表5-3n 3）反應能力）反應能力 焦炭還原二氧化碳的能力焦炭還原二氧化碳的能力n 大，降溫。要求低好。大，降溫。要求低好。 n2、送風對沖天爐鐵液溫度的影響、送風對沖天爐鐵液溫度的影響n1）風量的影響）風量的影響 圖圖5-10n 大，強化燃燒，有利過熱大，強化燃燒，有利過熱n 太大，焦炭燃燒快，料下落快，預熱不足太大，焦炭燃燒快，料下落快，預熱不足n 最惠送風量最惠送風量n2）風速的影響）風速的影響n 快，強化燃燒，能吹到爐子中間較少附壁效應，快，強化燃燒，能吹到爐子中間較少附壁效應，n 但，過快，對碳有吹冷作用，降溫但，過快，對碳有吹冷

8、作用，降溫n 圖圖5-11n3）風溫的影響）風溫的影響n 強化焦炭燃燒，提高鐵液溫度，但，加劇還原反應，降強化焦炭燃燒，提高鐵液溫度，但，加劇還原反應，降低燃燒比圖低燃燒比圖5-12n4）風中氧氣濃度的影響）風中氧氣濃度的影響n 有利提高溫度有利提高溫度n3、金屬爐料的影響、金屬爐料的影響n 純凈，塊度：純凈，塊度： 大，不利過熱。小，不透風大，不利過熱。小，不透風n4、操作參數(shù)對鐵液溫度的影響、操作參數(shù)對鐵液溫度的影響n1）底焦高度）底焦高度 n 太高：焦耗大，熔化率低，鐵液溫度高太高：焦耗大，熔化率低，鐵液溫度高n 太低：鐵液溫度低，氧化嚴重太低：鐵液溫度低，氧化嚴重n2）焦炭消耗量）焦炭

9、消耗量n 焦炭消耗量焦炭消耗量=層焦量層焦量n3）批料量）批料量 圖圖5-13n ?。盒。?熔化時間短，熔化區(qū)小，過熱區(qū)擴大，熔化時間短，熔化區(qū)小，過熱區(qū)擴大，n 提高鐵液溫度提高鐵液溫度n 太?。阂栽斐设F焦混雜、串料，溫度成分波動太?。阂栽斐设F焦混雜、串料，溫度成分波動n5、沖天爐結構參數(shù)對鐵液溫度、沖天爐結構參數(shù)對鐵液溫度的影響的影響n 1）爐型的影響）爐型的影響 圖圖5-14n 曲線爐膛：曲線爐膛： （1）提高送風強度）提高送風強度 （2） 改善爐子中心的燃燒狀況改善爐子中心的燃燒狀況 （3） 提高沖天爐的熔化率提高沖天爐的熔化率 2）風口布置的影響）風口布置的影響 側送風：單排、雙排、

10、多，側送風：單排、雙排、多， 風口下斜風口下斜 5-100 中央送風中央送風第二節(jié)第二節(jié) 沖天爐強化熔煉的主要措施沖天爐強化熔煉的主要措施n一、預熱送風一、預熱送風 表表5-4n1、作用：、作用：1）可提高鐵液溫度，減少焦耗）可提高鐵液溫度，減少焦耗n 2）縮短氧化區(qū)增大還原區(qū)，減少）縮短氧化區(qū)增大還原區(qū)，減少C、Si、Mn的燒損的燒損n 3）減小風口冷風區(qū)）減小風口冷風區(qū)n2、方法：內熱式：熱風膽、方法：內熱式：熱風膽 圖圖5-18（升溫（升溫150-200）n 外熱式：圖外熱式：圖5-17 （升溫（升溫400-500）n3、熱風膽要求：、熱風膽要求：1）點火后底焦不能一次加入）點火后底焦不

11、能一次加入n 2）停爐前加入幾批壓爐鐵，打爐后通風）停爐前加入幾批壓爐鐵，打爐后通風n 3）因故停爐，爐膽繼續(xù)通風）因故停爐，爐膽繼續(xù)通風n二、高氧送風二、高氧送風n 1、作用：、作用：1）提高容化率）提高容化率n 2）提高鐵水溫度）提高鐵水溫度n 3）降低焦鐵比）降低焦鐵比n2、方法：、方法：1）向風管中引入氧氣）向風管中引入氧氣 圖圖5-19n 2）從風口吹氧）從風口吹氧n 3） 爐缸處吹氧爐缸處吹氧n三、除濕送風三、除濕送風n 1、影響：、影響：1）吸熱、降溫，）吸熱、降溫，n 2）氧化消耗）氧化消耗C、Si、Mn，n 3）增加氫，惡化鐵液質量）增加氫，惡化鐵液質量n 2、除濕方法：、除

12、濕方法：1）用冷卻器除濕，）用冷卻器除濕，n 2）用吸濕法除濕）用吸濕法除濕第三節(jié)：沖天爐熔煉過程中化學成分變化第三節(jié)：沖天爐熔煉過程中化學成分變化n一、沖天爐內冶金反應的基本規(guī)律一、沖天爐內冶金反應的基本規(guī)律n1、沖天爐內爐氣組成、沖天爐內爐氣組成n 爐氣：爐氣： CO 2 、CO 反應：反應：Fe+ CO 2 =Feo+COn2、沖天爐內爐氣的性質、沖天爐內爐氣的性質n 爐氣：爐氣： CO 2 、CO 是氧化、還原還要看二者比例，由圖可知，是氧化、還原還要看二者比例，由圖可知，n 爐氣是氧化性的爐氣是氧化性的二、沖天爐內爐渣的形成及作用二、沖天爐內爐渣的形成及作用n1、渣的成分、渣的成分n

13、（1）來源：）來源： 1 1、爐襯剝落，、爐襯剝落，2 2、爐料中雜質、灰份、粘結物等，、爐料中雜質、灰份、粘結物等，3 3、爐、爐料的氧化損燒，料的氧化損燒，4 4、加入爐料中的熔劑、加入爐料中的熔劑n（2 2）渣量：）渣量：6-10%6-10%，n（3 3）成分：）成分： SiO2 CaO Al2O3n2 2、爐渣的性質：爐渣的性質：n （1）組成：）組成：1酸性氧化物酸性氧化物 ：SiO2 P2O5 Cr2O3n2堿性氧化物堿性氧化物 ：CaO MnO MgOn3中性氧化物中性氧化物 ：Al2O3 Fe2O3n（2）一般）一般 k=堿堿/酸酸= CaO SiO2 n 2.5高堿性高堿性n

14、3、渣的作用、渣的作用n 清除焦炭的灰渣，有利繼續(xù)燃燒。清除焦炭的灰渣，有利繼續(xù)燃燒。n清除渣滓，脫硫、磷清除渣滓，脫硫、磷三、沖天爐內鐵液化學成分變化三、沖天爐內鐵液化學成分變化n（一）含（一）含C量的變化量的變化n1、Fe液增碳液增碳n 接觸增碳接觸增碳n D：擴散系數(shù)，：擴散系數(shù)，n 與溫度有關，溫度高，快與溫度有關，溫度高，快n2、Fe液脫碳液脫碳nC+O2=CO2 ， C+CO2=CO FeO+C=Fe+COn 碳作用較強碳作用較強 脫碳作用較弱脫碳作用較弱n3、影響鐵液含碳量的主要因素、影響鐵液含碳量的主要因素理論上：鐵液含碳量變化趨于飽和程度理論上：鐵液含碳量變化趨于飽和程度Co

15、 （共晶成分）。（共晶成分）。 當當Fe料低于料低于Co時增碳，反之減碳。時增碳，反之減碳。 但同樣條件下，含碳量愈低但同樣條件下，含碳量愈低 熔化后含熔化后含C量也愈低。量也愈低。 有前爐增碳量小，無前爐增碳量大。有前爐增碳量小，無前爐增碳量大。 鐵液含碳量與鐵料含碳量之間的關系：鐵液含碳量與鐵料含碳量之間的關系： c鐵液鐵液=k+(1-) c鐵料鐵料 增碳分數(shù)增碳分數(shù)1.7%-2.0%， 脫碳系數(shù)脫碳系數(shù)0.4-0.6n（二）含硅量含錳量的變化n1、Fe液中液中Si、Mn氧化過程氧化過程n）與爐氣中的氧性氣體直接作用：）與爐氣中的氧性氣體直接作用：nSiO2 SiO2 Si2 CO 2 S

16、iO2 2 CO nMn O2 MnO 2Mn CO 2 MnOCO n）與）與FeO作用發(fā)生間接氧化：作用發(fā)生間接氧化：nSi FeO SiO2 Fe Mn FeO MnO Fe n 主要氧化形式主要氧化形式n2、影響、影響 Si Mn 燒損的因素燒損的因素 1） 爐溫：提高爐溫可減少爐溫：提高爐溫可減少Si Mn 的燒損的燒損 （因其燒損是放熱反應）（因其燒損是放熱反應） 2 ）爐氣：）爐氣： 氧化性愈強（氧化性愈強（ CO 2愈多）愈易燒損愈多）愈易燒損 3） 金屬爐料：金屬爐料： Si、 Mn含量愈高含量愈高 愈易燒損愈易燒損 4）爐渣：）爐渣： 酸性爐中酸性爐中Mn的燒損大，堿性爐中

17、的燒損大，堿性爐中Si的燒損大的燒損大 3、沖天爐內、沖天爐內Si Mn 燒損率燒損率 Si燒損燒損 10%10%-20%-20% Mn燒損燒損15%-25%15%-25%（易形成（易形成MnSMnS燒損）燒損）Fe燒損燒損 1%-1%-% %n（三）含硫量的變化（三）含硫量的變化n1、Fe液的增液的增 n 來源：爐料、焦炭，來源：爐料、焦炭，n2、影響增硫的主要因素、影響增硫的主要因素n 1）爐料的含硫量）爐料的含硫量 含硫少，增硫快。含硫少，增硫快。n 2）焦炭的消耗率）焦炭的消耗率 焦炭的消耗多，增硫多焦炭的消耗多，增硫多n 3）焦炭含硫量）焦炭含硫量 一般不大于一般不大于0.8%n3、

18、影響鐵液脫硫的主要因素、影響鐵液脫硫的主要因素n 1）提高爐渣）提高爐渣堿度堿度，增多爐渣，增多爐渣n 2） 提高爐溫提高爐溫 脫硫吸熱脫硫吸熱n 3） 增加爐氣還原性增加爐氣還原性 FeS+CaO=CaS+FeO（氧化性大）（氧化性大）n（四）含磷量的變化（四）含磷量的變化 基本不變基本不變第四節(jié)第四節(jié) 鐵液的脫硫處理鐵液的脫硫處理n 爐內脫硫、爐外脫硫爐內脫硫、爐外脫硫n一、爐內脫硫一、爐內脫硫n1、堿性沖天爐、堿性沖天爐 爐襯爐襯 CaO、MgOn 特點：脫硫效果好，壽命短，少用特點：脫硫效果好，壽命短，少用n 水冷無爐襯沖天爐：脫硫效果較好水冷無爐襯沖天爐：脫硫效果較好n2、脫硫劑：石

19、灰、脫硫劑：石灰CaO 便宜、效果差、降溫便宜、效果差、降溫n 電石電石CaC2 有加熱作用、效果好、常用有加熱作用、效果好、常用n 白云石（白云石（CaMg(CO 3 ) 2n n二、爐外脫硫二、爐外脫硫n 蘇打、電石、石灰蘇打、電石、石灰n1、蘇打脫硫、蘇打脫硫 NaCO3Na2O+CO2n Na2O+FeSNa2S+FeOn 降溫、污染環(huán)境、現(xiàn)代少用。降溫、污染環(huán)境、現(xiàn)代少用。n2、電石脫硫、電石脫硫 CaC2+FeSCaS+Fe+Cn 需攪拌、工藝復雜、現(xiàn)代常用。需攪拌、工藝復雜、現(xiàn)代常用。n3、石灰脫硫、石灰脫硫 CaO+FeSCaS+FeOn 價格便宜、效果差、降溫、要求高的出爐溫

20、度價格便宜、效果差、降溫、要求高的出爐溫度n三、爐外脫硫方法三、爐外脫硫方法n1、氣動脫硫、氣動脫硫 噴射脫硫法噴射脫硫法 圖圖5-31n 吹氣脫硫法吹氣脫硫法 圖圖5-32n 多孔塞氣動脫硫法多孔塞氣動脫硫法 圖圖5-33n2、搖包脫硫法、搖包脫硫法 圖圖5-34n 轉包脫硫法轉包脫硫法 圖圖5-35第五節(jié)：沖天爐熔煉過程的參數(shù)選擇及測量第五節(jié)：沖天爐熔煉過程的參數(shù)選擇及測量n一、沖天爐熔煉操作參數(shù)的選擇與計算一、沖天爐熔煉操作參數(shù)的選擇與計算n 焦耗、風量、鐵液溫度、熔化率焦耗、風量、鐵液溫度、熔化率 1、沖天爐的網(wǎng)形圖、沖天爐的網(wǎng)形圖 描繪：焦耗、風量、描繪：焦耗、風量、 鐵液溫度、熔化

21、率鐵液溫度、熔化率 之間關系的實驗圖之間關系的實驗圖 圖圖5-36 圖圖5-37 由圖可知：由圖可知： n由圖可知：由圖可知：n （）當焦碳消耗量一定時：熔化率隨送風量的增大（）當焦碳消耗量一定時：熔化率隨送風量的增大而提高而提高 。鐵液溫度送風量的增大而提高但大到一定后要。鐵液溫度送風量的增大而提高但大到一定后要下降下降n （）當送風量一定時：焦碳消耗量增大，鐵液溫度（）當送風量一定時：焦碳消耗量增大，鐵液溫度提高，熔化率下降提高，熔化率下降n （）若保持熔化率一定時：可以用高焦耗大風量操（）若保持熔化率一定時：可以用高焦耗大風量操作，溫度高。也可用低焦耗小風量操作，溫度底。作，溫度高。也可

22、用低焦耗小風量操作，溫度底。n （）若保持一定的鐵液溫度：（）若保持一定的鐵液溫度：n 可以用不同搭配的焦耗率和送風量達到可以用不同搭配的焦耗率和送風量達到n 即大焦耗、小送風，小焦耗、大送風。即大焦耗、小送風，小焦耗、大送風。n 據(jù)上找出最佳工藝點：據(jù)上找出最佳工藝點：n2、沖天爐的風量計算、沖天爐的風量計算n 1）按最惠送風強度計算：）按最惠送風強度計算：n q=n 2） 按焦碳消耗量和燃燒比計算：按焦碳消耗量和燃燒比計算：n 4450/60(1+ v)c溶溶 n焦炭消耗率，焦炭消耗率， 焦炭中含固定碳量。焦炭中含固定碳量。n3、沖天爐層焦量、層鐵量的選定、沖天爐層焦量、層鐵量的選定n 1

23、）層焦量）層焦量n 按爐膛內堆積厚度計算，（按爐膛內堆積厚度計算，（140-200mm）n PK=Fh n 按層鐵焦比計算按層鐵焦比計算n PK=W層鐵層鐵/K W層鐵層鐵=1/10熔化率熔化率4、底焦高度的選擇、底焦高度的選擇及控制及控制（1 1）底焦）底焦：第一排風口至底焦的頂面（熔：第一排風口至底焦的頂面（熔化帶得上表面）之間的高度化帶得上表面）之間的高度（2）高度：適當。）高度：適當。n 1過高：熔化率降低，碳消耗增大，鐵過高：熔化率降低，碳消耗增大，鐵液溫度稍高，但不合理液溫度稍高，但不合理n 2過低：熔化帶降低過低：熔化帶降低 ，過熱不足，溫度，過熱不足，溫度低，易氧化。低，易氧化

24、。（3）高度確定：觀察風口，開風）高度確定：觀察風口，開風6-8min見鐵滴最合適，小于見鐵滴最合適，小于5min，太低。大于，太低。大于10min太高。太高。 觀察爐襯的侵蝕高度。觀察爐襯的侵蝕高度。（4）控制：通過層焦來控制其高度。）控制：通過層焦來控制其高度。 n5、沖天爐熔劑量的計算、沖天爐熔劑量的計算 石灰石、氟石石灰石、氟石n 經(jīng)驗：經(jīng)驗：Pc=(0.20.4)Pk （層焦量）（層焦量）n Pf=(0.20.3)Pc（有害少加）（有害少加）二、沖天爐的配料計算二、沖天爐的配料計算n1、沖天爐用金屬爐料：、沖天爐用金屬爐料：n 原生鐵、原生鐵、 廢鋼廢鋼 、 回爐鐵回爐鐵 、鐵合金、

25、鐵合金 等等n （硅鐵（硅鐵 、錳鐵）、錳鐵）n2、計算方法：、計算方法：n 試算法、表格法、圖解法、試算法、表格法、圖解法、 電子計算機計算。電子計算機計算。n 最常用最常用 ：試算法：試算法n3、原則：（配料）、原則：（配料）n 1）滿足成分及力學性能要求）滿足成分及力學性能要求n 2）立足我國及本地區(qū)現(xiàn)有原料）立足我國及本地區(qū)現(xiàn)有原料n 3）多用回爐鐵）多用回爐鐵 少用廢鋼及原生鐵少用廢鋼及原生鐵n 4）盡量減少爐料種類）盡量減少爐料種類n 5）鐵料以）鐵料以100kg搭配，搭配，n 核算后換算配料核算后換算配料n1、必須具有四個方面的原始資料、必須具有四個方面的原始資料n 1）鑄件要求的化學成分）鑄件要求的化學成分n 2）各種爐料的化學成分）各種爐料的化學成分n 3）熔煉