轉(zhuǎn)沖天爐熔煉工藝

1、（四）、影響底焦燃燒的主要因素。1、風(fēng)量加大風(fēng)量可以增加氧的擴(kuò)散速度，提高焦炭的燃燒速度，增加風(fēng)量對 氧化區(qū)和還原區(qū)的大小沒有顯著的影響，哈蟆在單位時(shí)間內(nèi)、單位氧化區(qū)空間 內(nèi)燒掉了更多的焦炭，熱量更加集中了單位重量的焦炭向四周介質(zhì)的熱損失減 少，這種效果反過來影響到爐氣的成分和溫度使?fàn)t內(nèi)的最高溫度上升不斷地升 高必須導(dǎo)致還原區(qū)二氧化碳含量減少，一氧化碳含量增加。加大風(fēng)量，爐氣溫 度上升，當(dāng)風(fēng)速至5m/s時(shí)變化不再明顯。圖在還原區(qū)的上界面，一氧化碳含量最高可達(dá)34%二氧化碳含量極少。增加風(fēng)量 必須成比例地增加焦炭的用量，補(bǔ)充燒掉的焦炭，才能保證底焦穩(wěn)定在合適的 高度。增加風(fēng)量不能提高爐氣中二氧化

2、碳含量。2、熱風(fēng)提高鼓風(fēng)的溫度對底焦內(nèi)氧化區(qū)和還原區(qū)的大小爐氣成分和最高爐氣 溫度都有顯著的影響，隨著鼓風(fēng)溫度的升高，氧向焦炭表面擴(kuò)散速度增加，提 高了氧的消耗速度，焦炭的燃燒速度，也隨著內(nèi)溫的增加成正比例增加，氧化 區(qū)的高度與熱風(fēng)溫度的升高成反比，熱風(fēng)溫度每升高iooc，氧化區(qū)高度減少 12%，還原區(qū)高度也縮小，因此氧化區(qū)和還原區(qū)熱輻射損失減少，熱量更集中最 高爐氣溫度急劇上升，熱風(fēng)溫度每上升100C，可使最高爐氣溫度升高70C。3、富氧送風(fēng)富氧也可以起到熱風(fēng)的同樣效果，一般的方法是將氧加入到鼓風(fēng) 中隨風(fēng)速入爐內(nèi)，提高鼓風(fēng)的含氧量，能相對降低氮，并增加氧的擴(kuò)散速度， 從而強(qiáng)化了焦炭的燃燒過程

3、，隨著氧化濃度增加，焦炭的燃燒速度直線上升， 氧濃度每提高1%，氧化區(qū)高度縮小5%，最高爐氣溫度上升50-60C，對于出鐵 溫度相當(dāng)于熱風(fēng)溫度增加了 70-80C的效果，當(dāng)氧濃度為25%時(shí)，爐氣的最高溫 度達(dá)到1900C以上，氧濃度大于25%時(shí)，氣最高濁度上升變緩，提高氧濃度可 以增加氧化區(qū)的二氧化碳含量，在還原區(qū)內(nèi)隨著氯濃度的增加，一氧化碳的含 量也增加，這是由于溫度升高了二氧化碳的還原反應(yīng)加強(qiáng)了。測試數(shù)據(jù)表明， 加料口爐氣的一氧化碳含量達(dá)到了很高的數(shù)值。4、焦炭塊度焦炭質(zhì)量（化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)）是影響底焦燃燒的重要因素， 變更焦炭底焦燃燒效果可以發(fā)生比較大的變化，焦炭的質(zhì)量包括化學(xué)性質(zhì)和物

4、 理機(jī)械性能兩部分，化學(xué)性質(zhì)包括固定碳的含量、灰分的含量揮發(fā)分的含量， 硫分的含量。可燃性和強(qiáng)度。固定碳是焦炭的主要組成部分，它是可燃部分， 越多越好，灰分是一些不可燃的無機(jī)化合物，淡僅不能放出熱量，還以造渣的 形式吸收大量的熱量，灰分的含量越低越好，揮發(fā)物是由碳?xì)浠衔锝M成的可 燃部分，不過在較低溫度下就會揮發(fā)掉，這部分熱量不能用于過熱鐵水，越低 越好，焦炭中的水分要做為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)水分在沖天爐的上部就蒸發(fā)掉，使預(yù)熱帶 的爐氣溫度降低，可燃性是指焦炭與空氣反應(yīng)的能力，它的檢測方法：取一標(biāo) 準(zhǔn)的試塊，測量確定的高溫下與空氣作用時(shí)的燃燒速度，單位是g/s；反應(yīng)性（還原性）最常用的測量方法如下：稱取一

5、定數(shù)量的焦炭放入試管內(nèi)，加熱到 一定的溫度（900-1000C ）與二氧化碳?xì)饬鹘佑|，升成一氧化碳，反應(yīng)性用R 表示公式。要求RW24%，焦炭的可燃性與反應(yīng)笥有一定聯(lián)系，除與碳原子的活 度有關(guān)外，還受焦炭塊的大小，氣孔率，顯微裂紋的影響。塊度小，氣孔率高 顯微裂紋高，單位體積的表面積大，可燃性和反應(yīng)性高，從充分利用焦炭發(fā)熱 值的角度出發(fā)，希望反應(yīng)性越低越好，可燃性越高越好，前者可以少生成一氧 化碳，后者可以加快燃燒速度，有助于提高燃燒過程的最高燃燒溫度，但是各 種焦炭的可燃性和反應(yīng)性都隨著溫度的升高而增加。在高溫下，例如沖天爐的 氧化區(qū)內(nèi)，這兩種性質(zhì)不影響燃燒反應(yīng)和二氧化碳的還原反應(yīng)，因?yàn)楦邷?/p>

6、下， 氣體的擴(kuò)散支配著反應(yīng)的進(jìn)行，而在還原區(qū)的上部，爐氣溫度已比較低，焦炭 的反應(yīng)性影響到反應(yīng)的進(jìn)行，要求鑄造用焦的R值24%以降低加料口爐氣中的 一氧化碳含量，鑄造用焦也應(yīng)該限制氣孔率氣孔率的測定方法：先測出焦炭的 視比重，再測出焦炭的真比重，公式，一般要求鑄造用焦的氣孔率在50%以下, 以40-43%為最佳值。焦炭的熱穩(wěn)定性對底焦的燃燒影響很大，包括兩部分，一 是受熱沖擊以后是否開裂，二是高溫下強(qiáng)度值的大小，焦炭在爐內(nèi)受到爐料的 擠壓、沖擊，在變化劇烈地?zé)釠_擊下工作，如果熱穩(wěn)定性差，則裂成小塊，底 焦的燃燒受到影響。焦炭熱穩(wěn)定性的測定方法：在通氮的密閉容器內(nèi)加熱到 1300C然后隨爐冷卻到

7、室溫，在從4米高的位置自由落在鋼板上，如此反復(fù)兩 次，根據(jù)破碎的數(shù)目與原焦炭重量的差值計(jì)算熱穩(wěn)定數(shù)據(jù)。公式強(qiáng)度是衡量焦碳質(zhì)量的重要指標(biāo)，用轉(zhuǎn)鼓測量的方法進(jìn)行檢測：取410千克焦 碳放入轉(zhuǎn)鼓篩公式經(jīng)過轉(zhuǎn)動一段時(shí)間由于焦炭之間碰撞，塊度減小，小顆粒從 篩孔掉出，稱量留在轉(zhuǎn)鼓篩內(nèi)的焦炭數(shù)量；即可得出焦炭的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度，鑄造用 焦要求轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度$300千克，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度是對常溫而言，不反高溫下的機(jī)械性能。 經(jīng)研究表明，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度高的焦炭，高溫機(jī)械性能也高，因此可以用常溫強(qiáng)度表 示高溫強(qiáng)度的高低。與小塊焦相比，大塊焦之間孔隙大，有利于一氧化碳燃燒生成二氧化碳的反應(yīng)， 因此爐中的二氧化碳含量增加，例如塊度由20-30

8、mm增加到40-60mm二氧化碳 含量由13。5%提高到17%。大塊焦炭的使用也可以擴(kuò)大氧化區(qū)，這樣燃燒放出 的熱量不能集中在較小范圍內(nèi)，散熱面積也加大，使?fàn)t內(nèi)的最高溫度下降。在 還原區(qū)內(nèi)，焦炭塊度增大時(shí)，二氧化碳含量也升高，從獲得高溫的角度出發(fā)， 焦炭塊度不宜過大，但也不能過小，焦炭塊度過大，增加散熱損失，焦炭塊度 過小，由于阻力增大鼓風(fēng)難以進(jìn)入爐內(nèi)，不能保證燃燒強(qiáng)度，因此焦炭大小對 不同的爐徑有一個(gè)最佳的范圍值，5、爐徑，爐子的直徑也影響燃燒過程。爐徑大，氧化區(qū)內(nèi)每公斤內(nèi)焦炭的散熱 損失減少，爐溫上升，爐氣中的一氧化碳含量增加。爐徑由600mm增到700mm 時(shí)，爐氣溫度由1650C升到1

9、700C，二氧化碳含量由16%降到14%。（五）、沖天爐內(nèi)鐵料的預(yù)熱熔化及過程1、鐵料的預(yù)熱和熔化（1）預(yù)熱帶一般是在加料口底部和底焦的頂部之間（到 1149C的區(qū)間爐氣溫度約1300C ）在預(yù)熱帶金屬爐料，焦炭和熔劑。被逐步加 熱，爐料口的水分首先蒸發(fā)，在潮濕的天氣和雨季焦炭往往帶入大量的水分。 蒸發(fā)時(shí)吸收大量的熱量，使?fàn)t氣溫度有較大的下降，石灰石加熱到900C開始 激烈的分解反應(yīng)式為石灰石為吸熱反應(yīng)，放出的二氧化碳使預(yù)熱帶的爐氣中二 氧化碳含量增加，生成的一氧化碳在整個(gè)熔化過程中及其它氧化物結(jié)合構(gòu)成爐 CaCO用量為炭量20%左右普通的為30%爐料大約以每分鐘100mm的速度下降， 在預(yù)熱

10、帶下降紅1h后被高溫爐加熱到熔化溫度，焦炭在下降過程中也被加熱進(jìn) 入還原帶時(shí)已被加熱到1200C左右開始了二氧化碳的還原反應(yīng)，此進(jìn)的爐氣溫 度比爐料高出150C-200C，預(yù)熱帶的熱效率可以達(dá)到60% （干燥焦炭）。（2） 熔化帶，由于各種爐料的熔點(diǎn)不同（鐵素體1530C珠光體1430C生鐵錠的熔點(diǎn) 1149C，磷共晶為950C硅鐵1309C ）它們的熔化位置，熔化所需要時(shí)間、下 落的距離不會在一個(gè)固定的位置上，而是在一個(gè)區(qū)間，實(shí)際觀察表明，熔化帶 位于底焦以上約200mm約高度內(nèi)沖天爐底焦各個(gè)水平面上的溫度分布不均勻， 風(fēng)口能上能下的區(qū)域靠近爐壁的附近，溫度比中心高，所以氧化帶是一個(gè)倒立 的

11、圓椎體，直接測量也得出同樣的結(jié)論，冼長鐵棒隨爐料加入爐內(nèi)，鐵棒安放 在不同的位置，當(dāng)鐵棒隨爐料下落到一定的距離后停風(fēng)打爐，觀察各處鐵棒的 熔爐半徑1/2處的鐵棒熔化的時(shí)間居中，熔化帶的熔爐中心區(qū)比爐壁附近大約 下降180mm，生鐵的熔化時(shí)間根據(jù)測量由lmin-5min時(shí)間不等主要是成分和塊 度不同所致，廢鋼的熔點(diǎn)約1500C左右，在爐內(nèi)下落的過程中，鋼的表面和鐵 水接角后碳可以快速擴(kuò)散到廢鋼內(nèi)降低了鋼的熔點(diǎn)；每擴(kuò)散進(jìn)1%的碳熔點(diǎn)可降 約90C一般廢鋼比生鐵的熔化位置低200mm爐徑大的沖天爐同一截面上的底焦, 燃燒的更不均勻，因此各批爐料的交錯(cuò)越嚴(yán)重鐵水成分波動范圍比較大，由于 熔化帶平面的不

12、均衡性，爐料有橫向運(yùn)動的趨勢。第一批爐料尚未熔清第二批 爐料部分已開始熔化，千萬沖天爐鐵水成分的波動范圍比較大，提高層焦的加 入量能將兩批爐料有效地隔開，可以將鐵水的成分限制在比較我小的波動范圍 內(nèi)，正常熔化帶位于還原區(qū)內(nèi)，二氧化碳還原反應(yīng)在熔化帶的上界面。基本停 止。鐵水熔化時(shí)并不是立即集結(jié)成大鐵滴下落，等熔化的金屬集聚到一定尺寸， 表面張力不足以承擔(dān)重量時(shí)，才會脫離固體的金屬爐料向下落，在這段時(shí)間內(nèi)， 鐵水容易被氧化。如果爐氣還原性比較強(qiáng)，鐵水的氧化程度變小，如果底焦高 度變低，層焦的加入量變小，風(fēng)量大，熔化帶可能落入氧化區(qū)使鐵水的氧化加 劇，造成質(zhì)量事故。2、鐵水的過熱，是在熔化帶以下到

13、風(fēng)口的這段距離（過熱帶）進(jìn)行的過熱帶的 范圍包括還原區(qū)的下部和整個(gè)氧化區(qū)，它具有爐內(nèi)最高的爐氣溫度，爐氣的氧 化性也最強(qiáng)。這一區(qū)域是決定鐵水溫度和質(zhì)量的關(guān)鍵區(qū)域復(fù)習(xí)資料化區(qū)的上界 面具有最高的溫度，鐵水進(jìn)入過熱帶溫度逐漸升高到達(dá)氧化區(qū)上界面附近鐵水 的過熱強(qiáng)度最大。在這個(gè)區(qū)域的下部，由于爐氣溫度的降低鐵水的過熱減弱。 最高溫度的越高，過熱效果越好，在這個(gè)區(qū)域有4種方式將熱傳給鐵水二（1） 工高溫爐氣對鐵水的輻射傳熱；（2）高溫爐氣與鐵水的對流傳熱；（3）焦炭 對鐵水的輻射傳熱；（4）焦炭與鐵水的對流傳熱，鐵水滴在焦炭上滾動，通過 大面積的直接接觸，以對流方式把熱量傳給鐵水，鐵水的過熱速度快，過

14、熱強(qiáng) 度大是沖天爐熱交換效率。主要因素。這種方式的熱交換系數(shù)是2500-2800千 卡/比其它的方式大10倍以上，因此過熱時(shí)間雖然僅有3-5S但鐵水溫度很快上 升到1500C以上鐵水滴離開了焦炭表面，或者是是鐵水滴與焦炭不緊密地接觸, 過熱效果大大降低，因此高的爐溫焦炭與鐵水接觸面積大、時(shí)間長是獲得高溫 鐵水的基本條件。一般認(rèn)為風(fēng)口區(qū)附近的溫度比較低，鐵水滴經(jīng)過此處被吹涼， 使溫度下降介是在正常熔化時(shí)，風(fēng)口區(qū)附近焦炭表面溫度很高起過1600C，與 鐵水接觸后使伯水溫度快速升高，在爐中心處由于焦炭表面溫度比較低鐵水的 過熱強(qiáng)度比較低。3、爐缸區(qū) 風(fēng)口到爐底的部分稱為爐缸區(qū)，鐵水在爐缸區(qū)匯集，底焦

15、浸泡在鐵 水，鐵水在地區(qū)域內(nèi)增碳吸S,爐渣浮在鐵水表面。據(jù)檢測，爐缸區(qū)自由氧和 二氧化碳極少，主要的爐氣是一氧化碳和氮，因此不發(fā)生焦炭燃燒，爐氣和焦 碳溫度比氧化區(qū)要低，鐵水在爐缸區(qū)溫度一般下降30-50C，鐵水在爐缸區(qū)停 留期間，除了降濁以外，成分也發(fā)生變化例如增碳吸硫，Si、Mn、Fe少量 地 被還原。（六）、影響沖天爐燃燒、熔化過程的因素1、焦炭對沖天爐燃燒熔化過程的影響，焦碳是沖天爐燃燒和熔化過程的基礎(chǔ)， 焦炭的質(zhì)量如何，使用量多少直接影響到爐內(nèi)溫度高低，爐內(nèi)的溫度分布狀況 和爐氣成分，從而影響鐵水溫度，鐵水的化學(xué)成分氧化程度和鐵水的鑄造性能， 焦炭性能和成分的主要指標(biāo)：固定碳$86%

16、硫分0.41%揮發(fā)分W0.89%水分4%， 氣孔率37%-44%塊度60mm-300mm （允許60mm場塊W10%）2、焦炭塊度和均勻程度程度的影響焦炭塊度和均勻程度對燃燒效果，鐵水溫度 和鐵水質(zhì)量有很大影響，焦炭塊度的最佳值為爐徑的1/8-1/10，塊度過大或過 小，爐氣的最高溫度都下降。焦炭塊度均勻程度是影響燃燒和熔化效果的重要 因素，焦炭大小混雜，容易填滿焦炭的間隙，氣體流動阻力加大，氣流大部分 沿爐壁向上，使空氣分布不均勻，不利于底焦的燃燒，使?fàn)t氣的最高溫度下降。3、焦炭數(shù)量的影響，焦炭汪洋大海量影響燃燒和熔化過程，對生產(chǎn)成本影響也 比較大，因此應(yīng)選擇合理的焦炭消耗量每提高1%消耗量

17、，可以使鐵水增加9- 15C。焦炭增加到某一數(shù)值后，（例如25%，鐵水溫度不再上升，加料口的爐 氣一氧化碳大量增加，沖天爐的熱效率著降低，爐氣帶走的化學(xué)潛熱增多，降 低了沖天爐的熱效北，相反，焦炭用量少使鐵水氧化加劇，溫度低不能保證鑄 造性能和鑄件的質(zhì)量。4、送風(fēng)強(qiáng)度對燃燒和熔化效果的作用，生產(chǎn)上將單位爐膛面積每分鐘的進(jìn)風(fēng)量 稱作送風(fēng)強(qiáng)度，提高送風(fēng)強(qiáng)度可以提高焦炭的燃燒速度相應(yīng)地加快了熔化率， 這時(shí)如果層焦用量不足，不能補(bǔ)充底焦的消耗，底焦不能維持原高度，只能下 降。此時(shí)氧化區(qū)高度沒有明顯的變化，但還原區(qū)高度下降。據(jù)測算送風(fēng)強(qiáng)度增 加一倍，燃燒增加15%風(fēng)量增加以后，爐溫上升，熔化帶的上限隨之

18、上升，可 以導(dǎo)致鐵水溫度的增加，但是爐料下降速度隨之增加；預(yù)熱和過熱的時(shí)間減少 了。預(yù)熱和過熱越來越越不充分，鐵水溫度開始下降。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，層焦用 量越多，風(fēng)量可以增加的越多，才不會出現(xiàn)鐵水溫度下降的現(xiàn)象，而且鐵水溫 度也可以達(dá)到最咼值，這是由于爐內(nèi)的最咼爐氣溫度提咼和底焦處于較咼位置 的原因。其中底焦處于較高位置起著決定性的作用。當(dāng)送風(fēng)強(qiáng)度過大時(shí)，可以 用增加焦炭加入量的辦法提高鐵水溫度，送風(fēng)強(qiáng)度一般為90-120，最佳送風(fēng)強(qiáng) 度為100-110,每公斤碳需要空氣8.89m每公斤焦炭所需理論空氣量一般7.3 m 焦：鐵=1： 6.85、進(jìn)風(fēng)速度，它可以用風(fēng)量比風(fēng)口兌面積計(jì)算出，進(jìn)風(fēng)速度應(yīng)與焦炭質(zhì)量相適 應(yīng)，外使用鑄造焦，塊大灰分低強(qiáng)度高，采用大風(fēng)口（風(fēng)口比10%-25