1.沖天爐熔煉法
(1)沖天爐結構
沖天爐的基本結構如圖1所示。爐體、風箱和煙道采用鋼板焊接。耐火磚通常建在爐身內部,以抵抗焦炭燃燒產生的高溫。為了儲存鐵水,大多數爐頂都裝有前爐。
(2)沖天爐熔煉原理
在冶煉過程中,爐身下部充滿焦炭,稱為底焦。在底部焦炭的頂部,成批的鐵(生鐵、廢鋼、回收材料、鐵合金等。)、焦炭和熔劑(石灰石、螢石等。)交替安裝。通過噴吹,底部焦炭強烈燃燒,產生的高溫爐氣沿爐體高度方向上升,使上層鐵料熔化。
(3)沖天爐熔煉的優缺點及其應用。
沖天爐是應用最廣泛的鑄鐵熔煉設備。它以焦炭為燃料,直接利用焦炭燃燒產生的熱量來熔化爐料,提高鐵水溫度,與電弧爐等爐型相比節約能源。而且設備比較簡單,大小工廠都可以用。但沖天爐也有壹些缺點,主要是鐵水與焦炭直接接觸,所以熔煉時會發生鐵水增碳增硫的過程。
采用沖天爐-電弧爐雙聯熔煉法或沖天爐-感應爐雙聯熔煉法,充分利用沖天爐熔煉效率高、電弧爐和感應爐過熱能力強、化學成分容易控制的優點。
2.感應爐熔煉
(1)感應爐的結構及工作原理
感應爐是利用電流感應產生的熱量加熱熔化鐵的熔化爐。爐子的結構可分為有芯和無芯兩種。在無芯感應爐中,坩堝中的鐵質材料在交變磁場的作用下產生感應電流,從而產生熱量,使自身熔化,加熱鐵水過程。在有芯感應爐中,需要加入其他爐(如沖天爐)熔化的鐵水,環形鐵芯中產生的交變磁場使鐵水處於槽內過程,利用槽內鐵水及其上方熔池中的鐵水加熱全部鐵水。無芯感應爐具有熔化固體爐料的能力,而有芯感應爐只能使鐵水過熱,但就過熱鐵水的電能消耗而言,有芯感應爐更經濟。
1—感應線圈2—磁軛3—耐火材料4—鐵水5—熔渣
(2)感應爐熔煉的優缺點及其應用。
與沖天爐熔煉相比,感應爐熔煉的優點是在熔煉過程中不會增碳增硫,熔煉過程中可以使熔渣覆蓋在鐵水上,可以在壹定程度上防止鐵水中矽、錳及合金元素的氧化,減少從爐氣中吸收氣體,從而使鐵水更加純凈。這種冶煉方法的缺點是消耗大量電能。
該感應爐適用於熔煉優質灰鑄鐵、合金鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵。無芯感應爐可直接熔化固體爐料,開、停爐方便,適用於間歇生產條件。有芯感應爐啟停不方便,適合連續生產。這種爐熔化固體爐料熱效率低,過熱鐵水熱效率高,適合沖天爐使用。目前,這兩種感應爐已應用於鑄鐵生產。
3.電弧爐熔煉
(1)電弧爐的結構及工作原理
電弧爐冶煉是利用石墨電極與鐵水之間電弧產生的熱量來熔化鐵水,使鐵水過熱。三相電弧爐在生產中應用廣泛。在電弧爐冶煉過程中,鐵料熔化後,在爐渣覆蓋鐵水的情況下,進行進壹步升溫和調整化學成分的冶煉操作。根據爐渣和爐襯耐火材料的性質,電弧爐可分為酸性和堿性兩種。堿性電弧爐具有脫硫脫磷能力。
(2)電弧爐冶煉的優缺點及其應用。
電弧爐冶煉的優點是熔化固體爐料的能力強,在渣覆蓋的情況下使鐵水過熱並調整其化學成分,因此可以在壹定程度上避免鐵水的吸入和元素的氧化。這為熔煉低碳鑄鐵和合金鑄鐵創造了有利條件。電弧爐的缺點是耗能大,從熔煉的角度來看不如沖天爐經濟,所以鑄鐵生產中常采用口沫和電弧爐的雙熔煉法。由於堿性電弧爐的爐襯抗淬火和加熱能力差,在間歇熔煉條件下爐襯壽命短,導致熔煉成本高,所以酸性電弧爐常與沖天爐結合使用。