PDF《20 t/h 热风除尘冲天炉熔炼工艺的优化》

20 t/h 热风除尘冲天炉熔炼工艺的优化 马顺龙, 石营(一汽铸造有限公司 铸造研究所, 吉林 长春 130062) 摘要: 介绍了熔炼灰铸铁采用的

20 t/h 热风冲天炉的主要结构, 对采用

3 种不同产地的焦炭熔炼时的最佳底焦量、 层焦 量, 以及供风制度、 热风温度等工艺参数进行了选择和优化, 最后确定为:

0 号焦炭最佳底焦高度为

1 500 mm, 层焦量为 15%~ 16%;

Ⅰ号、 Ⅱ号焦炭最佳底焦高度为

1 400 mm, 层焦量为 12%~ 13%, 最佳供风量为 260~

270 m3 /min;

热风温度为 450~

550 ℃.

20 t/h 热风冲天炉铁液出炉温度高 ( 高于

1 500 ℃ ) , 化学成分稳定, 且炉渣中 w ( FeO) 少, 渗C率高, Si、 Mn、 Cr 的烧损率低, 适合于大批量连续生产. 关键词: 热风冲天炉;

结构;

工艺参数 中图分类号: TG232.1 文献标识码: A 文章编号: 1003-

8345 ( 2008) 03- 0078-

04 Melting Process Optimizing of

20 t/h Hot- Blast and Dust- Removing Cupola MA Shun- long, SHI Yin ( Foundry Research Institute, FAW Foundry Co. Ltd., Changchun 130062, China) Abstract: The key construction of a

20 t/h hot - blast cupola used for iron melting was introduced. The melting process parameters such as coke bed height, coke split ratio, blasting rate, blast temperature, metal charge ratio and so on were selected and optimized based on using cokes from three providers respectively. It was determined at last that when using #0 coke, the optimum coke bed height was of

1 500 mm, optimum coke split ratio was of 15%~ 16%;

when using #I and #II coke, the optimum coke bed height was of

1 400 mm, optimum coke split ratio was of 12%~ 13%;

the optimum blast rate was of 260~

270 m3 /min, optimum blast temperature was of 450~

550 ℃. By adopting above parameters, the cupola exhibited excellent effects: high tapping temperature (higher than

1 500 ℃), low FeO content of slag, high carbon pick up rate, and low loss rate of Si,Mn,Cr, so it'

s very suitable for mass continuous production. Key words: hot- blast cupola;

construction;

process parameters 笔者公司根据日本引进技术, 自行设计、 自 行制造的具有国际先进水平的

20 t/h 热风除尘 冲天炉, 自投入熔炼灰铸铁生产以来, 体现出了 焦耗低, 出炉温度高(高于

1 500 ℃), 操作方便, 适合大批量连续化生产等特点. 同时解决了长期 困绕铸造界的冲天炉污染问题, 达到节能减排的 目的. 在冲天炉熔炼中, 焦炭、 金属炉料、 配料、 风量、 风温等是直接决定冲天炉冶金过程和铁液质 量的主要因素.在实际生产过程中, 分别进行了 材料试用和工艺优化等工作.

1 20 t/h 热风冲天炉的主要结构

20 t/h 热风冲天炉主要由冲天炉炉体、燃烧 室、 换热器、 旁通冷却器、 冷却器、 除尘器等组成. 既能利用冲天炉引出的余热提高冲天炉供风的 风温(达450~

550 ℃), 又能去除冲天炉排放出的 烟气中的尘粒, 保护环境;

同时采用集散型控制 系统控制、 显示、 管理热工参数和工艺参数, 充分 发挥了该热风冲天炉的技术经济效果.

20 t/h 热风冲天炉化铁的关键部位是冲天炉 炉体, 其结构具有许多特点.其主要结构特点见 表l, 主要结构参数见表 2.

2 20 t/h 热风冲天炉试用原材料条件 2.1 金属炉料 生铁为本溪生铁, 废钢为一汽集团内部废 收稿日期: 2007- 12-

29 修定日期: 2008- 01-

31 作者简介: 马顺龙 ( 1964.09- ) , 男, 汉族, 河南获嘉县人, 毕业于 哈尔滨工业大学铸造专业, 高级工程师, 现任一汽铸造公司铸造 研究所所长. Equipment Technology 装备技术现代铸铁

2008 /

3 78 钢, 铁合金采用 75SiFe、 65MnFe、 60CrFe. 2.2 非金属炉料 生产中选用山西临汾、 洪洞和黑龙江七台河 焦炭,

3 种焦炭的主要技术参数见表 3. 熔剂采用 石灰石.

3 20 t/h 热风冲天炉熔炼灰铸铁工 艺参数的选择及调整 选择合适的工艺参数是发挥热风冲天炉技 术经济效果、 生产优质铁液至关重要的工作.根据20 t/h 热风冲天炉设计者的要求, 初定工艺参 数见表 4. 3.1 底焦、 层焦量的确定 焦炭是冲天炉熔炼的主要热源, 焦炭质量及 其用量直接决定着冲天炉熔炼出的铁液温度, 因此, 必须慎重选择底焦和层焦用量.在实际生产 中, 我们针对所选用的

3 种焦炭, 以铁液出炉温 度和熔化率达到最佳匹配, 第一滴铁液开始下落 时间及开始出铁时间为判据进行选择.确定了

3 种焦炭最佳的层焦量和底焦高度 ( 见表 5) . 3.2 最佳供风制度的选择 供风制度是影响冲天炉炉内焦炭燃烧的一 个重要因素.为了确定合适的供风制度, 采取每

10 min 测温一次.每40~

60 min 增大

10 m3 /min 的供风量, 经多次调整, 得出供风量与铁液出炉 温度 呈抛物线关系.由此选择最佳供风量为260~

270 m3 /min, 此时送风强度为

100 m3 /m2 ・ min 左右. 3.3 热风温度的选择与控制 高的热风温度是发挥热风冲天炉技术经济 效果、 体现热风冲天炉特点的主导因素[1] , 但由于 受设备等的限制, 热风温度又不能选择过高, 故 我们控制风箱内的热风温度范围为 450~

550 ℃. 在实际生产中, 为控制热风温度稳定, 采取了以 下控制措施: 当热风温度低时, 打开燃烧室辅助 热源, 提高烟气温度, 从而提高热风温度;

当热风 温度高时, 可通过以下措施降温:( 1) 调节换热器 和旁通冷却器联锁阀门;

( 2) 开动冷却风机, 向烟 气管道内和燃烧室内鼓冷风;

( 3) 开动喷雾泵, 向 燃烧室内喷雾. 3.4 金属炉料的配料 金属炉料原始情况及冲天炉炉内元素的增 减率是影响金属炉料配料的两大因素, 而冲天炉 炉内元素的变化只有通过化学成分的变化间接 了解, 实际生产中发现: 第一块试样的 w ( C) 比正 常高 0.4%;

冲天炉炉内 w ( C) 、 w ( Si) 量的变化规 律与铁液温度的变化规律基本一致, 即炉内铁液 的渗 C 和Si 烧损与铁液温度有关. 表420 t/h 热风冲天炉熔炼灰铸铁的设计工艺参数 Tab.4 Process parameters design of

20 t/h hot blast cupola for gray iron melting 项目 熔化率 热风温度 ( 风箱内) 风箱风压 风量 参数 18~

22 t/h 450~

550 ℃ 1.8*

104 Pa 240~

270 m3 /min 项目 批料质量 层焦比 熔剂量 底焦高度 参数

1 300~

1 500 kg 13%~ 15% l/3 层焦量 (

1 400± 100) mm 表120 t/h 热风冲天炉炉体的主要结构特点 Tab.1 Main construction features of

20 t/h hot blast cupola 部位 送风系统 炉衬风口炉体形状 出铁槽 特点 从高压鼓风机鼓出的空气, 经换热器进行热交换, 然后经放散阀进入偏心风箱. 预热带有炉衬与熔化带无炉衬相结合, 熔化带采用 外水冷. 采用 Cu 钢结合的插入式单排水冷风口. 倒锥形. 过桥式压力连续虹吸排出铁渣;

设置

2 个出铁口交 替使用. 表53种焦炭的最佳底焦和层焦加入量 Tab.5 Optimum bed coke weight and coke split weight 焦炭种类

0 号焦炭 Ⅰ号焦炭 II 号焦炭 底焦用量/kg

2 500

2 400

2 400 底焦高度/mm

1 500

1 400

1 400 层焦比(%) 15~

16 12~

13 12~

13 表33种焦炭的主要技术指标 Tab.3 Technical specifications of three sorts of cokes 焦炭 种类

0 号焦炭 Ⅰ号焦炭 Ⅱ号焦炭 固定 C ( %)

69 84

84 灰分 ( %) 25.4 13.7 11.9 挥发物 ( %) 2.24 1.31 2.15 水分 ( %) 2.840 1.142 2.020 w ( S) ( %) 0.25 ........