PDF《5吨冷 风冲天炉 熔炼过程成 分控制》

_ 装备技术 E q u i p m e n t T e c h n o l o g y 5吨冷风冲天炉熔炼过程成分控 制钟晓斌 ,史传 岳 ,顾 厚军 ,张杰(海安县 万力 铸造 有 限公司 , 江苏 海安

2 2

6 6

0 0) 摘要 : 介绍 了冲天炉的基本构造 , 熔炼过程 中原材料的选择标准 , 操作步骤和过程控制, 以及熔炼过程中 影响化学成分波动的主要因素.

关键词: 冲天炉;

成分控制 ;

熔炼的控制 中图分类号: T G

2 3 2.

1 : 文献标识码 : A ;

文章编号:

1 O

0 6 -

9 6

5 8 (

2 0

1 4 )

0 2 -

0 0

3 2 -

0 3 D

0 I : l

0 .

3 9

6 9 / J.

1 S S n.

1 O

0 6 ―

9 6

5 8.

2 0

1 4.

0 2.

0 1

0 冲天炉熔炼具有优质 、 高效 、 低耗 、 长寿与操作 便利等优点 , 特别是 冲天炉的冶金条件较好 .但是 冲天炉熔炼过程 中, 炉况变化非常复杂 , 铁液 的化 学成分 、 温度变化 较大 , 这对铸件 的金相组织 和力 学性能有很大的影响.因此研究冲天炉熔炼过程的 参数变化 , 对于控 制铁液成分和温度 , 获得稳定铸 件机械性能具有重要意义.

1 冲天炉 基本 结构 我公司配有一台

5 t 冷风冲天炉 ,风机型号为 H T D

8 5 ―

2 2 , 风 量为

8 5 m

3 / m i n ( 标 准状态下 ) , 风压

2 4 .

5 P a , 轴功率

4 3 .

7 k W.电机功率

5 5 k W.送风系 统安装有 C F X ― l 风量风压检测仪 , 随时检测风量风 压 的变化. 冲天炉基本结构 ( 图1):炉膛直径

9 0

0 m m, 2层排风口( 直径 分 别为

4 6 m m、

3 0 r am) ,风 口排距

3 0 0mm .

2 原材料的选择 (

1 ) 焦炭的选择:焦炭的选择需要考虑焦炭 的水 分、灰分 、 含硫量 、 反应性 、 气孔率 、 挥发物以及焦炭的 块度和硬度. 焦块过小 , 会直接影响 图l 冲天炉基本结构 收稿 日期 :

2 0

1 3 -

1 1 ―

2 6 稿件编号 :

1 3

1 1 -

3 6

5 作者简介 : 钟晓斌(

1 9

7 9 一),男,工程 师, 从事铸造生产管理工作. 焦炭的燃烧 , 使氧化带过分缩短 , 扩大 了还原区.焦 炭块度越小 , 单位质量焦炭的表面积越大 , 燃烧效率 越低 , C O 和c之间的气化反应加剧 , 导致废气潜热 损失增加.另外 , 过小的焦炭还会增加送风阻力 , 使 风不易吹到炉子中心 ,造成 中心燃烧恶化 ,增加焦 耗,降低铁液温度.反之, 焦炭块度大 , 则表面积小 , 可抑制 C O : 的还原反应 , 同时使燃烧 比增大.因此 , 在正常情况下随焦炭块度的增大,铁液温度呈上升 趋势 , 但是过大的焦炭块度将使燃烧不集 中, 炉气上 升缓慢 ,风口附近冷区加大,反而造成铁液温度下 降.我们统一采用山西铸造焦 , 其成分见下表

1 . 表1山西铸造焦成分 成分 水分 灰分 固定碳 挥发物 硫分 含量/ %

0 .

6 1 ~

1 -

2 O

1 3 .

6 8

5 .

0 0

1 .

0 0

0 .

4 5 固焦炭的选择如下 图 2数据, 底焦块度

1 0

0 ~

1 5

0 m m, 层焦块度

6 0 ~

1 2

0 m m, 同时要求焦炭块 度要 均匀.整碧疑0.40\ 、 e ,O: ― ― ― ― 一-O. O

5 0

75 1

0 0 焦炭块度/ m m 图2焦炭块度对铁液增碳的影 响(2)原生铁的选择 : 原生铁的选择需要考虑原生 铁中五大元素( C、 S i 、 Mn 、 s 、 P ) 的含量 , 以及块度 、 表 面洁净与否. 原生铁 的成分直接影响铁液成分 , 从而 对铁液成分稳定有显著地影 响.结合我司生产铸件

3 2 o F M T 中国铸造装备与技术

2 /

2 0

1 4 E q u i p m e n t T e c h n o l o g y 装备技术 、 一 要求的化学成分.我们选用辽宁生铁, 其成分见表

2 . 原生铁块度要求由冲天炉熔化率确定 ,我司取 生铁长

1 5 o m, 宽度

1 0 o m, 质量

2 0 k g 左右 , 且要求 生铁表面洁净 , 无粘附炉渣和砂粒 , 块度均匀 . 表5原铁液含硫量与球化剂加入量 的关系

0 .

1 1 ~

0 .

1 O ~

0 .

0 8

5 ~

0 .

0 7 ~

0 .

0 6 ~

0 .

0 5 -

0 .

0 4 - 原铁 液含硫量/ % O .

1 O

0 .

0 8

5 0 .

0 7

0 .

0 6 O .

0 5

0 .

0 4 0.

0 3 球化 l l l I 入量/ %

1 .

9 1 _

8 1 .

7 1 .

6 1 .

5 1 .

4 1 .

3 表2 辽宁生铁成分 料,要求有较高的耐火度 , 修好炉后无裂纹 . 成分 C s i Mn S P 含量/ %

4 .

1 ~

4 _

3 1 .

1 0 ~

1 .

2 5

0 .

1 1

0 .

0 1

7 0 .

0 4

6 (

3 ) 废钢的选择 : 废钢的选择需要考虑废钢 中五 大元素 ( C、 S i 、 Mn 、 S 、 P ) 的含量 , 以及块度 、 表面洁净 与否.废钢主要用于调节铁液的含碳量 ,既可以要 求它在保证能调节好 c的前提下 , 其他化学成分不 能对铁液产生明显影响.其成分见表

3 . 表3废钢的化学成分 成分 C s i M1

3 S P 含量/ % O .

4 O

3 O .

5 O .

0 2

0 .

0 4

8 根据冲天炉熔化率以及加料 口炉膛 内径 ,废钢 加工后应满足每块质量为 l O 左右 ,长度不大于

1 / 3加料 口炉膛 内径 , 废钢不应 过薄 , 以防氧化 , 表 面没有严重锈蚀和油污 , 无泥沙 , 无 危险品( 如弹壳 等) . (

4 ) 回炉铁 : 我 司产 品铸态 状 态下 一 般都 为QT500―7,回炉铁成分稳定 , 固只需考虑洁净程度 以 及去除砂芯.回炉铁成分见表

4 . 表4回炉铁 的化学成分 成分 C S i Mn S P R e Mg 含量/ %

3 .

7 ~

3 .

8 2

2 .

0 ~

2 .

2 0 .

4 5

0 .

0 1

4 0 .

0 4

8 0 .

0 3

0 0 .

0 3

8 根据冲天炉熔化率 , 确定 回炉铁每块质量为

2 5 k g 左右 , 最大块度小于加料 口内径

1 /

3 , 铁屑要求打 包后使用 , 每块质量

1 0 k g左右.同时要求废料 中砂 芯应清理干净 , 严重的表面粘砂也应清理干净 , 否则 即妨碍炉料 的预热 , 又增加渣量 . (

5 ) 溶剂( 石子 ) : 溶剂 的作用为造渣 , 稀释炉渣 , 调整炉渣碱度.块度要求

2 0 ―

6 0 m m 占80%,小于

2 0 mm的占20%左右 , 超大块小 于15%, 同时要求 溶剂质地坚硬 , 断 口纯净 , 无砂子和粘土夹层 . (

6 ) 合金 : 球化剂的加入量根据每次 出铁量和铁 液含硫量而定 .铁液含硫量与球化I I I

1 人量的关系 见表

5 .孕育剂(

7 5硅铁) 块度为

1 0 ―

1 5 m m, 表面无 粘砂及油污 , 未受潮 , 硅偏析小于

4 %. (

7 ) 耐火材料 : 修炉用耐火材料 为酸性 耐火 材 中国铸造装备与技术

2 /

2 0

1 4 o I FI M I

3 3

3 冲天炉熔炼过程中影响铁液化学成分稳定的主 要 因素 (

1 ) 原材料的化学成分、 块度应符合生产要求. (

2 ) 采用合适的耐火材料混制工艺 , 打制成耐火 砖,提高炉衬紧实度 , 保证炉型稳定 . (

3 ) 根据生产条件 , 调节供风量和供风强度 , 得 到最优方案 , 使冲天炉在最佳工艺点处工作. (

4 ) 采用合理的底焦高度 、 配料计算并加补焦 , 维持底焦高度稳定 , 达到稳定铁液成分 的效果 . (

5 ) 备料时合理选用焦炭 , 确定工艺参数时采用 最惠送风量 , 保证炉温 , 从而可 以提高熔炼效率 , 并 能减少铁液 中元素的烧损 , 稳定铁液成分.

4 操作步骤和过程控制 (

1 ) 用 自混制的耐火材料打制耐火砖 , 与用耐火 泥修补炉衬相 比, 可提高其 紧实度 , 保证炉型稳定 , 从而保证炉温合适 , 进而使铁液化学成分稳定. (

2 ) 确定 修炉尺寸 , 下 风眼处炉膛直径 为680mm, 上风眼处炉膛直径为

7 0

0 m m, 熔化带处炉膛直 径为900mm, 上风眼直径为

3 5 mm, 下斜

5 . , 下风眼 直径为

4 5 m l T l , 上斜

3 . .炉底用粘土砂填, 与补炉壁 交接处 , 修成 R4

5 ~

5 0 mm的圆角 .炉底以过桥为基 准,厚度大于

1 5

0 mm, 炉底斜度为

5 . ~

6 . .炉壁 、 炉底与过桥的连接处要平滑 , 以防积存铁液. (

3 ) 底焦高度为

1 .

8 ~

1 .

9 m, 层焦厚度为

1 4

0 mm , 约40kg.批量料重按

4 0

0 k g 加入 , 其 中新生铁

2 2

0 k g , 废钢

4 5 k g , 回炉铁( 包括铁 屑压制的铁球

1 5 )

1 3

5 k g .熔剂

1 2 k g 左右. (

4 ) 点火 , 点燃 木柴并 添加底焦总量 的l/3,待底焦燃烧完全后再加底焦 总量的

1 /

2 ,剩余的底焦 在装料前添加 , 用来调节底焦高度. (

5 ) 装料 , 由于是第一次化铁 , 先加

2 5 k g 左右 的石子 ,起净化底焦的作用 ,然后按配料单依次加 人――原生铁 、 回炉铁――废钢 、 硅铁――石子( 批 料量 ) , 以后依次循环即可.若底焦高度随熔化过程 变低 , 则需加接力焦 , 接力焦量为批料层焦量. 皇 装备技术 E q u i p m e n t T e c h n o l o g y (

6 ) 熔炼及其控制 , 从前炉观察孔处看见有铁液 流进前炉时 , 关 闭观察孔 , 打开出渣 口, 以提高前几 包铁液温度.控制好风量 、 风压 , 保证炉子在最佳工 艺点附近运行 . 风量风压控制见图

3 . 除放铁液时防 止前炉压力过大发生危险 , 其余时间不可随意停风. 每隔

3 ~ 4包铁液放渣一次.并时常通风眼 , 防止送 风不 足120600l【儿J220340

4 6

0 熔化时间/ m i n 图3熔炼时 间与风量风压的关 系(7)出铁 , 出铁温度在

1 4

0 0 o C 以上 , 防止球化 过程中铁液降温太大 ,而导致铸件缺陷.出铁时取 试样检验铁液成分 , 以便调整 .( 每炉前 5包铁液和 最后

5 包铁液全数取样化验铁液........