沖天爐
[拼音]:chongtianlu
[外文]:cupola
一種豎式圓筒形熔煉鑄鐵的鑄造設(shè)備。主要用于鑄鐵件生產(chǎn),也用以配合轉(zhuǎn)爐煉鋼,有時(shí)還用來化銅,因爐頂開口向上,故稱沖天爐。
簡史
古代生產(chǎn)鑄鐵,鐵水直接來自煉鐵爐。公元10世紀(jì)前后,中國宋代已有因移動(dòng)方便而稱為“行爐”的化鐵爐。當(dāng)時(shí)行爐不僅被用作化鐵設(shè)備,而且還用作守城武器。1330年元代陳椿所著《敖波圖》描繪了有鑄鐵盤的化鐵爐,稱為攙爐,爐身可以傾斜以便出鐵。以后又加高爐身成為三節(jié)爐,這種爐已脫離了煉鐵爐結(jié)構(gòu),是沖天爐的雛形。17~18世紀(jì),歐洲流行一種用于補(bǔ)鍋的小型化鐵爐。1794年,英國J.威爾金森仿補(bǔ)鍋化鐵爐制造了第一座近似現(xiàn)代的沖天爐,并配備了用蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的鼓風(fēng)機(jī)。20世紀(jì)以來,沖天爐結(jié)構(gòu)和熔煉工藝有了很大發(fā)展,主要有:
(1)多排風(fēng)口送風(fēng)沖天爐,它是為強(qiáng)化灰分高、塊度小、強(qiáng)度低的劣質(zhì)焦炭的燃燒而出現(xiàn)的兩排或兩排以上的小風(fēng)口沖天爐,風(fēng)口總面積只占爐子內(nèi)截面積的5%左右,風(fēng)口區(qū)爐徑縮小,向熔化帶逐漸擴(kuò)大。
(2)雙排風(fēng)口大排距送風(fēng)沖天爐,它的風(fēng)口排距比正常大2~3倍,在500~900毫米之間,每排進(jìn)風(fēng)可由單獨(dú)風(fēng)箱供給,也可由一個(gè)總風(fēng)箱提供。
(3)沖天爐-電爐雙聯(lián)熔煉,能充分發(fā)揮沖天爐優(yōu)異的熔化能力和電爐良好的過熱能力。
(4)提高送風(fēng)溫度,或增加送風(fēng)中的含氧量。
結(jié)構(gòu)
沖天爐(見彩圖)爐身下部坐在底座上,上部側(cè)面開有加料口,底部安有帶鉸鏈的門供熔化結(jié)束后清爐用。離爐底350~700毫米處有1~2排空氣進(jìn)口,稱為風(fēng)口,沿爐身圓周均勻分布。風(fēng)口下部是爐缸,開有出鐵口和出渣口。從加料口以下至風(fēng)口為金屬爐料的預(yù)熱帶和熔化帶。沖天爐圓筒形爐身外殼用鋼板制成,鋼板殼內(nèi)壁用耐火材料砌成爐襯。在熔化帶周圍,由于爐溫高,有些場合,這一部分不用耐火材料爐襯,而在爐殼外面設(shè)環(huán)形水管,向爐殼噴淋冷卻水。在中國,有的沖天爐還在爐身外部設(shè)置積蓄鐵水的固定式前爐,前爐與沖天爐爐缸相連,從前爐中出鐵水和排渣。前爐可利用電、油或煤氣加熱,用以對鐵水進(jìn)行保溫或升溫。
工作過程
先將一定量的鑄造焦炭裝入爐內(nèi)作為底焦。點(diǎn)火后,將底焦加至規(guī)定高度,從風(fēng)口至底焦的頂面為底焦高度。然后按爐子的熔化率將配好的石灰石、金屬爐料和層焦按次序分批地從加料口加入。在整個(gè)開爐過程中保持爐料頂面在加料口下沿。經(jīng)風(fēng)口鼓入爐內(nèi)的空氣同底焦發(fā)生燃燒反應(yīng),生成的高溫爐氣向上流動(dòng),對爐料加熱,并使底焦頂面上的第一批金屬爐料熔化。熔化后的鐵滴在下落到爐缸的過程中,被高溫爐氣和熾熱的焦炭進(jìn)一步加熱,這一過程稱為過熱。隨著底焦的燒失和金屬爐料的熔化,料層逐漸下降。每批爐料熔化后,燃料由外加的層焦補(bǔ)充,使底焦高度基本上保持不變,整個(gè)熔化過程連續(xù)進(jìn)行。
爐料中的石灰石在高溫爐氣的作用下分解成石灰和二氧化碳。石灰是堿性氧化物,它能和焦炭中的灰分和爐料中的雜質(zhì)、金屬氧化物等酸性物質(zhì)結(jié)合成熔點(diǎn)較低的爐渣。熔化的爐渣也下落到爐缸,并浮在鐵水上。
在沖天爐內(nèi),同時(shí)進(jìn)行著底焦的燃燒、熱量的傳遞和冶金反應(yīng) 3個(gè)重要過程。根據(jù)物理、化學(xué)反應(yīng)的不同,沖天爐以燃燒區(qū)為核心,自上而下分為:預(yù)熱帶、熔化帶、還原帶、氧化帶和爐缸等 5個(gè)區(qū)域。由于爐氣、焦炭和爐渣的作用,熔化后的金屬成分也發(fā)生一定的變化。在鑄鐵的5大元素中,碳和硫一般會(huì)增加,硅和錳一般會(huì)燒損,磷則變化不大。鐵水的最終化學(xué)成分,就是金屬爐料的原始成分和熔煉過程中成分變化的綜合結(jié)果。
- 參考書目
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- 陸文華主編:《鑄鐵及其熔煉》,機(jī)械工業(yè)出版社,北京,1981。
參考文章
- 沖天爐煙氣的布袋除塵及脫硫處理廢水治理
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