【doc】国内外冲天炉熔炉技术发展简况.doc
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1、国内外冲天炉熔炉技术发展简况?综述Survey?瑚刊0峙)一7,2-G国内外冲天炉熔炼技术发展简况沈阳铸造研究所(1l0021)型塑摘要t从日国内十方面详知阐进了冲天炉有关内容的显展,可供冲天炉熔炼工作者事考-糊讯锯遣一rr2一)2TheDevelopmentontheCupolaMeltingTechniqueinChinaandAbroadLiuYoohtla(ShengyangResearchInstituteofFoundry)synopm:Thispaperintroducesthedevelopment0fcupolameltingtechniqueinchinaandabroad
2、tItcanbetherefercceortechniciansofcupolamelting-Keywords;Cupolamdtmgtechnique1概述公元1750年英国创建了第一座冲天炉.在以后的200多年中,冲天炉在铸铁熔炉中一直占据着主导地位,直到2o世纪6o年代.才受到电炉迅速发展的巨大冲击,6o年代末世界各国都在讨论,冲天炉是否会被淘汰?70年代初有了基本定论:由于冲天炉有适应性强,能连续熔化,热效率高.能大量使用价格便宜的废锢和钢铁屑,设备筒单投资少和总能量利用率高等优点,因而不能被其它熔炉所代替.加上近十几年来炉子结构不断改避,强化措施的发展应用和废气净化装置的不断完善提
3、高,所以冲天炉更不会被淘汰.在冲天炉发展经历的200多年中,前100多年虽有改进,但变化不大.直到20世纪中期,随铸铁应用范围的扩大.铸铁材质的发展,特别是高强度铸铁应用,对铸铁熔炼提出了更高的要求后,冲天炉熔炼技术才有了长足发展.使冲天炉结构,辅助设备,工艺方法,强化措施,监控手段,生产率,使用寿命等方面发生了巨大变化.70年初就设计建造了生产率为lOOt/h的大型热风,水冷,连续作业的冲天炉.其监控设施完善.并与电炉双联,可连续生产68周.而且在获得高温,优质,低耗,少污染等方面进行了大量的试验研究工作,并取得突破性进展.冲天炉网形图的建立给出了铁液温度,逃风量,焦耗,熔化强度相互间关系的
4、规律.改变了,】认为冲天炉只是一种筒单的熔化装置的看法.2国外冲天炉熔炼技术的发展简况政州工业革命促进工业化生产的出现.铸铁逐渐成为工业化需要的一种结掏材料.且须连续生产,则需一种结构简单,操作方便的熔化设备,因此第一座铸造技术增刊/1994冲夭炉在英国诞生.当时主要是用于重熔高炉生铁以改善其质量.以后的100多年间,虽有改进但没有大的突破.直到20世纪初才有较大发展.1938年德国Jungbluth提出了第一个冲天炉同形图.1961年Patterson等,提出了避一步完善的同形图.明确的揭示出铁液温度,熔化强度,焦耗,送风量之间的相互关系.莫定了冲夭炉熔炼过程控制的基础.另外第一座冲天炉问世
5、不久,英国就开始生产实用铸造焦,因此国外冲天炉发展走了一条比较简捷的途径,至争基本上还是以单排大风口炉型为主.蚯30年内发展较快的有以下几方面:2.1重视焦炭质量的改进国外冲天炉熔炼,一般不特意追求焦耗,而强调铁液的质量,十分重视焦炭质量的改进和提高.把改进焦炭质量作为改善熔炼质量.提高铁液温度,强化冲天炉熔炼过程的重要措施.从19601986年闻有关文献中可以看出;英,德,法,美,日,苏,意,加拿大,澳大利亚,印度等10十国家,就发表了教十篇有关铸造焦炭质量对冲天炉熔炼质量影响和有关改进焦炭质量的文章目前用外用于冲天炉的焦炭.主要是铸造焦,型焦和高碳焦,而型焦应用面正在扩大.这些焦种的固定碳
6、含量最少在9o左右,落下强度均大于95.焦炭块度均匀,都经过筛分.其分级情况见表1.2.2炉型及工艺操作的发展筒况近几年国外冲天炉向大型,连续熔化,热风,水冷,封6玎式请金冲天炉方面发展美国,日本,德国相继采用了80lOOt/h生产率的大型连续生产的冲天炉(均用于铸管和汽车行业).这种炉子的特点是采用5003一表1国外铸造焦块度分级情况rah.1Thed虹tdbut10otfoundrycokesizein$Olflacountries-6002的高温热风;喷淋式水冷无炉衬;水玲铜质插入式风口;炉缸设有两个压力分渣器(交替使用)炉缸,出铁口和出渣口采用A1o一SiC一石墨材料修砌一般连续熔化5
7、6周,最高可迭8厨.只用一座冲天炉,改变了二开一的传统.这种炉子的出铁温度为15001550C,熔化强度为8-9t/m.h.可获得高碳,骶硫铁液,含碳量可达3.8左右,含硫在004左右所谓连续熔化,实际上每天夜间要停风几个小时,每周熔化56天后停风一到两天,中间要进行封炉,短时间封炉是在停风前2小时补充足够的底焦后封炉,长时间停风时,则在停风前将炉内的铁和渣全部排出,只用焦炭封炉.德国GHW冶金设备公司设计制造的热风,水冷,连续作业冲天炉系列运行指标见表2.表2德国GHW系列冲天炉主要运行指标Tab-2ThemainperatIonindex0fGHWserialCupolinGrllflfl
8、B注.前炉压卉分渣孽连续工作一周.一般都谨有两个盂卉分洼葚空*健用.2.3冲天炉强化措施发展简况国外冲天炉强化措施应用较多,主要有预热选风,加氧送风和脱湿送风,简述于下2.3.1预热送风近十几年来国外多采用高温外热式热风冲天炉,即将炉气除尘后(或燃烧后除尘)导入炉外燃烧装置中,使炉气中CO再燃饶(或外加燃料),所得高温炉气经辐射对流热交换器将空气加热后再迷入冲天炉内如奥大利亚艾夏公司;德国GHW和一4一KGT公司;日本.东棉株式舍社等都设计制造此粪热风炉.一般风温为45O6o0(也有用SiC管怍换热器的,可使风温高遗tIOOC过粪装置有如下的缺点:长期使用后,废气中玻璃化物质(FeO,SiOz
9、,MnO,CaO等)会附着于热交换器的内壁上,降低换热技果.由于冲天炉一般是间断开炉,使换热器反复膨胀收精,接头部位容易损坏热风温度超过500C,热交换器寿命明显缩短.为克服上述缺点近几年国外推出了一种.以陶瓷颗粒为热交换媒体的流动层热交换装置见圈1.一,Iil:ll.蜡tIIb垫肿lI-二_二三域M嚣!仁一一,ll/1:量事匾怕蕞胃圈1耐瓷顿粒热交换嚣姑构示意圈Pig.1Thescheme0fb【astheatexchangerwith.ceraInDelkt该换热器主体分为上下两段,用冲天炉排出的高温炉气.经燃饶室燃烧后(温度约为9001OD0)送入上段.加热陶瓷颗粒在下段进入冷风.由蓄有
10、热量的陶瓷颗粒加热成为热风(风温约800)后送入冲天炉.此种换热器具有结构简单,保养容易的优点.12t/h冲天炉换热器主体内径为1800ram,陶瓷颗粒用量56t,大约每小时补充0.5t陶瓷颗粒以AJOs为主(含量为859O).粒径12mm美国的艾考诺萨姆公司和德国的KGT公司都在试验应用国内已引进一台此种换热器)2.3.2加氧送风加氧迷风很早就用于冲天炉熔炼,近几年有所发展.一般加氧的目的是:提高铁液温度和调整熔化睾一般多用干开炉初期或熔炼过程停风后再开风的段时闻加氧迷风的方式及效果见表3表3加氧方式及效果Tab?3Theeectm】dmetlofOxgenblasting近几年来国外采用富
11、氧膜富集氧气的方法用于冲天炉,此法是将硅系高=5子分离富氧膜,贴在多孔质支铸造技术增刊/1994持膜上.以减压抽嗳的方法,使透过富氧膜的空气氧浓度提高其浓度可选2B左右,然后再淡化到2325后进入冲天炉,日本已在小型冲天炉上进行了生产性试验2.3,3脱湿迭风冲天炉迭风湿度过高对铁液温度,熔化率,焦耗,铁液化学成分和含气量,铸铁性能及铸件质量有着重要的影响国外在50年代便开始研究冲天炉脱湿进风的方法,并用于生产,但一直进展缓慢,直到B0年代才有较大的发展.特别是日本据1990年的统计,采用冷冻脱湿的企业已近百寡2.3.4无焦冲天炉无焦冲天炉也称流体燃料冲舌炉.美国和前苏联从1915年起,就开始进
12、行这方面的研究工怍最早用于生产的是:前苏联的Penze式炉和吃利时的Faven式炉目前国外应用此类炉子主要是英国R.T.1ft等人设计的无焦冲天炉和德国P.w.rdenheuer等,开发的,KGT公司的Ct,pola2000型无焦冲天炉.这种炉子的优点是:应用天燃气或油作燃料,可避免由于焦炭带来的一切弊病,可得到含硫量很低的铁埴.粉尘排披量少(仅为焦炭冲天炉的1/1o),而且不需焦炭运输,筛分等设备的投资.其存在的问题是铁液易氧化,流动性低,含气量较高(O6697PPmINz4244PPm;H234PPm)间断作业时.铁液保温困难.温度控制较低时渣铁不易分离.2.3.5等离子冲天炉近几年弓f人
13、注目的是等离子冲天炉的开发,已由试验阶段走向生产应用.等离子用于冲天炉始于1983年,首先是美国的WestinghouseElectric12o1-13和冲天炉生产厂ModernEquiPrnentCo.及GeneralMotorsCorp的铸造厂,联台制造了内径为760mm,生产率为251/h的试验炉井进行丁试验.此后在GM公司的GentralFourMryDivison应用投产了一座501,h的实用等离子冲天炉.法国的Pengeot公司等于1986年联合研制的等离子射流装置,用在该公司Septfons铸造厂的201,h冲天炉上,这是现场用于生产的第二座等离子冲天炉.GM蜚司把等离子射流装置
14、直接装在炉体的风口处,且设有粉尘再循环,切屑粉畋入等装置.Peugeot公司是把等离子射浇装置设置在风箱前的迭风管内,使迭风温度提高.等离子火焰是在一对茼状的铜制高速旋转的水冷电极间放出,使经过电极间隙中的空气加热,其每分种旋转3000转,呈旋涡状后送入冲天炉.该装置可使400-500c的热风迅速升高到1O00C,通常升温到70O750这种炉子的特点是:提高熔化速度和铁液温度(熔化速度可提高5060).配料中可增加切屑和铸造技术增刊/1994碎生铁的比例(切屑加入量可达生铁加入量的75)迭风量只需普通冲天炉的1/3,使排气量减少炉内还原性气氛增强(c0:C0可选5r1ISi,Mn利用率提高综合
15、成本降低,GM公司配料成本由201.84美元下降到154.39美元.能耗成本由259.13美元下降为215.27美元.3国内冲天炉熔炼技术发展简况解放前我国铸铁熔炉多采用勺炉,座炉和三节炉,直到解放初国内冲天炉仍屈指可数但解放后的40多年里我国冲天炉熔炼技术才加速追赶国外,有了迅速发展.5O年代初随着工业建设的发展,冲天炉熔炼技术也随之发展,首先从苏联引进丁三排大风日冲天炉,但不能适应国内原材料条件.因此,我国铸造工作者结合国内原材料情况,进行丁大量的试验研究工作.从1956年起我国冲天炉进入百花齐艘的时代,首先改苏式三排大风口为小风口,继而刨建了:每排风口,两排大间距,中央送风和卡腰炉等多种
16、具有我国特点的典型冲天炉1958年为适应当时生产的高疏,磷生铁,在冲天炉上应用了各种强化借施,如热风水冷,加氧迭风,风口加湿等.为克服焦炭供应不足的困难,先后试验应用了:附加燃料(油,气,焦糟和煤粉等)和液体燃料冲天炉(煤粉化铁炉,燃气和燃油化铣炉等)并进行了鞍长时间的改炉节焦活动.直到7o年代初在总结科研和生产实践经验的基础上,开展了冲天炉完善化,典型化和系列化工作(老三化),对垒国有代表性的典型冲天炉,进行了全面最统的测试,提出以多排风口为主的冲天炉系列同时开展了冲天炉加配料机械化,检测和控制技术的研究工作,为提高冲天炉熔炼技术水平奠定了基础.这30余年我们走过了国外100多年的发展路程B
17、0年代我国冲天炉发展进入赶超世界先进水平的光辉所程.首先突破我国焦炭质量这一关键,1982年在鞍山热能研究所,无锡柴油机厂,沈阳铸造研究所与镇江焦化厂等单位的共同努力下,我国首批铸造焦在镇江焦化厂研制生产成功,政写了我国长期没有铸造焦的历史壤接着广大铸造工作者,全面深入的开展了冲天炉基础理论的研究,在炉型(大双炉),现代强化措施(热风,脱湿),检测控制技术,加配料自动化和微机应用等方面都有丁突破性的进展.在此基础上1987年完成丁大双冲天炉规格化,系列化和商品化新三化工作,江阴市铸造设备厂已实现大双冲天炉商品化生产,井通过部级新产品鉴定,使我国冲天炉设备的生产实现了商品化.据资料介绍我国铸铁件
18、年产量已达380万吨,垒国铸造厂点24000多个,冲天炉的数量估计超过30000座.发展速度之快,数量之多勘称世界一5一之最现将国内冲天炉熔炼技术发展情况分述于后:3.1铸造焦的研制与生产1982年以前我国冲天炉用焦,均采用冶金焦,气化焦和地方焦(俗称土焦)为燃料,冲天炉平均出铁温度一般在13801420X,很步达到1440.自镇江焦化厂生产的铸造焦用于冲天炉后.使冲天炉出铁温度夹破丁1500C大关.此后,临醑,薛城,抚顺,保定,涟源,北京,丰城等焦化厂,相继研制生产了一,二级铸造焦,1984年通过国家产品鉴定,并制定颁布了(GB872888)铸造焦国家标准.据1990年底统计.全国已有9个省
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