鑄鐵的熔煉方法及其特點

小天鵝 · 發(fā)表于 2008-6-29 13:24:38

鑄鐵的熔煉方法及其特點

熔煉鑄鐵的方法依照所用的熔爐設備而分為沖天爐熔煉,，感應電爐熔煉，電孤爐熔煉,，反射爐熔煉,，以及由某些方法的聯(lián)合，如沖天爐一電孤爐,、沖天爐一感應電爐雙聯(lián)法等,。

1．沖天爐熔煉法

（1）沖天爐構造沖天爐的基本構造示如圖4。爐身,、風箱及煙道等用鋼板焊成,。爐身內部通常砌以耐火磚層，以便抵御焦碳燃燒產生的高溫作用,。為了儲存鐵液,，多數(shù)沖天爐都配有前爐。
（2）沖天爐熔煉原理在熔煉過程中,，爐身的下部裝滿焦碳,，稱為底焦。在底焦的上面交替裝有一批批的鐵料（生鐵,、廢鋼,、回爐料、鐵合金等）,、焦碳及熔劑（石灰石,、螢石等）。通過鼓風,，使底焦強烈燃燒,，產生的高溫爐氣沿爐身高度方向上升，使其上面一層鐵料熔化,。
（3）沖天爐熔煉的優(yōu)缺點及其應用沖天爐是最普遍應用的鑄鐵熔煉設備,。它用焦炭作燃料，焦炭燃燒產生的熱量直接用來熔化爐料和提高鐵液溫度,，在能量消耗方面比電孤爐和其它熔爐節(jié)省,。而且設備比較簡單，大小工廠皆可采用,。但沖天爐也存在一定的缺點，主要是由于鐵液直接與焦炭接觸,，故在熔煉過程中會發(fā)生鐵液增碳和增硫的過程,。
采用了沖天爐一電孤爐雙聯(lián)熔煉法或沖天爐一感應電爐雙聯(lián)熔煉法，以充分利用沖天爐熔化效率較高,、電孤爐和感應電爐對鐵液過熱能力強及化學成分控制容易的優(yōu)點,。

　

圖4 沖天爐結構簡圖

2．感應電爐熔煉
（1）感應電爐構造及工作原理感應電爐是利用電流感應產生熱量來加熱和熔化鐵料的熔爐。爐子的構造分為有芯式（圖5）和無芯式兩種，在無芯式感應電爐中,，坩堝內的鐵料在交變磁場的作用下產生感應電流,，并因此產生熱量，而將其自身熔化和使鐵液過程熱,。在有芯式感應電爐中,，需要加入用其它熔爐（如沖天爐）熔化的鐵液，在環(huán)形鐵芯內產生的交變磁場使溝槽內的鐵液過程,，并利用溝槽中鐵液與其上面熔池中的鐵液循環(huán)作用而加熱全部鐵液,。無芯式感應電爐具有熔化固體爐料的能力，而有芯感應電爐只能過熱已熔化的鐵液,，但在過熱鐵液的電能消耗方面,，則以有芯感應電爐更為節(jié)省。

圖5 有芯感應電爐爐體部分構造圖（容量20t）
1—感應線圈 2—軛鐵 3—耐火材料 4—鐵液 5—熔渣

（2）感應電爐熔煉的優(yōu)缺點及其應用與沖天爐熔煉相比,，感應電爐熔煉的優(yōu)點是熔煉過程中不會有增碳和增硫現(xiàn)象,，而且熔煉過程可以造渣覆蓋鐵液，在一定程度上能防止鐵液中硅,、錳及合金元素的氧化,，并減少鐵液從爐氣中吸收氣體，從而使鐵液比較純凈,。這種熔煉方法的缺點是電能耗費大,。
感應電爐適用于熔煉高質量灰鑄鐵、合金鑄鐵,、球墨鑄鐵及蠕墨鑄鐵等,。無芯感應電爐能夠直接熔化固體爐料，而且開爐及停爐比較方便,，適合于間斷性生產條件,。有芯感應電爐開爐及停爐不便，適合于連續(xù)性生產,。這種爐子熔化固體爐料的熱效率低,，而對過熱鐵液的熱效率高，故適于與沖天爐配合使用,。目前這兩種形式的感應電爐在鑄鐵生產上都得到應用,。

3．電弧爐熔煉

（1）電弧爐構造及工作原理電弧爐熔煉是利用石墨電極與鐵料（鐵液）之間產生電弧所發(fā)生的熱量來熔化鐵料和使鐵液進行過熱的。生產上普遍使用的是三相電弧爐,，其爐體部分的構造示于圖6,。在電弧爐熔煉過程中，當鐵料熔清后,，進一步地提高溫度及調整化學成分的冶煉操作是在熔渣覆蓋鐵液的條件下進行,。電弧爐依照爐渣和爐襯耐火材料的性質而分為酸性和堿性兩種,。堿性電弧爐具有脫硫和脫磷的能力。
（2）弧爐熔煉的優(yōu)缺點及其應用電弧爐熔煉的優(yōu)點是熔化固體爐料的能力強,，而且鐵液是在熔渣覆蓋條件下進行過熱和調整化學成分的,，故在一定程度上能避免鐵液吸氣和元素的氧化。這為熔煉低碳鑄鐵和合金鑄鐵創(chuàng)造了良好的條件,。電弧爐的缺點是耗電能多,，從熔化的角度看不如沖天爐經濟，故鑄鐵生產上常采用沖天一電弧爐雙聯(lián)法熔煉,。由于堿性電弧爐襯耐急冷急熱性差,，在間歇式熔煉條件下，爐襯壽命短,，導致熔煉成本高,，故多采用酸性電弧爐與沖天爐相配合。

圖6 三相電弧爐體剖面簡圖