張明，王錄才，吉守勤，殷黎麗，楊彬

（1.太原科技大學(xué)，山西太原030024；2.威海科興鑄造機(jī)械有限公司，山東威海264200；3.太原鋼城企業(yè)有限公司，山西太原030003；4.包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭014000）

·鑄造設(shè)備·

天然氣熔鐵爐的熔化特性與操作

張明1，王錄才2，吉守勤3，殷黎麗4，楊彬4

（1.太原科技大學(xué)，山西太原030024；2.威?？婆d鑄造機(jī)械有限公司，山東威海264200；3.太原鋼城企業(yè)有限公司，山西太原030003；4.包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭014000）

天然氣沖天爐和純氧天然氣回轉(zhuǎn)化鐵爐，在我國屬于新型的鑄鐵熔化設(shè)備。本文擬分別介紹這兩種熔鐵爐的有關(guān)特性和操作使用問題。

天然氣沖天爐；純氧天然氣回轉(zhuǎn)化鐵爐；鑄鐵熔化；鑄造

1 天然氣沖天爐

1.1 天然氣沖天爐的熔化特性

天然氣沖天爐與燃焦沖天爐的結(jié)構(gòu)和熔化過程非常接近，但其熔化特性相對于燃焦沖天爐有以下特點：

1）天然氣沖天爐內(nèi)不存在焦炭，爐內(nèi)鐵液不存在增碳的可能性，鐵液中的含碳量總是呈現(xiàn)下降趨勢。碳燒損的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與爐料中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)，當(dāng)爐料中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時，碳的燒損率在5%左右；當(dāng)爐料中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時，燒損率在12%～13%左右。

由于鐵液中碳含量的原因，天然氣沖天爐一般很難成為獨立的鑄鐵熔化設(shè)備，該爐需要與電爐組成雙聯(lián)熔化系統(tǒng)。

2）天然氣燃燒的理論燃燒溫度低于焦炭，天然氣沖天爐鐵液的出爐溫度一般低于燃焦沖天爐，一般在1 400℃～1 450℃之間。

3）天然氣沖天爐的結(jié)構(gòu)與熔化原理畢竟不同于燃焦沖天爐，其爐襯材料、爐料、加料、操作控制等，與燃焦沖天爐有明顯區(qū)別。

4）天然氣沖天爐中硅、錳等元素的燒損率相當(dāng)于燃焦沖天爐。表1為C、Si、Mn各元素在天然氣沖天爐中的一般燒損率，供參考。

1.2 爐襯與爐料

1）爐襯及其修補(bǔ)

表1 天然氣沖天爐的元素?zé)龘p率

天然氣沖天爐水冷爐柵以上1 m左右、爐柵以下的爐缸等處的爐襯，一般使用剛玉型耐火澆注材料或搗打料，其中包含一定量的炭化硅（SiC）和少量的T i O2或C r2O3.天然氣沖天爐預(yù)熱段、煙囪段的爐襯材料，相同于燃焦沖天爐。

天然氣沖天爐修筑爐襯時，需要使用搗打?；驖沧⒛＃蔑L(fēng)鎬或振動棒等工具對爐襯材料進(jìn)行緊密搗振。爐膛中水冷爐柵、燒嘴等處孔洞，一般用直徑適當(dāng)?shù)木郾揭蚁┕懿幕蜾摴苤谱鲹v打或澆注模。剛玉型耐火材料在加熱中有幾次相變伴隨明顯的體積膨脹，在烘烤升溫過程中必須嚴(yán)格遵守其升溫、保溫工藝曲線。

天然氣沖天爐連續(xù)熔化15 d后，需對爐襯進(jìn)行一次修補(bǔ)。修補(bǔ)主要集中在水冷爐柵附近，爐柵以上的修補(bǔ)量大于爐柵以下。爐襯侵蝕量大的部位一般需要模具，用搗打料、澆注料修補(bǔ)。搗打料修補(bǔ)后需要特別注意逐步提高烘烤溫度，防止溫度突升引起所修補(bǔ)爐襯的散裂，前期用小功率進(jìn)行預(yù)熱和烘烤，持續(xù)烘烤最少為10 h，然后在加料前改用大功率烘烤。修補(bǔ)量小的部位一般用可塑料修補(bǔ)，可塑料對烘烤溫度和時間沒有特別要求。

水冷爐柵外表面用含G r2O3的可塑料包敷、修砌，施工非常方便和快捷。

2）耐火球

天然氣沖天爐的水冷爐柵上需要鋪墊一定厚度的耐火球（俗稱陶瓷球）。耐火球?qū)θ墼幸欢ǖ目够瘜W(xué)侵蝕能力，與鐵液和熔渣之間不浸潤，同時需有足夠的高溫強(qiáng)度。

目前的天然氣沖天爐普遍使用直徑150 mm的耐火球作為爐柵墊鋪層，每個耐火球的質(zhì)量約為3.8 kg.耐火球在爐柵上的鋪墊厚度在400mm～600mm之間。爐柵上耐火球的裝填高度及批料中耐火球的加入量決定鐵液溫度。耐火球?qū)拥母叨仍?00 mm～600 mm時，鐵液最高出爐溫度在1 500℃左右；高度在300 mm～350 mm時，鐵液溫度在1 400℃左右，以此類推。水冷爐柵上鋪墊的耐火球厚度與燃焦沖天爐的底焦高度有類似的作用，耐火球?qū)雍穸仍酱?，鐵液溫度越高，熔化率越低。需要的鐵液溫度越高，耐火球的消耗量越大。

爐柵上鋪墊的耐火球，可以使用上次熔煉結(jié)束后從爐內(nèi)取出的舊耐火球。另外，可以用焦炭替代耐火球。

3）金屬爐料與熔劑

天然氣沖天爐的金屬爐料相同于燃焦沖天爐，包括生鐵、回爐料、廢鋼等三種，但一般要求廢鋼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過金屬爐料的20%.天然氣沖天爐對金屬爐料的純凈度及其穩(wěn)定性有一定特別要求，否則容易導(dǎo)致熔化故障。金屬爐料應(yīng)該潔凈、無泥砂雜質(zhì)，最好全部經(jīng)過拋丸處理。如果使用經(jīng)拋丸處理的金屬爐料，天然氣沖天爐尾氣中的粉塵濃度可達(dá)10 m g/m3左右。

熔劑的作用對天然氣沖天爐的平穩(wěn)運行有至關(guān)重要的作用，忽視熔劑會導(dǎo)致該爐熔化的嚴(yán)重失敗。天然氣沖天爐的熔劑包括石灰石、白云石、碎玻璃（玻璃瓶、建筑玻璃）等，其中碎玻璃的熔點比較低，與爐內(nèi)物質(zhì)作用容易形成低熔點爐渣。石灰石、白云石的粒度在25 mm～50 mm之間。熔劑的加入量由金屬爐料的清潔度決定，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為金屬爐料的2%～6%.

天然氣沖天爐理想爐渣中各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：50%～55%Si O2、15%～20%C a O、10%～15%Al2O3、10%Fe O，該成分爐渣的流動性最好。

1.3 熔化操作

天然氣沖天爐為裝備有電腦控制系統(tǒng)的現(xiàn)代自動化設(shè)備，啟動時會首先自動檢測系統(tǒng)內(nèi)各點的狀態(tài)。例如，爐體環(huán)境中天然氣的濃度，天然氣、氧氣、冷卻水的壓力，加料系統(tǒng)和其他部分的狀態(tài)等。如果任意一個點存在安全隱患或有不正常狀態(tài)，自動控制系統(tǒng)在發(fā)出聲光警報信號的同時，一直處于閉鎖狀態(tài)，不能點火。

1）點火啟動

天然氣沖天爐點火前必須首先啟動鼓風(fēng)機(jī)、冷卻水泵，開啟有關(guān)閥門，同時必須確認(rèn)天然氣、氧氣、冷卻水的流量和壓力符合要求。水冷爐柵、水冷爐壁的冷卻水流量、壓力、溫度、風(fēng)量、風(fēng)壓，燃?xì)鈮毫Φ?，可以通過觸摸屏（H M I）屏幕上的有關(guān)顯示值加以確認(rèn)。如果任一個參數(shù)存在問題，則燃燒系統(tǒng)不能點火，控制系統(tǒng)會自動給出故障提示。

點火時通過觸摸屏操作界面，首先設(shè)定加熱功率為額定功率的40%，開啟鼓風(fēng)機(jī)，按復(fù)位按鈕消除所有報警。將其中一個燒嘴的選擇旋鈕切換到O N位置，然后將燃燒/點火旋鈕切換到O N，燒嘴即自動點火，在觸摸屏界面上可觀察所選定的燒嘴是否點火成功。

燒嘴控制器在打開燃?xì)庀葘?dǎo)閥后有一小段延時，因此點火變壓器一般延時電點火。如果延時期間火焰檢測器未檢測到火焰，會導(dǎo)致燒嘴控制器鎖定。如果一個或四個燒嘴處于鎖定狀態(tài)，可按紅色的燒嘴復(fù)位按鈕使燒嘴控制器復(fù)位。如果燒嘴點火期間燒嘴控制器反復(fù)鎖定，表明天然氣的壓力不穩(wěn)定、燒嘴的燃?xì)忾y門未打開；或者點火變壓器連線錯誤；或者火焰檢測器存在故障，需要根據(jù)具體原因逐一排除。

2）爐膛預(yù)熱

天然氣沖天爐在加入金屬料前，必須對爐膛、水冷爐柵上的耐火球進(jìn)行預(yù)熱。如果不經(jīng)預(yù)熱而直接加料熔化，鐵液及爐渣極易凝固在出鐵口導(dǎo)致熔化無法繼續(xù)。

在爐膛預(yù)熱前，確保燃?xì)鉅t的出鐵口、備用出鐵口處于封堵狀態(tài)。爐膛預(yù)熱溫度一般以耐火球?qū)拥臏囟葹闇?zhǔn)，耐火球的預(yù)熱溫度至少要高出金屬爐料熔點150℃.爐膛預(yù)熱一般需要45 m in～70 m in，預(yù)熱功率由小逐步增大。

爐膛預(yù)熱期間，在加料平臺上觀察加料口的火焰可以判斷燃燒是否正常。如果火焰高度為加料口的1/3，顏色為淡綠色，表明燒嘴燃燒良好；如果火焰長且呈黃色，表明C O含量高，天然氣濃度過高；如果加料口沒有火焰，表明沒有C O及天然氣濃度過低。

3）裝料和加料

加料前首先將燃燒功率由額定功率的40%增加到70%，然后進(jìn)一步增加到85%，同時設(shè)定在空氣中加氧的體積分?jǐn)?shù)，并將氧氣供應(yīng)旋鈕打到自動檔，當(dāng)各燒嘴穩(wěn)定燃燒后即可開始向爐內(nèi)裝料。

天然氣沖天爐前2批爐料中一般不加入廢鋼，其后的批料中可按需要加10%～20%的優(yōu)質(zhì)廢鋼。天然氣沖天爐裝料，加料動作必須連續(xù)、快速、平穩(wěn)，一直將爐料加到?jīng)_天爐設(shè)定的料面高度。每100 kg金屬爐料中，一般加入1.8 kg白云石、2.0 kg石灰石、1.2 kg碎玻璃、1 kg～1.2 kg耐火球。每100 kg金屬爐料中耐火球的量，取決于所要求的鐵液溫度，增加批料中耐火球的量，會逐步引起爐柵上耐火材料墊層厚度增加，有利于得到高溫鐵液。

在裝料和加料過程中，需要特別注意爐內(nèi)料面的平整性，防止料面傾斜導(dǎo)致某種爐料在爐內(nèi)不均勻分布。耐火球很容易沿傾斜的料面滾落到爐膛某一側(cè)，導(dǎo)致爐柵墊上耐火球?qū)雍穸炔痪鶆?。另外，熔劑必須均勻分布在金屬爐料中，防止熔劑集中分布于爐膛某一側(cè)。

如果熔劑在爐內(nèi)分布不均，會造成爐膛某一側(cè)爐襯材料的過度侵蝕，而另一側(cè)的黏性熔渣會降低天然氣沖天爐的熔化速度及鐵液溫度。如果耐火球在爐料中分布不均，會引起爐柵上耐火材料墊層厚度不均、傾斜，導(dǎo)致熔化故障。

4）燃燒控制

天然氣沖天爐的助燃空氣、氧氣及所使用的天然氣的流量必須經(jīng)過精確的測量和控制，三種氣體的流量必須符合燃燒學(xué)的一般規(guī)律，嚴(yán)格保持在預(yù)定的比例范圍內(nèi)，以獲得最高的燃燒溫度。在助燃空氣內(nèi)加3%～4%的氧氣，有助于提高天然氣的燃燒溫度。燃?xì)饬髁靠刂浦兄陵P(guān)重要的是，燃?xì)獠荒苓^量供應(yīng)，燃?xì)膺^量會導(dǎo)致液態(tài)熔渣向上、穿過爐料層從加料口噴出，導(dǎo)致熔化無法繼續(xù)。熔化期間的送風(fēng)強(qiáng)度一般控制在45 m3/（m in·m2）～55 m3/（m in·m2）之間，否則熔渣很容易從加料口噴出。

在天然氣沖天爐的觸摸屏控制界面上，可以設(shè)定燃燒功率、燃燒混合氣體中天然氣的體積分?jǐn)?shù)、空氣中加氧的體積分?jǐn)?shù)等，控制系統(tǒng)可按設(shè)定的燃燒參數(shù)自動給定有關(guān)氣體的流量。空氣、天然氣、氧氣的流量除了系統(tǒng)自動控制外，也可以手動調(diào)節(jié)。

5）爐膛壓力

第一批爐料加到爐內(nèi)后，爐膛壓力急速上升，后續(xù)加入的爐料導(dǎo)致爐壓增加的幅度逐漸緩慢。當(dāng)爐料達(dá)到預(yù)定料面后爐壓達(dá)到最大值，隨著料面高度的正常波動以及爐料的密度變化，爐膛壓力在最大值附近緩慢波動。

如果燃燒功率下調(diào)后爐壓仍然較高，說明爐料中的熔劑加入量過多或者過少，應(yīng)該及時調(diào)整熔劑的加入量。如果熔劑加入量得不到及時調(diào)整，熔渣會從加料口噴吹出來，最終導(dǎo)致本次熔煉的終止。

6）出鐵口監(jiān)控

第一批爐料加入到爐內(nèi)后大約30 m in，鐵液開始從出鐵口流出，爐渣在1 h～1.5 h后流出爐外。爐柵上的耐火材料球直徑變小后，從爐柵縫隙下落后進(jìn)入爐缸，可能進(jìn)入、阻塞出鐵口（或稱過橋口）。熔化期間確認(rèn)出鐵、出渣口暢通非常重要，如果出鐵/出渣口阻塞，必須盡快疏通。如果出鐵口頻繁阻塞，可以加大出鐵口尺寸。鐵水流出過橋后，熔渣流出時間的長短，取決于過橋的有關(guān)尺寸，即出鐵口的頂端與鐵水流槽底之間的高度差。此高度差應(yīng)盡可能小，以減少爐缸內(nèi)積聚的熔渣量。

7）停爐操作

停爐前最后三批金屬爐料中一般不加入廢鋼，以確保停爐后水冷爐柵上的耐火球床干凈、無滯留的未熔化廢鋼。當(dāng)最后一批料加到爐內(nèi)后，隨料面逐步下降爐壓開始逐步下降，在熔煉結(jié)束時爐壓接近于零。停止加料后，只要熔渣不從加料口噴吹出來，幾個燒嘴應(yīng)盡可能滿功率運行。

當(dāng)出鐵口無鐵液流出時及時關(guān)閉氧氣閥，同時將燃燒功率降低到額定功率的40%一直到完全停止燃?xì)夤?yīng)。當(dāng)爐缸內(nèi)殘留的鐵液排出后，阻塞出鐵口、打開備用出鐵口進(jìn)一步放出殘存在爐缸內(nèi)的少量鐵液和爐渣。當(dāng)爐缸中殘留的鐵液、爐渣被排放干凈后，關(guān)閉天然氣供應(yīng)，繼續(xù)保持鼓風(fēng)機(jī)以70%的額定流量對燃?xì)鉄爝M(jìn)行30 m in冷卻，然后關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)。

8）緊急情況處理

Research Progress and Thoughts on Domestic Tourism Economy_____________________________YI Xiaowen,LIU Kaibang 8

熔煉過程中不管什么原因出現(xiàn)緊急狀況，首先降低燒嘴的燃燒功率到額定值的30%～40%，使得操作人員有足夠的時間來評估、處理緊急情況。天然氣沖天爐可以在40%功率狀況下持續(xù)1 h，直至問題得以解決。

如果緊急狀況需要完全停止熔煉，必須首先停止天然氣的供應(yīng)，然后停止氧氣、空氣的供應(yīng)。緊急狀況處理完后，可以重新將燒嘴點燃，將燃燒功率恢復(fù)到額定值的40%，然后緩慢增加功率到預(yù)定值。

2 純氧天然氣回轉(zhuǎn)爐

2.1 回轉(zhuǎn)爐的熔煉特性

2.1.1 金屬在爐內(nèi)的冶煉過程

回轉(zhuǎn)爐的冶煉過程可以簡要劃分為以下三個階段：

1）熔化階段：金屬爐料由固態(tài)變?yōu)橘|(zhì)地脆弱、柔軟的塑性狀態(tài)。最先的爐體間歇性旋轉(zhuǎn)是必要的，在預(yù)熱爐料的同時，還需要分解大的爐料塊，防止大塊爐料損壞爐襯層。在預(yù)熱末期、爐內(nèi)溫度上升到金屬的熔化溫度時，爐體可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)以提高爐體與爐料之間的傳熱效果。由于爐料中的增碳劑、鐵中一部分碳元素的燃燒，廢氣中C O的含量在不斷增加。

2）均化階段：金屬爐料由塑性狀態(tài)變?yōu)橐后w，合金元素開始溶解進(jìn)入鐵液，同時形成爐渣，碳開始進(jìn)入溶解狀態(tài)，爐體旋轉(zhuǎn)使正在成為液體的金屬成分均勻化，合金元素（硅、錳和碳）溶解進(jìn)入金屬液。熔化階段形成的Fe O和造渣材料共同形成爐渣。

3）過熱階段：熔化的鐵液過熱到出鐵溫度、碳完全溶于鐵液。爐渣和未溶解的增碳劑覆蓋著金屬液，回轉(zhuǎn)的爐襯不斷將熱量傳遞給鐵液，使鐵液過熱、達(dá)到出鐵溫度。

2.1.2 金屬元素的燒損率

純氧燃燒回轉(zhuǎn)化鐵爐中硅、錳等元素的燒損率相當(dāng)于燃焦沖天爐。表2為C、Si、Mn各元素在回轉(zhuǎn)化鐵爐中的一般燒損率，供參考。

表2 回轉(zhuǎn)化鐵爐的元素?zé)龘p率

2.1.3 鐵液的孕育處理

回轉(zhuǎn)化鐵爐的熔化特性類同于感應(yīng)電爐，鐵液中的結(jié)晶核心一般少于燃焦沖天爐所熔化的鐵液，鑄件容易出現(xiàn)白口和石墨缺陷，鐵液澆注前需要進(jìn)行孕育處理。孕育劑一般為硅鐵，也可以使用粒度0.1 mm～0.8 mm的電極石墨粉。另外，回轉(zhuǎn)化鐵爐宜選用微量元素含量較高的生鐵，盡量提高原鐵液中結(jié)晶核心的數(shù)量。

2.2 回轉(zhuǎn)爐的爐襯

2.2.1 爐襯及其打結(jié)

在爐膛內(nèi)修筑耐火襯里前，利用爐體傾轉(zhuǎn)液壓缸使?fàn)t體軸線處于鉛垂?fàn)顟B(tài)，然后拆開位于上方的圓錐體與爐體中段的聯(lián)結(jié)螺栓，移開圓錐體。接下來將澆注?；驌v打模放置在爐殼中，從底部的圓錐開始，由下向上逐層澆注或搗打。完成下部圓錐體以及爐體中段的爐襯后，將剛才移走的上部圓錐體重新放置在爐體中段上，并用螺栓將有關(guān)法蘭牢固聯(lián)結(jié)為一體，繼續(xù)進(jìn)行上圓錐體內(nèi)耐火材料的修筑。搗打?？梢灾谱鳛榭刹鸱纸Y(jié)構(gòu)，爐襯搗打結(jié)束后，通過爐體上最大的孔洞（尾氣孔）取出搗打模。

2.2.2 爐襯燒結(jié)

澆注或搗打混合料中含有一定水分，因此爐襯修筑完成后，必須首先逐步干燥。一般首先風(fēng)干一天，接下來用空氣燒嘴進(jìn)行低溫干燥，低溫干燥的溫度范圍為150℃～300℃，低溫干燥時間至少為24 h.

經(jīng)低溫干燥后，爐襯已有了一定強(qiáng)度，爐體可以傾轉(zhuǎn)到水平位置（即0°位置），開始爐襯的燒結(jié)。燒結(jié)就是用純氧天然氣燒嘴加熱爐襯，按規(guī)定的升溫曲線將爐襯加熱到爐襯預(yù)定溫度。在燒結(jié)過程中，必須用熱電偶或紅外高溫計，按燒結(jié)工藝規(guī)定的時間間隔定期測量爐內(nèi)溫度。

根據(jù)爐體的尺寸大小，包括拆除舊襯、修筑新襯、干燥和燒結(jié)在內(nèi)，修筑一個爐襯大概需要4～7天時間。

2.2.3 提高爐襯壽命的措施

回轉(zhuǎn)爐的新修爐襯，一般可以持續(xù)熔化100～150爐次不必維修，合適的修補(bǔ)措施可增加爐齡到350～500爐次。為了延長爐襯使用壽命，必須避免機(jī)械應(yīng)力、化學(xué)侵蝕和熱應(yīng)力對爐襯的不利影響。例如，降低熔渣的堿度，防止?fàn)t襯過熱，控制加料時爐膛內(nèi)的溫度、注意加料的順序、減少爐料對爐襯的沖擊等。

2.3 回轉(zhuǎn)爐的熔化操作

2.3.1 操作過程

操作前首先檢查回轉(zhuǎn)化鐵爐的安全防護(hù)裝置、天然氣、氧氣、冷卻水系統(tǒng)、加料系統(tǒng)等，是否處于安全和正常狀態(tài)，特別是要注意天然氣和氧氣的壓力是否正常。如果設(shè)備處于正常狀態(tài)，按下列步驟操作：

（1）加料：用液壓缸使?fàn)t體傾斜30°～35°借助加料裝置向爐內(nèi)加入金屬爐料和增碳劑，回轉(zhuǎn)爐的加料裝置包括加料溜槽、加料桶、振動輸送機(jī)、板式輸送機(jī)等。

（2）堵塞出鐵口：可靠堵塞爐體上的出鐵口，以防所熔化的液態(tài)金屬溢出爐外。

（3）均勻布料：加料完成后熔煉前，用適當(dāng)?shù)墓ぞ甙瞧綘t內(nèi)金屬爐料，使?fàn)t料沿爐膛分布均勻。

（4）疏通燒嘴孔：加料完成后熔煉前，清除燒嘴孔可能粘附的爐渣，確保其暢通無阻。

（5）熔煉：將轉(zhuǎn)臂上的燒嘴旋轉(zhuǎn)到回轉(zhuǎn)爐燒嘴孔，點燃燒嘴。在熔煉開始階段，正反兩個方向、間歇、慢速旋轉(zhuǎn)爐體：正向旋轉(zhuǎn)90°～120°，停2 m in～3 m in；再反向旋轉(zhuǎn)90°～120°，停2 m in～3 m in.回轉(zhuǎn)爐的控制系統(tǒng)中，一般包含爐體旋轉(zhuǎn)的自動程序。如果加熱開始階段直接連續(xù)快速旋轉(zhuǎn)爐體，大塊的金屬爐料會損害爐襯，不利于提高爐襯壽命。當(dāng)爐內(nèi)的金屬材料的塊度變小、變軟時，爐體才可以按照自動控制程序連續(xù)、快速旋轉(zhuǎn)。

6）檢查鐵液溫度：熔煉過程結(jié)束時，用長度大于700 mm可伸入爐內(nèi)的溫度測桿，通過燒嘴孔或尾氣孔測量爐內(nèi)鐵液溫度。

7）鐵液成分檢查：出鐵前從爐內(nèi)取一個試樣，用熱分析法檢查鐵液中碳、硅、錳的含量，確認(rèn)鐵液的化學(xué)成分符合鑄件要求。

8）打開出鐵口：用長度大于500 mm的鋼釬，打開用出鐵口，必要時可以用氧弧棒燒開出鐵口。

9）出鐵：提前利用地面平車或者吊軌將澆包移至回轉(zhuǎn)爐出鐵口，使金屬液流入澆包。出鐵期間，需要防止熔渣會進(jìn)入澆包或者阻塞出鐵孔。

10）出渣：出盡爐內(nèi)鐵液后，用液壓缸使?fàn)t體軸線呈鉛垂?fàn)顟B(tài)，以傾出爐渣。如果必要可以再次開啟燒嘴以加熱爐渣，增加爐渣的流動性。

出渣后則本爐次熔化作業(yè)結(jié)束，清掃和整理出鐵口、出渣口后，可以準(zhǔn)備進(jìn)行下一爐次的熔化。

2.3.2 增碳劑與增碳操作

純氧燃燒回轉(zhuǎn)化鐵爐不同于燃焦沖天爐，鐵液無法在熔煉中吸收焦炭中的碳，金屬爐料中的碳含量呈下降趨勢，碳元素?zé)龘p的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20%～25%之間，必須通過添加增碳劑彌補(bǔ)碳的燒損。

回轉(zhuǎn)化鐵爐常用的增碳劑包括：電極石墨、強(qiáng)化石油焦、普通焦炭等三種。電極石墨因其純度高、密度大，容易溶入鐵液，增碳效果最好。石墨增碳效果好的原因在于它的密度，較大的密度使其漂浮在渣層以下，可與鐵液密切接觸，但電極石墨的價格較高。

焦炭（石油焦和普通焦炭）因其價格低廉，一般隨爐料加入爐內(nèi)，被廣泛用作回轉(zhuǎn)化鐵爐的增碳劑。隨爐料加入爐內(nèi)的焦炭，除了溶入金屬液增加含碳量外，還可以在爐內(nèi)高溫缺氧環(huán)境中生成一定量的一氧化碳，產(chǎn)生熱量同時減少爐內(nèi)的氧化性氣氛。

回轉(zhuǎn)化鐵爐的增碳操作，有以下兩種方法：

1）加入法。將增碳劑隨同其他金屬和非金屬材料加入回轉(zhuǎn)爐。該增碳法的操作過程最為簡單，不存在增碳作業(yè)可能涉及的操作時間和溫度損失問題，使用最為普遍。在爐內(nèi)缺氧環(huán)境中受到高溫烘烤的增碳劑，不完全燃燒生成一定量的一氧化碳，可使冶煉時間縮短15%，同時可以減少金屬爐料表面生成的Fe O量、減少鐵的燒損。該增碳法增碳劑的回收利用率低、增碳效率約為25%～35%，調(diào)整鐵液中含碳量的范圍很小。另外，該法導(dǎo)致尾氣中的一氧化碳含量大幅度增加，一氧化碳在爐體尾氣口遇到新鮮空氣后，在尾氣彎管中燃燒產(chǎn)生的熱量容易導(dǎo)致除塵系統(tǒng)的損壞。

2）吹入法。一種是在壓縮空氣的作用下，用吹管將增碳劑吹送到柔軟的、半固態(tài)的爐料中。在爐渣形成前，將增碳劑吹送到半固態(tài)的爐料中、或者半固態(tài)的爐料與爐襯之間。增碳劑吹送期間，需要爐體不斷旋轉(zhuǎn)，以利于增碳劑與半熔融材料的充分混合。另一種是在壓縮空氣的作用下，用吹管將增碳劑吹入爐渣面以下的金屬熔池中。

吹入法所使用的增碳劑一般為電極石墨。吹入法的增碳效率較高，約為60%～70%，可以精確調(diào)整金屬液中的碳含量。經(jīng)驗證明，增碳劑加入爐內(nèi)的時間越晚，增碳效率越高。但是該法需要相應(yīng)的壓力容器系統(tǒng)，需要較高的操作技巧，同時容易引起爐渣發(fā)泡（發(fā)渣）問題。

［1］Taft R T，Perhins H S.八十年代前的無焦沖天爐［J］.孟繁玉，編譯.鑄造設(shè)備與工藝，1991（1）：54-58.

［2］張明，王錄才，吉守勤.天然氣沖天爐的結(jié)構(gòu)與熔化原理［J］.鑄造設(shè)備與工藝，2016（4）：1-6.

TG232

A

1674-6694（2016）06-0001-05

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.06.001

2016-09-11

張明（1958-），男，高級工程師，主要從事沖天爐技術(shù)的研究。

王錄才（1965-），男，教授，太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院。