提高冲天炉熔炼水平的实践

李婷婷

（晋中职业技术学院机电工程系，山西 晋中 030600）

冲天炉熔炼在我国应用比较普遍，起步门槛也比较低。只要有了焦炭、铁料和即使是用汽油桶搭起的冲天炉，一般人都会觉得已经具备了铁水熔炼的条件。而且实际上很多铸造车间就是这样起步的，也还有很多铸造车间还在这样运行着。笔者曾接触到一个个体企业的铸造车间，一座3 t/h冲天炉，一天要用最少8 h、3 t多焦炭来熔化不足8 t铁水，铸件内在质量和浪费程度可谓触目惊心。所以说，提高冲天炉熔炼水平的话题，远远不止于单纯的技术层面上。

1 冲天炉选型

根据标准JB/T50155-1999，规定了机械工业企业以焦炭为燃料，熔化能力为1 t/h～20t/h，生产灰铸铁、马口铸铁、球墨铸铁的冲天炉能耗分等标准，具体数据见表1。

表1 冲天炉能耗分等标准

理论和实践都证明，在满足温度要求的前提下，能耗愈少，元素氧化烧损愈少，铁水质量也愈高。所以，为了达到上表的能耗指标要求，也为了提高冲天炉的熔炼水平，冲天炉选型应该从炉型、熔化能力、熔化工艺、余热利用等方面多加考虑，具体的建议是：新上炉型尽量选择热风冲天炉，包括自热式和外热式冲天炉，这会大大提高铁焦比，有效降低能耗；尽量选择熔化能力大的炉型，因为一般来讲，熔化能力大的冲天炉，热量集中，散热少，能耗较低；充分发挥冲天炉熔化能力强而电炉过热升温容易的特点，尽量选择冲天炉-电炉双联工艺，那怕是部分双联；冲天炉-电炉双联工艺具有能耗少、铁水质量高、组织生产容易等优点。有些情况下，即使铁水等级要求不高，光从组织生产的角度考虑，选择双联工艺也是很有优势的。比如纺机类铸件，就因为种类多、大小差别大而比较适合冲天炉-电炉的部分双联工艺，既冲天炉铁水在成分、温度满足要求的情况下直接浇注，而在温度低、成分不合适及熔化能力过剩的情况下进电炉调整。

冲天炉余热可以考虑用作烘芯、热处理、洗澡等用途。

2 原材料准备

冲天炉用原材料的选用标准比较容易查到。但是以下几个问题虽然普通，在生产实际中对冲天炉熔炼水平的影响程度却是比较大的。

炉料块度：废钢、回炉料的块度问题，是冲天炉生产管理中的一个大问题。冲天炉熔炼水平高的企业，在这个问题上一定处理的很好。而有些企业就没有引起足够的重视，以为大块炉料最终还是会化下来的，因为这毕竟节省了破碎的费用。因此棚料成了正常现象。隐性的串料和计量误差问题，更不容易被发现。温度和成分的大副波动就是在这种情况下产生的。

除锈：由于增加除锈工序，会增加炉料的搬运次数，加大搬运工作量，同时也会产生粉尘污染，所以能够坚持除锈的企业并不多。但是由于锈蚀引起的元素烧损、铁水氧化和热量损失，是限制铁水质量进一步提高的一道门槛，在熔炼高牌号铁水时，这道工序是成功的关键。

炉料隔离：一般有几种牌号的产品，就会有几种不同成分的回炉料。能够做到将不同牌号的回炉料隔离使用，不仅减少了成分波动，而且有利于最大限度的利用回炉料中的原有元素，做到最大程度的降本增效。

及时供料：冲天炉熔化能力强，吞吐炉料的速度很快。原辅炉料种类较多，缺一不可。冲天炉熔化是一个不可逆的连续的过程，所以对连续供料的要求是很高的。任何原因引起的放风、停风，都会对铁水质量和能耗造成影响。

3 熔炼操作

冲天炉熔炼的过程复杂，因此按规程操作应该做到一丝不苟。其中以下几点比较容易忽视，要提高冲天炉的熔炼水平，应该引起足够的重视。

满炉熔化：由于加料口炉气温度高，料位控制比较困难。再者料位愈高愈容易造成棚料。所以实际生产中低料位熔化的时间比例很高。炉料预热不充分，风压风量不稳定，细碎焦粒被吹走，炉气氧化气氛增加，热量大量损失。笔者在某厂做过统计，只采取满炉熔化一项措施，就使熔化速度提高20%以上，铁焦比提高将近0.5。

勤捅风眼：焦炭灰分高、熔剂量少、炉衬脱落等多种原因都会引起风眼堵塞。风眼堵塞后使风口比例发生变化，不仅影响铁水温度和熔化速度，还会使炉内冶金反应氛围改变，使炉况恶化。个别风眼长时间的堵塞，会使炉形变化，严重时曾有化穿炉壁的现象。

少放风：放风就是减小风量。在遇到造型设备故障，需要减慢熔化速度的情况下，应该是宁可停风，也不放风。停风能养炉，冶金反应氛围变化小，而放风会造成严重的元素烧损和成分波动。虽然通过最佳风量图，理论上可以通过改变层焦比例和风量大小两个办法来达到最佳炉况的目的，但是实际上直接定量控制风量很难实现，精度也很不理想。生产实际中，将风量恒定，然后通过加减层焦、补焦、隔离焦等手段，能达到很好的调节炉况的目的。

前炉调均：冲天炉熔化过程中，由于计量误差、炉料熔点不一样、炉料块度过大等原因，造成的串料现象在所难免。单批炉料的成分值很不稳定，也就是说从过桥获得的铁水成分是很难控制的。前炉积攒较多的铁水，可以起到很好的成分调均作用。尤其是使用转包的车间，更应该注意有意多存铁水，以减少成分波动。

4 炉前处理

铁水在炉前比较有效的处理工艺就是加硅铁孕育。也就是说，熔化好的铁水在炉前比较容易向增硅的方向调整，而向相反的方向调整却没有有效的办法。所以，在配料阶段就要考虑到炉前处理的操作，有意将铁水成分向含硅量较低的水平计算，以免出现因含硅量过高而无法处理的情况发生。

尽管热分析、光谱仪、快速碳硫仪等炉前铁水快速化验仪器的应用愈来愈成熟，但是三角试样检验法仍然是最快、最有效的炉前检验手段。要掌握好三角试样检验技术，稳定的淬火手法是关键。值得推荐的方法是在湿砂中反复翻抄试样，以求冷却速度稳定。

5 结 论

提高冲天炉的熔炼水平，不一定非要更换更复杂的熔化设备，也不一定非得采用更先进的检测设备。把基础的工作做到位，使关键的操作做到受控，就能使冲天炉熔化技术提高到一个稳定的水平。

［1］梁秋生.冲天炉微机自动加料的精度分析与实践［J］.铸造技术，2005（3）：178-180.

［2］宋强.我国冲天炉现状及发展趋势［J］.铸造设备与工艺，2009（3）：1-2.

［3］梁秋生.冲天炉熔炼控制新思路［J］.铸造设备研究，2008（5）：1-4.