冲天炉
发布时间:2008-08-02 00:00
作者:互联网
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冲天炉(卷名:
机械工程)
cupola
一种竖式圆筒形
熔炼铸铁的铸造设备。主要用于铸
铁件
生产,也用以配合
转炉炼
钢,有时还用来化
铜,因炉顶开口向上,故称冲天炉。
简史
古代生产铸铁,
铁水直接来自
炼铁炉。公元10世纪前后,中国宋代已有因移动方便而称为“行炉”的化铁炉。当时行炉不仅被用作化铁设备,而且还用作守城武器。1330年元代陈椿所著《敖波图》描绘了有铸铁盘的化铁炉,称为搀炉,炉身可以倾斜以便出铁。以后又加
高炉身成为三节炉,这种炉已脱离了炼铁炉结构,是冲天炉的雏形。17~18世纪,欧洲流行一种用于补锅的小型化铁炉。1794年,
英国J.威尔
金森仿补锅化铁炉制造了第一座近似现代的冲天炉,并配备了用
蒸汽机驱动的
鼓风机。20世纪以来,冲天炉结构和熔炼
工艺有了很大发展,主要有:①多排风口送风冲天炉,它是为强化
灰分高、块度小、
强度低的劣质
焦炭的燃烧而出现的两排或两排以上的小风口冲天炉,风口总面积只占炉子内截面积的5%左右,风口区炉径缩小,向
熔化带逐渐扩大。②双排风口大排距送风冲天炉,它的风口排距比正常大2~3倍,在500~900毫米之间,每排进风可由单独风箱
供给,也可由一个总风箱提供。③冲天炉-电炉双联熔炼,能充分发挥冲天炉优异的熔化
能力和电炉良好的
过热能力。④提高送风温度,或增加送风中的含氧量。
结构
冲天炉(见彩图)炉身下部坐在底座上,上部侧面开有加料口,
底部安有带铰链的门供熔化结束后清炉用。离炉底350~700毫米处有1~2排空气
进口,称为风口,沿炉身圆周均匀分布。风口下部是炉缸,开有出铁口和
出渣口。从加料口以下至风口为
金属炉料的预
热带和熔化带。冲天炉圆筒形炉身外壳用
钢板制成,钢板壳内壁用耐火材料砌成炉衬。在熔化带周围,由于炉温高,有些场合,这一部分不用耐火材料炉衬,而在炉壳外面设环形
水管,向炉壳喷淋
冷却水。在中国,有的冲天炉还在炉身外部设置积蓄铁水的固定式前炉,前炉与冲天炉炉缸相连,从前炉中出铁水和排渣。前炉可利用电、油或
煤气加热,用以对铁水进行保温或升温。
工作过程
先将一定量的
铸造焦炭装入炉内作为底焦。点火后,将底焦加至规定高度,从风口至底焦的顶面为底焦高度。然后按炉子的熔化率将配好的
石灰石、金属炉料和层焦按次序分批地从加料口加入。在整个
开炉过程中保持炉料顶面在加料口下沿。经风口鼓入炉内的空气同底焦发生燃烧反应,生成的高温炉气向上流动,对炉料加热,并使底焦顶面上的第一批金属炉料熔化。熔化后的铁滴在下落到炉缸的过程中,被高温炉气和炽热的焦炭进一步加热,这一过程称为过热。随着底焦的烧失和金属炉料的熔化,料层逐渐下降。每批炉料熔化后,
燃料由外加的层焦补充,使底焦高度基本上保持不变,整个熔化过程连续进行。
炉料中的
石灰石在高温炉气的作用下分解成石灰和二氧化
碳。石灰是碱性氧化物,它能和焦炭中的灰分和炉料中的杂质、金属氧化物等酸性物质结合成
熔点较低的
炉渣。熔化的炉渣也下落到炉缸,并浮在铁水上。
在冲天炉内,同时进行着底焦的燃烧、热量的传递和
冶金反应 3个重要过程。根据物理、化学反应的不同,冲天炉以燃烧区为核心,自上而下分为:预热带、熔化带、还原带、氧化带和炉缸等 5个区域。由于炉气、焦炭和炉渣的作用,熔化后的金属成分也发生一定的变化。在铸铁的5大元素中,碳和硫一般会增加,
硅和
锰一般会
烧损,磷则变化不大。铁水的最终化学成分,就是金属炉料的原始成分和熔炼过程中成分变化的综合结果。
参考书目
陆文华主编:《铸铁及其熔炼》,机械工业出版社,北京,1981。
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。