1 铸铁冲天炉熔炼 cupola processing cast iron 常州精棱铸锻有限公司 人力资源部铸铁冲天炉熔炼 铸铁熔炼方法之一。是铸件生产的重要环节。铸铁熔炉种类很多，其中冲天炉应用最广，常见的是以焦炭为燃料。它具有熔化率高，操作简便，成本低，可连续作业等优点；但铁水和焦炭接触有增硫、增碳的现象，元素烧损较大等。有的利用当地资源，发展了以煤气、煤粉、燃油或天然气为燃料的冲天炉。随着电力工业的发展和对铸件要求的提高。不少采用感应电炉或电弧炉熔炼铸铁。并在此基础上发展为比较先进的双联法熔炼(见铸铁双联法熔炼)。图1 冲天炉基本结构 1-除尘器；2-烟囱；3-进风；4-送风系统；5-过桥； 6-前炉；7-出渣口；8-出铁口；9-出铁槽；10-支柱； 11-炉底板；12-通风；13-加料口 5 冲天炉结构以焦炭为燃料的冲天炉基本结构见图1。 (1)内径。由炉子熔化率和熔化强度确定： 冲天炉内径和生产率见表1。表1 冲天炉内径和生产率生产率/th-1123571015炉体为一直立的圆筒，由钢板卷成，内砌耐火砖炉衬。炉膛上部有加料口，下有炉底，为了向炉内鼓风助燃，炉膛下部设有1～3排风口，外有风箱，便于均匀向各风口送风。在炉前有前炉，用以贮存铁水。冲天炉和前炉之间以过桥连接。冲天炉内熔化的铁水和炉渣不断流入前炉贮存。在前炉壁上开有出渣口，以排放炉渣；下部设有出铁口，经出铁槽出铁。冲天炉一般装在炉底盘上，由4根支柱支承，炉底装有对开的炉底门。开炉前，关好炉底门，并用砂混合料捣实炉底。熔化结束后，打开炉底门，将砂床和剩余的焦炭炉料等打下来。烟囱也是在钢板壳内由耐火材料砌成，其顶部一般装有捕集火花的除尘器。除了主体外还有许多辅助设备，包括上料机、鼓风机、料称、料车、起重和水渣处理等设备。熔化过程图2为冲天炉熔化过程示意图。 图2 冲天炉熔化过程示意图 1-溶剂和铁样；2-风口；3-铁水；4-熔渣；5-前炉；6-焦层炉内铁料的熔化区域称熔化带；熔化带以上至加料口称预热带；熔化带以下至下排风口之间的区域称过热带。开炉前将焦炭加到风口以上规定高度，这部分称为底焦。由下排风口中心线至底焦上平面的距离称为底焦高度。熔化时风由冲天炉风口吹入炉内，使焦炭炽热燃烧。 11 底焦上面加石灰石作熔剂，然后加铁料。接着重复加入层焦、石灰石和铁料。熔化时底焦不断燃烧消耗，因此必须补充，加入补充的焦炭称为层焦。为了使铁料在熔化前能充分预热，炉料应连续加入，直至加料口为止。铁料被加热熔化，铁水沿底焦的缝隙向下流动，由于底焦温度很高，铁水在下行过程中不断被加热提温，然后流入前炉贮存。 12 熔化啄干寸料金属炉料有铸造生铁、废钢、回炉料和硅铁、锰铁等合金。燃料主要有焦炭。造渣熔剂有石灰石、萤石等。根据铸铁的技术要求，考虑到熔炼过程中元素的增损情况，须进行配料计算并称量入炉。 13 冲天炉的结构参数一般根据生产经验来选择和确定。 (2)炉壳直径D1由下式确定：D1=D+2(T+δ)中T为耐火材料层厚度，随炉内径而变，180～300mm；δ为炉壳与耐火材料层之间的间隙，10～20mm，中间填以干砂、炉渣等。 14 (3)冲天炉的有效高度。指第一排风口至加料口下沿的高度。它是一个重要参数，影响炉料预热效果和铁水的温度。有效高度过高会出现棚料和增大阻力。有效高度一般取炉子内径D的5～7倍。冲天炉的有效高度与生产率见表2。 15 表2 冲天炉的有效高度与生产率(4)炉缸高度。指第一排风口中心线至炉底砂床面的距离。有前炉的冲天炉，炉缸高度较小，可取100mm。炉缸高度对生产灰口铸铁的冲天炉随生产率而改变(表3)。炉底面有斜度，过桥口前炉处大后炉处小。 17 表3 炉缸高度与冲天炉生产率(5)前炉。生产大中型铸件，每次需要较多铁水，则应设置前炉。其内径和容量可根据生产率参考表4确定。 19 表4 冲天炉前炉参数(6)烟囱和除尘器。冲天炉熔炼时，炉气带出的粉尘数量是铁水量的0.5％～1.0％，其中焦炭末占40％，灰尘占60％；排出有CO、SO2、HF等有害气体，对环保有害。 21 必须捕集净化后才能排放。烟囱是炉身的延续，一般烟囱外壳与炉身相同，5t/h以上的冲天炉，烟囱的直径应当缩小。烟囱高度指加料口下沿以上的筒形部分，应高于厂房3m以上，一般为有效高度的80％～100％。被采用的除尘器大致分干、湿法两种。旋风式除尘器(图3)有一定的除尘效果，淋水除尘装置见4。 22 图3 旋风式除尘器 1-烟囱；2-漏灰管；3-除尘器；4-顶罩；5-螺旋导向板；6-修理门；7-排灰孔 23 图4 淋水除尘装置 1-分配室；2-旋转喷雾；3-顶罩；4-耐酸混凝土层；5-冲天炉烟囱 24 铸铁的熔炼 为了生产高质量的铸件，首先要求熔炼出合格的金属液。熔炼铸造合金液应符合下列要求： （1）金属液温度足够高。 （2）金属液的化学成分应符合要求。 （3）熔化效率高，燃料消耗少。 大多数工厂熔炼铸铁是用冲天炉，也可用工频电炉。冲天炉的结构简单，操作方便，燃料消耗少，熔化的效率也较高。 25 浇注、落砂、清理 7.6.1浇注 把液体金属液浇入铸型的过程称为浇注。浇注工序对铸件的质量影响很大。浇注操作不当常引起浇不足、冷隔、跑火、夹渣和缩孔等缺陷。 26 1.浇注前应做好的准备工作 （1）清理浇注时行走的通道，不应有杂物挡道，更不能有积水。 （2）了解要浇注铸件的重量、大小、形状和铁水牌号等，做到心中有数。 （3）上下砂型要紧固，以免浇注时由于铁水浮力将上箱抬起，造成跑火，单件小批量生产时，使用压铁压箱，压铁的重量按经验一般为铸件重量的3～5倍：成批大量生产时，多使用专用的卡子或螺栓紧固砂型。 （4）浇注的用具及设备，如挡渣勾、浇包等，要烘干，以免降低铁水的温度及引起铁水飞溅。