提高沖天爐熔煉水平的實踐

李婷婷

（晉中職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，山西 晉中 030600）

沖天爐熔煉在我國應(yīng)用比較普遍，起步門檻也比較低。只要有了焦炭、鐵料和即使是用汽油桶搭起的沖天爐，一般人都會覺得已經(jīng)具備了鐵水熔煉的條件。而且實際上很多鑄造車間就是這樣起步的，也還有很多鑄造車間還在這樣運行著。筆者曾接觸到一個個體企業(yè)的鑄造車間，一座3 t/h沖天爐，一天要用最少8 h、3 t多焦炭來熔化不足8 t鐵水，鑄件內(nèi)在質(zhì)量和浪費程度可謂觸目驚心。所以說，提高沖天爐熔煉水平的話題，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于單純的技術(shù)層面上。

1 沖天爐選型

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JB/T50155-1999，規(guī)定了機(jī)械工業(yè)企業(yè)以焦炭為燃料，熔化能力為1 t/h～20t/h，生產(chǎn)灰鑄鐵、馬口鑄鐵、球墨鑄鐵的沖天爐能耗分等標(biāo)準(zhǔn)，具體數(shù)據(jù)見表1。

表1 沖天爐能耗分等標(biāo)準(zhǔn)

理論和實踐都證明，在滿足溫度要求的前提下，能耗愈少，元素氧化燒損愈少，鐵水質(zhì)量也愈高。所以，為了達(dá)到上表的能耗指標(biāo)要求，也為了提高沖天爐的熔煉水平，沖天爐選型應(yīng)該從爐型、熔化能力、熔化工藝、余熱利用等方面多加考慮，具體的建議是：新上爐型盡量選擇熱風(fēng)沖天爐，包括自熱式和外熱式?jīng)_天爐，這會大大提高鐵焦比，有效降低能耗；盡量選擇熔化能力大的爐型，因為一般來講，熔化能力大的沖天爐，熱量集中，散熱少，能耗較低；充分發(fā)揮沖天爐熔化能力強(qiáng)而電爐過熱升溫容易的特點，盡量選擇沖天爐-電爐雙聯(lián)工藝，那怕是部分雙聯(lián)；沖天爐-電爐雙聯(lián)工藝具有能耗少、鐵水質(zhì)量高、組織生產(chǎn)容易等優(yōu)點。有些情況下，即使鐵水等級要求不高，光從組織生產(chǎn)的角度考慮，選擇雙聯(lián)工藝也是很有優(yōu)勢的。比如紡機(jī)類鑄件，就因為種類多、大小差別大而比較適合沖天爐-電爐的部分雙聯(lián)工藝，既沖天爐鐵水在成分、溫度滿足要求的情況下直接澆注，而在溫度低、成分不合適及熔化能力過剩的情況下進(jìn)電爐調(diào)整。

沖天爐余熱可以考慮用作烘芯、熱處理、洗澡等用途。

2 原材料準(zhǔn)備

沖天爐用原材料的選用標(biāo)準(zhǔn)比較容易查到。但是以下幾個問題雖然普通，在生產(chǎn)實際中對沖天爐熔煉水平的影響程度卻是比較大的。

爐料塊度：廢鋼、回爐料的塊度問題，是沖天爐生產(chǎn)管理中的一個大問題。沖天爐熔煉水平高的企業(yè)，在這個問題上一定處理的很好。而有些企業(yè)就沒有引起足夠的重視，以為大塊爐料最終還是會化下來的，因為這畢竟節(jié)省了破碎的費用。因此棚料成了正常現(xiàn)象。隱性的串料和計量誤差問題，更不容易被發(fā)現(xiàn)。溫度和成分的大副波動就是在這種情況下產(chǎn)生的。

除銹：由于增加除銹工序，會增加爐料的搬運次數(shù)，加大搬運工作量，同時也會產(chǎn)生粉塵污染，所以能夠堅持除銹的企業(yè)并不多。但是由于銹蝕引起的元素?zé)龘p、鐵水氧化和熱量損失，是限制鐵水質(zhì)量進(jìn)一步提高的一道門檻，在熔煉高牌號鐵水時，這道工序是成功的關(guān)鍵。

爐料隔離：一般有幾種牌號的產(chǎn)品，就會有幾種不同成分的回爐料。能夠做到將不同牌號的回爐料隔離使用，不僅減少了成分波動，而且有利于最大限度的利用回爐料中的原有元素，做到最大程度的降本增效。

及時供料：沖天爐熔化能力強(qiáng)，吞吐爐料的速度很快。原輔爐料種類較多，缺一不可。沖天爐熔化是一個不可逆的連續(xù)的過程，所以對連續(xù)供料的要求是很高的。任何原因引起的放風(fēng)、停風(fēng)，都會對鐵水質(zhì)量和能耗造成影響。

3 熔煉操作

沖天爐熔煉的過程復(fù)雜，因此按規(guī)程操作應(yīng)該做到一絲不茍。其中以下幾點比較容易忽視，要提高沖天爐的熔煉水平，應(yīng)該引起足夠的重視。

滿爐熔化：由于加料口爐氣溫度高，料位控制比較困難。再者料位愈高愈容易造成棚料。所以實際生產(chǎn)中低料位熔化的時間比例很高。爐料預(yù)熱不充分，風(fēng)壓風(fēng)量不穩(wěn)定，細(xì)碎焦粒被吹走，爐氣氧化氣氛增加，熱量大量損失。筆者在某廠做過統(tǒng)計，只采取滿爐熔化一項措施，就使熔化速度提高20%以上，鐵焦比提高將近0.5。

勤捅風(fēng)眼：焦炭灰分高、熔劑量少、爐襯脫落等多種原因都會引起風(fēng)眼堵塞。風(fēng)眼堵塞后使風(fēng)口比例發(fā)生變化，不僅影響鐵水溫度和熔化速度，還會使?fàn)t內(nèi)冶金反應(yīng)氛圍改變，使?fàn)t況惡化。個別風(fēng)眼長時間的堵塞，會使?fàn)t形變化，嚴(yán)重時曾有化穿爐壁的現(xiàn)象。

少放風(fēng)：放風(fēng)就是減小風(fēng)量。在遇到造型設(shè)備故障，需要減慢熔化速度的情況下，應(yīng)該是寧可停風(fēng)，也不放風(fēng)。停風(fēng)能養(yǎng)爐，冶金反應(yīng)氛圍變化小，而放風(fēng)會造成嚴(yán)重的元素?zé)龘p和成分波動。雖然通過最佳風(fēng)量圖，理論上可以通過改變層焦比例和風(fēng)量大小兩個辦法來達(dá)到最佳爐況的目的，但是實際上直接定量控制風(fēng)量很難實現(xiàn)，精度也很不理想。生產(chǎn)實際中，將風(fēng)量恒定，然后通過加減層焦、補(bǔ)焦、隔離焦等手段，能達(dá)到很好的調(diào)節(jié)爐況的目的。

前爐調(diào)均：沖天爐熔化過程中，由于計量誤差、爐料熔點不一樣、爐料塊度過大等原因，造成的串料現(xiàn)象在所難免。單批爐料的成分值很不穩(wěn)定，也就是說從過橋獲得的鐵水成分是很難控制的。前爐積攢較多的鐵水，可以起到很好的成分調(diào)均作用。尤其是使用轉(zhuǎn)包的車間，更應(yīng)該注意有意多存鐵水，以減少成分波動。

4 爐前處理

鐵水在爐前比較有效的處理工藝就是加硅鐵孕育。也就是說，熔化好的鐵水在爐前比較容易向增硅的方向調(diào)整，而向相反的方向調(diào)整卻沒有有效的辦法。所以，在配料階段就要考慮到爐前處理的操作，有意將鐵水成分向含硅量較低的水平計算，以免出現(xiàn)因含硅量過高而無法處理的情況發(fā)生。

盡管熱分析、光譜儀、快速碳硫儀等爐前鐵水快速化驗儀器的應(yīng)用愈來愈成熟，但是三角試樣檢驗法仍然是最快、最有效的爐前檢驗手段。要掌握好三角試樣檢驗技術(shù)，穩(wěn)定的淬火手法是關(guān)鍵。值得推薦的方法是在濕砂中反復(fù)翻抄試樣，以求冷卻速度穩(wěn)定。

5 結(jié) 論

提高沖天爐的熔煉水平，不一定非要更換更復(fù)雜的熔化設(shè)備，也不一定非得采用更先進(jìn)的檢測設(shè)備。把基礎(chǔ)的工作做到位，使關(guān)鍵的操作做到受控，就能使沖天爐熔化技術(shù)提高到一個穩(wěn)定的水平。

［1］梁秋生.沖天爐微機(jī)自動加料的精度分析與實踐［J］.鑄造技術(shù)，2005（3）：178-180.

［2］宋強(qiáng).我國沖天爐現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.鑄造設(shè)備與工藝，2009（3）：1-2.

［3］梁秋生.沖天爐熔煉控制新思路［J］.鑄造設(shè)備研究，2008（5）：1-4.