熔铁炉
由石英砂等制成的炼铁设备
熔铁炉炉体由炉壳、感应圈、炉衬、倾炉减速箱等四个部分组成,炉壳用非磁性材料制成,感应线圈是由矩形空心管制成的螺旋状筒体,熔炼时管内通冷却水。线圈引出铜排与水冷电缆连通,炉衬紧靠感应圈,由石英砂打实烧结而成,炉体的倾动由倾炉减速箱直接转动。倾炉减速箱系二级涡轮变速,自锁性能好,转动平稳可靠,出现紧急断电时看收工倾炉,避免危险。可以通过选炉开关对两台炉体的倾炉减速箱电动机的控制进行选择,带有四芯橡皮线的开关盒能使操作者站在合适位置对炉体的倾动,复位进行点动控制。
熔铁炉熔化系统
熔铁炉组成的熔化系统包括加料系统、烧嘴冷却水系统、液氧站、天然气供应系统、燃烧控制单元、固定和移动烟囱等部分。天然气供应系统为液化天然气站,加料系统由厂房内的吊车、吊桶、加料平台和液压溜槽组成。需要厂房有较高的净空;如果厂房内净空无法满足需要,一般采用鳞板或挂板输送机。如果当地存在管道天然气,则该炉不需要配置液化天然气站。
熔化系统中的液氧站,一般可以通过租赁取得,氧气供应商一般根据用户的氧气消耗量确定液氧站的月租金,一般在2000 元/ 月~5000 元/ 月之间。天然气供应系统一般由天然气供应商提供,一般不收取用户的设备租金。因此,天然气熔铁炉的建造费用,大大低于同等容量的感应电炉
熔铁炉由炉体与炉衬、托辊与回转驱动装置、转动机架与倾转液压缸、固定机架、炉盖与转臂、天然气纯氧烧嘴等几部分组成。
炉体的结构形式
熔铁炉的炉体一般由尾气孔锥段、中段、炉衬、烧嘴孔锥段等几部分组成。一般情况下,尾气孔的直径总是大于烧嘴孔,因此加料设备一般布置在尾气孔端,炉料通过尾气孔加入炉内。为了方便修砌新炉衬或者拆除残旧炉衬,尾气孔锥段、中段、烧嘴孔锥段等三部分一般用法兰联结为一体。
(a)炉体不设置专门的出铁口,铁液和炉渣液通过尾气孔或烧嘴孔排出炉外,结构最为简单,但出铁时炉渣会随铁液进入浇包,无撇渣性。
(b)出铁口(包括备用出铁口)设置在尾气孔端,出铁后利用尾气孔倾出炉内残存的渣液,因尾气孔口径大,排渣方便。但出铁口设置在尾气孔锥段,不利于在尾气孔端布置加料设备,因此这种结构的炉体极为少见。
(c)出铁口设置在烧嘴孔端,该结构最为普遍,有利于在尾气端布置加料设备,但由于烧嘴孔直径较小,出铁后排出炉内渣液不够顺畅。
(d)出铁口设置在炉体中段,该结构的炉体已很少使用。
炉体的倾转方式
熔铁炉除了炉体绕其轴线的回转运动外,还包括为了满足加料、倾出渣液、修炉等要求,炉体轴线的倾转运动。炉体的倾转运动虽可采用多种方式,但液压缸更为常见。
液压缸实现炉体倾转的三种方式,各自的特点和应用状况如下:
(a)用设置在炉体之下的一个轴线铅垂的液压缸倾转炉体。该结构有利于维修人员容易接近炉体,便于炉体的维护;出铁口可以设置在炉体中段的侧面、也可以设置在炉体端面的圆锥体上。但是液压缸所需的地坑的深度较大,基础建造成本较高,同时可能涉及地下水对地坑的影响问题。同时,液压缸行程大,因倾转轴距炉体重心的距离较大,液压缸压力高,液压站的造价高、动力消耗大。
(b)用设置在炉体之下、轴线水平的液压缸倾转炉体,优缺点相似于结构(a)。因造价和动力消耗的原因,在炉体之下设置铅垂或水平油缸的炉体倾转结构,已经很少能够看到。
(c) 用设置在炉体两侧的两个液压缸倾转炉体,不需要过深的地坑,同时因为倾转轴距炉体重心近,倾转力矩小,液压缸和液压站的制造成本低,动力消耗低。但该结构限制了出铁口的开设位置,出铁口只能开设在炉体两端。炉体倾转结构,大多采用了这种形式。
炉体的回转驱动
炉体回转驱动单元包括电动机、减速机构、托辊、电气控制部分等。炉体通过四个支持炉体的托辊安装在转动机架之上,托辊中包含着轴承,电动机通过减速机构与托辊相连、驱动炉体回转。炉体的回转运动可以以快、慢两种速度,正、逆两个方向,可以按手动、暂停、或者用时间程序自动控制。
熔化过程和铁液过热
熔铁炉的熔化过程包括炉料熔化、成分均匀化、铁液过热等三个阶段,现分别说明如下:
(1)炉料熔化阶段。炉料在熔铁炉内首先由固态变为质地柔软的塑性状态。炉料加入炉内后,为了保护炉衬,炉体首先进行间歇性、双向缓慢回转,在机械力和热的作用下,大块的金属炉料逐步分解为小料块。当炉内温度上升到金属熔点时,通过炉体的单向连续回转,提高炉体与炉料之间的传热效果。
(2)成分均匀化阶段。熔化阶段形成的FeO和造渣材料(砂和石灰石),首先形成炉渣,对金属液起覆盖和保护作用。炉料由塑性状态变为液体,合金元素开始溶入铁液,增碳剂中的碳开始溶解进入铁液。在此阶段,炉体继续单向回转,促进了铁液成分的均匀化,碳、硅、锰等元素迅速溶入铁液。
(3)铁液过热阶段。熔化的铁液过热到出铁温度,碳完全溶于铁液。炉渣和未溶解的增碳剂覆盖铁液,铁液利用炉衬传导的热量被过热,达到出铁温度。
熔铁炉中铁液过热的原理与其他工业炉窑一样,炉顶炉衬的温度最高、炉衬积蓄的热量最多。炉体在回转过程中,不断将顶部炉衬所积蓄的热量带入铁液,达到铁液过热的目的。
参考资料
最新修订时间:2022-09-13 14:42
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熔铁炉熔化系统
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