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中频炉与冲天炉对比分析

2020-03-02 09:32


1.概述

近几年新建铸造厂不断增加,不少企业为上冲天炉熔炼还是上中频电炉熔炼方案为难。采用冲天炉和中频电炉熔炼那种方式更好,从以下几点出发分析,工艺、材质、投资、环保、可持续发展等方面做以区别。

铁水的内在质量要保证铸件的使用性能和可靠性,故铁水的熔炼质量是铸造生产过程的关键环节。

全球都在关注环境保护的今天,随着社会的发展和进步,对环境保护的意识提高,对环保的要求也越来越高。选用什么样的熔化设备显得越来越重要了,为此我们在新建铸造厂项目中,,采用冲天炉和中频电炉熔炼那种方式更好。

2、冲天炉与感应电炉熔炼的各自特点

2.1、冲天炉熔炼的特点

2.1.1、冲天炉熔炼的优点:

1)冲天炉是较普遍应用的铸铁熔炼设备,它用焦炭做燃料。焦炭燃烧产生的热量直接用来熔化炉料和提高铁液温度,在能源消耗方面比电弧炉和其他熔炉节省,而且设备比较简单,大小工厂皆可采用。20世纪70年代后,冲天炉设备的改造取得重大的突破性进展,冲天炉的计算机辅助操作使冲天炉达到完全自动化生产,保持高效率,又能满足环保的要求。因此至今为止,世纪各国仍采用冲天炉作为主要的熔炼设备,与感应电炉双联,提高总的热效率,调整和均匀铁液的化学成分,适应大量生产。

2)可连续出铁液。大型水冷无炉衬长炉龄冲天炉,可以连续工作300小时。

3)设备费用低。冲天炉设备费用低,但要实现出烟除尘,是废气净化能满足环保要求,除尘设备是冲天炉设备的5倍以上。

2.1.2、冲天炉熔炼缺点:

1)熔炼过程中排放大量的灰尘和废气,易造成环境污染。

2)在冲天炉熔炼过程中,由于铁液直接与焦炭接触,故会发生铁液增碳和增硫的过程。铁液吸收来自焦炭的硫,对生产球墨铸铁不利;冲天炉内炉料溶化后,硫的质量分数往往增加50%~100%,焦炭中的硫进入铁液。

A:焦炭中一部分S转化成SO2被铁液和铁料吸收。

B:铁液和焦炭接触,焦炭中的硫直接熔于铁液中。

3)铁液的化学成分和温度波动较大。冲天炉内炉气中O2和CO2含量越多,氧化作用越强,合金元素的烧损越严重。

冲天炉熔炼时锰的烧损为15%~25%.

4)由于增加焦炭、大量炉渣,运输量增加较大。

2.2电炉熔炼特点

2.2.1、中频电炉熔炼优点

1)适合于各种批量和规模的生产需要。

2)占地面积少。

3)由于感应炉熔炼时产生电磁搅拌现象,使得铁液的温度成分都均匀。

4)铁水氧化的易控制,元素烧损少;

①电炉熔炼时锰的烧损为5%。

②碳含量的变化,当铁液温度超过C-Si-O的平衡临界温度时,炉衬中的Si02被铁水中的碳还原,使铁液脱碳增硅。

5)能控制化学成分的波动范围,化学成分能够准确地达到规定要求;

6)硫含量易控制。

3、如果考虑环保费用等因素,两种熔炼方式的运行成本相比,电炉熔化比冲天炉熔化便宜的多。

4、环保分析

环境保护已成为我国的基本国策。

冲天炉熔化是生铁与焦炭、石灰石等直接接触,通过焦炭燃烧产生的热能将生铁熔化,熔炼过程中会产生大量的CO、CO2、S02气体和粉尘,如果直接排放,将造成大气的严重污染。同时,为了炉渣粒化,通常还会有废水排放,随着人类环保意识的逐渐增强和环保法律的不断健全,要满足达标排放,必须设置昂贵的冷却及除尘装置,处理后的废气浓度可控制在50mg/m3以下。另外,由于冲天炉结构的特点,打炉后的一段时间内,加料口处温度通常可达800~900℃,影响操作环境和建筑安全,冲天炉的过热效率比较低。

冲天炉高温粉尘等对大气、周围环境、工人的污染和侵害是比较严重,影响工人身体健康。

据报道,从2000年至今,因为环保问题的原因,我国仅山西省先后有超过1100家焦炭生产厂家关闭停产,随着我国对环保要求越来越严,关闭数量还在不断增加,这必将造成焦炭市场紧张,那么对铸造生产厂家造成更大的压力。

对于单一中频感应炉熔炼,由于炉料中不含焦炭、石灰石,同时加料后炉料不再受外界冲击,因此,粉尘很少,配备除尘系统后,排放标准可达10mg/m3以下,及无需要炉渣处理,所以环保设备的投入大大减少,有利于环境保护。同时也减少了操作管理及日常的维护保养工作量。

5、材料品质分析

5.1、冲天炉

1)冲天炉出来的铁水成分无法调节,温度难控制,浇铸成的铸件质量差,成品率低,化学成分波动范围难以控制。在一般有炉衬热风冲天炉中,随着熔炼时间的延长,炉衬的烧损,路径将不断地扩大,如补焦不及时,量不准确,将造成底焦顶面波动增大,不仅温度降低,铁水氧化烧损增加,同时增大了化学成分的波动范围,要控制碳、硅的波动是比较困难的。

2)铁水氧化性气孔的产生:冲天炉出来的铁水中的硅、锰元素的氧化烧损是通过炉气中的氧和二氧化碳吸附于铁滴表面后融入铁水中的,此时溶解氧为原子态。冲天炉中的溶解氧,一部分与铁水中硅、锰反应生成氧化物夹杂,一部分溶解氧在石墨表面吸附,氧化石墨生成一氧化碳气。

3)铁水硫含量的控制:在冲天炉熔炼过程中,焦炭中的硫将有60%进入铁水中。

5.2感应电炉

1)感应电炉熔炼铸铁,铁水温度可升到1600℃,在该温度下,铁水氧化物夹杂、气孔较低,可抑制增硫,消除石墨遗传性,能够稳定化学成分。

2)感应电炉熔炼铸铁元素烧损低,铁水中的硅、锰元素的氧化损烧大大低于冲天炉熔炼。


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