降低沖天爐熔煉中合金元素燒損措施的研究

1、表1硅錳燒損的測試Table1ThetestofSiMnmeltingloss送風強度（m3m2min1）92生鐵成分%鐵液成分%成分變化測試結果%S1.70Mn0.58Si1.48Mn0.51渣中MnO2.8Si12.9Mn11.4渣中FeO3.2層焦鐵比1∶10我國鑄鐵企業(yè)生產(chǎn)中所用的中小型沖天爐多為側吹沖天爐，常采用大風量、小風口，縮小風口區(qū)，選用大塊底焦等技術措施，因此鐵液溫度一般只有1370~1410℃、渣中FeO高達10%~

2、13%，致使這種爐型在國內鑄鐵企業(yè)使用的滿意度很低。為此，我們對這種爐型改進為中央送風，并對參數(shù)選擇進行了反復地試驗和修改，提出了中小型中央送風沖天爐所獨有的參數(shù)選擇原則，鐵液出爐溫度1430~1486℃、渣中3.2%FeO、硅燒損12.9%、錳燒損11.04%，鐵液溫度與硅錳燒損指標均達到國內先進水平。1硅錳燒損的測試由于Zl5生鐵是過共晶成分，在熔煉過程中要發(fā)生脫碳反應：2C2FeO=2Fe2CO63200千卡，生鐵的吸熱脫碳反應使

3、鐵液溫度降低及其易氧化程度都高于一般灰鑄鐵。為降低上述不利影響，根據(jù)多次生產(chǎn)試驗，確定試驗爐料的層焦鐵比為1∶10，能使鐵液溫度滿足生產(chǎn)需要。根據(jù)物質濃度的平衡規(guī)律，渣中FeO與鐵液中FeO最終要達到平衡，渣中FeO濃度大的時候，鐵液中FeO的濃度也大，被FeO所氧化的SiO2與MnO的濃度也相應增大。因此，以渣中FeO的含量及硅、錳燒損的測試結果來綜合衡量金屬元素的燒損程度，見表1。2中央送風沖天爐硅錳燒損的控制在沖天爐熔煉過程中，由

4、于爐氣一般都是呈氧化性的，因此硅錳元素總是被氧化而燒損。硅錳的燒損主要決定于鐵液溫度與爐氣的氧化性，風口布局、風口風速、送風強度、爐膛形狀、焦炭塊度都是影響鐵液溫度與爐氣氧化性的重要因素。因此，只有采取既合理組織底焦燃燒，充分提高鐵液溫度，又控制爐氣的氧化性于相對最佳狀態(tài)的綜合措施，才能使沖天爐獲得最好的鐵液溫度和較低的元素燒損。馮英宇（沈陽職業(yè)技術學院，遼寧沈陽110045）摘要：為降低沖天爐熔煉中鑄鐵的合金元素被燒損的程度，將沖天爐

5、由側吹送風改為中央送風，集中燃燒，并采取低風口風速，控制最佳風量，采用合理的小塊焦炭等措施，與改進爐膛形狀的方法相結合，采取了與其相適應的一系列合理的技術參數(shù)，提高了鐵液溫度，降低了硅錳燒損程度。關鍵詞：鐵液溫度；風口布局；送風強度；爐膛形狀；硅錳燒損中圖分類號：TG243.1文獻標識碼：B文章編號：10014977（2010）04041505FENGYingyu（ShenyangPolytechnicCollegeShenyang11

6、0045LiaoningChina）降低沖天爐熔煉中合金元素燒損措施的研究MeasurestoReduceMeltingLossofAlloyingElementsinCupola收稿日期：20090824收到初稿，20091009收到修訂稿。作者簡介：馮英宇（1966），男，遼寧沈陽人，副教授，研究方向為鑄件質量控制。Email：fyy400@.cnAbstract：Indertolowerthemeltinglossofalloyi

7、ngelementsinthecastironduringmeltingwithcupolathecupolaisimprovedfromsideblasttothecentralblastatthesametimesomemeasuresareadoptedsuchasusingthelowerwindspeedcontrollingtheoptimalairflowusingsmallpiecesofcokeetc.Combinin

8、gwiththemethodofimprovingtheshapeofhearththroughingaseriesofreasonabletechnicalparametersthetemperatureofironmeltisincreasedthemeltinglossofSiMnisdecreasedfinally.Keywds：temperatureofironmelttuyerelayoutairstrengthshapeo

9、fthefurnaceSiMnmeltinglossApr.2010Vol.59No.4鑄造FOUNDRY415由于中央送風沖天爐風口密集、送風集中，風速過高時風嘴頂部因吹冷作用而首先結渣，使送風受阻、爐溫降低，嚴重時整個風嘴四周都會被糊狀的熔渣所覆蓋而產(chǎn)生風嘴結渣成坨的現(xiàn)象。由于渣坨的存在擠掉了高溫區(qū)焦炭的數(shù)量，相對增加了爐氣的氧化性，使不能充分過熱的鐵液在低溫、缺炭、富氧的風口區(qū)被激烈氧化，這就是一般中央送風沖天爐鐵液溫度不高，硅錳

10、燒損和送風壓力較大，落爐后風嘴結渣成坨的主要原因。根據(jù)圖4和圖5可以看出：風口風速是通過送風量和風口面積來控制的，在相同熔煉條件下，當風口比由5.8%降低到4.5%、3.4%、3.0%時，風口風速由29ms增加到41ms、51ms、65ms，鐵液溫度由1410℃降到1380℃，燃燒比由42%增強到68%，渣中FeO由6.2%增加到9.2%，金屬燒損明顯增加。通過對國內典型中央送風沖天爐的風口風速及其熔煉效果的調研分析可看出，由于一般中央

11、送風沖天爐的風口比只有l(wèi).7%~2.6%，風口風速高達70~93ms，這樣高的密集冷風吹入爐內，勢必造成風嘴結渣而使爐況惡化，因此鐵液溫度只有1370~l410℃，渣中FeO高達11%~13%。而我們改進后的沖天爐風口比5.3%、風口風速只有29ms，鐵液溫度1430~l480℃，渣中FeO只有3.2%。通過上述試驗、對比和理論分析，得出結論：中央送風沖天爐由于風分布均勻，與爐內壓差的順向送風（側吹爐是逆向送風）提高了反應氣體的擴散速度

12、，這就是中央送風沖天爐采用低風速也能強化擴散燃燒，提高鐵液溫度的原因。而且低風速又有效地控制了風嘴結渣和減弱爐氣的氧化性，有利于降低硅錳燒損。根據(jù)我們在平均爐徑Φ760mm、Φ860mm、Φ920mm沖天爐上的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，中小型中央送風沖天爐的風口比為5.3%、風口風速以28~39ms為佳。2.3控制風量由沖天爐網(wǎng)絡圖6可知，焦耗一定的每條溫度曲線都有一個與最高鐵液溫度相對應的最佳送風量，風量過大或過小都會降低鐵液溫度，有利于氧化反應的進

13、行。由圖7可看出，焦耗一定的每條金屬燒損曲線都有一個與金屬最低燒損量相對應的最佳送風強度。送風強度過大，爐內氧化性氣體的濃度增加，金屬燒損增大；送風強度過小，焦炭不能充分燃燒、爐溫降低，金屬氧化物分解壓降低，金屬燒損也增加。根據(jù)圖8還可看出，在試驗料層焦鐵比1∶9~1∶10條件下，送風量低于最佳風量為53~54m3min時，鐵液溫度1410~1415℃，硅燒損25.1%~26.9%，錳燒損19.3%~20.9%；而在最佳送風量60~61

14、m3min條件下，鐵液溫度1430~1440℃、硅燒損12.9%、錳燒損11.4%。這就說明，在低風量條件下，鐵液溫度的降低給氧化放熱反應提供了熱力學條件，而使硅錳燒損增加。因此，力求使沖天爐在最佳送風條件下熔煉的確是提高鐵液溫度、降低硅錳燒損的重要措施。通過試驗表明，如果側吹爐將其送風強度由120~160m3m2min1降到90m3m2min1，將會引起焦炭的不完全燃燒而降低鐵液溫度，加劇硅錳燒損（圖7）。而中央送風沖天爐由于其送風方

15、式和風的分布特點，是最有條件實現(xiàn)最佳送風的高效率沖天爐。改進后的沖天爐在焦鐵比1∶10時送風強度只有92m3m2min1，這個送風強度基本處于最佳位置，即滿足了獲得最高鐵液溫度1430~1480℃的風量要求，又不因送風強度和焦耗的波動而加劇硅錳燒損。2.4采用合適的小塊焦炭在送風強度為112m3m2min1時，中央送風沖天爐焦炭塊度與鐵液溫度的關系見圖9；當焦炭塊度由25mm逐漸增大到50mm、80mm，爐內最高溫度卻由1740℃依次降

16、低到1650℃、l580℃；同時，最高溫度對應的風口氧化區(qū)高度由60mm增高到300mm、450mm。這是由于焦碳平均塊度小，焦炭與反應氣體的反應面積大，焦炭的燃燒反應速度快，有利于實行集中燃燒、鐵液與熾熱焦炭的接觸傳熱及熔化的鐵液與高溫爐氣、熾熱火焰的對流及強化熱輻射作用而提高鐵液溫度。焦炭平均塊度小，氧的消耗速度快，使氧化區(qū)高度顯著縮短，同時又擴大了鐵液經(jīng)過還原區(qū)的距離及與焦炭進行還原反應的表面積而降低了硅錳燒損。因此，采用合適的小