鑄鐵的熔煉方法及其特點(diǎn)
熔煉鑄鐵的方法依照所用的熔爐設(shè)備而分為沖天爐熔煉，感應(yīng)電爐熔煉，電孤?tīng)t熔煉，反射爐熔煉，以及由某些方法的聯(lián)合，如沖天爐一電孤?tīng)t、沖天爐一感應(yīng)電爐雙聯(lián)法等。
鑄鐵
1.沖天爐熔煉法
(1)沖天爐構(gòu)造 沖天爐的爐身、風(fēng)箱及煙道等用鋼板焊成。爐身內(nèi)部通常砌以耐火磚層，以便抵御焦碳燃燒產(chǎn)生的高溫作用。為了儲(chǔ)存鐵液，多數(shù)沖天爐都配有前爐。
(2)沖天爐熔煉原理 在熔煉過(guò)程中，爐身的下部裝滿(mǎn)焦碳，稱(chēng)為底焦。在底焦的上面交替裝有一批批的鐵料(生鐵、廢鋼、回爐料、鐵合金等)、焦碳及熔劑(石灰石、螢石等)。通過(guò)鼓風(fēng)，使底焦強(qiáng)烈燃燒，產(chǎn)生的高溫爐氣沿爐身高度方向上升，使其上面一層鐵料熔化。
(3)沖天爐熔煉的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用 沖天爐是最普遍應(yīng)用的鑄鐵熔煉設(shè)備。它用焦炭作燃料，焦炭燃燒產(chǎn)生的熱量直接用來(lái)熔化爐料和提高鐵液溫度，在能量消耗方面比電孤?tīng)t和其它熔爐節(jié)省。而且設(shè)備比較簡(jiǎn)單，大小工廠皆可采用。但沖天爐也存在一定的缺點(diǎn)，主要是由于鐵液直接與焦炭接觸，故在熔煉過(guò)程中會(huì)發(fā)生鐵液增碳和增硫的過(guò)程。
采用了沖天爐一電孤?tīng)t雙聯(lián)熔煉法或沖天爐一感應(yīng)電爐雙聯(lián)熔煉法，以充分利用沖天爐熔化效率較高、電孤?tīng)t和感應(yīng)電爐對(duì)鐵液過(guò)熱能力強(qiáng)及化學(xué)成分控制容易的優(yōu)點(diǎn)。
2.感應(yīng)電爐熔煉
(1)感應(yīng)電爐構(gòu)造及工作原理 感應(yīng)電爐是利用電流感應(yīng)產(chǎn)生熱量來(lái)加熱和熔化鐵料的熔爐。爐子的構(gòu)造分為有芯式和無(wú)芯式兩種，在無(wú)芯式感應(yīng)電爐中，坩堝內(nèi)的鐵料在交變磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，并因此產(chǎn)生熱量，而將其自身熔化和使鐵液過(guò)程熱。在有芯式感應(yīng)電爐中，需要加入用其它熔爐(如沖天爐)熔化的鐵液，在環(huán)形鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)使溝槽內(nèi)的鐵液過(guò)程，并利用溝槽中鐵液與其上面熔池中的鐵液循環(huán)作用而加熱全部鐵液。無(wú)芯式感應(yīng)電爐具有熔化固體爐料的能力，而有芯感應(yīng)電爐只能過(guò)熱已熔化的鐵液，但在過(guò)熱鐵液的電能消耗方面，則以有芯感應(yīng)電爐更為節(jié)省。
(2)感應(yīng)電爐熔煉的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用 與沖天爐熔煉相比，感應(yīng)電爐熔煉的優(yōu)點(diǎn)是熔煉過(guò)程中不會(huì)有增碳和增硫現(xiàn)象，而且熔煉過(guò)程可以造渣覆蓋鐵液，在一定程度上能防止鐵液中硅、錳及合金元素的氧化，并減少鐵液從爐氣中吸收氣體，從而使鐵液比較純凈。這種熔煉方法的缺點(diǎn)是電能耗費(fèi)大。
感應(yīng)電爐適用于熔煉高質(zhì)量灰鑄鐵、合金鑄鐵、球墨鑄鐵及蠕墨鑄鐵等。無(wú)芯感應(yīng)電爐能夠直接熔化固體爐料，而且開(kāi)爐及停爐比較方便，適合于間斷性生產(chǎn)條件。有芯感應(yīng)電爐開(kāi)爐及停爐不便，適合于連續(xù)性生產(chǎn)。這種爐子熔化固體爐料的熱效率低，而對(duì)過(guò)熱鐵液的熱效率高，故適于與沖天爐配合使用。目前這兩種形式的感應(yīng)電爐在鑄鐵生產(chǎn)上都得到應(yīng)用。
3.電弧爐熔煉
(1)電弧爐構(gòu)造及工作原理 電弧爐熔煉是利用石墨電極與鐵料(鐵液)之間產(chǎn)生電弧所發(fā)生的熱量來(lái)熔化鐵料和使鐵液進(jìn)行過(guò)熱的。生產(chǎn)上普遍使用的是三相電弧爐，在電弧爐熔煉過(guò)程中，當(dāng)鐵料熔清后，進(jìn)一步地提高溫度及調(diào)整化學(xué)成分的冶煉操作是在熔渣覆蓋鐵液的條件下進(jìn)行。電弧爐依照爐渣和爐襯耐火材料的性質(zhì)而分為酸性和堿性?xún)煞N。堿性電弧爐具有脫硫和脫磷的能力。
(2)弧爐熔煉的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用 電弧爐熔煉的優(yōu)點(diǎn)是熔化固體爐料的能力強(qiáng)，而且鐵液是在熔渣覆蓋條件下進(jìn)行過(guò)熱和調(diào)整化學(xué)成分的，故在一定程度上能避免鐵液吸氣和元素的氧化。這為熔煉低碳鑄鐵和合金鑄鐵創(chuàng)造了良好的條件。電弧爐的缺點(diǎn)是耗電能多，從熔化的角度看不如沖天爐經(jīng)濟(jì)，故鑄鐵生產(chǎn)上常采用沖天一電弧爐雙聯(lián)法熔煉。由于堿性電弧爐襯耐急冷急熱性差，在間歇式熔煉條件下，爐襯壽命短，導(dǎo)致熔煉成本高，故多采用酸性電弧爐與沖天爐相配合。
鑄鐵
1.沖天爐熔煉法
(1)沖天爐構(gòu)造 沖天爐的爐身、風(fēng)箱及煙道等用鋼板焊成。爐身內(nèi)部通常砌以耐火磚層，以便抵御焦碳燃燒產(chǎn)生的高溫作用。為了儲(chǔ)存鐵液，多數(shù)沖天爐都配有前爐。
(2)沖天爐熔煉原理 在熔煉過(guò)程中，爐身的下部裝滿(mǎn)焦碳，稱(chēng)為底焦。在底焦的上面交替裝有一批批的鐵料(生鐵、廢鋼、回爐料、鐵合金等)、焦碳及熔劑(石灰石、螢石等)。通過(guò)鼓風(fēng)，使底焦強(qiáng)烈燃燒，產(chǎn)生的高溫爐氣沿爐身高度方向上升，使其上面一層鐵料熔化。
(3)沖天爐熔煉的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用 沖天爐是最普遍應(yīng)用的鑄鐵熔煉設(shè)備。它用焦炭作燃料，焦炭燃燒產(chǎn)生的熱量直接用來(lái)熔化爐料和提高鐵液溫度，在能量消耗方面比電孤?tīng)t和其它熔爐節(jié)省。而且設(shè)備比較簡(jiǎn)單，大小工廠皆可采用。但沖天爐也存在一定的缺點(diǎn)，主要是由于鐵液直接與焦炭接觸，故在熔煉過(guò)程中會(huì)發(fā)生鐵液增碳和增硫的過(guò)程。
采用了沖天爐一電孤?tīng)t雙聯(lián)熔煉法或沖天爐一感應(yīng)電爐雙聯(lián)熔煉法，以充分利用沖天爐熔化效率較高、電孤?tīng)t和感應(yīng)電爐對(duì)鐵液過(guò)熱能力強(qiáng)及化學(xué)成分控制容易的優(yōu)點(diǎn)。
2.感應(yīng)電爐熔煉
(1)感應(yīng)電爐構(gòu)造及工作原理 感應(yīng)電爐是利用電流感應(yīng)產(chǎn)生熱量來(lái)加熱和熔化鐵料的熔爐。爐子的構(gòu)造分為有芯式和無(wú)芯式兩種，在無(wú)芯式感應(yīng)電爐中，坩堝內(nèi)的鐵料在交變磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，并因此產(chǎn)生熱量，而將其自身熔化和使鐵液過(guò)程熱。在有芯式感應(yīng)電爐中，需要加入用其它熔爐(如沖天爐)熔化的鐵液，在環(huán)形鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)使溝槽內(nèi)的鐵液過(guò)程，并利用溝槽中鐵液與其上面熔池中的鐵液循環(huán)作用而加熱全部鐵液。無(wú)芯式感應(yīng)電爐具有熔化固體爐料的能力，而有芯感應(yīng)電爐只能過(guò)熱已熔化的鐵液，但在過(guò)熱鐵液的電能消耗方面，則以有芯感應(yīng)電爐更為節(jié)省。
(2)感應(yīng)電爐熔煉的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用 與沖天爐熔煉相比，感應(yīng)電爐熔煉的優(yōu)點(diǎn)是熔煉過(guò)程中不會(huì)有增碳和增硫現(xiàn)象，而且熔煉過(guò)程可以造渣覆蓋鐵液，在一定程度上能防止鐵液中硅、錳及合金元素的氧化，并減少鐵液從爐氣中吸收氣體，從而使鐵液比較純凈。這種熔煉方法的缺點(diǎn)是電能耗費(fèi)大。
感應(yīng)電爐適用于熔煉高質(zhì)量灰鑄鐵、合金鑄鐵、球墨鑄鐵及蠕墨鑄鐵等。無(wú)芯感應(yīng)電爐能夠直接熔化固體爐料，而且開(kāi)爐及停爐比較方便，適合于間斷性生產(chǎn)條件。有芯感應(yīng)電爐開(kāi)爐及停爐不便，適合于連續(xù)性生產(chǎn)。這種爐子熔化固體爐料的熱效率低，而對(duì)過(guò)熱鐵液的熱效率高，故適于與沖天爐配合使用。目前這兩種形式的感應(yīng)電爐在鑄鐵生產(chǎn)上都得到應(yīng)用。
3.電弧爐熔煉
(1)電弧爐構(gòu)造及工作原理 電弧爐熔煉是利用石墨電極與鐵料(鐵液)之間產(chǎn)生電弧所發(fā)生的熱量來(lái)熔化鐵料和使鐵液進(jìn)行過(guò)熱的。生產(chǎn)上普遍使用的是三相電弧爐，在電弧爐熔煉過(guò)程中，當(dāng)鐵料熔清后，進(jìn)一步地提高溫度及調(diào)整化學(xué)成分的冶煉操作是在熔渣覆蓋鐵液的條件下進(jìn)行。電弧爐依照爐渣和爐襯耐火材料的性質(zhì)而分為酸性和堿性?xún)煞N。堿性電弧爐具有脫硫和脫磷的能力。
(2)弧爐熔煉的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用 電弧爐熔煉的優(yōu)點(diǎn)是熔化固體爐料的能力強(qiáng)，而且鐵液是在熔渣覆蓋條件下進(jìn)行過(guò)熱和調(diào)整化學(xué)成分的，故在一定程度上能避免鐵液吸氣和元素的氧化。這為熔煉低碳鑄鐵和合金鑄鐵創(chuàng)造了良好的條件。電弧爐的缺點(diǎn)是耗電能多，從熔化的角度看不如沖天爐經(jīng)濟(jì)，故鑄鐵生產(chǎn)上常采用沖天一電弧爐雙聯(lián)法熔煉。由于堿性電弧爐襯耐急冷急熱性差，在間歇式熔煉條件下，爐襯壽命短，導(dǎo)致熔煉成本高，故多采用酸性電弧爐與沖天爐相配合。
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