熔鐵爐

熔鐵爐

熔鐵爐爐體由爐殼、感應圈、爐襯、傾爐減速箱等四個部分組成,爐殼用非磁性材料製成,感應線圈是由矩形空心管制成的螺旋狀筒體,熔煉時管內通冷卻水。線圈引出銅排與水冷電纜連通,爐襯緊靠感應圈,由石英砂打實燒結而成,爐體的傾動由傾爐減速箱直接轉動。傾爐減速箱系二級渦輪變速,自鎖性能好,轉動平穩可靠,出現緊急斷電時看收工傾爐,避免危險。可以通過選爐開關對兩台爐體的傾爐減速箱電動機的控制進行選擇,帶有四芯橡皮線的開關盒能使操作者站在合適位置對爐體的傾動,復位進行點動控制。

熔鐵爐熔化系統

熔鐵爐組成的熔化系統包括加料系統、燒嘴冷卻水系統、液氧站、天然氣供應系統、燃燒控制單元、固定和移動煙囪等部分。天然氣供應系統為液化天然氣站,加料系統由廠房內的吊車、吊桶、加料平台和液壓溜槽組成。需要廠房有較高的淨空;如果廠房內淨空無法滿足需要,一般採用鱗板或掛板輸送機。如果當地存在管道天然氣,則該爐不需要配置液化天然氣站。

熔化系統中的液氧站,一般可以通過租賃取得,氧氣供應商一般根據用戶的氧氣消耗量確定液氧站的月租金,一般在2000 元/ 月~5000 元/ 月之間。天然氣供應系統一般由天然氣供應商提供,一般不收取用戶的設備租金。因此,天然氣熔鐵爐的建造費用,大大低於同等容量的感應電爐。

熔鐵爐由爐體與爐襯、托輥與迴轉驅動裝置、轉動機架與傾轉液壓缸、固定機架、爐蓋與轉臂、天然氣純氧燒嘴等幾部分組成 。

爐體的結構形式

熔鐵爐的爐體一般由尾氣孔錐段、中段、爐襯、燒嘴孔錐段等幾部分組成。一般情況下,尾氣孔的直徑總是大於燒嘴孔,因此加料設備一般布置在尾氣孔端,爐料通過尾氣孔加入爐內。為了方便修砌新爐襯或者拆除殘舊爐襯,尾氣孔錐段、中段、燒嘴孔錐段等三部分一般用法蘭聯結為一體。

(a)爐體不設定專門的出鐵口,鐵液和爐渣液通過尾氣孔或燒嘴孔排出爐外,結構最為簡單,但出鐵時爐渣會隨鐵液進入澆包,無撇渣性。

(b)出鐵口(包括備用出鐵口)設定在尾氣孔端,出鐵後利用尾氣孔傾出爐內殘存的渣液,因尾氣孔口徑大,排渣方便。但出鐵口設定在尾氣孔錐段,不利於在尾氣孔端布置加料設備,因此這種結構的爐體極為少見。

(c)出鐵口設定在燒嘴孔端,該結構最為普遍,有利於在尾氣端布置加料設備,但由於燒嘴孔直徑較小,出鐵後排出爐內渣液不夠順暢。

(d)出鐵口設定在爐體中段,該結構的爐體已很少使用。

爐體的傾轉方式

熔鐵爐除了爐體繞其軸線的迴轉運動外,還包括為了滿足加料、傾出渣液、修爐等要求,爐體軸線的傾轉運動。爐體的傾轉運動雖可採用多種方式,但液壓缸更為常見。

液壓缸實現爐體傾轉的三種方式,各自的特點和套用狀況如下:

(a)用設定在爐體之下的一個軸線鉛垂的液壓缸傾轉爐體。該結構有利於維修人員容易接近爐體,便於爐體的維護;出鐵口可以設定在爐體中段的側面、也可以設定在爐體端面的圓錐體上。但是液壓缸所需的地坑的深度較大,基礎建造成本較高,同時可能涉及地下水對地坑的影響問題。同時,液壓缸行程大,因傾轉軸距爐體重心的距離較大,液壓缸壓力高,液壓站的造價高、動力消耗大。

(b)用設定在爐體之下、軸線水平的液壓缸傾轉爐體,優缺點相似於結構(a)。因造價和動力消耗的原因,在爐體之下設定鉛垂或水平油缸的爐體傾轉結構,已經很少能夠看到。

(c) 用設定在爐體兩側的兩個液壓缸傾轉爐體,不需要過深的地坑,同時因為傾轉軸距爐體重心近,傾轉力矩小,液壓缸和液壓站的製造成本低,動力消耗低。但該結構限制了出鐵口的開設位置,出鐵口只能開設在爐體兩端。爐體傾轉結構,大多採用了這種形式 。

爐體的迴轉驅動

爐體迴轉驅動單元包括電動機、減速機構、托輥、電氣控制部分等。爐體通過四個支持爐體的托輥安裝在轉動機架之上,托輥中包含著軸承,電動機通過減速機構與托輥相連、驅動爐體迴轉。爐體的迴轉運動可以以快、慢兩種速度,正、逆兩個方向,可以按手動、暫停、或者用時間程式自動控制。

熔化過程和鐵液過熱

熔鐵爐的熔化過程包括爐料熔化、成分均勻化、鐵液過熱等三個階段,現分別說明如下:

(1)爐料熔化階段。爐料在熔鐵爐內首先由固態變為質地柔軟的塑性狀態。爐料加入爐內後,為了保護爐襯,爐體首先進行間歇性、雙向緩慢迴轉,在機械力和熱的作用下,大塊的金屬爐料逐步分解為小料塊。當爐內溫度上升到金屬熔點時,通過爐體的單向連續迴轉,提高爐體與爐料之間的傳熱效果。

(2)成分均勻化階段。熔化階段形成的FeO和造渣材料(砂和石灰石),首先形成爐渣,對金屬液起覆蓋和保護作用。爐料由塑性狀態變為液體,合金元素開始溶入鐵液,增碳劑中的碳開始溶解進入鐵液。在此階段,爐體繼續單向迴轉,促進了鐵液成分的均勻化,碳、矽、錳等元素迅速溶入鐵液。

(3)鐵液過熱階段。熔化的鐵液過熱到出鐵溫度,碳完全溶於鐵液。爐渣和未溶解的增碳劑覆蓋鐵液,鐵液利用爐襯傳導的熱量被過熱,達到出鐵溫度。

熔鐵爐中鐵液過熱的原理與其他工業爐窯一樣,爐頂爐襯的溫度最高、爐襯積蓄的熱量最多。爐體在迴轉過程中,不斷將頂部爐襯所積蓄的熱量帶入鐵液,達到鐵液過熱的目的 。

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