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冲天炉的构造、工作环境应该用哪些耐火材料

时间:2018-01-12     作者:凯瑞得窑炉【原创】   阅读

冲天炉是用以熔化铸造铁水且连续生产的炉子。一般用焦炭作为燃料,铁水与燃烧的焦炭直接接触,因而热效率高,—般达40%~50%。近年来也有用重油、煤气和煤粉作为燃料的。

  冲天炉每小时能够熔化的铁水量称之为熔化率。冲天炉的主要尺寸炉膛直径就是根据熔化率来确定的,一般每平方米炉膛截面的熔化率为7~9t/h。

焦比也称焦铁比,即1kg焦炭与其熔化的铁水重量之比,它是衡量冲天炉生产的重要技术经济指标。目前生产中的焦比随要求的铁水温度的高低大约为1:8?1:16。除铁水温度外,影响焦比因素的还有排出烟气的温度及其CO的含量、燃烧用风的温度和风口出风速度等。

  供风量一般是按单位炉膛截面积每分钟送入的风量来表示,它随着熔化率和焦比而变化,焦炭耗量越多供风量亦越大。在焦比一定的情况下,增加风量时熔化速度加快,在最佳风量下铁水温度最高,低于或高于最佳风量时,铁水温度都要降低。

  冲天炉按照炉膛形式分类有:直炉膛冲天炉、曲线炉膛冲天炉;

  按照风口形式分类有:多排小风口的冲大炉、多排交叉风口冲天炉、大间距小风口冲天炉;

  按照燃料种类分类有:焦炭、煤粉、燃油和天然气冲天炉。

    冲天炉的基本构造是由炉膛、烟囱、前炉三大部分组成。第一供风口以上到加料口下沿为炉子的有效高度,有效高度一般为炉膛直径的4~7倍,直径小时取上限,大时取下限。在有限高度内,下部装入底焦层,底焦以上到加料口下沿为料柱层,即炉料的预热段。预热段与底焦层交界处为熔化带位置,铁料在此处熔化。熔化带有一下落范围,确定层焦厚度时往往以此定为160~180mm。

一、冲天炉的构造

    冲天炉的基本构造是由炉膛、烟囱、前炉三大部分组成。第一供风口以上到加料口下沿为炉子的有效高度,有效高度一般为炉膛直径的4~7倍,直径小时取上限,大时取下限。在有限高度内,下部装入底焦层,底焦以上到加料口下沿为料柱层,即炉料的预热段。预热段与底焦层交界处为熔化带位置,铁料在此处熔化。熔化带有一下落范围,确定层焦厚度时往往以此定为160~180mm。

      第一供风口以下至炉底一段为炉缸深度。无前炉时,炉缸用于贮存铁水;有前炉时,炉缸深度可以减小到第一排风口的空气不冲刷炉底为限。

  有效高度和炉缸组成炉身,是冲天炉的主要工作部分。

  加料口以上为烟囱,烟囱的内径不宜太小,至少应等于炉身内径;若为曲线炉膛则至少应等于主风口处炉径与最大炉径的平均值。烟囱的高度除保证排烟所需负压外,还需高出厂房最高天窗2~3m以上。烟囱顶部设灭火除尘器。

  目前常用的除尘方式是在冲天炉烟囱穿出广房后的顶部装设重力除尘器。烟气进入除尘器后速度降至1m/g以下,使烟气中粉尘在重力下落后收集排除。这种除尘器结构简单,但因在烟囱顶部不宜做的过大,所以除尘效率不高;也可采用湿法除尘,即在烟囱顶部装设水喷雾装置,将烟气中的粉尘洗下来。此法虽效率很高,但洗下的污水中含有硫酸和氟氢酸,设备腐蚀很快,并且需降低酸度,达到排放标准后,才能排入下水道;也有用炉气物理化学热预热空气,使烟气温度降低后,经过干除尘再用排烟机将烟气排出。

二、冲天炉的工作环境

    冲天炉是铸造车间的主要热工设备之一。用来熔化生铁铁块和使铁水过热,以期获得质量良好的铁水。

    冲天炉的工作温度:炉底和炉缸部位为1400~1500℃;燃烧带温度最高达1400~1600℃;预热带为800~1200℃;装料口附近为300~500℃。

  砌体遭受熔铁和料柱的负荷,下料时受机械磨损作用,熔融炉渣的侵蚀以及开风和休风的温度急剧变化的影响。

  在炉气中含有大量的还原性气体。CO含量为10%左右。


三、冲天炉用耐火材料


    依据冲天炉的工作环境,耐火砖必须选择满足工作温度条件,抗磨、抗热震性好,耐熔铁及熔渣侵蚀,含Fe2O3较低的质量较好的耐火材料砌筑。

  随着技术的发展,炉型趋于大型化,铁水温度也有较大的提高。因而炉衬在高温、温度骤变、炉料冲击、铁水冲刷和熔渣侵蚀等条件下工作,损毁加剧。冲天炉所用的耐火材料也从普通耐火材料改为高级耐火材料,并从普通耐火砖改为不定形耐火材料。

炉底用耐火材料

     炉底为直接与高温铁水接触并承受全部炉料质量的部位。因此,它必须具有一定的机械强度和化学稳定性,以提高其使用寿命。炉底板上首先铺砌粘土质隔热砖,然后砌筑粘土砖;最后根据熔炼铁水的不同要求,工作层用冶金镁砂或石英砂捣固并进行烧结。  

炉身用耐火材料


    炉身上段工作层因受装料时的炉料机械冲击和磨损,故用扇形空心铁砖砌筑,外侧用石英砂填充;炉身下部的工作层,特别是风口带、熔渣区的部位,因受高温、熔渣和气流等作用,极易损毁,必须用抗侵蚀性较好的镁铬砖或镁砖,也可用高强度的刚玉砖等;炉身其余部位的工作层一般采用高强度的粘土砖或半硅砖,也可用高铝砖等。炉身绝热层一般用粘土质隔热砖或漂珠砖。冲天炉炉身下部工作层和风口是其薄弱环节,在一个炉役中,要进行若干次小修。操作过程中熔剂用量过多,供风最偏大或采用富氧鼓风和间歇工作频繁等,将直接影响炉身内衬的使用寿命。

前炉和过桥用耐火材料

    过桥用于连接冲天炉炉体和前炉,由拱顶、墙和底组成,一般采用粘土砖砌筑。为了提高墙下部使用寿命,可采用致密高铝砖砌筑;前炉是由底、墙和顶组成的。炉顶为拱顶或吊挂平顶。前炉炉体一般采用粘土砖和高铝砖砌筑,炉底工作层用捣打料捣制,其材质与冲天炉炉底相同。过桥和前炉的出铁口、出渣口等部位因遭受高温铁水的冲刷和熔渣的侵蚀等作用,使用寿命较低,需经常小修。

  大型冲天炉采用热风或富氧鼓风,温度较高,生产能力较大,该部位因工作条件苛刻,故而损毁较快,用粘土砖或高铝砖砌筑难以维持生产,应改用铝硅碳质或刚玉碳化硅质耐火浇注料浇灌或捣制,其整体性好,强度高,抗侵蚀性强,因此使用寿命显著提高,一般可达一年左右。

   

   冲天炉其他部位用耐火材料包括烟囱和火花捕集器等用耐火材料。烟囱与冲天炉炉身直接相连,其壳用钢板制作,内衬用普通粘土砖砌筑,也可用普通耐火浇注料浇灌。烟囱内装有炉胆换热器,可使空气预热至300~500℃,火花捕集器是用以捕集烟气中带出的炽热焦末和尘粒。烟囱口上方的反射器(罩子)可用钢板焊成,也可用铸铁铸造,其内衬用耐火涂抹料涂抹或喷涂。

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