9.冲天炉和电炉熔炼的区别

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，炉径将不断地扩大，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。
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，亦无需要炉渣粒化处理，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 材料的品质分析 5．1 冲天炉
B=2800÷666.7×170000÷30÷（30000÷75%）=0.53 元/吨
原材料费用： C=（1÷（1-3%））×5300 元＋（1÷（1-3%））×1/7÷(1-5%)×4200 元 ＋（1÷（1-3%））×1/7×30%×160 元＋2%×3500 元=6187.29 /吨 运行费用： 冲天炉熔化： 15Kw×0.55 元+8 元=16.25 元/吨 人工费用: 通常熔炼工平均每人每月化为 180 吨铁液 人工费用：45000÷12÷（180×75%）=27.78 元/吨 环保治理费用视具体情况考虑。 以上费用合计：6247.27 元/吨铁水 单一中频感应炉熔炼时，每吨铁水的运行成本为： 设备折旧费： A=（15200000+300000）元÷12÷（30000÷75%）=32.29 元/吨 占地面积分摊： B=2100÷666.7×170000 元÷30÷（30000÷75%）=0.45 元/吨 原材料费用： C=5300 元÷（1-2%）=5408.16 元/吨 运行费用： 电炉熔化：D=600×0.55+18+15=473 元/吨 人工费用: 通常熔炼工平均每人每月化为 450 吨铁液 人工费为 45000÷12÷（450×75%）=11.11 元/吨 以上合计：5925.01 元/吨铁水 分析比较结果：两种熔炼方法的综合运行成本相差为 322.26 元/吨铁水，如 果考虑到环保费用等因素，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。
序
设备投资（万元）
企业名称及生产能 冷风冲天炉+
单一感应
号
力
含加料系统微 炉熔炼含加料系
机控制
统微机控制
备注
1 某厂年产 3 万吨出 口铸件
1520（应达电 炉）
设备占地面积 2100m2 建筑工程费用 230 万元 通风除尘系统费用 30 万元
某厂年产 3 万吨铸
2
件
380
①：中频炉熔炼 15T 二套 6000KW∕H 炉共拾炉） ②：热风冲天炉 10T∕H 五套 炉子）
大，故在金属表面氧化严重时，增硫剧烈。试验表明，金属炉料的渗硫深度可达
1～3 毫米。当铁料原始含硫量为 0．082％时，增层内硫量可达 0．45％之多。
由此可知，冲天炉熔炼是增硫过程。
在冲天炉熔炼过程中能否创造条件脱硫呢?据脱硫的三大条件，即高温、高
碱度、低氧化性，这在一般冲天炉内是无法满足的。
5．2 感应电炉
电炉修炉费用为每吨铁液 18 元，每吨铁液设备维修费为 15 元； 电炉熔炼时，每吨铁水升温至 1500℃，保温至浇注时耗电量为 800kWh； 当地低谷电价为 0.55 元/kWh； 工人年薪及福利均按 4.5 万元/人； 设备及厂房折旧年限 10 年，征地年限 30 年，在此基础上，分析计算冲天 炉熔炼每吨铁水的运行成本为： 设备折旧费为： A=（3600000+3800000）元÷12÷（30000 吨÷75%）=15.42 元/吨 占地面积分摊：
设备占地面积 2800m2 建筑工程费用 310 万元 通风除尘系统费用 360 万元
单班制 10 小时（每天每套开五
单班制 9 小时 （每天开二个
由表 1 可见：就熔化工部一次性装备(含通风除尘系统)费用而言，单一
感应炉熔炼比冲天炉熔炼高 209.46%，但是其占地面积及土建工程费用则要低 出 30～35%左右。 3.3 计算举例
a．当二氧化硫与尚没氧化的洁净金属炉料表面或铁滴表面吸附时，产生增硫反
应：
3[Fe+SO2]=(FeS)+2(FeO)+△F2
(1)
b．对于已氧化的金属炉料表面．有如下反应：
10(FeO)+SO2=(FeS)+3 Fe3O4+△F
(2)
以上两个放热反应在冲天炉条件下都可以进行，但反应式（2）顺向性比(I)
孔。
(FeO)+(C)={CO}↑ +(Fe)
这种熔炼过程中铁水氧化生成的气孔叫熔炼性气孔。
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。
焦炭在风口区燃烧达到高温时，焦炭中的硫呈气体状态逸出，在风口区与氧反应
生成二氧化硫 (SO2)气体。随着炉气上升，与铁料产生增硫途径有两个：
① 电炉熔炼时锰的烧损为 5％ 。
② 碳硅含量的变化，当铁液温度超过 C -Si - O 的平衡临界温度时，炉
衬中的 Si O2 被铁水中碳还原，使铁液脱碳增硅。
5) 能控制化学成分的波动范围，化学成分能够精确地达到规定要求；
6) 硫含量易控制，防止硫共晶的产生；
2．2．2 电炉熔炼缺点：
1) 与冲天炉相比，铁液的白口倾向大，易于产生过冷石墨，使铸件的强度
冲天炉和电炉熔炼的区别
曾小弟
（杭州佳农机械数控机床有限公司）
摘要：笔者从工艺性、材质、投资、环保等方面介绍冲天炉和电炉熔炼的区别。 关键词：冲天炉；中频感应电炉
1 概述 近二年来新建铸造厂不断增加，不少企业为冲天炉熔炼还是单一感应炉熔炼
方案为难。采用冲天炉和电炉熔炼那种方式更好，历来是大家争论的焦点。笔者 在此从工艺、材质、投资、环保等方面浅谈冲天炉和电炉熔炼的区别，供大家参 考。
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、SO2 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，通常还会有废水需要排放， 随着人类环保意识的逐渐增强和环保法规的不断健全，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，
与硬度较高。
2) 熔化效率没有冲天炉高。
3) 维修比冲天炉复杂。
3 冲天炉与电炉熔化的成本比较
3.1 成本构成
熔炼成本的构成大致由下列几方面组成：设备折旧、占地面积分摊、原材料
费用、运行费用、环保治理费用、人工费等。
3.2 投资比较
表 1 是国内近期建设的某二个铸造厂项目熔化工部设备投资比较表。
表 1 熔化设备投资比较表
1） 冲天炉是最普遍应用的铸铁熔炼设备，它用焦炭作燃料。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孤炉和其它熔炉 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 的改造取得了重大的突破性进展，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，世界各国仍采用
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 生产过程中的关键环节。
在全球都在关注环境保护的今天，随着社会的发展和进步，人们环保意识的 提高，对环保的要求也愈来愈高，相应的环境保护条例不断完善，以达到相应的 环保要求。那么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 造项目中，要对熔化设备的选用加以论证，采用冲天炉和电炉熔炼那种方式更好， 在此，笔者不敢妄加定论，但两种熔炼方法生产的铸件，在材料的品质、加工性 能、工艺、投资、环保等方面确实略有差异。 2 冲天炉与电炉熔炼的各自特点 2．1 冲天炉熔炼的特点 2．1．1 冲天炉熔炼优点：
年产 3 万吨铸铁件（上表 1），按一班制作业（昼夜用电分时计价）。 计算依据如下： 铸件工艺出品率按 75%，征地价为 17 万/亩； 冲天炉焦铁比为 1:6，焦炭价为 4200 元/吨； 脱硫剂占铁液含量 2%，脱硫剂 3500 元/吨； 石灰石占焦炭比例 30%，石灰石 160 元/吨； 冲天炉熔化时铁损 3%，生铁价 5300 元/吨； 电炉熔化时铁损 2%； 焦炭损失按 5%；冲天炉每吨铁液风机功率 15Kw； 冲天炉每吨铁液修炉费用为 8 元。
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熔入铁水中的，此时熔解氧为原 子态。冲天炉铁水中的熔解氧，一部份与铁水中硅、锰反应生成氧化物夹杂，一 部份溶解氧在石墨表面吸附，氧化石墨生成一氧化碳气。
即：石墨+[O]={CO}↑
当生成的氧化亚铁与铁水中的碳接触时，碳还原氧化亚铁，生成一氧化碳气
B：硅被自由氧氧化。 【Si】+ O2＝SiO2
C：硅被渣中 FeO 氧化。 【Si】+2（FeO）＝SiO2
根据以上反应，冲天炉熔炼时硅的烧损为 15％～20％. ② 锰：D：锰被炉气的 CO2 氧化。 【Mn】+ CO2＝MnO+CO E：锰被炉气中自由氧氧化。 2【Mn】+ O2＝2MnO F：锰被渣中 】+ MnO
由于冲天炉结构的特点，打炉后一段时间内，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。 据报导，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，关闭数量还将 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。