沖天爐

立式爐膛，連續加料，一種豎式圓筒形熔鍊鑄鐵的鑄造設備。主要用於鑄鐵件生產，也用以配合轉爐鍊鋼，有時還用來化銅，因爐頂開口向上，故稱沖天爐。

沖天爐的工作過程：先將一定量的煤炭裝入爐內作為底焦，它的高度一般在一米以上。點火後，將底焦加至規定高度，從風口至底焦的頂面為底焦高度。然後按爐子的熔化率將配好的石灰石、金屬爐料和層焦按次序分批地從加料口加入。在整個開爐過程中保持爐料頂面在加料口下沿。經風口鼓入爐內的空氣同底焦發生燃燒反應，生成的高温爐氣向上流動，對爐料加熱，並使底焦頂面上的第一批金屬爐料熔化。熔化後的鐵滴在下落到爐缸的過程中，被高温爐氣和熾熱的焦炭進一步加熱，這一過程稱為過熱。隨着底焦的燒失和金屬爐料的熔化，料層逐漸下降。每批爐料熔化後，燃料由外加的層焦補充，使底焦高度基本上保持不變，整個熔化過程連續進行。應用領域：沖天爐主要應用於鋼鐵、冶金、礦山等行業。

爐料中的石灰石在高温爐氣的作用下分解成石灰和二氧化碳。石灰是鹼性氧化物，它能和焦炭中的灰分和爐料中的雜質、金屬氧化物等酸性物質結合成熔點較低的爐渣。熔化的爐渣也下落到爐缸，並浮在鐵水上。

在沖天爐內，同時進行着底焦的燃燒、熱量的傳遞和冶金反應 3個重要過程。根據物理、化學反應的不同，沖天爐以燃燒區為核心，自上而下分為：預熱帶、熔化帶、還原帶、氧化帶和爐缸等 5個區域。由於爐氣、焦炭和爐渣的作用，熔化後的金屬成分也發生一定的變化。在鑄鐵的5大元素中,碳和硫一般會增加，硅和錳一般會燒損，磷則變化不大。鐵水的最終化學成分，就是金屬爐料的原始成分和熔鍊過程中成分變化的綜合結果。

其技術特點為：

冷風沖天爐，用於單班制生產。冷風沖天爐採用兩排大間距風口常温送風，新型均壓風箱保證風口壓力一致，進風均勻，爐況穩定。冷風爐結構簡單，適用於中等批量生產的車間，與保温電爐配合實行雙聯熔鍊可生產高級別鑄件。

自熱供風沖天爐是青島青力環保設備有限公司1988年開發的温差式沖天爐基礎上，經過我公司多年製造調試經驗及用户反饋意見，進行優化改進設計的，調整設計後，設備運行更加穩定、可靠，提高了鑄造廠整體效益，適應國內鑄造要求的爐型。自熱供風沖天爐是自身熱交換供風、技術經濟指標高、性能優良、熔鍊損耗低、低排放、少污染、操作簡便、壽命長、投資少、見效快的優質設備，是目前生產高質量、高檔次德外銷薄壁鑄件及高牌號鑄鐵的優先選用爐型。

技術特點：

1、 換熱器採用專利技術，下部法蘭採用衝壓式法蘭，有效延長換熱器壽命。出廠前對換熱器進行多倍速負荷實驗，保證出廠合格率100%。

2、 風口採用外置式，避免意外情況鐵渣灌入風箱。

3、 比普通沖天爐節焦10%--20%。

兩班制水冷薄爐襯沖天爐依照國家原機電部沖天爐生產和製造標準，並充分吸收德國及日本先進爐型的成功技術，結合今年來我公司生產、製造、調試水冷長爐齡的成熟經驗，是我公司於2000年開發的一種爐型。經過多年的推廣，現在國內外已有70多個用户採購並使用近百台5-15t/h水冷兩班制沖天爐，是大中型鑄造企業長效熔鍊、提高鑄件品質、降低鑄件成本的優良爐型。技術先進、國內領先，通過青島科技局科學技術鑑定。

水冷長爐齡沖天爐是於1990年開發製作，並於1993年申報國家新型專利的一種集外熱風沖天爐部分優點的一種新爐型。經過近20年的推廣，現在已有國內外50多個客户採購並使用青力生產的5-15t/h水冷長爐齡沖天爐。此爐型是大型鑄造企業連續熔鍊、提高鑄件品質、降低鑄件成本的優良爐型。

產品技術特點：

1、 爐壁凝渣層厚度均勻、穩定。融化帶路徑不變，爐況穩定，可連續熔鍊30天以上。

2、 爐內氧化性氣氛弱，元素損耗少。

3、 修路工作量小，耐火材料消耗少，爐渣量僅佔鐵水量的1%-3%，熱量損耗少。

4、 銅質水冷風口製作優良，使用壽命長。

採用國外設備的先進結構，結合我國原材料情況，研究開發適合國情的RC-W-N外熱風沖天爐系列產品。在使用我國原材料條件下，克服了引進設備使用中存在的問題，具有提高鐵水温度、減少一氧化碳排放、降低焦耗、減少燒損、穩定鐵水化學成份、提高鑄件正品率、生產高牌號優質鑄件、降低生產成本等性能。達到沖天爐熔鍊的國際水平，為我國機械、鑄件產品質量迎接入關後的競爭奠定了堅定的技術基礎。

1、 外熱供風：採用外熱（引發廢氣燃燒）予熱空氣熱風結構，採用優質優化熱風工藝，充分利用沖天爐廢氣的化學和物理熱，換熱器採用先進技術。

2、 水冷結構：採用汽化冷卻或常規使用的雨淋式水冷爐殼，採用無爐襯或薄爐襯操作。

3、 插入式風口：採用銅質插入式風口。

出鐵温度：＞1500C

供風温度：400C--600C

焦耗比：1：8---1：10

穩定的鐵水化學成份，增碳、增硅及脱硫效果顯著，鐵水成份穩定、降低爐渣內的Feo含量與一般沖天爐比：鑄件正品率提高20-30%可連續生產30天以上，生產率5-50t/h。

根據國家三部委推薦外熱風沖天爐的公告，並根據我國外熱風沖天爐的應用特點，在以往取得成果的基礎上，為低質爐料的應用，研發了頂置燃燒室外熱風沖天爐，並在棗莊鑄造廠和本溪鋼廠實業發展公司成功用於熔鍊鐵屑和鍊鋼渣鐵！於2006年申請國家專利，並被認定為國家高新技術產品、國家高新技術企業！

長期以來，沖天爐一直是傳統的鑄鐵熔鍊設備。

古代生產鑄鐵，鐵水直接來自鍊鐵爐。公元10世紀前後，中國宋代已有因移動方便而稱為"行爐"的化鐵爐。當時行爐不僅被用作化鐵設備，而且還用作守城武器。1330年元代陳椿所著《敖波圖》描繪了有鑄鐵盤的化鐵爐，稱為攙爐，爐身可以傾斜以便出鐵。以後又加高爐身成為三節爐，這種爐已脱離了鍊鐵爐結構，是沖天爐的雛形。

公元13世紀前後，我國的鑄鐵技術由元朝大軍中的隨軍工匠傳播到歐洲，同時也帶去了熔鐵的豎爐。

17～18世紀，歐洲流行一種用於補鍋的小型化鐵爐。

歐洲最早的沖天爐是在豎爐的基礎上形成的，有記載説，1730年首先出現在法國，是由R. H. Ferchault de Reamur製作的。但是，多數人認為：John Wilkinson（J.威爾金森）仿補鍋化鐵爐製造了第一座近似現代的沖天爐才是歐洲最早的沖天爐。該爐配備了用蒸汽機驅動的鼓風機，並於1794年6月獲得英國專利。

19世紀和20世紀，在沖天爐的改進方面出現了很多可喜的成果：19世紀初期，Otto Gmelin研發了水冷沖天爐；1890年，Sheehan研製了雙排風口沖天爐；1890年，荷蘭的Cameron首先推出了內熱式熱風沖天爐，隨之又出現了多種不同形式的熱風沖天爐。

此後，在沖天爐的改進和發展方面，英國鑄鐵研究學會（BCIRA）進行了長期的研究工作，他們的貢獻是不可磨滅的，兩排大間距風口沖天爐就是由他們提出、並不斷完善的。

後來，隨着科學技術的進步，鑄鐵的熔鍊設備開始逐步向多元化的方向發展，不再是沖天爐一統天下的局面，電弧爐、熔溝式感應電爐、坩堝式感應電爐、免焦沖天爐、純氧迴轉爐等都已先後用於鑄鐵的熔鍊。

20世紀以來，沖天爐結構和熔鍊工藝有了很大發展，主要有：

①多排風口送風沖天爐，它是為強化灰分高、塊度小、強度低的劣質焦炭的燃燒而出現的兩排或兩排以上的小風口沖天爐，風口總面積只佔爐子內截面積的5%左右，風口區爐徑縮小,向熔化帶逐漸擴大。

②雙排風口大排距送風沖天爐，它的風口排距比正常大2～3倍，在500～900毫米之間，每排進風可由單獨風箱供給,也可由一個總風箱提供。

③沖天爐-電爐雙聯熔鍊，能充分發揮沖天爐優異的熔化能力和電爐良好的過熱能力。

④提高送風温度，或增加送風中的含氧量。

爐身：加料口下緣至第一排風口之間的爐體，其內部空腔稱為爐膛，其直徑決定熔化率（沖天爐每小時熔化夫的鐵水量，常用的沖天爐熔化率為1.5~10噸，沖天爐的內徑越大熔化率越高）。外部用鋼板製成爐殼，其內砌耐火爐襯，爐料的預熱和整個熔化過程都是在爐身內進行的。

有效高度：沖天爐主要工作區段。

爐缸：第一排風口中心線到爐底之間的爐體。熔化的鐵水經爐缸和過橋流入前爐。

爐缸的主要作用：

1. 保護爐底

2. 匯聚鐵液和爐渣使之進入前爐

3. 無前爐的爐缸主要起儲存鐵液的作用

前爐由前爐體和可分離的爐蓋構成。

前爐的作用：

1. 儲存鐵液

2. 使鐵液成分和温度均勻

3. 降低鐵液在爐缸中的增碳與增硫

4. 分離鐵渣淨化鐵液

過橋：連接爐缸與前爐的部位。

自鼓風機出口至風口處為止的整個系統，包括進風口、風箱、風口及鼓風機輸出管道。

注意：

1. 風管佈置應儘量縮短

2. 減少曲折

3. 避免管道截面突變

4. 總風管內流速應控制

熱風裝置

作用：加熱供底焦燃燒用的空氣，以強化焦炭的燃燒。

分類：內熱式，外熱式

沖天爐的輔助設備有：稱料、運料、上料、送風等。

煙囱：用於排煙，其頂部裝有捕集火花的濕式除塵器。