冲天炉熔炼原理等资料
2009-5-29 20:15:19
1、冲天炉熔炼基本原理
（1）底焦燃烧：冲天炉底焦燃烧可以划分为两个区带：
A、氧化带：从主排风口到自由氧基本耗尽，二氧化碳浓度达到最大值的区域。
B、还原带：从氧化带顶面到炉气中[CO2]/[CO]浓度基本不变的区域，从风口引入的风容易趋向炉壁，形成炉壁效应，形成一个下凹的氧化带和还原带，对熔化造成不利影响。
①不易形成一个集中的高温区，不利于铁水过热；
②加速了炉壁的侵蚀；
③铁料熔化不均匀，铁液不易稳定下降,影响化学成分。
解决方法：
①采用较大焦炭块度，使风均匀送入；
②采用插入式风嘴；
③采用曲线炉膛；
④采用中央送风系统；
⑤熔炼过程中为使焦炭不易损耗，送风量要与焦炭损耗相适应。
根据炉气、炉料、铁水浓度和温度，炉身分为4个区域：
（1）预热区：从加料口下沿，炉料表面到铁料开始熔化的区域称为预热区，下面的炉气温度可达1200℃—1300℃，预热带的上部炉气
温度为200℃—500℃。由于这一区域的平均温度不高，炉气黑度和辐射空间较小，炉气在料层内流速较大，炉料与炉气之间的热交换以对流为主，炉料在预热区内停留时间较长，一般为30分钟左右，预热区的高度受有效高度、底焦高度、炉内料面的实际位置、炉料块度、熔化速度、焦铁比的影响。
（2）熔化区：从铁料开始熔化到熔化完毕这一区域称为熔化区，在实际熔炼过程中，底焦顶面高度的波动范围大致等于层焦的厚度，熔化区内的热交换方式仍以对流为主，在实际熔炼过程中，熔化区不是一个平面区带，而是一个中心下凹的曲面，从铁水过热和成分均匀度出发希望熔化区窄而平直，熔化区在炉内位置的高低基本上是由炉气和温度分布状态决定，也受焦炭的烧失速度、批料重量、炉料块度等因素影响，这些因素将使铁料的受热面积、受热时间、受热强度发生变化，造成熔化区高度波动（影响出铁温度），当焦铁比一定，熔化区的平均高度将会因批料重量的减小而提高，从而扩大了过热区，提高了铁水温度，但是批料层不宜过薄，否则易混料使加料操作不便。（3）过热区：从铁液熔化以后，铁水下滴过程中，与高温炉气和炽热的焦炭相接触，温度进一步提高，此区域称为过热区（过热区炉气温度一般在1600℃—1700℃）。过热区内以焦炭与铁水接触传导传热为主，焦炭表面燃烧温度对热交换效果有重要影响。因而设法强化底焦燃烧，经测定铁水滴成铁水小流穿越底焦的时间一般不超过30秒，而在这一区间内铁水却要提高350℃左右，比预热区大了24倍左右，其传热强度为11KJ/，达到这样高的传热强度，除了以高炉温做保证
外，还要保证底焦具有足够的高度，这是提高过热效应的关键。（4）炉缸区：在一般操作条件下，炉缸内没有空气供给，焦炭几乎不燃烧，此区域温度一般不超过1520℃，所以对高温铁水来说，炉缸区是一个冷却区，且炉缸越深，冷却作用越大。为了提高此区域的温度，可以适当地开渣口操作，但对铁水的氧化程度有害，所以当熔炼稳定以后，还要闭渣操作。
3、冶金过程
金属在冲天炉内被预热、熔化、过热的过程中，金属与炉气、焦炭、炉渣相接触，发生一系列的物理、化学、冶金反应，引起铁水化学成分的变化。
（1）、砂、焦炭中的灰分、金属元素氧化形成的氧化物，以及侵蚀剥落的炉衬材料等相互作用形成炉渣，其主要成分为二氧化硅、三氧化二铝，这种粘滞的炉渣包附在焦炭表面，不仅阻碍燃烧，而且不利于冶金反应的顺利进行。因此必须用熔剂加以中和和稀释，以便顺利地排除，熔剂主要是石灰石，加入量一般为焦炭重量的30%左右，炉渣的性质通常以炉渣碱度衡量，碱性炉渣有利于炉内的脱硫反应，可以降低铁水的含硫量。
（2）、化学成分的变化，冲天炉熔炼化学成分变化有如下规律：
①、含碳量的增加。铁水的含碳量的变化，总是趋于共晶成分；
②、含硫量往往增加40%—100%，铁水增硫量主要来自于焦炭；
③、磷量基本不变；
④、铁、硅、锰等合金元素烧损，炉内氧化作用越大，元素烧损越严
重。
附：冷风水冷无炉衬冲天炉
一期工程为12T
1、炉体结构：上部为加料口，下面装有料位传感器和环形抽气道（抽走气物）。炉壳为圆锥形，上小下大，便于冷却水顺壁而下冷却炉壁，自加料口至风口这段炉身内，除抽气道砌有耐火材料外都没有炉衬，在炉壁外壳设有多道的环形喷水管，用于喷淋，冷却炉壁，风口数量8个，为使空气伸入到熔炉的中心，减少炉壁效应，改善底焦燃烧，并避免高温气流冲刷炉壁，用水冷风口插入炉内供风，炉缸内砌有耐火材料，炉缸内分别有出铁口、除渣口可以进行连续地出铁和除渣，并且从冲天炉加料口下方抽出的炉气经过螺旋重力除尘以后，通过布袋除尘器。
2、冲天炉的水系统：由炉体及风口冷却水和冲渣水两部分组成，炉体冷却水和风口冷却水共用一套供水装置，冲渣水单独一套供水装置。冲天炉送风系统采用高压离心式风机，电机功率130KW ，额定风量：3000m3/h。在环形抽气道管道上配备一台冷风机，把抽出的气体与冷风机的气体混合，将高温炉气降温，一般应降到150℃以下。炉后的加料系统采用计算机自动配料控制系统振动给料，传感器传输数据，反馈回的数据由计算机计算后自动平衡炉料。上料机构为爬式加料机，冲天炉设有中央微机控制室，通过屏幕监测和控制设备。
4、主要特点：
①CO含量通常比CO2高，炉气的燃烧比一般在40％左右，最大不
超过60％，所以，炉气氧化性弱，铁和合金的烧损小，Si的烧损通常不到5％，渣中的氧化铁含量低，一般不到2％，在弱氧化性条件下，熔炼铸铁是目前国内外冲天炉较为普遍的一种操作方式目的是为了以最低的熔炼损耗获得高温优质铁水。
②炉况稳定连续工作时间长，这种熔炼炉由于没有炉衬，在整个熔炼操作期间炉型和炉膛尺寸始终是稳定的，风量和风口插入深度，都可以进行调节和控制因而炉况稳定。此外，各种熔炼炉，没有因为炉衬熔蚀所形成的炉渣，渣量只占熔炼铸铁重量的。由于渣量少，由炉渣（一般有炉衬冲天炉渣量3-6％）引起的铁水化学成分的波动也就小。所以，铁水化学成分含量正确控制并保持稳定。熔炉的连续工作时间不再受炉衬寿命的制约，而主要取决于炉缸的寿命。
③调节范围大，这种熔炼炉的风量、风口插入深度以及决定炉缸深度的炉底厚度都可以调节和改变，所以在保持铁水温度不变的情况下，熔炉的熔化率可以灵活的调节，熔炉的最高和最低熔化率可以相差一倍，在全部用废钢作炉料时，通过改变炉底厚度，可以熔炼得含C 量低到％，高至％的铁水。此外，通过造碱性渣（碱度）可以将铁水的含S量降到％以下，因此，这种熔炉适用球墨铸铁管的生产。
④对周围的环境污染小，由于炉气净化设备比较完善，经过净化后的炉气含灰量仅为，低于环保标准（不大于m3的标准）。
附：
一、冲天炉熔炼过程
在熔化过程中底焦燃烧而消耗，为了保证整个熔炼过程连续正常进行
就必须及时得补充底焦，以此来始终保持底焦的高度。随同铁料一起加入的焦碳就可以补尝底焦的消耗，熔化过程的底焦同点火前所加底焦不是同一高度，底焦的顶面是指金属炉料大体熔清的位置。在底焦高度内只有铁水和熔渣不断的穿过焦炭柱，它的高度和上界面的形状随熔化工艺和供风方式而改变，底焦燃烧状况（炉温、炉气成份、炉气成分的分布）是冲天炉熔化过程的基础，冲天炉的熔化过程就是合理的组织底焦燃烧，以此来获得炉内的高温，同时造成铁料与焦碳炉气间的最佳热交换过程。
（一）、造渣过程
冲天炉燃烧和换热过程中会从各个方面带入炉内各种各样的氧化物，其中有焦碳的灰分、金属炉料的铁锈、粘土和砂子腐蚀掉的炉衬的。金属炉料中一些元素的烧损也会产生氧化物，主要有二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁、氧化亚铁其中以酸性氧化物二氧化硅为主，如果这些氧化物残留在铁水中会使铁水粘度增大流动性下降，并恶化铸件的机械性能，因此伴随熔化过程必须有一个造渣过程，随同每批炉料加入一定数量的溶剂，以便使这些化合物变为熔渣从炉内排出获得干净的铁水和洁净的焦碳表面。常用的造渣熔剂石灰石加入炉内后逐步加热到900℃时开始分解生成石灰，石灰（CaO）是较强的碱性氧化物可以同高熔点酸性氧化物组成低熔点的复杂盐类，炉渣成分对冲天炉熔炼过程、铁水质量有重大影响，调整炉渣成分可以促成或者是阻碍一些反应的进行，按照组成物的化学性质分有三类：酸性氧化物包括二氧化硅、五氧化二磷，碱性氧化物包括氧化钙，氧化镁，氧化锰，
氧化亚铁，中性氧化物包括氧化铝。如果渣中的酸性氧化物多就称为酸性渣，碱性=CaO%+MgO% ，碱性在以下
SiO2%
时称为酸性渣，碱性在~时称为中性渣，以上称为碱性渣，在冲天炉内还可以加入萤石（CaF2）用以降低炉渣熔点，这种氟盐投炉以后可以生成氟化氢对人体极其有害，目前许多工厂已禁止使用。经验表明，不加入萤石对炉渣性质并没有不良影响。
（二）、单个焦碳或炭柱的燃烧
碳的燃烧具有两个条件：温度和氧，碳在一定温度以上才能和氧发生燃烧反应，温度范围是600~700℃，此范围称为碳的着火温度，在这一温度下，焦碳表面上的碳开始与空气中的氧作用首先形成CxOy，然后分解成一氧化碳和二氧化碳并放出热量这叫一次反应，所生成的二氧化碳扩散到焦炭表面就会被碳还原生成一氧化碳并吸收热量CO2+C=2CO—3438千卡/公斤碳（1-1）反应条件温度800~1200℃才可顺利进行，二氧化碳的氧被碳夺走生成一氧化碳，在化学上称为二氧化碳的还原反应，这一反应消耗了碳而不放出热量反而吸收了热量，这是冲天炉燃烧过程所不希望的，一次燃烧的另一产物一氧化碳由焦炭表面扩散出来与氧相遇可生成二氧化碳并放出热量，CO+1/2O2=CO2+3000千卡/公斤碳，这个气相反应在一定空间压力之下温度在900~1000℃范围内才可能进行，通过温度、氧的数量和焦炭性质等因素的变化调整一氧化碳和二氧化碳的数量，氧过剩时或者是温度较高时可以获得单一产量二氧化碳，此时每公斤碳只能放出
2201千卡热量C+1/2O2=CO+2201千卡/公斤碳,碳加氧分子生成二氧化碳叫做完全燃烧；碳加氧原子生成一氧化碳叫做不完全燃烧，不完全燃烧释放的热量只有完全燃烧的约三分之一，完全燃烧时每公斤碳需要供给的空气；不完全燃烧时每公斤碳需要供给的空气。实际上焦炭的燃烧过程属于气固多相反应，包括气体扩散以及焦炭表面上的反应等几个环节，整个反应过程的速度同各个环节的进行速度有关。反应所表现出来的速度决定于速度最慢的环节。温度很高，气流速度很低，化学反应速度很大时整个燃烧反应速度决定于气体扩散速度，就把它称为扩散区；相反温度很低，气流速度很高，整个燃烧反应速度决定于化学反应速度，就把它称为动力区。如果化学反应速度与气体扩散速度相接近，则称为扩散动力区。各种因素如温度、气流速度、焦炭性质对燃烧速度的影响在上述三个区内各不相同，如在动力区温度作用非常大，提高温度则反应速度急剧上升，焦炭的反应能力和比表面积也有影响；在扩散区情况相反，气体的扩散起决定性作用，温度的影响小的多，它通过对气体的扩散速度的影响起作用，焦炭的反应能力不在起作用，但它的几何因素（块度、气孔率）仍有影响；在扩散动力区，温度和扩散因素都有明显影响，介于扩散区和动力区之间，根据焦炭燃烧的这些特点就可以选择强化燃烧的措施。（三）、焦层的燃烧过程
将焦炭堆积成层状加热到一定温度后由底部通入空气即开始焦层的燃烧过程。第一层炭的燃烧情况与单个焦炭有相似之处，空气鼓入炉内先被加热到一定的温度同焦炭接角后立即，燃烧消耗掉相当多的
氧，炉气中出现一氧化碳和二氧化碳，放出热量并残留一部分氧气，炉内的温度随之上升，这种炉气再与第二层焦炭相遇，除了氧可以与焦炭继续反应外，二氧化碳还可以被焦炭还原，一氧化碳可以同氧反应生成二氧化碳，炉气温度继续上升，第三层，第四层也是如此，不过氧越来越少，二氧化碳和一氧化碳含量不断增加，炉气温度不断升高，氧气基本耗尽（实际上总有%左右的残留氧）的位置二氧化碳的含量也最多，炉气的温度达到最高值。氧气基本耗尽以前的区域称为氧化区（氧化带），在氧化区内同时存在二氧化碳、一氧化碳、氧和氮，一氧化碳和二氧化碳既月一次燃烧反应产物，又有反应式（1-1）（1-2）（1-3）（1-4）四个反应式的综合结果。氧化区内，温度上升很快可以达到1600℃以上，因此它属于扩散区，反应速度决定于扩散速度，气体速度，氧气浓度，焦炭几何形状对温度和反应速度也有影响，温度的升高也利于气体扩散速度的增加，最高温度值和最大的二氧化碳量，对层焦燃烧过程影响很大，最高温度值和最大的二氧化碳量，受很多因素的影响，变化范围也比较大，氧化区的上界面，随着最高温度值的增加而升高。即温度高时，一氧化碳的含量反而多，这一规律看上去同炉气成分和温度的关系似乎相互矛盾，其实不然，理论燃温度设有考虑燃烧所具有的空间、燃烧速度、和向四周介质的热幅射损失。在焦层燃烧过程中，这三个因素都对燃烧温度和炉气成分有很大影响，因此，焦层燃烧有它特有的规律。氧化区的大小同焦炭的块度，鼓风的氧浓度和鼓风温度等因素有关，对通常的鼓风来讲氧化区的大小等于4-5块焦炭的叠高。焦炭气孔率大（焦炭比较松孔隙
多）反应能力强则氧化区小；反之刚则大。炉气离开氧化区继续上升，此时炉气反含有少量的氧和大量的二氧化碳、一氧化碳和氮，高温下这种炉气与高温焦炭相遇只有二氧化碳发生还原反应（1-1）要吸收热量，因此炉气温度由最高值急剧下降。同时一氧化碳数量急剧减少炉气温度可必400-500℃当二氧化碳还原反应进行的很微弱的炉气成分不再发生明显变化。在这个时间内，从氧化区上界面到二氧化碳反应革本停止的区域以二氧化碳还原为特征称为还原区（还原带），还原区的大小根据焦炭的性质、鼓风条件变化很大，约为氧化区的3-5%炉气在还原区停留的时间很短，大约只有1/10s，二氧化碳和碳之间的反应很难彻底进行，所以只有一部分二氧化碳还原成一氧化碳，还原区的下部温度很高，反应式（1-1）处于扩散区或是扩散动力区还原区的上部温度比较低，反应处于动力区，因此二氧化碳的还原反应进行的程度除与焦碳炭性质（几何因素和反应能力）有关外，同温度也有密切的关系。温度越高，二氧化碳还原反应进行的越激烈，炉气中的一氧化碳越多还原区以上炉气史残留少量的氧，炉气温度已降到1000℃以下。炉气很少与焦炭发生反应，只是把热量传给自加料氧下落的炉料，这个区域称为预热区（预热带），加料口炉气成分决定于氧化区和还区的成分和温度以及各区内各个反应进行的程度。焦炭在氧化区和还原区都要消耗但是两个区域氧化的介质不同，热效率也不同在氧化区内，氧消耗的碳升高了炉温在还原区内二氧化碳消耗了碳防低了炉温，从冲天炉熔化金属来讲不希望出现还原区介是提高炉氧温度总会促使二氧化碳还原反应的激烈进行，出现更多的一氧化碳，
焦层高度对加料口炉气成分影响很大焦层高度超过氧化区+还原区之和时碳15-20块焦炭的叠高，二氧化碳在原区内有足够长的道路同信碳接触，二氧化碳还原反应进行的彻底，相反焦层高度高度时，则还原区高度不够，二氧化碳还原反应进行的不完全，加料口炉气有比较多的二氧化碳底焦越薄，二氧化碳的含量越多，焦层燃烧这一特点，有助于我们了解冲天炉加料口的炉气成分变化规律。
（四）、影响底焦燃烧的主要因素。
1、风量加大风量可以增加氧的扩散速度，提高焦炭的燃烧速度，增加风量对氧化区和还原区的大小没有显著的影响，哈蟆在单位时间内、单位氧化区空间内烧掉了更多的焦炭，热量更加集中了单位重量的焦炭向四周介质的热损失减少，这种效果反过来影响到炉气的成分和温度使炉内的最高温度上升不断地升高必须导致还原区二氧化碳含量减少，一氧化碳含量增加。加大风量，炉气温度上升，当风速至5m/s时变化不再明显。
图
在还原区的上界面，一氧化碳含量最高可达34%二氧化碳含量极少。增加风量必须成比例地增加焦炭的用量，补充烧掉的焦炭，才能保证底焦稳定在合适的高度。增加风量不能提高炉气中二氧化碳含量。2、热风提高鼓风的温度对底焦内氧化区和还原区的大小炉气成分和最高炉气温度都有显著的影响，随着鼓风温度的升高，氧向焦炭表面扩散速度增加，提高了氧的消耗速度，焦炭的燃烧速度，也随着内温的增加成正比例增加，氧化区的高度与热风温度的升高成反比，热风
温度每升高100℃，氧化区高度减少12%，还原区高度也缩小，因此氧化区和还原区热辐射损失减少，热量更集中最高炉气温度急剧上升，热风温度每上升100℃，可使最高炉气温度升高70℃。
3、富氧送风富氧也可以起到热风的同样效果，一般的方法是将氧加入到鼓风中随风速入炉内，提高鼓风的含氧量，能相对降低氮，并增加氧的扩散速度，从而强化了焦炭的燃烧过程，随着氧化浓度增加，焦炭的燃烧速度直线上升，氧浓度每提高1%，氧化区高度缩小5%，最高炉气温度上升50-60℃，对于出铁温度相当于热风温度增加了70-80℃的效果，当氧浓度为25%时，炉气的最高温度达到1900℃以上，氧浓度大于25%时，气最高浊度上升变缓，提高氧浓度可以增加氧化区的二氧化碳含量，在还原区内随着氯浓度的增加，一氧化碳的含量也增加，这是由于温度升高了二氧化碳的还原反应加强了。测试数据表明，加料口炉气的一氧化碳含量达到了很高的数值。
4、焦炭块度焦炭质量（化学性质和物理性质）是影响底焦燃烧的重要因素，变更焦炭底焦燃烧效果可以发生比较大的变化，焦炭的质量包括化学性质和物理机械性能两部分，化学性质包括固定碳的含量、灰分的含量挥发分的含量，硫分的含量。可燃性和强度。固定碳是焦炭的主要组成部分，它是可燃部分，越多越好，灰分是一些不可燃的无机化合物，淡仅不能放出热量，还以造渣的形式吸收大量的热量，灰分的含量越低越好，挥发物是由碳氢化合物组成的可燃部分，不过在较低温度下就会挥发掉，这部分热量不能用于过热铁水，越低越好，焦炭中的水分要做为验收标准水分在冲天炉的上部就蒸发掉，使预热
带的炉气温度降低，可燃性是指焦炭与空气反应的能力，它的检测方法：取一标准的试块，测量确定的高温下与空气作用时的燃烧速度，单位是g/s；反应性（还原性）最常用的测量方法如下：称取一定数量的焦炭放入试管内，加热到一定的温度（900-1000℃）与二氧化碳气流接触，升成一氧化碳，反应性用R表示公式。要求R≤24%，焦炭的可燃性与反应笥有一定联系，除与碳原子的活度有关外，还受焦炭块的大小，气孔率，显微裂纹的影响。块度小，气孔率高显微裂纹高，单位体积的表面积大，可燃性和反应性高，从充分利用焦炭发热值的角度出发，希望反应性越低越好，可燃性越高越好，前者可以少生成一氧化碳，后者可以加快燃烧速度，有助于提高燃烧过程的最高燃烧温度，但是各种焦炭的可燃性和反应性都随着温度的升高而增加。在高温下，例如冲天炉的氧化区内，这两种性质不影响燃烧反应和二氧化碳的还原反应，因为高温下，气体的扩散支配着反应的进行，而在还原区的上部，炉气温度已比较低，焦炭的反应性影响到反应的进行，要求铸造用焦的R值<24%以降低加料口炉气中的一氧化碳含量，铸造用焦也应该限制气孔率气孔率的测定方法：先测出焦炭的视比重，再测出焦炭的真比重，公式，一般要求铸造用焦的气孔率在50%以下，以40-43%为最佳值。焦炭的热稳定性对底焦的燃烧影响很大，包括两部分，一是受热冲击以后是否开裂，二是高温下强度值的大小，焦炭在炉内受到炉料的挤压、冲击，在变化剧烈地热冲击下工作，如果热稳定性差，则裂成小块，底焦的燃烧受到影响。焦炭热稳定性的测定方法：在通氮的密闭容器内加热到1300℃然后随炉冷
却到室温，在从4米高的位置自由落在钢板上，如此反复两次，根据破碎的数目与原焦炭重量的差值计算热稳定数据。公式
强度是衡量焦碳质量的重要指标，用转鼓测量的方法进行检测：取410千克焦碳放入转鼓筛公式经过转动一段时间由于焦炭之间碰撞，块度减小，小颗粒从筛孔掉出，称量留在转鼓筛内的焦炭数量；即可得出焦炭的转鼓强度，铸造用焦要求转鼓强度≥300千克，转鼓强度是对常温而言，不反高温下的机械性能。经研究表明，转鼓强度高的焦炭，高温机械性能也高，因此可以用常温强度表示高温强度的高低。与小块焦相比，大块焦之间孔隙大，有利于一氧化碳燃烧生成二氧化碳的反应，因此炉中的二氧化碳含量增加，例如块度由20-30mm增加到40-60mm二氧化碳含量由13。5%提高到17%。大块焦炭的使用也可以扩大氧化区，这样燃烧放出的热量不能集中在较小范围内，散热面积也加大，使炉内的最高温度下降。在还原区内，焦炭块度增大时，二氧化碳含量也升高，从获得高温的角度出发，焦炭块度不宜过大，但也不能过小，焦炭块度过大，增加散热损失，焦炭块度过小，由于阻力增大鼓风难以进入炉内，不能保证燃烧强度，因此焦炭大小对不同的炉径有一个最佳的范围值，
5、炉径，炉子的直径也影响燃烧过程。炉径大，氧化区内每公斤内焦炭的散热损失减少，炉温上升，炉气中的一氧化碳含量增加。炉径由600mm增到700mm时，炉气温度由1650℃升到1700℃，二氧化碳含量由16%降到14%。
（五）、冲天炉内铁料的预热熔化及过程
1、铁料的预热和熔化（1）预热带一般是在加料口底部和底焦的顶部之间（到1149℃的区间炉气温度约1300℃）在预热带金属炉料，焦炭和熔剂。被逐步加热，炉料口的水分首先蒸发，在潮湿的天气和雨季焦炭往往带入大量的水分。蒸发时吸收大量的热量，使炉气温度有较大的下降，石灰石加热到900℃开始激烈的分解反应式为石灰石为吸热反应，放出的二氧化碳使预热带的炉气中二氧化碳含量增加，生成的一氧化碳在整个熔化过程中及其它氧化物结合构成炉CaCO 用量为炭量20%左右普通的为30%炉料大约以每分钟100mm的速度下降，在预热带下降红1h后被高温炉加热到熔化温度，焦炭在下降过程中也被加热进入还原带时已被加热到1200℃左右开始了二氧化碳的还原反应，此进的炉气温度比炉料高出150℃-200℃，预热带的热效率可以达到60%（干燥焦炭）。（2）熔化带，由于各种炉料的熔点不同（铁素体1530℃珠光体1430℃生铁锭的熔点1149℃，磷共晶为950℃硅铁1309℃）它们的熔化位置，熔化所需要时间、下落的距离不会在一个固定的位置上，而是在一个区间，实际观察表明，熔化带位于底焦以上约200mm约高度内冲天炉底焦各个水平面上的温度分布不均匀，风口能上能下的区域靠近炉壁的附近，温度比中心高，所以氧化带是一个倒立的圆椎体，直接测量也得出同样的结论，冼长铁棒随炉料加入炉内，铁棒安放在不同的位置，当铁棒随炉料下落到一定的距离后停风打炉，观察各处铁棒的熔炉半径1/2处的铁棒熔化的时间居中，熔化带的熔炉中心区比炉壁附近大约下降180mm，生铁的熔化时间根据测量由1min-5min时间不等主要是成分和块度不
同所致，废钢的熔点约1500℃左右，在炉内下落的过程中，钢的表面和铁水接角后碳可以快速扩散到废钢内降低了钢的熔点；每扩散进1%的碳熔点可降约90℃一般废钢比生铁的熔化位置低200mm炉径大的冲天炉同一截面上的底焦，燃烧的更不均匀，因此各批炉料的交错越严重铁水成分波动范围比较大，由于熔化带平面的不均衡性，炉料有横向运动的趋势。第一批炉料尚未熔清第二批炉料部分已开始熔化，千万冲天炉铁水成分的波动范围比较大，提高层焦的加入量能将两批炉料有效地隔开，可以将铁水的成分限制在比较我小的波动范围内，正常熔化带位于还原区内，二氧化碳还原反应在熔化带的上界面。基本停止。铁水熔化时并不是立即集结成大铁滴下落，等熔化的金属集聚到一定尺寸，表面张力不足以承担重量时，才会脱离固体的金属炉料向下落，在这段时间内，铁水容易被氧化。如果炉气还原性比较强，铁水的氧化程度变小，如果底焦高度变低，层焦的加入量变小，风量大，熔化带可能落入氧化区使铁水的氧化加剧，造成质量事故。
2、铁水的过热，是在熔化带以下到风口的这段距离（过热带）进行的过热带的范围包括还原区的下部和整个氧化区，它具有炉内最高的炉气温度，炉气的氧化性也最强。这一区域是决定铁水温度和质量的关键区域复习资料化区的上界面具有最高的温度，铁水进入过热带温度逐渐升高到达氧化区上界面附近铁水的过热强度最大。在这个区域的下部，由于炉气温度的降低铁水的过热减弱。最高温度的越高，过热效果越好，在这个区域有4种方式将热传给铁水二（1）工高温炉气对铁水的辐射传热；（2）高温炉气与铁水的对流传热；（3）焦炭对
铁水的辐射传热；（4）焦炭与铁水的对流传热，铁水滴在焦炭上滚动，通过大面积的直接接触，以对流方式把热量传给铁水，铁水的过热速度快，过热强度大是冲天炉热交换效率。主要因素。这种方式的热交换系数是2500-2800千卡/比其它的方式大10倍以上，因此过热时间虽然仅有3-5S但铁水温度很快上升到1500℃以上铁水滴离开了焦炭表面，或者是是铁水滴与焦炭不紧密地接触，过热效果大大降低，因此高的炉温焦炭与铁水接触面积大、时间长是获得高温铁水的基本条件。一般认为风口区附近的温度比较低，铁水滴经过此处被吹凉，使温度下降介是在正常熔化时，风口区附近焦炭表面温度很高起过1600℃，与铁水接触后使伯水温度快速升高，在炉中心处由于焦炭表面温度比较低铁水的过热强度比较低。
3、炉缸区风口到炉底的部分称为炉缸区，铁水在炉缸区汇集，底焦浸泡在铁水，铁水在地区域内增碳吸S，炉渣浮在铁水表面。据检测，炉缸区自由氧和二氧化碳极少，主要的炉气是一氧化碳和氮，因此不发生焦炭燃烧，炉气和焦碳温度比氧化区要低，铁水在炉缸区温度一般下降30-50℃，铁水在炉缸区停留期间，除了降浊以外，成分也发生变化例如增碳吸硫，Si、Mn、Fe少量地被还原。
（六）、影响冲天炉燃烧、熔化过程的因素
1、焦炭对冲天炉燃烧熔化过程的影响，焦碳是冲天炉燃烧和熔化过程的基础，焦炭的质量如何，使用量多少直接影响到炉内温度高低，炉内的温度分布状况和炉气成分，从而影响铁水温度，铁水的化学成分氧化程度和铁水的铸造性能，焦炭性能和成分的主要指标：固定碳
≥86%硫分<%挥发分≤%水分<4%，气孔率37%-44%块度60mm-300mm（允许60mm场块≤10%）
2、焦炭块度和均匀程度程度的影响焦炭块度和均匀程度对燃烧效果，铁水温度和铁水质量有很大影响，焦炭块度的最佳值为炉径的1/8-1/10，块度过大或过小，炉气的最高温度都下降。焦炭块度均匀程度是影响燃烧和熔化效果的重要因素，焦炭大小混杂，容易填满焦炭的间隙，气体流动阻力加大，气流大部分沿炉壁向上，使空气分布不均匀，不利于底焦的燃烧，使炉气的最高温度下降。
3、焦炭数量的影响，焦炭汪洋大海量影响燃烧和熔化过程，对生产成本影响也比较大，因此应选择合理的焦炭消耗量每提高1%消耗量，可以使铁水增加9-15℃。焦炭增加到某一数值后，（例如25%，铁水温度不再上升，加料口的炉气一氧化碳大量增加，冲天炉的热效率著降低，炉气带走的化学潜热增多，降低了冲天炉的热效北，相反，焦炭用量少使铁水氧化加剧，温度低不能保证铸造性能和铸件的质量。
4、送风强度对燃烧和熔化效果的作用，生产上将单位炉膛面积每分钟的进风量称作送风强度，提高送风强度可以提高焦炭的燃烧速度相应地加快了熔化率，这时如果层焦用量不足，不能补充底焦的消耗，底焦不能维持原高度，只能下降。此时氧化区高度没有明显的变化，但还原区高度下降。据测算送风强度增加一倍，燃烧增加15%风量增加以后，炉温上升，熔化带的上限随之上升，可以导致铁水温度的增加，但是炉料下降速度随之增加；预热和过热的时间减少了。预热
和过热越来越越不充分，铁水温度开始下降。试验数据表明，层焦用量越多，风量可以增加的越多，才不会出现铁水温度下降的现象，而且铁水温度也可以达到最高值，这是由于炉内的最高炉气温度提高和底焦处于较高位置的原因。其中底焦处于较高位置起着决定性的作用。当送风强度过大时，可以用增加焦炭加入量的办法提高铁水温度，送风强度一般为90-120，最佳送风强度为100-110，每公斤碳需要空气每公斤焦炭所需理论空气量一般m 焦：铁=1：
5、进风速度，它可以用风量比风口兑面积计算出，进风速度应与焦炭质量相适应，外使用铸造焦，块大灰分低强度高，采用大风口（风口比10%-25%低风速约10m/s我国的焦炭灰分大、强度低，焦炭在炉内易碎。大风口，低风速不能保证将风送入炉子中心，缩小风口比提高进风速度，可以提高铁水温度，这是由于随着风速提高，使风射入炉子的中心，改善了风的分布均匀性，强化了风的中心底焦的燃烧同时高温区从炉壁移向中心也有利于减少对炉衬的侵蚀，但当送风强度继续增大，铁水温度达到某一高值勤时开始下降这点由于风速过大，风的冷却区扩大了，使风口结渣，反而不利于焦炭的燃烧，在我国焦炭的条件下，风速在20-30m/s比较合理，减小风口要注意鼓风设备的能力，因为随着进风速度的加大，进风阻力也加大，风机的压力随着风口比的减小而上升，风机的电力网消耗也随之增加，此外，一般的离心式风机送风阻力加大，还将减少送风的数量。
6、加氧送风，通入氧气可能提高铁水温度，改善铁水质量，提高冲天炉的热效率，通入氧气的方法有以下几种：（1）将纯氧送入风管再
进入风箱均匀后随鼓风一并进入炉内，一般的氧浓度≤25%（2）直接在风口处将纯氧用管子直接吹入炉内，当氧浓度>25%时铁水的提温效果减弱，氧浓度15min，可以达到提高效果。每增加1%氧浓度，铁水温度上升20℃。富氧送风可以降低Si、Mn、Fe的烧损，也可以降低铁水的含硫量，直接由风口送入氧提温效果显著，吹入占空气总量的2%的氧铁水温度可以上升70℃它的提温速度也快，大约5min 铁水可以达到上升70℃指标。
1.工程概况 1.1 工程特点 中铝东南铜业铜冶炼基地项目工程铜冶炼采用了闪速熔炼炉和闪速吹炼炉的“双闪”工艺。两台闪速反应炉体是本工程的核心设备，基本结构类似，主要包括沉淀池底部钢结构、炉体主钢架、反应塔及上升烟道筒体、沉淀池框架及侧板结构、水冷元件、耐火砌体、喷嘴及各种烧嘴等。沉淀池位于混凝土基础上，反应塔与上升烟道悬挂于炉体主钢架上，水冷元件（铜水套）遍布于反应塔、上升烟道、沉淀池各部位的耐火砌体中，给入炉料、富氧空气的喷嘴和供氧烧嘴布置在反应塔顶部。 根据上述结构特点，两炉的安装所采用的工艺及方法相同，以下根据以往我公司安装、改造过的闪速熔炼炉、闪速吹炼炉的实际经验简述两台闪速炉的安装方法和技术特点。 1.2熔炼炉概况 （1）、熔炼炉概况 1）、闪速熔炼炉具有节能环保的优点，它利用铜精矿巨大表面面积的粉状物料，在炉充分与氧接触，在高温下，以极高的速度完成硫化物的可控氧化反应。反应放出大量热，供给熔炼过程，使用含硫高的物料，有可能实现自热熔炼。闪 ）浓度高的特点。 速炉具有生产率高、能耗低、烟气中二氧化硫（SO 2 2）、闪速熔炼炉主要用于铜、镍等硫化物 精矿熔炼，闪速熔炼是充分利用细磨物料的巨 大活性表面，强化冶炼反应过程的熔炼方法。 这种方法主要用于铜、镍等硫化矿的造锍 熔炼（铜、镍、钴火法炼制过程中的一个重要 工序）。闪速熔炼脱硫率高，有利于二氧化硫 的回收，并可通过入炉的氧量，在较大围控制 熔炼过程的脱硫率。 （2）、熔炼炉组成及特点与发展 1）、中铝东南铜业铜冶炼基地项目工程闪速炉具备年产量40万吨阴极铜的处理能力，这是其他传统冶金炉不能比拟的，1996年在美国Kenncott冶炼厂，
铸造生产的工艺流程 铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序： 1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工艺文件，绘制铸造工艺图； 2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备； 3）造型与制芯； 4）熔化与浇注； 5）落砂清理与铸件检验等主要工序。 成形原理 铸造生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成铸件（或零件）的一种金属成形方法。
图1 铸造成形过程 铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。 型砂的性能及组成 1、型砂的性能 型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。 2、型砂的组成 型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。铸造用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。为了进一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤粉、锯末、纸浆等。型砂结构，如图2所示。 图2 型砂结构示意图 工艺特点 铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点： 1）铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从0．5毫米到1米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米。 2）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。 3）铸件的形状和大小可以与零件很接近，既节约金属材料，又省切削加工工时。4）铸件一般使用的原材料来源广、铸件成本低。 5）铸造工艺灵活，生产率高，既可以手工生产，也可以机械化生产。 铸件的手工造型
操作规程编号：LX-FS-A91302 闪速熔炼炉炉前岗位安全操作规程 标准范本 In The Daily Work Environment, The Operation Standards Are Restricted, And Relevant Personnel Are Required To Abide By The Corresponding Procedures And Codes Of Conduct, So That The Overall Behavior Can Reach The Specified Standards 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
闪速熔炼炉炉前岗位安全操作规程 标准范本 使用说明：本操作规程资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 1排渣和排铜的准备 a.排铜、排渣时，穿好隔热服、工作鞋，戴好防护面罩，厚布手套。 b.加强标准化点检，按要求检测两炉的液面和铜、渣温度，并作记录。 c.加强铜、渣流槽和水套的冷却水的确认工作，以避免冰铜与水接触发生爆炸。 d. .排铜、排渣前要仔细检查铜、渣流槽和水套的损伤程度,不符合规定的禁止使用并更换。 e.严禁用大锤、钢钎等工具重击铜槽和水套表
面。 f. .排铜、排渣前要仔细检查连接软管有无破损和接口不严密的状况，不符合规定的禁止使用并更换。 2闪速熔炼炉排铜操作 a.检查水淬水压、流量正常，粒化系统正常运行，事故水和仪表阀5处于应急状态。 b.检查流槽盖板密封完好，流槽保持干燥，流槽环集系统运行正常。 c.将选择的排冰铜口周围清理干净，稍开氧气阀（≤0.2MPa）。 d.一人开氧，一人烧口。开启氧气时，要缓慢平稳，并严禁戴有油污的手套；烧口时，吹氧管要缓慢水平推进；冰铜流出后，迅速关闭氧气阀，拔出吹氧管。
浅谈冲天炉和电炉熔炼 About Smelting with Cupola and Electric Furnace 铸造作为传统的成型工艺，近年来在造型、制芯、砂处理、熔化等方面得到不断的改进，由于熔化工艺关系到铸件材质、浇注成型率、运行成本等方面，特别是全球关注环境保护的今天，选用什么样的熔化设备，显得越来越重要了，为此，在新建铸造项目的可行性研究报告中，往往要对熔化设备的选用加以论证，但冲天炉和电炉熔炼那种方式更好，历来是大家争论的焦点，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、抗冲击性和韧性方面确实略有差异，国内外两种熔炼方式都有。 1.与电炉相比，冲天炉熔炼的特点 ●可连续出铁液； ●适合于各种批量和规模的生产需要； ●设备费用低； ●占地面积少； ●铁液通过高温焦炭层时，有净化作用，可提供优质的铁液； ●铁液品质稳定，特别是对高牌号的铸件； ●熔炼过程排放大量的灰尘和废气，如果处理不好，易造成环境污染； ●铁液吸收焦炭中的硫，对生产球墨铸铁不利； ●铁液的化学成分和温度波动较大，且供应量不易改变； ●货物运输量较大。 2.投资比较 表1是国内三家近期建设的铸造项目熔化工部设备投资比较。 表1国内三家近期建设的铸造项目熔化工部设备投资比较 ％，但是其占地面积及土建工程费用则要高出30％左右。 3.运行成本分析 以年产3万t铸铁件的某专业铸造厂为例，按两班制作业，计算依据如下： 冲天炉焦铁比为1：7，焦炭价为1800元/t； 石灰石占焦炭比例30％，石灰石80元/t； 脱硫剂占铁液含量2％，脱硫剂800元/t； 冲天炉熔化时铁损3％，生铁价2000元/t； 双联熔炼时，每吨铁液升温100℃，保温至浇注
冲天炉熔炼工艺规程 ●总则： 为保证大炉生产的正常进行，按时、保质、保量的完成公司下达的计划，特制定本工艺规程。 操作人员要努力提高自己的技术水平，自觉遵守本工艺规程，发现问题及时汇报，严格控制各种原材料质量。 ●备料工艺： １．原材料采购人员必须严格把关，确保原材料的成分稳定、合格。原材料进厂要进行检查，取样要有代表性、准确性。原材料要按成分分类堆放，未化验的原材料不得进行使用，化 验单据要保存一年以上，以备铸件发生问题时进行追溯。 ２．在化验单的指导下，各种原材料（包含合金小料）严格按种类、成分、化验单编号进行分类堆放，不得混杂，有专人负责。 ３．备料者必须控制原材料的块度，以提高大炉的熔炼质量，减少因块度问题而造成的大炉事故，必须按工艺块度进行备料，使大炉吃精料、细料。如果因炉料块度问题而发生质量问 题时，备料人员要承担相应的责任。 ４．回炉料的备料： ４．１打箱时砸下的浇冒口和废件由打箱人员进行分类堆放，不得混放； ４．２清理铸件时的披缝、飞边等要严格按球铁、灰铁进行分类，不得混杂； ４．３细清出来的废件和外废件按灰铁牌号和球铁牌号进行分类进行破碎，分类堆放；
４．４外购的回炉铁，应进行化验后根据成分进行分类堆放，成分特殊时，应进行评审师是否能使用？如果成分特殊要进行特殊放置； ４．５破碎铁要按照块度进行破碎，破碎人员要负责料场的管理，分类明确，质量合格。 ４．６大炉返回的铁水饼及条铁，由大炉人员进行分类堆放或按照牌号加入料桶内； ５．废钢、生铁的备料： ５．１生铁必须破碎成单块，按照种类、牌号、化验单分类堆放； ５．２废钢备料人员不得备用块度超标的废钢，废钢中不得有危险的容器、及不明物。废钢的成分要求稳定、单一，废钢的厚度要大于３㎜，不得有严重的锈蚀、氧化；高Mn、Cr废钢要单独堆放，单独配料，杜绝混料，以免造成铸件的报废。 修炉、修包工艺： １．修后炉： １．１修炉前必须做好一切准备工作，检查上料口及周围、上料设施的情况，并将其清扫干净，确保设备及人员的安全； １．２修后炉时首先清除炉膛内部的挂渣，特别时风口及其周围的部分，熔化带以上不许修补的部位，如有挂渣、凸起应清除干净。旧炉料松动、开裂的部分也应清除干净，以免挂 料； １．３应经常检查风箱是否有漏风，如果有及时找维修工进行焊补； １．４清除挂渣时，手锤打击方向由上及下，不允许从垂直于炉壁的方向打击，以免震动炉膛的其他部分的炉料，清除完毕后可开风，吹掉浮灰； １．５补料前应用浓粘土水刷涂炉壁，以利于新旧炉料结合好，补料时应自上而下的补。 炉膛各部分应严格按照规定炉型即尺寸修补、捣实、炉壁必须平整，风眼周围应填满料并捣实，同时保证风眼大小及角度。修补好后，必须用专用量具测量实际炉膛各部分尺寸，并按照规定记录修炉情况，交给班长；
闪速熔炼炉工艺培训 祥光铜业潘如春 1、铜精矿的成分 自然界的铜主要以硫化矿和氧化矿形式存在,特别是硫化矿分布最广。硫化矿采用火法冶炼进行处理，氧化矿用湿法进行处理。我们处理的铜精矿均为硫化矿， 铜精矿一般由黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、硫铁矿（FeS2）等其中两种或两种以上混合而成，并含有一定的脉石成分（SiO2、Al2O3、CaO、MgO等）及金属的氧化物如氧化镁，氧化铝等。熔炼炉入炉物料主要为硫化物和较少的氧化物。硫化物组成成分有：CuFeS2、CuS、Cu2S、FeS2、FeS、ZnS、PbS、NiS等。氧化物有：SiO2、Al2O3、CaO和MgO 等以及Fe2O3、Fe3O4、Cu2O、CuO、ZnO、NiO、MeO·Fe2O3。 闪速炉对原料要求较高，对物料的粒度、水份都有很高的要求。闪速炉实现的是自热反应，在冶炼过程中不需要外部供热（或需要很少的热量），所有对混合精矿的化学成分也有要求，对铜精矿的含铜和S/Cu有一定要求，过高的S/Cu造成反应热量多，过低的S/Cu造成反应热量低（烟灰和吹炼炉渣等冷料处理不掉）。 2、FSF配料计算 按车间配料单（《配料计划变更指令书》）在熔炼计算机数模中，设定铜精矿、FCF渣、渣精矿等配料比例，然后计算出所需要的石英沙配比，从而得到入炉混合精矿的成分。 根据石英沙比例，我们可以保证反应得出的渣型合理。 配料计算得到的混合精矿成分是FSF炉况控制的基础。 配料的准确性非常重要，将直接关系到炉况控制的精确性。 3、熔炼反应过程 1）高价硫化物的热分解
熔炼未经焙烧或烧结处理的生精矿或干精矿时，炉料中含有较多的高价硫化物，在熔炼炉内被加热后，离解成低价化合物，主要反应有： 2FeS2(s)→2FeS(s)+S2(g) (2-1) 300℃开始，560℃激烈进行： 2CuFeS2(s)→Cu2S(s)+2FeS(s)+1/2S2(2-2) 550 ℃开始： 2CuS(s)＝Cu2S(s)+1/2S2(2-3) 400 ℃开始，600 ℃激烈反应。 2）硫化物氧化 在现代强化熔炼炉中，炉料往往很快地就进入高温强氧化气氛中，所以高价硫化物除发生离解反应同时，还被直接氧化。主要的氧化反应有： 高价硫化物的直接氧化 2CuFeS2+5/2O2=(Cu2S·FeS)+FeO+2SO2(2-7 ) 2FeS2+11/2O2= Fe2O3+4SO2(2-8 ) 3FeS2+8O2= Fe3O4+6SO2(2-9 ) 2CuS+O2=Cu2S+SO2(2-10) 低价的化合物的氧化反应 2FeS(l)+3O2(g) = 2FeO(g)+2SO2 (g) (2-11) 10Fe2O3(s)+FeS(l) = 7Fe3O4 (s)+SO2 (g) (2-12) 2Cu2S(l)+3O2 (g) = 2Cu2O(l)+2SO2 (g) (2-13) Cu2O(l)+FeS(l)= Cu2S+FeO 其它有色金属硫化物（NiS、PbS、ZnS等）也会被氧化成相应的氧化物。 在强氧化气氛下，还会发生下列反应时，Fe3O4生成量较多。Fe3O4容易在炉壁形成挂渣，在炉底析出形成炉底粘结，对炉体耐火材料起保护作用。 3FeO(l)+1/2O2 = Fe3O4 (S) (2-14) 3）沉淀池造渣反应 2FeO(l) + SiO2 =2Fe O·SiO2 (2-15) 炉渣是以2FeO·SiO2(铁橄榄石）为主的氧化物熔体。 铜锍与炉渣互不相溶，且密度各异从而分离。 在氧化气氛的造锍熔炼中，只能依靠与FeS的作用来还原，即： 3 Fe3O 4 (s)+[FeS] = 10(FeO)+SO2 (g) ΔGo=761329－455千焦(2-16) 式中（）为渣相，[ ]为冰铜相。反应要在1400℃以上才能向右进行，而且Kp值很小。 铁硫化物生成Fe3O4的趋势是不可避免的，只是随炉型，程度不同。在强氧势及良好的气固接触经过氧化反应，炉料中铁的一部分形成Fe3O4，纯Fe3O4的
生产工艺技术大全 1.风口排距改进的大排距冲天炉 2.冲天炉高增碳强还原溶化铸铁工艺 3.分装再燃式冲天炉 4.一种具有开边式炉膛的冲天炉 5.温差式供风冲天炉 6.一种电渣精炼冲天炉铸造铁水工艺 7.向竖炉和冲天炉送进添加剂的方法和装置 8.内插风管式冲天炉 9.一种局部石灰石炉衬碱性冲天炉 10.冲天炉内衬耐高温材料 11.冲天炉除尘方法及其装置 12.冲天炉烟气的净化方法及其装置 13.冲天炉消烟除尘装置 14. 炉气余热回收热风水冷净化冲天炉 15. 一种用于冲天炉的热风炉胆 16.冲天炉消烟除尘装置 17.熔化钢铁屑的新型冲天炉 18.冲天炉加稀土氧化渣的方法 19.转换风口脉动鼓风冲天炉 20.熔化钢铁屑的新型冲天炉 21.干湿二级冲天炉炉帽旋流除尘器 22.冲天炉炉帽旋流除尘器 23.一种化铁炉（冲天炉）脱硫工艺 24.带冲天炉型加料预热炉的熔炼装置 25.利用冲天炉余热的热处理炉 26.利用冲天炉余热的烘干设备 27.冲天炉 28.冲天炉除尘器 29.高风位热旋风过热型冲天炉 30. 冲天炉用除尘换热装置 31. 冲天炉的高温热风炉胆 32.内密筋式冲天炉小热风胆 33.反吹式冲天炉除尘器 34.无烟筒温差式供风冲天炉 35.冲天炉熔炼用铸铁屑压块的生产方法 36.双炉胆高温热风大双冲天炉 37.冲天炉空气预热分离器 38.无烟筒温差式供风冲天炉 39.冲天炉膨胀补偿器 40.冲天炉换热器 41.自热高温供风冲天炉 42.节能冲天炉
43.冲天炉废气的净化除尘器 44.钢屑还原铸铁冲天炉 45.水冷无炉衬冲天炉 46.封闭叠加式热风冲天炉 47.冲天炉用含铁氧化物球团及其制取工艺 48.全风套薄炉衬猪嘴形进风口冲天炉 49.冲天炉、炼铁炉中的废气循环燃烧法 50.用于在高炉或冲天炉中获取金属的方法 51.冲天炉热风炉胆 52. 酸性炉衬冲天炉动态平衡增熔方法 53.冲天炉铁水生产小口径铸态球墨铸铁管工艺 54.修补冲天炉风带炉衬的胎模 55.一种冲天炉除尘设备 56.冲天炉炉前纯碱连续脱硫及熔渣粒化装置 57.余热渐开式偏心均衡供风冲天炉 58.水冷式冲天炉 59.高温节能冲天炉 60.简外热水冷冲天炉 61.冲天炉用卧式换热除尘装置 62.多功能冲天炉 63.热风冲天炉 64.冲天炉热风装置 65.冲天炉、感应电炉炉体衬套 66.冲天炉结构改进及废气回收节能装置 67.冲天炉空气冷却装置 68.外热风冲天炉及烟尘净化工艺装备 69. 喷淋式水冷风口冲天炉 70.冲天炉用水冷供风管 71.直燃式热风冲天炉 72.无烟筒温差式供风冲天炉 73.冲天炉型高效蜂窝煤炉及炉身套群 74.直燃式热风冲天炉 75.冲天炉炉顶装置 76.冲天炉炉缸升降器 77.无渣棉的冲天炉 78.冲天炉空气内冷却装置 79.冲天炉用耐火材料 80.冲天炉熔炼铸铁屑生产球墨铸铁件及灰铸铁件的工艺 81.冲天炉外水冷装置 82.冲天炉分渣器 83.前炉返热式冲天炉 84.热强供风大双冲天炉 85.一种外热风冲天炉 86.冲天炉热交换器
冲天炉熔炼工艺基础 1、冲天炉熔炼基本原理 （1）底焦燃烧：冲天炉底焦燃烧可以划分为两个区带： A、氧化带：从主排风口到自由氧基本耗尽.二氧化碳浓度达到最大值的区域。 B、还原带：从氧化带顶面到炉气中[CO2]/[CO]浓度基本不变的区域.从风口引入的风容易趋向炉壁.形成炉壁效应.形成一个下凹的氧化带和还原带.对熔化造成不利影响。 ①不易形成一个集中的高温区.不利于铁水过热； ②加速了炉壁的侵蚀； ③铁料熔化不均匀.铁液不易稳定下降,影响化学成分。 解决方法： ①采用较大焦炭块度.使风均匀送入； ②采用插入式风嘴； ③采用曲线炉膛； ④采用中央送风系统； ⑤熔炼过程中为使焦炭不易损耗.送风量要与焦炭损耗相适应。 根据炉气、炉料、铁水浓度和温度.炉身分为4个区域： （1）预热区：从加料口下沿.炉料表面到铁料开始熔化的区域称为预热区.下面的炉气温度可达1200℃—1300℃.预热带的上部炉气温度为200℃—500℃。由于这一区域的平均温度不高.炉气黑度和辐射空间较小.炉气在料层内流速较大.炉料与炉气之间的热交换以对流为主.炉料在预热区内停留时间较长.一般为30分钟左右.预热区的高度受有效高度、底焦高度、炉内料面的实际位置、炉料块度、熔化速度、焦铁比的影响。 （2）熔化区：从铁料开始熔化到熔化完毕这一区域称为熔化区.在实际熔炼过程中.底焦顶面高度的波动范围大致等于层焦的厚度.熔化区内的热交换方式仍以对流为主.在实际熔炼过程中.熔化区不是一个平面区带.而是一个中心下凹的曲面.从铁水过热和成分均匀度出发希望熔化区窄而平直.熔化区在炉内位置的高低基本上是由炉气和温度分布状态决定.也受焦炭的烧失速度、批料重量、炉料块度等因素影响.这些因素将使铁料的受热面积、受热时间、受热强度发生变化.造成熔化区高度波动（影响出铁温度）.当焦铁比一定.熔化区的平均高度将会因批料重量的减小而提高.从而扩大了过热区.提高了铁水温度.但是批料层不宜过薄.否则易混料使加料操作不便。 （3）过热区：从铁液熔化以后.铁水下滴过程中.与高温炉气和炽热的焦炭相接触.温度进一步提高.此区域称为过热区（过热区炉气温度一般在1600℃—1700℃）。过热区内以焦炭与铁水接触传导传热为主.焦炭表面燃烧温度对热交换效果有重要影响。因而设法强化底焦燃烧.经测定铁水滴成铁水小流穿越底焦的时间一般不超过30秒.而在这一区间内铁水却要提高350℃左右.比预热区大了24倍左右.其传热强度为11KJ/Kg.s.达到这样高的传热强度.
闪速熔炼炉泡沫渣的成因和预防措施 刘富全 中铝东南铜业有限公司熔炼厂，福建宁德 352100 摘要：分析了闪速熔炼炉泡沫渣发生的成因 ,同时提介绍出了泡沫渣预防和处理措施 关键词：闪速熔炼；炉温；渣型；泡沫渣 前言 目前国内铜冶炼工艺比较先进的“双闪”技术，即“闪速熔炼”、“闪速吹炼”冶炼工艺，在中国已有四座双闪铜冶炼厂。某厂设计能力为年产阴极铜400kt/a，硫酸1460 kt/a。该厂从建成至投产生产过程中不断设备改进与技术革新，于建成当年产出第一块阳极铜板。在试生产过程中熔炼炉因停炉后复产发生泡沫渣工艺事故 ,现就其原因作一简要分析 ,并提出预防和处理措施。 1 工艺简介 闪速熔炼是铜冶炼“双闪”炼铜的熔炼工艺，主要功能是处理铜精矿、烟尘、吹炼渣、渣选精矿、石英砂的混合物料，炉料在反应塔内与富氧空气完成氧化脱硫反应及造渣、造冰铜反应，生成的冰铜经冰铜风淬系统风淬后及冰铜磨研磨干燥后送闪速吹炼系统吹炼，熔炼渣经缓冷后进入渣选系统。烟气经过余热锅炉、电收尘净化后和吹炼炉烟气混合后送制酸厂制酸。 2 产生泡沫渣的情况 泡沫渣发生在闪速熔炼炉停炉保温再次投料复产时段。在停炉保温期间，通过采取增加柴油辅助升温，在闪速熔炼炉靠近反应塔侧形成明显的停炉前的生料堆，逐渐熔化反应。停炉保温期间，多次尝试进行熔体排放，由于铜渣分离不清和炉内熔体粘度较大，熔体下部温度较低等原因，排放困难，熔体排出效果不明显。 闪速熔炼炉停炉保温反应塔侧检尺炉内熔体总液面高640mm。发生泡沫渣前两小时炉内液面异常增高，测得反应塔侧熔体液面高740mm。熔炼炉再次投料生产，炉内产生泡沫渣从燃烧器口、观察孔逸出。现场取样泡沫渣较轻，渣面凹凸不平，渣内部有许多的气孔。 3 泡沫渣的成因
文件编号：TP-AR-L9144 There Are Certain Management Mechanisms And Methods In The Management Of Organizations, And The Provisions Are Binding On The Personnel Within The Jurisdiction, Which Should Be Observed By Each Party. （示范文本） 编制：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 冲天炉熔炼安全操作规 程正式样本
冲天炉熔炼安全操作规程正式样本 使用注意：该操作规程资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的管理机制和管理原则、管理方法以及管理机构设置的规范，条款对管辖范围内人员具有约束力需各自遵守。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 1、操作工必须掌握冲天炉熔炼的生产技术和安全技术操作规程，注意安全用电和加强自我安全防护意识。上班前不准喝酒和操作中吸烟。使用好劳保用品。 2、冲天炉在开炉前，必须清除炉坑周围障碍物。工作场地，炉前坑和炉底部不得有积水及明水；不准堆放易燃、易爆、易碎、腐蚀有毒物品。非生产人员（外来人员）杜绝入内与操作人员聊天或滞留熔炼现场。 3、检查上料地车、扒车、行车、钢丝绳、链条和各种吊具，电器设备、电源等性能是否确保安全、
可靠。检查鼓风机、抽水机、脱硫装置、除尘设备运行可否正常。 4、检查炉底，炉底立柱，前炉和后炉炉门，前炉盖，堵孔泥塞装置和风眼盖等部份确保牢靠或密封。修炉时注意重物坠落伤人，注意检查照明线路、电风扇、风镐等电动工具的安全绝缘性能。 5、检查大小铁水包、出铁槽、出渣槽、浇口杯和各种开炉用具是否符合生产技术和安全技术要求。确保其修好、修牢烘干和备齐达到使用性能良好。 6、出铁前，铁水包应对准出铁槽放正、放稳。出铁水时操作人员（炉前工）必须站在出铁槽侧面操作，并穿戴好工作服、防护眼镜、安全帽、防护手套、劳保鞋等劳保用品。出铁完毕准确堵塞出铁口堵紧防止漏水。（泥塞要符合质量要求，防止堵后因泥塞发裂而发生漏水现象）。
中频炉熔炼工艺操作规程 1、中频炉范围 本标准规定了中频感应电炉，熔炼技术操作规程。 本标准适用于阳极组装车间生产。 2、设备主要技术性能 2.1 产品型号KGPS—1250 额定容量2t 额定功率1250KW 额定频率500HZ 额定温度1500℃ 感应器电压2000V 熔化效率1.8t/h 2.2 冷却水系统 冷却水压力0.1~0.25MPa 冷却水进水温度≤35℃ 冷却水耗量12t/h 冷却水出口温度≤55℃ 冷却水PH 值7-8.5 总硬度不大于10度 导电率<500u.s/cm 3、生产前的检查 3.1操作人员必须认真了解中频炉系统设备的结构、性能。 3.2生产前仔细检查炉体及部件是否完好。 3.3仔细检查炉衬、炉口烧损情况，如发现问题及时处理 3.4检查和维修熔炼时所用的工器具是否齐全。 3.5检查冷却水系统及液压系统管路是否有滴漏现象。 3.6检查各个部位的仪表和显示是否正常。 3.7检查炉料是否清理干净和数量充足，配比是否合理。 3.8检查铁水包及输送电胡芦是否完好。 3.9检查各控制系统是否正常，灵活可靠。 3.10检查漏炉报警装置是否灵敏、可靠，电气绝缘情况是否达到要求。 3.11检查倾炉系统是否灵活、可靠。 3.12检查中频炉电源系统及纯水冷却系统是否正常完好。 4、熔炼操作
4.1检查无误后，如是冷炉或空炉，必须先加入干净炉料，成份必须符合要求。 4.2炉料要干燥，严禁潮湿料及杂物入炉，一般情况炉料入炉前应予热，加料时应小心操作，不能砸伤炉口炉衬，空心料更应该小心加，防止炉气和铁水喷出飞溅伤人。 4.3开通冷却水，先用低功率进行炉料预热。几分钟后，改用高功率熔炼、炉料开始熔化，此时注意冷却水、根据水温和经验进行调整。 4.4熔炼过程中要经常检查炉衬的烧损情况电源功率表。检查炉口是否有凝结现象。炉膛里不准有炉料架空棚料现象，有应及时处理。 4.7在熔炼过程中、铁水不能溢出，应与炉沿保持50mm 的距离。 4.8铁料彻底熔化浇铸前，观测铁水温度是否达到1450℃，用渣耙除渣。按要求每周取样一次进行分析，参照分析结果及时调整配料。 4.9正确操作炉子液压倾炉系统，倒出铁水至铁水包。铁水距离包沿50mm. 4.10出炉后炉内应留有少量铁水,并及时添加新炉料，继续通电熔炼。 4.11根据浇铸组装块任务量熔化铁水，待生产结束后炉内不应留有铁水。为保护炉衬，一般情况下趁热加入炉料，准备下一班次的生产。 4.12停炉后冷却水不能停，仍继续循环24小时。 4.13待炉子冷却后，用照明灯或手电照明检查炉衬情况如有破损及时修理。 4.14停炉必须停掉电源，清理现场，做好所有记录。 5、中频炉突发事件 5.1当熔炼过程中中频炉产生报警或漏液时，应立即关掉电源停止熔化，倒出已熔化铁水、按应急预案处理故障。 5.2熔炼过程中，突然停水或停电时间又长时，应立即停掉中频电源，开启备用泵或备用水箱及自来水直接引至炉冷却管路，按应急预案处理故障，绝不能扩大事故范围
《材料的制备技术与实践课程-金属材料》 金属材料的熔炼和浇铸部分实验报告 一、实 验目的 金 属材料的熔炼 和铸造作为金 属材料使用最为广泛的成型方法之 一，在工业零件，尤其是大型零件的制备中具有不可替代的地位。本实验通过对有色合金进行熔炼浇注，了解铸造的整个流程，对金属的铸造有直观的认识。 二、实验方法 实验步骤： 1. 坩埚熔炼炉的使用 本实验使用电阻坩埚熔炼炉，主要包括两个部分：加热部分-电阻丝加热熔炼炉和控温部分-控温继电器。 打开总电源，在控温继电器的显示屏幕上显示有两个数字，红色的数字为当实验名称 金属材料的熔炼和浇铸部分 时间地点 2015年12月 23 日 材料学院325室 指导教师 王军、严彪 专业班级 无机 班 级 无机班 学生姓名 沈 杰 学 号 1531519
前熔炼炉炉内温度，绿色数字为设定的加热保温温度。待继电器示数稳定后，对加热温度进行设置。 点击按钮，设定数字变为4位数并闪动，点击按钮，选择要改变的位置，按进行调节，直到设定为想要的温度。点击按钮，确定加热保温温度。打开加热电源后，电流表显示有加热电流，说明已经开始加热。到达温度后保温一段时间，直至坩埚内金属熔化为液态。 2.金属浇注的方法 关闭加热电源，打开熔炼炉炉盖，用铁钳将坩埚从熔炼炉中取出，慢慢倾倒坩埚，使得里面的金属溶液慢慢流入模具中，充满整个形腔。将模具静置，待其冷却后卸模取样。 注意事项： 金属浇注是高温操作，必须注意安全，必须穿戴白帆布工作服和工作皮鞋。严格按照操作流程，预防危险。浇注前，必须清理浇注行进通道，防止摔倒。浇注时必须切断加热电源。在浇注前对模具进行预烘，防止模具中残留水分导致金属溶液飞溅。 三、思考题 1、铸造时温度的选择有什么要求？ 铸造过程中温度的选择至关重要：过高温度浇注易造成粘砂、铁夹砂、缩孔、缩松、热裂、跑火、局部氧化、尺寸不合格、反应性气孔偏多等缺陷；过低温度浇注易造成：浇不足、冷隔、过渡圆角偏大、夹渣、夹砂、析出性气孔
１引言 生产实践表明，在铜闪速熔炼过程中，当闪速炉处理料量不变时，闪速炉产出的冰铜温度、冰铜品位及渣中铁硅比是闪速熔炼过程的综合判断指标，也是对闪速炉的操作参数（即热风、氧气量）进行调控的重要依据。目前，由于对这三大参数的检测只能放在出冰铜时进行人工测量，而冰铜每隔一段时间才从冰铜口放出，这样测得的数据将滞后熔炼过程１ｈ以上，再加上人为因素的影响，使得测量得到的三大参数难以及时起到修正操作参数的作用。此外，由于对冰铜温度的检测是使用消耗式热电偶在炉前冰铜口处测得［１］，这种一次性热电偶测温存在不可重复性，测量成本较高。因此，研究开发闪速熔炼过程模型，用三大参数的预测值代替其实测值来指导闪速炉的反 馈控制，将极大提高对熔炼过程操作参数调控的实时性，从而可以优化操作参数，进而提高生产过程的稳定性。 目前，闪速炉计算机在线控制多采用基于物料平衡和热平衡的机理模型来模拟熔炼过程［２］。与其它方法建立的模型相比，机理模型的可解释性强、外推性能好。但是机理模型的建立通常是基于一定假设条件的，而这些假设条件与实际情况存在一定差距，难以保证机理模型的精确性。 而对于机理模型不清楚的对象，可以采用基于数据驱动的建模方法建立过程模型。其中，模糊神经网络（ＦＮＮ） 由于具有很强的容错能力，在处理和解决问题时不需要对象的精确数学模型，ＦＮＮ通过其结构的可变性，逐步适应外部环境的各种因素的作用，因此在解决具有高度非线性和严重不确定性的复杂系统控制方面具有巨大潜力。 收稿日期：２００７－０９－２８ ※本项目获２００４年国家发改委高技术产业化专项资助， 资助文号：发改高技［２００４］２０８０号。作者简介：顾毅（１９６２—） ，男，广西人，高级工程师，主要从事工业自动化设计与研究工作。铜闪速熔炼过程参数预测模型 顾毅１，颜青君２ （１．南昌有色冶金设计研究院，江西南昌３３０００２；２．中南大学信息科学与工程学院， 湖南长沙４１００８３）〔 摘要〕针对铜闪速炉的冰铜温度、冰铜品位与渣中铁硅比的预测问题，提出了一个基于模糊神经网络 的预测模型。仿真结果表明，该模型的预测精度较高，可以较准确地反映冰铜温度、冰铜品位与渣中铁硅比的变化趋势，为生产操作提供有益的指导。 〔 关键词〕闪速炉；预测模型；模糊神经网络中图分类号：ＴＦ８０１．３，ＴＰ１５文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４－４３４５（２００７）０６－００１３－０３ ＦｏｒｅｃａｓｔｉｎｇＭｏｄｅｌｏｆｔｈｅＰａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎＣｏｐｐｅｒＦｌａｓｈＳｍｅｌｔｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓ ＧＵＹｉ１，ＹＡＮＱｉｎｇ－ｊｕｎ２ （１．ＮａｎｃｈａｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌｓ，Ｎａｎｃｈａｎｇ，Ｊｉａｎｇｘｉ３３０００２，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＣｈａｎｇｓｈａＨｕｎａｎ４１００８３，Ｃｈｉｎａ） ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｆｏｒｅｃａｓｔｔｈｅｍａｔｔｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｍａｔｔｅｇｒａｄｅ，ａｎｄｒａｔｉｏｏｆＦｅｔｏＳｉＯ２ｉｎｓｌａｇｆｒｏｍｃｏｐｐｅｒｆｌａｓｈｓｍｅｌｔｅｒ，ａｎｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｆｕｚｚｙｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ． Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔ， ｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｈｅ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｍｏｄｅｌｉｓｓａｔｉｓｆｙｉｎｇ．Ｓｏｔｈｉｓｍｏｄｅｌｃｏｕｌｄｅｘａｃｔｌｙｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｃｈａｎｇｅｔｒｅｎｄｓｏｆｔｈｅｍａｔｔｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｍａｔｔｅｇｒａｄｅ，ａｎｄｒａｔｉｏｏｆＦｅｔｏＳｉＯ２ｉｎｓｌａｇ，ａｎｄｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄａｓａｇｕｉｄｅｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎ． ＫｅｙｗｏｒｄｓＣｏｐｐｅｒｆｌａｓｈｓｍｅｌｔｅｒ；ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｍｏｄｅｌ；ｆｕｚｚｙｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ 有色冶金设计与研究 第２８卷２００７年第６期 １２月
铸造生产过程控制程序 1.目的 为使产品铸件的整个生产过程的质量、环境、职业健康安全处于受控状态。 2.适用范围 铸造车间所生产的本公司铸件的生产全过程。 3.职责 3.1车间主任负责各工序的生产管理，组织贯彻实施质量管理、环境管理、职业健康安全管理各控制程序，对铸件生产中的质量、环境、职业健康安全负责。 3.2车间计划调度员根据公司生产技术部下达的生产指令安排组织生产活动。3.3车间技术组负责编制工艺文件，并对工艺文件的正确性、完整性、适用性负责。 3.4车间安全员负责车间生产的环境管理和职业健康安全管理的日常工作。 3.5各班组长对本班组的产品质量、生产作业计划及进度、环境管理、职业健康安全管理的完成情况负责。 4.工作程序 4.1过程准备 4.1.1车间计划调度员按照生产技术部下发的项目计划编制各班组的生产计划，及时下发到各班组，完成调度指令兑现率，准备好各种工装器具及原材料。 4.1.2车间生产所需各种工装器具及原材料放在有明显标识的指定区域，由车间统一管理。 4.1.3车间技术组由专人负责管理图纸和技术资料，进行分类、标识、定址存放，建立文件资料目录及管理规定。
4.1.4技术组的技术人员根据当月车间生产计划准备技术资料、图纸，并保证这些资料正确、清晰、完整、有效。 4.1.5原料、辅料和工艺装备上场前有关人员应检验其是否符合规定要求，检验结果应记录并明确标识。 4.1.6车间设备员要做好设备的日常管理和检查，其结果应记录备案。 4.1.7操作者上岗前应经过培训，培训合格后持证上岗，特殊过程（熔炼、浇注、造型、焊接、热处理、机动车司机）必须经过专门培训，考试结果记录备案。 4.2过程控制 4.2.1图纸资料的控制 4.2.1.1车间技术组负责图纸、技术文件的收发、归档、管理和更改。 4.2.1.2车间技术组签收图纸、资料后，加盖本车间专用标记章，填写《收图登记》，分类放置。 4.2.1.3车间技术组收到改图通知后，按要求更改，保证零件图、工艺图、工装图的有效性，做出更改标识并通知到相关技术人员。车间技术组对车间图纸、资料的正确性、完整性负责，保证在生产过程中使用的图纸资料为有效版本。 4.2.1.4归口本部门管理的定型产品工艺改进、工装设计及新增零件的工艺、工装设计、履行审核、批准手续。 4.2.1.5车间的图纸、资料一律不外借，外部门人员借用需经主管主任批准，并填写《借阅登记》，当日归还，特殊情况当日不能归还的，需经车间主任签字批准限期归还。 4.2.2工艺设计控制 4.2.2.1车间技术组负责铸件铸造工艺的编制,并对其正确性、适用性负责，主管技术人员校对、审核、标准化后，主管主任签字批准，并正确执行冶炼工艺。
铜闪速熔炼过程操作模式的多类分类策略研究 针对铜闪速熔炼操作模式易获取而标记困难的特点，文章利用支持向量机在解决小样本、非线性及高维模式识别问题中特有的优势，构造了一种基于边缘交叉的支持向量机决策树模型，能有效的减小传统决策树方法出现的误差积累现象，提高铜闪速熔炼过程操作模式分类的准确度。 标签：操作模式；支持向量机；多类分类 引言 铜是重要的有色金属之一，在能源、航空、冶金、机械、石油、化工、电器、医疗卫生等工业部门中有着重要的应用。熔炼是提取铜、铅、锌、镍等有色金属的主要工艺方法，世界上85%的铜是通过熔炼工艺生产的，但我国铜熔炼工艺能耗比发达国家高出21.2%，有价金属随炉渣损失大。因此，研究研究铜闪速熔炼过程的操作参数优化，对于实现铜闪速熔炼过程的节能降耗、提高资源利用率以及充分发挥生产潜力、提高生产过程的技术经济指标，实现企业的可持续发展，都具有重大意义[1]。 铜闪速熔炼过程是一个复杂的物理化学变化过程，具有非线性、时变性、强耦合、大滞后等特点。Goto和Maruyama等[2-5]开发了符合热力学反应条件和物料平衡、热量平衡的操作参数优化模型。然而，由于数学模型是通过大量简化得到的，很难应用数学模型来实现操作参数的优化。无法完全依靠传统方法建立精确的物理模型进行管理监控。但在长期的运行过程中产生了大量反映其运行机理和运行状态的数据。由于实际需求和成本优化等因素考虑，如何利用这些海量数据来优化系统操作参数，提高产量已成为亟待解决的问题。文献[6]针对铜闪速熔炼过程的特点，充分利用在生产过程中长期积累的工业数据，提出了基于数据驱动的操作模式优化方法。文章在此基础上，针对铜闪速熔炼过程生产过程的特点，进行了铜闪速熔炼过程操作模式的分类策略研究，提出一种改进的多类支持向量机分类方法，并将其应用到铜闪速熔炼过程的操作模式分类。 1 铜闪速熔炼过程控制机理 铜闪速熔炼工艺机理为：将深度脱水的精矿粉末，在闪速炉喷嘴处与空气或氧气混合，然后从反应塔顶部喷入反应塔内并发生反应，形成熔融硫化物和氧化物的混合熔体，并下降到反应塔底部，在沉淀池中汇集并沉淀分离，最终形成冰铜与炉渣。闪速熔炼炉结构如图1所示。 图1 闪速熔炼结构图 铜闪速熔炼优化控制的基本思想是以铜闪速熔炼三大工艺指标的稳定优化运行为控制目标。精矿、造渣剂等混合物以规定的速率加入到闪速炉中，在这个速率上建立所有其他的控制。熔炼过程所需要的热消耗主要通过提高炉内富氧浓
) k )(g kg 层焦量（每批焦料量层铁焦比= 例如：铁焦比是10时，若已定每批铁料为400kg ，则层焦为40kg 。 层焦量：按照炉内焦炭层厚度来决定，其厚度以100～160mm 为宜。 层焦重量可用下式计算： Ahr W =焦 式中： W 焦—每批层焦量，kg ； A ——熔化带处炉膛断面积，m 2; r ——焦炭的堆积比重，400～500kg/m 3 例如：有一冲天炉直径为900mm ，层焦厚度去120mm ，则层焦量为: g W k 34.3445012.0)9.0(4 2=??= 焦 则每批层焦量为35kg. 底焦高度：1.7m π0.452 ×1.7×450=486kg 加500kg 焦炭。
风量：一般以每分钟送入炉内空气在标态下的立方米来计算，其单位为m3/min 。 )m min)/23路断面积（送风量（送风强度A m Q = 曲线炉膛的冲天炉，在计算送风强度时，一般按主风口处的炉断面积来计算，一般冲天炉的送风强度在90～150m 3/(min ·m 2 )。 例如： 一冲天炉，熔化带处内径为720mm ，主风口处炉膛内径为450mm ，最佳送风强度取120m 3(min ·m 2)，则风量为： min /08.19)45.0(412032m Q =?= 按焦炭消耗量和燃烧比计算： S C K W ??+=)1(60 4450νη 式中:W ——送风量，（m 3/min 标态） ；燃烧比（),%% %%22co co co +--νη K —焦耗量，%；即熔化100kg 铁料所消耗的焦炭量。 C —焦炭中所含固定碳量，%； S —冲天炉的熔化率，t/h 。 例如： 某冲天炉的熔化记录数据如下：
第五章冲天炉熔炼 第一节冲天炉熔炼的基本原理 一、冲天炉基本结构 图5—1所示为冲天炉的主要结构简图。炉子由以下几部分组成： 1 炉底与炉基 炉底与炉基是冲天炉的支撑部分，对整座炉子和炉料柱起支撑作用。 2 炉体与前炉 炉体是冲天炉的基本组成部分，包括炉身和炉缸两部分。炉体内壁砌耐火材料，临近加料口处的炉膛则用钢板圈或铁砖构筑，以承受加料时炉料的冲击。 前炉由前炉体和可分离的炉盖组成。前炉的作用是储存铁水，并使铁水的成分和温度均匀，减少铁水在炉缸内的停留时间，从而有利于降低炉缸对铁水的增碳与增硫作用，而且还有利于渣铁分离，净化铁水。目前国内外的冲天炉大多是带有前炉的。前炉的容量大致为冲天炉每小时熔化铁水量的0.8－2倍。 3 烟囱与除尘装置 烟囱在加料口上面，其外壳与炉身连成一体，内壁砌耐火砖。烟囱的作用是引导炉气向上流动并排出炉外。除尘装置的作用是消除或减少炉气中的烟灰及有害气体成分，使废气净化。 4 送风系统 冲天炉的送风系统是指自鼓风机出口至风口出口处为止的整个系统，包括进风管、风箱、风口及鼓风机输出管道。送风系统的作用是按照炉子工作的要求，将来自鼓风机的供底焦燃烧用的一定量空气送入冲天炉内。 5 热风装置 热风装置的作用是加热供底焦燃烧用的空气，以强化冲天炉底焦的燃烧。常用热风装置有内热式和外热式两种。 以上是冲天炉的几个主要组成部分。除此以外，冲天炉还必须配备鼓风设
备、加配料设备、控制与调节设备以及有关的测试仪器。 二、冲天炉内炉气与温度的分布 1 冲天炉内炉气的分布 图5－2所示为沿冲天炉纵截面与横截面的炉气分布示意图。 由图5－2a可知，在冲天炉纵截面上，由于炉壁效应的影响，炉气比较集中在炉壁附近，离炉壁愈近，炉气的流速就越大。 在冲天炉横截面上，在风口前缘，因空气流速高，流量大，形成了强烈的燃烧带，而在两个风口之上的区域，则由于空气量少而形成所谓“死区”A。此外，来自风口的空气流股，因焦炭块的阻力而逐渐失去动能，难于深入炉子中心，因而在炉膛截面的中心区域出现“死区”B。所以，在冲天炉风口区域的炉膛截面上，空气及其与焦炭反应后所生成的炉气，无论沿炉膛四周或炉子径向
中频炉熔炼灰铁的工艺、质量控制浅论（二） 增碳率的控制和增碳剂的使用 对于中频炉熔炼灰铁，许多人都以为只要炉前控制住铁水的化学成分和温度，就能熔炼出优质铁水，但事实并非如此简单。中频炉熔炼灰铁的重中之重是控制增碳剂的核心作用，核心技术是铁水增碳。增碳率越高，铁水的冶金性能越好。这里所说的增碳率，是铁水中以增碳剂形式加入的碳，而不是炉料中带入的碳。生产实践表明，在炉料配比中生铁比例高，白口倾向大；增碳剂比例增大，白口倾向减小。这就要求在配料中要多用廉价的废钢和回炉料，少用或不用新生铁，这种采用废钢增碳工艺的铁水中存在大量细小的弥散分布的非均质晶核，降低了铁水的过冷度，促使了以 A 型石墨为主的石墨组织的形成。同时，生铁用量的减少，也减小了生铁粗大石墨的不良遗传作用，而且灰铁的性能也随着废钢用量的增加而提高。在实际生产中就曾发现，在废钢用量约为30%的情况下，同样用废钢、回炉料、新生铁做炉料，在化学成分基本相同时，中频炉熔炼的灰铁比冲天炉熔炼的性能低，强化孕育效果也不明显，这就是废钢用量少、增碳率低的缘故。由此足见增碳对于保证灰铁的熔炼质量、改善铸铁的组织与性能的重要性。 灰铁的性能是由基体组织和石墨的形态、大小、数量及分布决定的，改变石墨形态是改变铸铁性能的重要途径。相比而言，基体组织较容易控制，它主要取决于铁水的化学成分和冷却速度。但石墨形态
却不容易控制，它要求铁水的石墨化程度要好。而奇怪的是只有新增碳才参与石墨化，炉料中的原始碳并不参与石墨化。如果不用增碳剂，熔炼出的铁水虽然化学成分合格，温度也合适，孕育也合理，但铁水却表现不佳：看似温度较高，流动性却不太好，缩孔、缩松倾向大，易吸气，易产生白口，截面敏感性大，铁水夹杂物多。这些都是铁水增碳率和石墨化程度低造成的。 碳在原铁水中的存在形式主要为细小的石墨和碳原子，从细化石墨的角度考虑，原铁水中不希望有过多的碳原子，其势必会减少石墨的核心数，并且碳原子在冷却过程中更易形成渗碳体，而细小的石墨可以直接作为非均质形核核心。细化石墨、增加核心是实现铸铁高性能的关键，增大增碳剂用量可以增加形核核心数量，进而为细化石墨打下坚实的基础。因此，在实际生产中应强调增碳剂的使用和增碳效果：①增碳剂的吸收率与其 C 含量直接相关，C 含量越高，则吸收率越高。②增碳剂的粒度是影响其溶入铁水的主要因素，实践证明，增碳剂的粒度应以1~4mm 为好，有微粉和粗粒增碳效果都不好。③硅对增碳效果有较大影响，高硅铁水增碳性差，增碳速度慢，故硅铁应在增碳到位后加入，要遵循先增碳后增硅的原则。④硫能阻碍碳的吸收，高硫铁水比低硫铁水的增碳速度迟缓很多。⑤石墨增碳剂能提高铁水的形核能力，吸收率也比非石墨增碳剂高10%以上，故应选用低氮石墨增碳剂。⑥增碳剂的使用方法推荐使用随炉装入法，即先在炉底加入一定量的小块回炉料和废钢，然后把增碳剂按配料量需要全部加入，上面再压一层小块废钢和生铁，之