9.冲天炉和电炉熔炼的区别

2024年铸铁的熔炼安全方法及其特点熔炼铸铁的方法依照所用的熔炉设备而分为冲天炉熔炼，感应电炉熔炼，电孤炉熔炼，反射炉熔炼，以及由某些方法的联合，如冲天炉一电孤炉、冲天炉一感应电炉双联法等。

1．冲天炉熔炼法（1）冲天炉构造冲天炉的基本构造示如图1。

炉身、风箱及烟道等用钢板焊成。

炉身内部通常砌以耐火砖层，以便抵御焦碳燃烧产生的高温作用。

为了储存铁液，多数冲天炉都配有前炉。

（2）冲天炉熔炼原理在熔炼过程中，炉身的下部装满焦碳，称为底焦。

在底焦的上面交替装有一批批的铁料（生铁、废钢、回炉料、铁合金等）、焦碳及熔剂（石灰石、萤石等）。

通过鼓风，使底焦强烈燃烧，产生的高温炉气沿炉身高度方向上升，使其上面一层铁料熔化。

（3）冲天炉熔炼的优缺点及其应用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，在能量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。

但冲天炉也存在一定的缺点，主要是由于铁液直接与焦炭接触，故在熔炼过程中会发生铁液增碳和增硫的过程。

采用了冲天炉一电孤炉双联熔炼法或冲天炉一感应电炉双联熔炼法，以充分利用冲天炉熔化效率较高、电孤炉和感应电炉对铁液过热能力强及化学成分控制容易的优点。

2．感应电炉熔炼（1）感应电炉构造及工作原理感应电炉是利用电流感应产生热量来加热和熔化铁料的熔炉。

炉子的构造分为有芯式和无芯式两种，在无芯式感应电炉中，坩埚内的铁料在交变磁场的作用下产生感应电流，并因此产生热量，而将其自身熔化和使铁液过程热。

在有芯式感应电炉中，需要加入用其它熔炉（如冲天炉）熔化的铁液，在环形铁芯内产生的交变磁场使沟槽内的铁液过程，并利用沟槽中铁液与其上面熔池中的铁液循环作用而加热全部铁液。

无芯式感应电炉具有熔化固体炉料的能力，而有芯感应电炉只能过热已熔化的铁液，但在过热铁液的电能消耗方面，则以有芯感应电炉更为节省。

1感应线圈2轭铁3耐火材料4铁液5熔渣（2）感应电炉熔炼的优缺点及其应用与冲天炉熔炼相比，感应电炉熔炼的优点是熔炼过程中不会有增碳和增硫现象，而且熔炼过程可以造渣覆盖铁液，在一定程度上能防止铁液中硅、锰及合金元素的氧化，并减少铁液从炉气中吸收气体，从而使铁液比较纯净。

感应电炉熔炼铸铁的冶金质量感应电炉熔炼铸铁，基本作用和冲天炉一样，都是要求将炉料熔化，并对铁液有一定的精炼作用。

但是，用这两种熔炼设备，铸铁的熔化条件、对铁液的精炼作用却大不相同，因而，铸铁的冶金质量差别很大。

对于石墨是重要组成元的灰铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁而言，用感应电炉熔炼，由于石墨的生核条件差，而且生核作用不稳定，冶金质量要比冲天炉熔炼的差得多。

一、问题的所在感应电炉熔炼铸铁，冶金质量差主要体现在两方面：1、过冷度大、白口倾向强。

在碳当量相同的条件下，用感应电炉熔炼的铸铁与冲天炉熔炼的相比，共晶转变时的过冷度大得多，参见图1。

因此，在碳、硅含量相同的条件下，用感应电炉熔炼的铸铁与冲天炉熔炼的相比，三角试片的白口宽度也有明显的差别，参见图2。

图二：用不同熔炼条件熔炼的铸铁碳硅含量对三角试片白口宽度的影响。

2、铸铁性能的波动范围大感应电炉内的铁液，有电磁搅拌的作用。

这种搅拌作用的优点很多，如：有助于金属炉料快速熔化，可以使体液的化学成分、温度均匀，还有助于铁液中气体和夹渣物的排出等。

但是，搅拌的副作用也是不可忽视的，其排出夹渣物的作用是不分敌友的，石墨析出所必需的异质晶核也随之一并排除。

由于生核的能力显著弱化，必然会影响铸铁的性能。

感应电炉熔炼铸铁的过程中，影响异质晶核数量及其生核能力的变数很多，到目前为止，我们还没有非常明确的认识，更不足以准确地予以控制，只能建立一些定性的了解。

铁液在感应电炉中保持的时间越长，上浮的夹渣物当然越多，温度越高，铁液的黏度较低，夹渣物也就易于上浮。

因此，铁液的温度及其在炉内保持的时间，都会影响铸铁的性能。

关于这个问题，Russell 公司曾经做过大量的研究和实验工作。

牌号为420/12的铁素体球墨铸铁，铁液的温度及其炉内保持的时间对球墨铸铁伸长率的影响见图3。

虽然这些数据的发布已将近四十多年了，我以为仍然有引用的必要，有助于大家建立一些定性的认识。

二、对原因的简要分析。

冲天炉和感应电炉熔炼的区别
曾小弟
【期刊名称】《现代铸铁》
【年(卷),期】2009(029)003
【摘要】介绍了冲天炉和电炉熔炼的优缺点,根据分别采用冲天炉和电炉设备的两个铸造企业的熔炼成本构成及设备投资成本的实际举例,对其运行成本、环保、产品质量等进行了分析,得出:虽冲天炉的熔炼成本较低,但考虑到环保和铸件质量因素,笔者认为感应电炉更有优势.
【总页数】4页(P83-86)
【作者】曾小弟
【作者单位】杭州佳农机械数控机床有限公司,浙江,杭州,311215
【正文语种】中文
【中图分类】TG232
【相关文献】
1.大批量生产条件下冲天炉与电炉熔炼成本比较 [J], 周军;王冬;方异锋
2.从冲天炉到感应电炉熔炼方式的转变 [J], 华国;诸海鸿
3.灰铸铁感应电炉熔炼与冲天炉熔炼的差异 [J], 张守全;徐国强;林艳茹
4.冲天炉与感应电炉熔炼的对比分析 [J], 宋强;王录才;张明
5.冲天炉-电炉双联熔炼和中频感应电炉熔炼对比分析 [J], 杨绍同;杨涛;夏文国;李国钧
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感应电炉熔炼特性及工艺操作要点1 电炉熔炼与冲天炉熔炼的差异分析随着我国铸造工业的发展，尤其是高强度灰铸铁、高端球墨铸铁、蠕量铸铁、特种铸铁生产技术的发展，采用电炉熔炼铸铁的趋势甚为迅速。

由于从冲天炉熔炼铸铁转变为电炉熔炼铸铁，两者在冶金与结晶特性方面有较大的差异，在铁液质量控制方面也需要采用相应不同的措施。

上世纪80年代，日本大量使用电炉熔炼的初期，在铸铁质量控制方面就曾出现不少问题，我国现在也遇到了同样的困扰。

1.1 电炉熔炼与冲天炉熔炼在冶金原理上的差异1）熔化与熔炼：感应电炉与冲天炉熔炼最大的不同点是：感应电炉是炉料“熔化”，没有铁液与焦炭、炉气、炉渣之间的冶金反应，冲天炉是又“熔”又“炼”。

前者元素烧损少、成分易控制，后者有氧化与还原的冶金过程，成分波动大、不易控制。

2）形核能力强与形核能力差：冲天炉熔炼有增C、增S的过程，对铁液的形核有利，因而十分有利于灰铸铁的生产；而电炉熔炼如不加增C剂，则铁液形核能力不足，白口与收缩倾向大，对力学性能与加工性能皆有负面的影响。

因此电熔炼要采用废钢+增C的工艺。

3）炉渣与炉料净化：因炉渣不能被感应加热，故炉渣温度低，且电炉有搅拌作用，炉渣不易上升，因此电炉熔炼对炉料净化要求要高于冲天炉。

4）炉料的遗传性：电炉铁液的过热温度不超过1550℃，低于冲天炉过热带的1700℃-1800℃。

故生铁中的石墨不能全部溶入铁液中，故电炉熔炼中的生铁中粗大石墨的遗传性大于冲天炉。

1.2 电炉熔炼与冲天炉熔炼在结晶特性上的差异1）电炉熔炼的铁液有“三大”：电炉熔炼与冲天炉熔炼相比，在结晶特性上有“三大”特征，即：过冷度大、白口深度大、收缩倾向大。

见图1-1、图1-2和图1-3。

2）电炉熔炼的铁液形核能力差：电炉铁液中无增S、增C过程，S含量一般为0.02%～0.04%，与 Mn生成的MnS数量少，而MnS是铁液中重要的结晶核心。

3）电炉熔炼铁液的时间长，结晶核心少：炉料从固态到熔化，电炉的熔化速度远高于冲天炉。

苏州明志铸造装备有限公司1摘 要随着我们国民经济的发展，综合国力的壮大，我们工业的发展举世瞩目，其中铸造行业中炼铁技术也在不断的向前。

炼铁方式主要有冲天炉炼铁和电炉炼铁，伴随着铸造产量的提高，以往中小型冲天炉和电炉逐渐被大型号所取代，同时带来了各自费用的增高。

到底用哪种设备更具有优势呢？以下我们就熔化率都为35吨/小时的冲天炉和中频电炉在费用和操作上进行比较。

冲天炉和电炉的设计模块包括：加入炉料的实际费用，劳动力，耐火材料，维护，以及准确估计熔化能量和操作费用。

这些比较都建立在每天两班制16小时，年工作4000小时的基础上。

以最终年熔化铁的总费用来衡量。

两者熔化中心每个系统的安装主要费用假定为相等，本文利用一系列的表格，数据罗列出两者重要参数和操作的费用，从而做出科学的比较。

这种分析比较为我国铸造厂究竟采用哪种熔化设备提供了的有用数据和信息。

苏州明志铸造装备有限公司2 目 录摘 要........................................................................................................................................... 1 目 录............................................................................................................................................. 2 前 言........................................................................................................................................... 3 第一章 计算的依据......................................................................................................................... 4 1.1冲天炉和中频电炉比较的基本参数 ..................................................................................... 4 1.2冲天炉熔化中心的描述 ......................................................................................................... 5 1.3中频电炉熔化中心的描述 ..................................................................................................... 6 第二章 比 较 分 析....................................................................................................................... 7 2.1进 炉 料 ................................................................................................................................. 7 2.11概 要 ............................................................................................................................... 7 2.12炉料费用比较 ................................................................................................................... 7 第三章 操 作 费 用..................................................................................................................... 10 3.1能量及其利用 ....................................................................................................................... 10 3.2 劳 动 力 ............................................................................................................................... 10 3.3耐火材料 ............................................................................................................................... 11 3.4废料处理 ............................................................................................................................... 12 3.5维 修 ................................................................................................................................... 12 3.6日常能源费用和其它费用 ................................................................................................... 12 第四章 资金投入及其分析 ........................................................................................................... 13 4.1冲天炉系统的保温炉 ........................................................................................................... 13 4.2冲天炉和电炉投资费用比较 ............................................................................................... 13 第五章 结 论............................................................................................................................. 15 5.1冲天炉、电炉总熔化费用比较 ........................................................................................... 15 5.2冲天炉、电炉主要优缺点 (15)苏州明志铸造装备有限公司3前 言冲天炉熔化是传统式、运用最广泛的熔化铁的一种方法。

工业炉在铸造车间，有熔炼金属的冲天炉、感应炉、电阻炉、电弧炉、真空炉、平炉、坩埚炉等下面介绍一下各种炉子的特点及应用。

一、冲天炉冲天炉，是铸造生产中熔化铸铁的重要设备，将铸铁块熔化成铁水后浇注到砂型中待冷却后开箱而得到铸件。

冲天炉是一种竖式圆筒形熔炼炉，分为前炉和后炉。

前炉又分为出铁口，出渣口，炉盖前炉缸和过桥。

后炉又分为三个部分，顶炉，腰炉和炉缸。

腰炉与热风围管分开，修炉之后合上，用泥巴密封。

顶炉上是热交换器。

主要用于铸铁件生产，也用以配合转炉炼钢，因炉顶开口向上，故称冲天炉。

简介一种竖式圆筒形熔炼铸铁的铸造设备。

主要用于铸铁件生产，也用以配合转炉炼钢，有时还用来化铜，因炉顶开口向上，故称冲天炉。

工作过程冲天炉的工作过程：先将一定量的装入炉内作为底焦，它的高度一般在一米以上。

点火后，将底焦加至规定高度，从风口至底焦的顶面为底焦高度。

然后按炉子的熔化率将配好的石灰石、金属炉料和层焦按次序分批地从加料口加入。

在整个开炉过程中保持炉料顶面在加料口下沿。

经风口鼓入炉内的空气同底焦发生燃烧反应，生成的高温炉气向上流动，对炉料加热，并使底焦顶面上的第一批金属炉料熔化。

熔化后的铁滴在下落到炉缸的过程中，被高温炉气和炽热的焦炭进一步加热，这一过程称为过热。

随着底焦的烧失和金属炉料的熔化，料层逐渐下降。

每批炉料熔化后，燃料由外加的层焦补充，使底焦高度基本上保持不变，整个熔化过程连续进行。

应用领域：冲天炉主要应用于钢铁、冶金、矿山等行业。

炉料中的石灰石在高温炉气的作用下分解成石灰和二氧化碳。

石灰是碱性氧化物，它能和焦炭中的灰分和炉料中的杂质、金属氧化物等酸性物质结合成熔点较低的炉渣。

熔化的炉渣也下落到炉缸，并浮在铁水上。

在冲天炉内，同时进行着底焦的燃烧、热量的传递和冶金反应 3个重要过程。

根据物理、化学反应的不同，冲天炉以燃烧区为核心，自上而下分为：预热带、熔化带、还原带、氧化带和炉缸等 5个区域。

由于炉气、焦炭和炉渣的作用，熔化后的金属成分也发生一定的变化。