化铁炉发表评论(0)编辑词条

化铁炉(cupola)

在竖直圆柱形炉体内用燃烧焦炭的方法来熔化生铁块以获得铁水的设备。因其炉体高耸又俗称冲天炉。化铁炉主要在铸铁厂(车间)应用，当砂型造好后开化铁炉熔化铁水进行浇注，浇注完即停炉。有一些小炼钢厂没有高炉铁水可用，于是借用化铁炉供应炼钢用的铁水。但是，化铁炼钢额外消耗大量焦炭，成为炼钢能耗过大的重要原因。改造化铁炉已是必须解决的重大问题。有原料和场地条件的工厂可建设高炉，直接用高炉铁水炼钢。缺乏原料和场地条件时应将化铁炉改造成为废钢熔化炉。化铁炉按其操作类型分为碱性化铁炉和酸性化铁炉。

按作业方式又有长期连续作业(炼钢厂用)和间断作业(铸铁厂用)之分。19世纪70年代已出现了较为正规的化铁炉和带有前炉的化铁炉，20世纪20年代出现了热风化铁炉。铸造用的化铁炉最大熔化率已达100t／h，可用电子计算机控制整个熔化过程。中国炼钢车间用化铁炉最大熔化率为45t／h。铁水出炉温度一般可达1350～1400℃。

炉体结构化铁炉主要由5个部分组成：(1)炉底与炉基。这是化铁炉的基础，支承着整座炉体、炉内料柱以及已熔化的铁水等。(2)炉体与前炉。炉体是化铁炉的主体，分为炉身和炉缸两部分，内砌耐火材料。自加料口下缘至主排风口中心线之间的炉体称为炉身，其高度亦称有效高度，为炉子的主要工作区域；自主排风口中心线至炉底间的炉体称为炉缸。带有前炉的化铁炉铁水和炉渣进汇聚于前炉，可起到保护炉缸的作用。前炉的主要功能是贮存铁水，并使之成分和温度均匀稳定。(3)烟囱与除尘装置。烟囱与炉身连成一体；除尘装置用来收集烟尘并处理有害气体。(4)送风系统。从鼓风机出口始经管道、风箱至风口出口止为送风系统。该系统将一定量的空气鼓入炉内供焦炭燃烧。风口是空气进入炉内的通道，化铁炉视不同需要有多种风口布置形式。(5)热风装置。通过热风系统的热交换装置可加热鼓入的空气，以强化燃烧、节约能源。(炉体结构见图)化铁炉还配备鼓风设备，加、配料设备，控制与调节设备以及有关的测试仪表。
（图）化铁炉化铁炉

操作工艺及反应 化铁炉开风后，经风口进入炉内的空气与底焦发生燃烧反应，生成的高温炉气向上流动，并使底焦上面的第一批生铁块熔化，熔化后的铁滴，在底焦层内下落的过程中，被高温炉气和红热焦炭进一步加热，然后经炉缸和过铁道流入前炉。随着底焦的燃烧损耗和金属炉料的熔化，料层经由预热带、熔化带、过热带下降到炉缸。料层下降后再由上方陆续加入层焦和批料，这样不断供料，使熔化过程连续地进行。

就碱性化铁炉而言，在炉气热作用下，加入炉料中的石灰石分解成CaO)和CO2，CaO和焦炭中灰分、侵蚀下来的炉衬材质以及生铁烧损的Si、Mn等元素所生成的氧化物结合成熔点较低的炉渣。总之，底焦燃烧、热交换和冶金反应是化铁炉内同时进行的3个重要过程。

化铁炉内的主要反应有：

(1)氧化燃烧反应：

2C+O2→2CO+246340J／mol

C+CO2→2CO-162500J／mol

C+O2→CO2+408840J／mol

Si+O2→SiO2+880100J／mol

Mn+1/2O2→MnO+385200J／mol

(2)分解反应：

CaCO3==CaO+CO2-181500J／mol   (在温度800~850℃时 )

(3)成渣反应：

mCaO+nSiO2→nCaO•nSiO2

mFeO+nSiO2→mFeO•nSiO2

(4)脱硫反应：

[FeS]+(Ca0)→(CaS)+(FeO)

化铁炉的工艺操作决定了其工作效果，开新炉和停炉(俗称打炉、掉底)两项操作尤为关键。做好开新炉的准备工作，顺利点火、开风、加料、出铁，能使化铁炉稳定顺行；而要想安全生产和发挥高的效率，则对停炉操作应给予足够的重视。