[其他]冲天炉高增碳强还原溶化铸铁工艺

说明书

本发明属于机械制造工程中铸造生产的冲天炉熔化铸铁工艺。

在机械制造工程的铸件产量中，灰铸铁件约为65%以上，而其灰铸铁件的70～95%是用冲天炉熔化生产的。以我国水平计，1985年全国灰铸铁件产量约为670万吨。目前，冲天炉生产一般灰铸铁用金属料配比通常是：原生铁30～60%、废机铁和回料铁20～50%、废钢5～30%，外加少量硅铁和锰铁。因此大量廉价废钢在灰铸铁件生产中用量很少，至于铸铁屑的用量则更少，一部分需花费人力、物力、财力和能源回收回高炉或电炉重新熔炼，一部分则白白浪费掉，形成了机械制造业中的恶性循环。

目前，冲天炉不能大量使用废钢生产一般灰铸铁的原因是：现有冲天炉熔炼工艺中无高增碳效能，限制了废钢用量。为解决这个问题，当前的作法有：一种是改造炉型提高熔化带位置，期望达到高增碳目的，实践结果是加大焦炭消耗量，也不易得到含碳量较高的铁水，一种是采用高温鼓风，将风温由常温提高到500℃～700℃鼓入炉中，使炉内发生较明显的增碳，熔化一般灰铸铁时，配料中的废钢用量可达40～50%，但这套高温加热和热交换装置费用昂贵，对广大的中小型冲天炉不适应。

在冲天炉利用铸铁屑生产一般灰铸铁通常的作法是：将铸铁屑加上适量的木屑或硅铁粉、石墨粉，或加粘结剂，如水玻璃、水泥等，或不加任何材料，压结成块，加入炉内熔化。上述几种方法的配料中铸铁屑加入量一般只能在10%之内。即便如此，熔化后的结果是：炉内发生较严重的氧化，熔渣中的氧化亚铁含量高达7～8%，甚至10%以上，在恶化溶渣的同时，也使铁水严重的污染恶化，浇注铸件后，废品率大增。目前，人们无法克服用铸铁屑后带来的恶性结果，所以只有极少单位在配料中小心翼翼的加入7～8%的铸铁屑熔化灰铸铁，多数单位不使用铸铁屑。其因主要是现有冲天炉熔炼工艺中没有强还原反应来消除熔化中的氧化危害。

综上所述，冲天炉熔化一般灰铸铁配料中，通常废钢为HT150在0～10%、HT200在10～20%、HT250在15～30%之间，铸铁屑几乎没人使用。

本发明的目的是要提供一种改进了的具有高增碳强还原的冲天炉熔化工艺。所提供的这种工艺，能在现有冲天炉基础上，不增加设备和燃料消耗，制造一种高增碳强还原的冶金反应，它不但能有效的大量使用废钢和铸铁屑熔化出合格的低牌号一般灰铸铁铁水，而且能在灰铸铁常规熔化出合格的低牌号一般灰铸铁铁水，而且能在灰铸铁常规熔化中还原炉渣，净化铁水，减少合金元素烧损，提高铁水质量和金属收得率。

本发明是这样实现的：根据在高温作用下，固体碳在与铁液、渣液接触时，铁液发生增碳，铁液、渣液中的氧化物发生还原的高温物理化学反应原理。

增碳反应：Fe液+

还原反应：FeO渣液+

FeO铁液+

SiO_２渣液+

MnO渣液+

具体措施是：在现有冲天炉基础上，其一是加深炉缸。从过桥孔底水平线向炉底方向加深。本措施的目的主要是增碳，其次是还原。其二是在前炉中加入碳素材料，如焦炭、炭棒、碳化硅等。本措施的目的是把前炉由单纯存放铁液、渣液的储存器，变成具有强还原和一定增碳功能的二次冶金反应炉，主要是还原，其次是增碳。当冲天炉用大量废钢或铸铁屑配料熔化一般灰铸铁铁水时，使铁液、渣液流经炉缸的路程和时间变长，增加了底焦中的高温固体碳与铁液、渣液接触的面积和时间，加强了碳向铁水中渗透扩散的能力，使铁液增碳和增加了碳还原铁液、渣液氧化物的机会。特别是向下加深炉缸，进一步削弱了铁液、渣液在炉缸中的氧化气氛，增强了还原反应，部分氧化物得到一定还原，当从炉缸出来的铁液、渣液经过桥流入前炉时，其铁液、渣液又与大量炽热的碳素材料相接触，由于前炉缺氧和碳素材料的存在，前炉内具有强烈的还原气氛，此刻碳素材料中的碳在高温作用下一方面与渣液、铁液中的FeO、MnO、SiO_２等氧化物发生还原反应，使被氧化了的Fe、Mn、Si等元素多数还原回铁水中;另一方面，碳素材料中的固体碳，继续向铁水中渗透扩散，完成了铁液、渣液进到前炉中的二次还原增碳冶炼。从而实现了熔化过程中的高增碳强还原反应，在冲天炉中成功的用40～70%的大量废钢，或40～100%的大量铸铁屑配料，熔化出一般灰铸铁铁水。