[发明专利]熔化钢铁屑的新型冲天炉

说明书

本发明是涉及一种以全部钢铁切屑、铸铁切屑为炉料熔化优质铸铁的新型冲天炉-熔化钢铁屑的新型冲天炉。

在我国机械制造生产中每年都产生数百万吨的付产品-钢切屑、铁切屑（以下简称钢铁屑）。目前我国在钢铁切屑的综合利用方面仅限于金属回收部门回收，制成熟压块（损失30-40%）或冷挤压成团块（只限于用薄铁板及短期钢屑），返回钢铁厂重新熔炼，浪费了人力、物力、财力，而相当一部分无人回收或回收不及时白白地氧化掉了，即浪费了宝贵资源，又恶化了环境，使我国铸行业所用的铁料    处于供应日趋紧张的局面。

众所周知：冲天炉是以生铁、废钢、回炉料、铁合金、焦炭、熔剂以一定配比为炉料的熔化设备。而全部松散钢铁切屑不能作为冲天炉料的主要原因有三：原因之一是钢铁切屑的比表面积大（表面积与重量之比），是一般块料的30-50倍，而铁原子与氧的亲合力较强，易于氧化，而常规冲天的气氛是氧化性的。在高温下入炉的散状钢铁切屑极易氧化，即使在炉料中以压块的形式配入10%，则使炉内发生较严重的氧化，熔渣中的氧化亚铁含铁量高达8-10%，在恶化熔渣的同时，也使铁水严重氧化。用这种铁水浇注铸件废品率很高。至于用100%的松散钢铁屑为冲天炉铁料熔制铁水直接浇注铸件则一直被铸界视为禁区。原因之二是因为钢铁切屑成分与铸铁成分相差较大。而常规冲天炉不具备自然调整铸铁成分的能力，即使是用人工添加铁合金的办法来调整成分，但因合金元素与氧的亲合力大，氧化烧损严重，尤以熔渣中氧化铁含量高为甚。这是因为：

即硅、锰是以置换铁的方式进行氧化烧损。故在以钢铁屑为炉料，熔渣中的FeO含量高，用添加铁合金来调整铸铁成分是不经济的。为此，目前在铸造界仅限于使用压块的钢铁屑以10%配比配入冲天炉块料中起到稀释碳量的作用。原因之三是松散的钢铁切屑细小，相互之间的间隙小，入炉后造成炉气上升困难，炉气基本上是靠炉壁上升运行，在高温气流及铁渣流的冲刷下炉壁浸蚀甚剧，每小时浸蚀20-30mm，炉子难以长期工作。

本发明的目的，就是提供一种能产生还原性或弱还原性气氛的冲天炉，使钢铁切屑能作为炉料熔化优质铸铁的新型冲天炉。

本发明的解决方案如下：

根据热力学计算，在高温条件下，即温度大于978K（为705℃）时，由于CO比CO₂的自由能低，则CO为稳定状态，CO₂为不稳定状态，故发生：

CO₂的还原反应，且该反应是以温度大于978K为条件的，温度越高，反应越快、越彻底。由此看来，提高炉气温度是获得还原性气氛的必要条件，而与之相适应的风口排数、风口比、风口角度、流量、风压、焦炭的块度、焦炭的反应性、焦比等则是充分条件，只有具备必要条件及充分条件才能获得还原性气氛。为提高炉气温度，我们在原有冲天炉加料口的上方烟囱（1）内安装一个二次燃烧热交换器（2），二次燃烧热交换器（2）是由传热性能较好的材料制成，为使二次燃烧热交换器（2）能尽可能有效地吸收废气中的物理热和化学潜热，二次燃烧热交换器（2）可以制成螺旋管式、多管连接式或蛇行管式等多种形式，二次燃烧热交换器（2）的一个进气端接鼓风机，另一端通过风管（3）接到风箱（11）。为了使二次燃烧热交换器（2）受热均匀，并使炉气中CO所带有的化学潜能也得以放出，在烟囱（1）壁上开有二次燃烧进风口（12），进风量由调节阀（13）调节，通过对进风量的适当调节，可使排出废气中的CO含量达到最低值，炉气中大部分CO充分燃烧，放出其所含化学潜热，用以预热空气。

为了缩小氧化区，扩大还原区，本发明采用单排风口操作，即将现有冲天炉两排大间距的第二排风口（14）全部关闭，只采用一排风口（8）来操作，如果建造新冲天炉，则只设置一排风口（8），而且排风口（8）用耐火材料自制成型，排风口（8）的形状为里面小，外面大，而且下斜角度较大（20°），风口比为5.5-6.5%，本排风口（8）的独特之处在于靠自熔性来调节冲天炉的风口比为恒定，应用大风口比的目的是减缓风口区气体流速，以利于风口区CO₂的还原反应。