Application of 15t/h no lining cold blast cupola
Date:
2012-01-02
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Keywords:
15t/h大双水冷无炉衬冷风冲天炉的应用
沈阳铸造研究所（沈阳 110021） 刘幼华
东南大学（南京 210096） 周重光
江阴市铸造设备厂（江阴 214411） 夏汝明
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【摘 要】叙述了我国自行设计，生产并投入试运行的１５ｔ／ｈ大双水冷无炉衬插入式水冷风口冷风冲天炉的结构特点及试运行中获得的良好技术经济指标。表明自制的该水冷系列冲天炉的设计是合理的，质量是可靠的。
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关键词：１５ｔ／ｈ大双冷风冲天炉,插入式水冷风口,脱硫,除尘,压力分渣器,回转前炉
在工业发达国家多采用大型水冷、热风冲天炉与电炉双联熔炼的方式进行连续式生产以满足内燃机、铸管等行业对铁液的要求。这是冲天炉熔炼的发展方向。但是，由于外热风系统复杂，对材质要求较高而造成一次性投资超过熔炼设备本体，且维护保养费用较高等问题而限制了其在我国的推广应用。
由于我国汽车及铸管行业的快速发展，对铸造车间大量、连续、均衡地提供高温优质铁液的要求日益强烈。针对国内市场这一特殊情况，根据用户要求，江阴市铸造设备厂从1993年开始收集有关技术资料，在新“三化”大双冲天炉的基础上开发设计了具有我国特色的大双外喷淋式水冷无炉衬冲天炉系列，先后生产了5t/h、7t/h、10t/h大双水冷冷风冲天炉，已先后投产。最近投产的15t/h大双水冷无炉衬插入式水冷风口冷风冲天炉供生产内燃机曲轴用。该系列炉型可单独使用亦可与电炉双联使用。
笔者参与了四种吨位炉子的试生产工作，现将为某公司曲轴厂生产并已正常运行的15t/h喷淋水冷无炉衬（插入式水冷风口）冷风冲天炉的结构特点及运行效果介绍如下，冲天炉主要结构及配置示意图如图所示：由于该厂是内燃机曲轴专业生产厂，对铁水质量要求较高，故在铁液流程中配置了气动连续脱硫包及回转前炉，再经电炉提温后作球化处理。
1. 冲天炉的结构特点
（1）炉型 选用适合我国国情，具有我国特色的被国家重点推广的大排距双层送风冲天炉结构。
（2）炉身冷却 采用外喷淋与预热区修筑耐火材料相结合的方式。这样既可减少热损失又有利于炉料的预热。这种结构可保证炉子连续工作一周不打炉。如选用优质耐火材料还可延长炉子连续生产时间。
（3） 风口 采用江阴市铸造设备厂设计制造的铜质水冷插入式风口，两排计12只。这种风口经在天津内燃机总厂4t/h水冷热风冲天炉上进行生产运行一年多仍完好无损。这证明了它的结构设计是合理的，使用寿命超过了日本进口同类风口，而价格却远低于进风风口。
（4）出铁、出渣 采用压力分渣器连续出铁出渣。炉渣经粒化处理后进入沉渣池，考虑到耐火材料的寿命问题，设置两个压力分渣器轮换使用。
（5）点火孔及余铁口 该炉在炉后设置工作门，并在其上开设了后炉余铁口，除供连续操作封炉或打炉前放尽后炉余铁残渣外，并可作点火孔用。
（6）连续脱硫包 为保证铁水含硫量在标准之内，在出铁口下配置了气动连续脱硫包，经脱硫处理后的铁液进入 回转包后再入电炉。
（7）除尘系统 为保护环境，该炉设置了两极多管水冷旋流分离除尘器。炉气从加料口下方抽入排烟总管后进入除尘器。
（8） 配加料装置 炉后设置了焦炭、熔剂、合金日耗斗。可实现全自动或手动的配料加料工作。提升设备是爬式加料机。在加料口设有料位控制器。全部加料种类、重量、速度均可自动记录。
（9）监测系统 该炉实现了风量、风压、温度自动监测与记录。
（10）安全保险系统 为保证设备及操作安全，对水冷系统的流量、压力、温度采用了自动监测、定值控制，异值报警装置。
为保证正常供水，设置了备用水泵，当供水泵出现故障而使供水不正常时，备用水泵可自动起动供水。
当突然断电时，高位水箱可自动切换代替水泵供水。
上述（8）-（10）三项均通过微机控制室进行监控。
2. 冲天炉的主要设计参数
（1） 炉子技术参数 生产率：15t/h（可在±20％范围内调整）；风口排距：800mm；风口比：3～5％；风口排数×每排个数：2×6；焦耗：12～14％；铁液温度：1450～1480℃；风量：180～220m3/min;循环冷却水量：200t/h。
（2） 生产调试效果 笔者参加了四个炉次的试生产工作。获得的有关技术资料表明，该炉已达到了设计指标。现简介如下：
① 试生产条件 焦碳采用山西改良焦，固定碳含量>85％；金属炉料用小块原生铁及废钢；熔剂使用该厂惯用的白云石；耐火材料，耐火砖与打结料分别使用。该炉试生产是结合由德国引进的生产线同时调试进行，试生产时，用户要求熔化率控制在下限；②试生产时的工艺参数底焦高度为2.3m～2.6m;层焦耗为12.0～14.0％；层铁重，1500kg;送风强度，100～120m3/m2min;③熔炼效果正常熔化率，13.0～14.0t/h;铁液平均温度，1500℃（最高达1535℃）；炉渣氧化亚铁含量<5%;渣铁分流及炉渣粒化良好，脱硫、球化均可满足生产要求。
三、结论
（1） 试生产获得的数据表明，江阴市铸造设备厂设计并制造的15t/h大双喷淋式水冷无炉衬（插入式水冷风口）冷风冲天炉的设计是合理的，使用是可靠的。
（2） 试生产获得的技术经济指标表明，15t/h大双喷淋式水冷无炉衬插入式水冷风口冷风冲天炉，可以满足铸造车间对大量、连续、均衡的高温优质铁液的要求。
沈阳铸造研究所（沈阳 110021） 刘幼华
东南大学（南京 210096） 周重光
江阴市铸造设备厂（江阴 214411） 夏汝明
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【摘 要】叙述了我国自行设计，生产并投入试运行的１５ｔ／ｈ大双水冷无炉衬插入式水冷风口冷风冲天炉的结构特点及试运行中获得的良好技术经济指标。表明自制的该水冷系列冲天炉的设计是合理的，质量是可靠的。
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关键词：１５ｔ／ｈ大双冷风冲天炉,插入式水冷风口,脱硫,除尘,压力分渣器,回转前炉
在工业发达国家多采用大型水冷、热风冲天炉与电炉双联熔炼的方式进行连续式生产以满足内燃机、铸管等行业对铁液的要求。这是冲天炉熔炼的发展方向。但是，由于外热风系统复杂，对材质要求较高而造成一次性投资超过熔炼设备本体，且维护保养费用较高等问题而限制了其在我国的推广应用。
由于我国汽车及铸管行业的快速发展，对铸造车间大量、连续、均衡地提供高温优质铁液的要求日益强烈。针对国内市场这一特殊情况，根据用户要求，江阴市铸造设备厂从1993年开始收集有关技术资料，在新“三化”大双冲天炉的基础上开发设计了具有我国特色的大双外喷淋式水冷无炉衬冲天炉系列，先后生产了5t/h、7t/h、10t/h大双水冷冷风冲天炉，已先后投产。最近投产的15t/h大双水冷无炉衬插入式水冷风口冷风冲天炉供生产内燃机曲轴用。该系列炉型可单独使用亦可与电炉双联使用。
笔者参与了四种吨位炉子的试生产工作，现将为某公司曲轴厂生产并已正常运行的15t/h喷淋水冷无炉衬（插入式水冷风口）冷风冲天炉的结构特点及运行效果介绍如下，冲天炉主要结构及配置示意图如图所示：由于该厂是内燃机曲轴专业生产厂，对铁水质量要求较高，故在铁液流程中配置了气动连续脱硫包及回转前炉，再经电炉提温后作球化处理。
1. 冲天炉的结构特点 （1）炉型 选用适合我国国情，具有我国特色的被国家重点推广的大排距双层送风冲天炉结构。
（2）炉身冷却 采用外喷淋与预热区修筑耐火材料相结合的方式。这样既可减少热损失又有利于炉料的预热。这种结构可保证炉子连续工作一周不打炉。如选用优质耐火材料还可延长炉子连续生产时间。
（3） 风口 采用江阴市铸造设备厂设计制造的铜质水冷插入式风口，两排计12只。这种风口经在天津内燃机总厂4t/h水冷热风冲天炉上进行生产运行一年多仍完好无损。这证明了它的结构设计是合理的，使用寿命超过了日本进口同类风口，而价格却远低于进风风口。
（4）出铁、出渣 采用压力分渣器连续出铁出渣。炉渣经粒化处理后进入沉渣池，考虑到耐火材料的寿命问题，设置两个压力分渣器轮换使用。
（5）点火孔及余铁口 该炉在炉后设置工作门，并在其上开设了后炉余铁口，除供连续操作封炉或打炉前放尽后炉余铁残渣外，并可作点火孔用。
（6）连续脱硫包 为保证铁水含硫量在标准之内，在出铁口下配置了气动连续脱硫包，经脱硫处理后的铁液进入 回转包后再入电炉。
（7）除尘系统 为保护环境，该炉设置了两极多管水冷旋流分离除尘器。炉气从加料口下方抽入排烟总管后进入除尘器。
（8） 配加料装置 炉后设置了焦炭、熔剂、合金日耗斗。可实现全自动或手动的配料加料工作。提升设备是爬式加料机。在加料口设有料位控制器。全部加料种类、重量、速度均可自动记录。
（9）监测系统 该炉实现了风量、风压、温度自动监测与记录。
（10）安全保险系统 为保证设备及操作安全，对水冷系统的流量、压力、温度采用了自动监测、定值控制，异值报警装置。
为保证正常供水，设置了备用水泵，当供水泵出现故障而使供水不正常时，备用水泵可自动起动供水。
当突然断电时，高位水箱可自动切换代替水泵供水。
上述（8）-（10）三项均通过微机控制室进行监控。
2. 冲天炉的主要设计参数
（1） 炉子技术参数 生产率：15t/h（可在±20％范围内调整）；风口排距：800mm；风口比：3～5％；风口排数×每排个数：2×6；焦耗：12～14％；铁液温度：1450～1480℃；风量：180～220m3/min;循环冷却水量：200t/h。
（2） 生产调试效果 笔者参加了四个炉次的试生产工作。获得的有关技术资料表明，该炉已达到了设计指标。现简介如下：
① 试生产条件 焦碳采用山西改良焦，固定碳含量>85％；金属炉料用小块原生铁及废钢；熔剂使用该厂惯用的白云石；耐火材料，耐火砖与打结料分别使用。该炉试生产是结合由德国引进的生产线同时调试进行，试生产时，用户要求熔化率控制在下限；②试生产时的工艺参数底焦高度为2.3m～2.6m;层焦耗为12.0～14.0％；层铁重，1500kg;送风强度，100～120m3/m2min;③熔炼效果正常熔化率，13.0～14.0t/h;铁液平均温度，1500℃（最高达1535℃）；炉渣氧化亚铁含量<5%;渣铁分流及炉渣粒化良好，脱硫、球化均可满足生产要求。
三、结论
（1） 试生产获得的数据表明，江阴市铸造设备厂设计并制造的15t/h大双喷淋式水冷无炉衬（插入式水冷风口）冷风冲天炉的设计是合理的，使用是可靠的。
（2） 试生产获得的技术经济指标表明，15t/h大双喷淋式水冷无炉衬插入式水冷风口冷风冲天炉，可以满足铸造车间对大量、连续、均衡的高温优质铁液的要求。