熔鐵爐

熔鐵爐爐體由爐殼、感應圈、爐襯、傾爐減速箱等四個部分組成，爐殼用非磁性材料製成，感應線圈是由矩形空心管制成的螺旋狀筒體，熔煉時管內通冷卻水。線圈引出銅排與水冷電纜連通，爐襯緊靠感應圈，由石英砂打實燒結而成，爐體的傾動由傾爐減速箱直接轉動。傾爐減速箱系二級渦輪變速，自鎖性能好，轉動平穩可靠，出現緊急斷電時看收工傾爐，避免危險。可以通過選爐開關對兩台爐體的傾爐減速箱電動機的控制進行選擇，帶有四芯橡皮線的開關盒能使操作者站在合適位置對爐體的傾動，復位進行點動控制。

基本介紹

• 中文名：熔鐵爐
• 外文名：cupola
• 學科：機械工程
• 領域：機械設備
• 組成：爐殼、感應圈、爐襯、傾爐減速箱
• 控制：選爐開關

熔鐵爐熔化系統

熔鐵爐組成的熔化系統包括加料系統、燒嘴冷卻水系統、液氧站、天然氣供應系統、燃燒控制單元、固定和移動煙囪等部分。天然氣供應系統為液化天然氣站，加料系統由廠房內的吊車、吊桶、加料平台和液壓溜槽組成。需要廠房有較高的淨空；如果廠房內淨空無法滿足需要，一般採用鱗板或掛板輸送機。如果當地存在管道天然氣，則該爐不需要配置液化天然氣站。

熔化系統中的液氧站，一般可以通過租賃取得，氧氣供應商一般根據用戶的氧氣消耗量確定液氧站的月租金，一般在2000 元/ 月～5000 元/ 月之間。天然氣供應系統一般由天然氣供應商提供，一般不收取用戶的設備租金。因此，天然氣熔鐵爐的建造費用，大大低於同等容量的感應電爐。

熔鐵爐由爐體與爐襯、托輥與迴轉驅動裝置、轉動機架與傾轉液壓缸、固定機架、爐蓋與轉臂、天然氣純氧燒嘴等幾部分組成。

爐體的結構形式

熔鐵爐的爐體一般由尾氣孔錐段、中段、爐襯、燒嘴孔錐段等幾部分組成。一般情況下，尾氣孔的直徑總是大於燒嘴孔，因此加料設備一般布置在尾氣孔端，爐料通過尾氣孔加入爐內。為了方便修砌新爐襯或者拆除殘舊爐襯，尾氣孔錐段、中段、燒嘴孔錐段等三部分一般用法蘭聯結為一體。

（a）爐體不設定專門的出鐵口，鐵液和爐渣液通過尾氣孔或燒嘴孔排出爐外，結構最為簡單，但出鐵時爐渣會隨鐵液進入澆包，無撇渣性。

（b）出鐵口（包括備用出鐵口）設定在尾氣孔端，出鐵後利用尾氣孔傾出爐內殘存的渣液，因尾氣孔口徑大，排渣方便。但出鐵口設定在尾氣孔錐段，不利於在尾氣孔端布置加料設備，因此這種結構的爐體極為少見。

（c）出鐵口設定在燒嘴孔端，該結構最為普遍，有利於在尾氣端布置加料設備，但由於燒嘴孔直徑較小，出鐵後排出爐內渣液不夠順暢。

（d）出鐵口設定在爐體中段，該結構的爐體已很少使用。

爐體的傾轉方式

熔鐵爐除了爐體繞其軸線的迴轉運動外，還包括為了滿足加料、傾出渣液、修爐等要求，爐體軸線的傾轉運動。爐體的傾轉運動雖可採用多種方式，但液壓缸更為常見。

液壓缸實現爐體傾轉的三種方式，各自的特點和套用狀況如下：

（a）用設定在爐體之下的一個軸線鉛垂的液壓缸傾轉爐體。該結構有利於維修人員容易接近爐體，便於爐體的維護；出鐵口可以設定在爐體中段的側面、也可以設定在爐體端面的圓錐體上。但是液壓缸所需的地坑的深度較大，基礎建造成本較高，同時可能涉及地下水對地坑的影響問題。同時，液壓缸行程大，因傾轉軸距爐體重心的距離較大，液壓缸壓力高，液壓站的造價高、動力消耗大。

（b）用設定在爐體之下、軸線水平的液壓缸傾轉爐體，優缺點相似於結構（a）。因造價和動力消耗的原因，在爐體之下設定鉛垂或水平油缸的爐體傾轉結構，已經很少能夠看到。

（c） 用設定在爐體兩側的兩個液壓缸傾轉爐體，不需要過深的地坑，同時因為傾轉軸距爐體重心近，傾轉力矩小，液壓缸和液壓站的製造成本低，動力消耗低。但該結構限制了出鐵口的開設位置，出鐵口只能開設在爐體兩端。爐體傾轉結構，大多採用了這種形式。

爐體的迴轉驅動

爐體迴轉驅動單元包括電動機、減速機構、托輥、電氣控制部分等。爐體通過四個支持爐體的托輥安裝在轉動機架之上，托輥中包含著軸承，電動機通過減速機構與托輥相連、驅動爐體迴轉。爐體的迴轉運動可以以快、慢兩種速度，正、逆兩個方向，可以按手動、暫停、或者用時間程式自動控制。

熔化過程和鐵液過熱

熔鐵爐的熔化過程包括爐料熔化、成分均勻化、鐵液過熱等三個階段，現分別說明如下：

（1）爐料熔化階段。爐料在熔鐵爐內首先由固態變為質地柔軟的塑性狀態。爐料加入爐內後，為了保護爐襯，爐體首先進行間歇性、雙向緩慢迴轉，在機械力和熱的作用下，大塊的金屬爐料逐步分解為小料塊。當爐內溫度上升到金屬熔點時，通過爐體的單向連續迴轉，提高爐體與爐料之間的傳熱效果。

（2）成分均勻化階段。熔化階段形成的FeO和造渣材料（砂和石灰石），首先形成爐渣，對金屬液起覆蓋和保護作用。爐料由塑性狀態變為液體，合金元素開始溶入鐵液，增碳劑中的碳開始溶解進入鐵液。在此階段，爐體繼續單向迴轉，促進了鐵液成分的均勻化，碳、矽、錳等元素迅速溶入鐵液。

（3）鐵液過熱階段。熔化的鐵液過熱到出鐵溫度，碳完全溶於鐵液。爐渣和未溶解的增碳劑覆蓋鐵液，鐵液利用爐襯傳導的熱量被過熱，達到出鐵溫度。

熔鐵爐中鐵液過熱的原理與其他工業爐窯一樣，爐頂爐襯的溫度最高、爐襯積蓄的熱量最多。爐體在迴轉過程中，不斷將頂部爐襯所積蓄的熱量帶入鐵液，達到鐵液過熱的目的。