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第二節(jié)　金屬熔煉設(shè)備

金屬熔煉是鑄造生產(chǎn)中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。熔煉的目的是要獲得預(yù)定成分和一定溫度的金屬液，并盡量減少金屬液中的氣體和夾雜物，提高熔煉設(shè)備的熔化率，降低燃料消耗，以達(dá)到最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

一、鑄鐵的熔煉設(shè)備：

沖天爐、反射爐、工頻感應(yīng)爐等。沖天爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、熔化率高、成本低，應(yīng)用廣泛。

(一)沖天爐的結(jié)構(gòu)

1、組成：

沖天爐由爐身、煙筒、爐缸和前爐組成。

加料口以下，主風(fēng)口以上部分，稱為爐身;

高于加料口的部分，稱為煙囪;

主風(fēng)口以下至爐底部分為爐缸;

前爐是儲(chǔ)存鐵水和排渣用。

2、沖天爐生產(chǎn)率是用每小時(shí)能熔化多少噸鐵水表示，通常為0.5～30噸/小時(shí)(t/h)，最常用的為1.5～10噸/小時(shí)(t/h)，爐子內(nèi)徑越大，其生產(chǎn)率越高。

(二)沖天爐的熔化過程

金屬爐料：新生鐵、回爐鐵、廢鋼、鐵合金。

爐料熔化后，含碳量增高，硅、錳因燒損而減少，磷基本不變，硫含量增大。

所以，脫硫是熔化過程中的重要問題。

(三)生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1.鐵水出爐溫度。一般在 1400 ～ 1500 ℃。

2.熔化率(生產(chǎn)率)：

每小時(shí)熔化的鐵水t/h(噸 / 小時(shí))。

熔化強(qiáng)度q：每平方米爐膛面積能夠熔化金屬爐料的重量。

3.燃料消耗率：用鐵焦比α或焦碳消耗率β表示。

國(guó)內(nèi)，沖天爐的鐵焦比α一般為8～10，即，焦碳消耗率β為10～12.5 % 。

二、鑄鋼的熔煉設(shè)備

煉鋼過程包括鋼液內(nèi)、爐渣內(nèi)、鋼液與爐渣間、爐渣與爐氣間以及爐渣與爐襯間一系列氧化還原反應(yīng)。

常用的設(shè)備：一般工廠為了生產(chǎn)鑄鋼件，采用電弧爐(容量為0.5～20t)和感應(yīng)電爐做為鑄鋼熔煉設(shè)備。

(一)電弧爐：

1、依靠石墨電極與爐料之間產(chǎn)生的電弧發(fā)熱進(jìn)行冶煉。爐溫可達(dá)2000℃。

2、酸性爐襯：價(jià)格便宜、壽命長(zhǎng)、生產(chǎn)率高，但不能去除硫、磷。

堿性爐襯：可以去除硫、磷，冶煉優(yōu)質(zhì)鋼，但成本高。

3、最大優(yōu)點(diǎn)是熱效率可高達(dá) 75%;缺點(diǎn)是鋼液吸收氫氣。

(二)感應(yīng)電爐：

1、當(dāng)工頻電流通過感應(yīng)線圈(銅管制成)時(shí)，金屬爐料在交變磁場(chǎng)作用下，表面層產(chǎn)生感應(yīng)電流(稱為渦流)而發(fā)熱，使金屬熔化并過熱達(dá)到所需溫度。

2、感應(yīng)電爐熔化爐料階段的熱效率比電弧爐低，但仍能達(dá)到60%左右。

3、感應(yīng)電爐的優(yōu)點(diǎn)在于鋼中元素?zé)龘p率較低，可以制得含氣少、非金屬夾渣少、含碳低、合金元素?fù)p失少的各種優(yōu)質(zhì)鋼;其熔煉速度快，能源損耗少，易于實(shí)現(xiàn)真空熔煉，適用于中、小型鑄鋼件熔煉。

4、缺點(diǎn)是爐渣的溫度較低，故其冶金化學(xué)反應(yīng)能力較差，使得煉鋼中的一些冶金反應(yīng)(如脫磷、脫硫、脫氧等)進(jìn)行得不充分，另外其電氣設(shè)備價(jià)格較貴，對(duì)爐襯材料要求較高。

(三)有色金屬熔煉

1.有色金屬：除鐵與鐵合金以外的其它金屬。常用于鑄造的金屬有銅、鋁、鎂、錫、鉛、鋅等。

2.熔煉要求：金屬爐料快速熔化，以免合金元素的燒損，同時(shí)要求燃料及電能消耗盡可能少，爐齡要長(zhǎng)，操作力求簡(jiǎn)便。

3.常用設(shè)備：坩堝爐、反射爐、電阻爐。

【例題5•單選題】在使用沖天爐熔煉鑄鐵的過程中，( )是熔化過程中要解決的重要問題之一。

A.脫磷　B.脫碳　C.脫硫　D.脫錳

答案：C

爐料熔化后，含碳量增高，硅、錳因燒損而減少，磷基本不變，硫含量增大。

所以，脫硫是熔化過程中的重要問題。

【例題6•單選題】某車間擬更新鑄鋼熔煉設(shè)備，要求制得的鋼液含氣少、非金屬夾渣少、含碳低、合金元素?fù)p失少，并且要易于實(shí)現(xiàn)真空熔煉。下列設(shè)備中，符合上述要求的熔煉爐是( )。

A.酸性電弧爐　B.堿性電弧爐 C.感應(yīng)電爐 D.坩堝爐

答案：C

感應(yīng)電爐的優(yōu)點(diǎn)在于鋼中元素?zé)龘p率較低，可以制得含氣少、非金屬夾渣少、含碳低、合金元素?fù)p失少的各種優(yōu)質(zhì)鋼。

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