由于冲天炉有还原区,CO 可还原氧化铁、氧化硅、氧化锰,减轻烧损,降低铁液氧化铁的含量,净化铁液。
另外,不用另外补充增碳剂、增硫剂、增氮剂,冲天炉就能自然增 C、增 S、增 N,特别是增 N。在配料废钢适合的情况下,冲天炉熔炼铁液可满足灰铸铁90 ~ 110 PPM 的N 量要求, 对保证灰铁 N 含量、提高铸铁珠光体含量、提高材质强度起关键作用。
电炉熔炼铁液含 N 量一般在 60 PPM 左右, 满足不了灰铁的含 N 要求,而电炉熔炼又没有增C、增S、增N 的功能,需要另外补加一定量的Cu、Cr、Sn 等合金增碳剂、增硫剂才能保证强度要求,这就增加了生产成本。另外,外加增N, 现场控制困难(现光谱仪测N 误差很大)。增N 低, 强度保证不了;增 N 高,容易造成 N 气孔。
还有,冲天炉熔炼铁液自带结晶晶核因子, 稍加孕育,效果很好。而电炉化铁主要只是一个物理过程,缺少结晶因子,往往同样的孕育措施,效果却不理想,还要采取预处理手段, 不但增加成本,还增加劳动强度。
再有就是,冲天炉铁液除渣简单,而电炉除渣困难,还很危险。
五、冲天炉对原材料要求的纯净度低
冲天炉对废钢、生铁、回炉铁的铁锈、泥砂、油漆、镀锌、镀锡、油污、潮湿、表层腻子的要求低,原因是一些有害杂质可在冲天炉预热带就可以被清除掉,如油污、锌、锡、水分; 泥砂类可在造渣过程中被除掉。而电炉就不具备这种功能,它要求进炉材料必须干净,否则会增加铁液的含氧量、含氢量和有害金属量, 从而导致铸件气孔和 性能不符合要求以及除渣量、劳动强度大。
六、冲天炉的所谓碳氧化物排放及污染问题
首先谈一下我国的电力生产有 80% 以上是煤电,发电需要用煤,用煤就要排放碳氧化物。这同冲天炉用碳化铁一样,都是一次能源的一次排放问题。而电炉化铁用电,是二次能源消耗, 即间接烧煤,同样在排放碳氧化物,不过是将大量排放转移到时发电环节了。所以,冲天炉排放碳氧化物而电炉不排放是一个伪命题。
再就是烟尘排放问题。采用多级环保除尘、除硫化物、除硝化物,如采取烟尘收集、旋风除尘、布袋除尘、脱硫、脱硝等,完全可以解决这个问题。同时,冲天炉炉渣固体废物可作为水泥生产原料和建筑原料利用,由于不含重金属,直接填埋也不会造成环境污染。
七、冲天炉出铁温度和能耗问题
过去在没有铸造焦炭的情况下,冲天炉的铁液温度只有 1420 ~ 1450 ℃;现在,有质量优异的铸造焦炭,在自热式炉胆冷风冲天炉富氧送风情况下,每吨铁液全部耗焦量在20kg 的情况下,出铁温度完全可以达到1495 ~ 1510℃(平均 1500℃),完全可以满足铸件对铁液温度的要求,铁液增碳量可在50% 以上,硅烧损在10% 左右,Mn 烧损20% 左右。比电炉节能只高不低,相比费用也低。
八、冲天炉熔化实例
烟台冰轮重型机件有限公司现用两台10t/h 自热式冷风冲天炉。送风温度在160 ℃ 左右,采用山西铸造焦炭,固定碳 88.61%、灰粉10.12%、含硫量 0.38%、挥发物 1.27%, 富氧量 1.3%。在每吨铁液全焦量(底焦、接力焦、批焦)120kg 的情况下,平均温度在1500℃以上,两个炉子平均熔化率在 14t/h 左右。在 45% 废钢情况下,增 C 52.4%,硅烧损 8.6%,锰烧损在 22.6%(按配料成分和出炉成分算)。HT300 强度可达 352MPa,试棒硬度 238HB,铸件本体硬度(机床导轨)在 190 ~ 220HB。
本公司铸件出口日本、欧洲、美国、新加坡等地20 多年,从来没有因材质不合格而报废, 客户评价很好。在环保问题上,公司经过改造后,经环保部门现场测试的排尘、排硫、排硝在采用除尘设备后完全达到排放标准,并发给环保生产许可证。
通过对冲天炉和电炉铁液的比较,确实证明冲天炉熔炼铁液有电炉不可替代的优势;冲天炉在采取技术升级和加大环保措施后,确实有它存在的必要性与可行性。需说明的是,以上比较并不是为了说电炉不好,电炉在生产球墨铸铁、蠕墨铸铁、铸钢和合成铸铁方面还是有一定优势的,只是各单位应根据实际生产情况确定使用哪种。(供稿 / 烟台冰轮重型机件有限公司,作者/ 金铭凤、窦召双、陈新亮,编改/ 娅楠)