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第二節　金屬熔煉設備

金屬熔煉是鑄造生產中相當重要的環節。熔煉的目的是要獲得預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，提高熔煉設備的熔化率，降低燃料消耗，以達到最佳的技術經濟指標。

一、鑄鐵的熔煉設備：

沖天爐、反射爐、工頻感應爐等。沖天爐結構簡單、操作方便、熔化率高、成本低，應用廣泛。

(一)沖天爐的結構

1、組成：

沖天爐由爐身、煙筒、爐缸和前爐組成。

加料口以下，主風口以上部分，稱為爐身;

高于加料口的部分，稱為煙囪;

主風口以下至爐底部分為爐缸;

前爐是儲存鐵水和排渣用。

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

(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)生產技術經濟指標

1.鐵水出爐溫度。一般在 1400 ～ 1500 ℃。

2.熔化率(生產率)：

每小時熔化的鐵水t/h(噸 / 小時)。

熔化強度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。

國內，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、鑄鋼的熔煉設備

煉鋼過程包括鋼液內、爐渣內、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。

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

(一)電弧爐：

1、依靠石墨電極與爐料之間產生的電弧發熱進行冶煉。爐溫可達2000℃。

2、酸性爐襯：價格便宜、壽命長、生產率高，但不能去除硫、磷。

堿性爐襯：可以去除硫、磷，冶煉優質鋼，但成本高。

3、最大優點是熱效率可高達 75%;缺點是鋼液吸收氫氣。

(二)感應電爐：

1、當工頻電流通過感應線圈(銅管制成)時，金屬爐料在交變磁場作用下，表面層產生感應電流(稱為渦流)而發熱，使金屬熔化并過熱達到所需溫度。

2、感應電爐熔化爐料階段的熱效率比電弧爐低，但仍能達到60%左右。

3、感應電爐的優點在于鋼中元素燒損率較低，可以制得含氣少、非金屬夾渣少、含碳低、合金元素損失少的各種優質鋼;其熔煉速度快，能源損耗少，易于實現真空熔煉，適用于中、小型鑄鋼件熔煉。

4、缺點是爐渣的溫度較低，故其冶金化學反應能力較差，使得煉鋼中的一些冶金反應(如脫磷、脫硫、脫氧等)進行得不充分，另外其電氣設備價格較貴，對爐襯材料要求較高。

(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，同時要求燃料及電能消耗盡可能少，爐齡要長，操作力求簡便。

3.常用設備：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備，要求制得的鋼液含氣少、非金屬夾渣少、含碳低、合金元素損失少，并且要易于實現真空熔煉。下列設備中，符合上述要求的熔煉爐是( )。

A.酸性電弧爐　B.堿性電弧爐 C.感應電爐 D.坩堝爐

答案：C

感應電爐的優點在于鋼中元素燒損率較低，可以制得含氣少、非金屬夾渣少、含碳低、合金元素損失少的各種優質鋼。

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