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目录1

第一章 冲天妒熔炼原理7

一、热工原理7

1．焦炭的燃烧7

（1）碳燃烧的热力学分析7

（2）碳燃烧的动力学分析9

（1）风量沿炉子高度的分布11

（2）风量在炉子横截面上的分布11

2．冲天炉内气流运动11

（3）强化焦炭燃烧的途径11

（3）风量沿径向分布12

（4）风压在炉内的分布12

3．冲天炉内温度与炉气成分分布12

（1）焦炭层状燃烧时温度与炉气成分分布13

（2）单排风口冲天炉底焦燃烧时氧化带及还原带的形成14

（3）单排风口冲天炉炉温与炉气成分分布15

（4）大排距冲天炉炉温与炉气成分分布15

4．冲天炉内各区带的划分16

（1）冲天炉预热区热交换17

5．冲天炉各区热交换的特点17

（3）冲天炉过热区热交换19

（2）冲天炉熔化区热交换19

（4）冲天炉炉缸区热交换20

6．影响冲天炉熔炼高温铁水的因素20

（1）焦炭的影响20

（2）送风的影响23

（3）炉料的影响25

7．冲天炉网状图25

（1）冶金反应自发进行的热力学判据26

（2）自由焓变化值的计算26

二、冶金原理26

1．有关的热力学问题26

2．炉内的冶金环境36

（1）炉气的冶金特性36

（2）炉渣的物理化学特性38

3．炉内元素变化的热力学41

（1）铁的氧化与还原41

（2）碳的溶解与氧化44

（3）硅的氧化与二氧化硅的还原46

（4）锰的氧化与氧化锰的还原50

（5）铁水中其它元素的氧化52

（6）铁水的脱硫52

第二章 冲天炉的结构61

一、冲天炉设计原则61

1．冲天炉的基本组成61

2．冲天炉结构类型61

3．冲天炉结构设计的原则及应考虑的问题61

（1）冲天炉结构设计的原则62

（2）冲天炉结构设计应考虑的问题63

二、炉体基本结构63

1．炉身63

（1）炉壳结构64

（2）炉身下段（炉缸）的结构64

（3）炉身上段的结构64

（4）直筒型炉身直径和高度66

（5）曲线炉膛炉身主要尺寸的确定68

2．风箱69

（1）风箱的结构69

（6）砌体69

（2）风箱尺寸的确定72

3．风口及窥视孔73

（1）风口的结构73

（2）窥视孔结构74

（3）风口参数的确定76

4．炉底部分81

（1）炉底板及框架81

（2）妒脚82

（3）基座84

（4）基础及地脚螺钉86

（5）炉底门86

5．炉底门启闭机构及锁紧机构86

（1）常用的炉底门启闭机构86

（2）常用的炉底门锁紧机构93

（3）炉底门承受压力的计算96

6．活动炉身（炉缸）96

（1）炉身活动的方式96

（2）活动炉身的移动装置97

（1）烟囱结构101

7．烟囱101

（2）烟囱抽力计算102

8．过桥104

三、前炉的结构104

1．固定式前炉的结构104

（1）前炉炉筒104

（2）前炉盖104

（3）前炉盖与前炉的紧固结构105

（4）出铁槽与出渣槽106

（5）工作门106

（1）固定式前炉直径及高度的确定108

（2）前炉出铁口、出渣口直径的确定108

（6）过桥观察孔108

2．固定式前炉主要参数的确定108

（7）活动式前炉炉底108

（3）固定式前炉的主要参数112

3．回转式前炉112

（1）横向式回转前炉的结构112

（2）横向式回转前炉结构参数112

（3）轴向式回转前炉113

（3）大排距冲天炉分析115

（2）单风箱送风大排距冲天炉实例115

四、国内几种冲天炉介绍115

（1）双风箱送风大排距冲天炉实例115

1．大排距冲天炉115

（4）大排距冲天炉优缺点118

2．中央送风冲天炉118

（1）中央送风冲天炉实例119

（2）中央与侧吹相结合送风冲天炉120

（3）中央送风冲天炉分析122

3．多排小风口冲天炉123

（4）中央送风冲天炉优缺点123

（1）多排小风口冲天炉实例124

（2）多排小风口冲天炉分析124

（3）多排小风口冲天炉优缺点126

4．卡腰冲天炉126

（1）卡腰冲天炉实例126

（2）卡腰冲天炉分析127

五、冲天炉推荐标准系列128

（1）常用鼓风机的类型、结构及特性131

2．冲天炉常用鼓风机的类型及特点131

第三章 冲天炉配套设备及操作用具131

1．对冲天炉供风设备的要求131

一、供风设备131

（2）鼓风机供风特点140

3．鼓风机的选择141

（1）风量、风压及功率的计算141

（2）鼓风机性能换算142

（3）鼓风机的选用143

4．鼓风机的联合运行143

（1）离心式鼓风机的联合运行144

（2）回转式鼓风机的联合运行145

5．送风管道的设计145

（1）风管的设计145

（2）控制调节装置145

6．供风设备的维护149

（1）供风设备维护工作要点149

（2）鼓风机的故障与检修149

（1）炉后排渣的连续渣铁分离装置的原理及结构特点150

1．炉渣分离装置150

二、炉渣分离及处理设备150

（2）炉前排渣的连续渣铁分离装置的原理及结构特点151

（3）压力分渣装置的原理及结构特点152

2．炉渣粒化装置152

（1）炉渣粒化原理及渣量水量的确定152

（2）炉渣粒化装置的设计153

（3）炉渣提升装置153

（4）炉渣粒化装置的其它附属设备155

（5）简易炉渣粒化装置157

三、操作用具158

1．手工操作用具158

（1）修炉用具158

（2）炉前操作用具158

2．喷补修炉机构158

3．堵出铁口机构158

（1）手动堵出铁口机构158

（2）气动堵出铁口机构159

（2）变幅悬臂旋转式160

（1）定幅悬臂旋转式160

4．前炉盖吊挂装置160

（3）单轨式161

5．落炉料处理装置161

（1）落炉耙161

（2）落炉车161

（1）手端浇包163

（2）手抬浇包163

（3）吊包163

1．铁水包163

四、炉前铁水处理装置163

（4）浇注线上用吊包164

2．孕育处理装置164

（1）出铁槽孕育处理装置164

（2）浇包孕育处理装置167

3．脱硫处理装置169

（1）摇包脱硫装置169

（2）透气塞脱硫装置169

（3）炉前连续脱硫装置169

（4）其他脱硫装置169

（2）压力加镁用铁水包170

4．球化处理装置170

（1）冲入法用铁水包170

（3）密流包处理装置171

（4）GF包球化处理装置171

5．剩余铁水处理装置172

第四章 冲天炉炉料及耐火材料173

一、燃料173

1．焦炭173

（1）焦炭的性质与要求173

（3）焦炭产地与技术指标174

（2）焦炭的分类与标准174

2．焦炭代用品175

（1）无烟煤175

（2）成型焦176

3．辅助燃料177

（1）粉状燃料177

（2）气体燃料178

（3）液体燃料179

（1）铸造用生铁锭（GB718—82）180

二、金属材料180

1．生铁锭180

（2）炼钢用生铁（GB717—75）182

（3）球墨铸铁用生铁（GB1412—78）183

2．合金材料184

（1）铁合金184

（2）脱氧、除气等常用合金材料191

5．回炉料及废机铁193

3．常用金属材料194

（1）铜（GB466—64）194

（2）镁（YB86—60）194

（3）锡（GB728—65）195

（4）铋（GB915—66）195

（5）镍（YB127—72）196

（6）锌（GB470—64）196

（7）碲（GB1476—79）197

（8）锑（YB754—70）197

（9）工业用纯铝（重1071—55）197

4．废钢198

（1）对耐火材料的基本要求199

1．耐火材料199

6．散状金属炉料199

三、耐火材料199

（2）酸性耐火材料200

（3）中性耐火材料202

（4）碱性耐火材料204

（5）成型耐火材料主要特性205

2．轻质砖与隔热材料208

（1）轻质砖208

（2）隔热材料210

3．耐火泥与耐火粉料210

（1）耐火泥210

（2）耐火泥浆213

4．粘结材料213

（1）沥青213

（2）煤焦油（YB294—64）213

（3）卤水213

（4）水玻璃215

（6）磷酸216

（5）硼砂（537—79）216

5．耐火混凝土及其他筑炉材料217

（1）耐火混凝土217

（2）水泥218

（3）红砖219

四、熔剂及其他219

1．熔剂材料219

（1）石灰石219

（1）冰晶石（YB121—63）220

（3）烧碱（GB209—63）220

（2）石灰220

（2）萤石220

2．其他材料220

（4）熟石灰220

（3）白云石220

（2）选择与确定222

1．底焦高度222

（1）定义222

一、合理工艺参数的选择222

第五章 冲天炉的操作和管理222

2．批料参数223

（1）单位焦耗量223

（2）批焦量224

（3）批铁量225

（4）批熔剂量225

3．送风参数225

（1）风量227

（2）风压229

二、配料计算230

1．配料原则230

2．配料计算的步骤230

3．试算法计算实例232

4．其他配料计算法233

（1）表格法233

（2）图算法237

（3）最低配料成本配料法237

（1）材料准备243

2．冲天炉各主要工序的把关要点243

3．具体操作工艺243

三、操作工艺243

1．对冲天炉操作的总体要求243

（2）修炉、修包及其烘烤246

（3）点火及装料247

（4）熔化及控制248

（5）停风及打炉248

四、炉况判断248

2．加料口观察249

3．风量、风压观察249

1．风口观察249

4．出渣口观察250

5．炉渣观察250

6．铁水观察251

（1）铁水温度的观察251

（2）铁水氧化状况的观察251

（3）铁水化学成分的观察252

五、事故排除256

六、操作管理记录表格257

（1）孕育铸铁牌号262

1．孕育铸铁的牌号、性能、成分和组织262

一、孕育铸铁262

第六章 冲天妒熔炼高级铸铁和合金铸铁262

（2）孕育铸铁的组织和性能特点264

（3）美国普通工程类密烘铸铁的物理性能264

2．孕育铸铁化学成分的影响264

（1）五元素的一般作用264

（2）铸件壁厚、机械性能和碳、硅含量的关系266

3．冲天炉熔炼孕育铸铁的要点267

（1）冲天炉结构267

（2）金属料配料要点267

（3）冲天炉熔炼孕育铸铁时某些工艺参数的调整272

4．炉前孕育处理276

（1）孕育机理和目的276

（2）孕育效果和影响因素277

（3）常用孕育剂的类别和组成281

（4）孕育处理方法282

5．孕育铸铁炉前控制285

（1）三角试片法285

（1）可锻铸铁的分类及牌号287

1．可锻铸铁分类、成分和性能287

二、可锻铸铁287

（2）激冷型法287

（2）可锻铸铁化学成分和金相组织288

2．可锻铸铁化学成分的特点290

（1）各元素一般作用291

（2）可锻铸铁件应用实例294

3．冲天炉熔炼可锻铸铁的要点295

（1）废钢加入量295

（2）冲天炉熔炼可锻铸铁元素增减率295

（1）孕育剂296

（3）对金属炉料的要求296

4．炉前处理296

（2）孕育处理方法298

5．可锻铸铁的炉前控制298

三、蠕墨铸铁299

1．蠕铁的化学成分、机械性能和金相组织299

（1）蠕铁化学成分299

（2）蠕铁金相组织和使用性能特点301

（2）蠕铁炉前处理方法304

（1）国内常用的蠕化剂的成分304

3．蠕化剂和处理方法304

2．冲天炉熔炼蠕铁的要点304

（3）蠕化剂加入量306

（4）几种蠕化剂的应用实例312

4．蠕铁的炉前检查和控制312

四、球墨铸铁313

1．球墨铸铁的牌号313

2．球墨铸铁化学成分314

（1）球墨铸铁化学成分的特点314

（2）干扰元素315

（3）合金元素316

（4）原铁水化学成分与对生铁的要求316

3．球墨铸铁的熔化316

（1）球墨铸铁对原铁水的要求317

（2）冲天炉如何降低铁水含硫量317

4．球化处理与孕育处理321

（1）球化处理321

（2）孕育处理330

5．球铁的炉前检验331

（1）特殊地方生铁的利用332

6．球墨铸铁生产中的两个特殊问题332

（2）大断面球铁的生产334

五、合金铸铁335

1冲天炉熔炼合金铸铁的类别及性能335

（1）合金铸铁性能及应用范围336

（2）合金铸铁化学成分337

2．合金元素的添加337

（1）铸铁中加入合金元素的作用337

（3）合金元素加入的方法339

（2）合金元素加入量和对金相组织的影响339

（4）常用合金熔点及密度348

3．冲天炉熔炼合金铸铁操作要点348

（1）冲天炉熔炼磷铜钛耐磨铸铁349

（2）冲天炉熔炼稀土磷钒钛耐磨铸铁349

（3）冲天炉熔炼硼耐磨铸铁350

（4）冲天炉熔炼锑铜耐磨铸铁350

（5）冲天炉熔炼高钨抗磨铸铁351

（6）冲天炉熔炼中锰抗磨球铁351

（8）冲天炉熔炼钼铬冷硬铸铁352

（7）冲天炉熔炼铝硅耐热球墨铸铁352

第七章 其它类型的冲天炉355

一、热风冲天炉355

1．热风的作用355

2．预热送风的效果及技术经济指标分析355

3．预热送风的类型356

4．热风冲天炉用换热器357

（1）冲天炉对换热器的要求357

（2）换热器的结构357

（3）换热器的材料363

（4）换热器的热膨胀补偿问题364

5．换热器的计算364

（1）换热器的传热365

（2）换热器器壁表面温度的计算367

（3）管式换热器计算实例367

（4）辐射换热器（筋片式炉胆）的计算实例369

6．内热式热风冲天炉的基本结构及特点369

（1）筋片式炉胆的基本特性数值369

7．外热式热风冲天炉的基本结构及特点370

（3）内热式冲天炉的基本结构370

（2）内热式φ500～900炉胆冲天炉设计计算总表370

8．冲天炉选用热风的原则371

二、加氧送风冲天炉379

1．冲天炉加氧送风的意义379

2．加氧送风的方法379

3．加氧量380

4．冲天炉加氧送风的布置380

三、附加燃料的冲天炉381

1．冲天炉附加燃料的特点381

2．附加燃料的作用382

3．附加煤粉的机构及其工艺参数382

4．附加油及其参数385

5．附加天然气385

四、水冷冲天炉、热风水冷无炉衬冲天炉及碱性冲天炉386

1．冲天炉水冷却的意义386

（2）冲天炉冷却水量的计算387

（3）炉壳内表面温度的计算387

（1）冷却装置内层壁所传出的热量的计算387

2．冷却水量的确定387

（4）温度急降区厚度的计算388

（5）炉壳水锈层的计算公式388

3．水冷冲天炉的形式388

（1）对水冷却的要求388

（2）水冷结构的类型388

（3）用冷却器的冲天炉390

4．汽化冷却的冲天炉390

（1）汽化冷却的实质390

（2）冲天炉使用汽化冷却的优点391

（3）冲天炉汽化冷却的装置393

5．风口的水冷却393

6．热风水冷无炉衬冲天炉394

7．碱性冲天炉396

五、冲天炉—工频炉双联熔炼398

六、非焦化铁炉简介403

1．煤粉化铁炉404

2．天然气化铁炉404

3．油化铁炉406

4．工频感应电炉406

（1）无芯工频感应电炉407

（2）有芯工频感应电炉410

第八章 冲天炉的物料平衡和热平衡413

一、概述413

二、冲天炉物料计算和热平衡计算的原始数据414

三、冲天炉物料平衡计算415

1．金属量计算415

2．焦炭量计算415

4．废气量计算416

3．熔渣量计算416

5．物料平衡表419

四、冲天炉的热平衡计算419

1．热量收入计算419

2．热量支出计算422

3．热平衡图表的编制427

4．冲天炉熔炼的热效率427

五、冲天炉热平衡实例分析429

2．安全装置432

二、安全劳保用具432

1．劳保用品432

一、安全守则432

第九章 冲天炉的安全生产与环境保护432

3．防爆装置433

三、消声装置436

1．冲天炉系统的噪声源、噪声的危害及要求436

2．噪声的防治436

3．消声器原理、结构及型号437

4．典型布置及效果439

1．冲天炉烟气的组成、有害物质的危害及排放标准442

四、烟气除尘净化装置442

2．干法除尘器445

3．湿法除尘器449

4．冲天炉烟气除尘净化系统的设计451

5．废水处理455

二、冲天炉熔炼过程中主要参数的检测456

第十章 检测与控制458

一、概述458

（1）金属炉料重量检测459

2．炉料重量的检测459

（4）大屏幕数字显示及报警系统459

（2）供风系统459

（3）炉况控制系统459

（1）配料加料系统459

1．冲天炉熔炼过程中需要检测和控制的主要参数459

（2）焦炭、石灰石重量检测461

3．炉内料位的检测461

4．加料批数检测和显示461

5．送风压力的检测466

（1）压力和测压仪表466

（2）液柱式压力计467

（3）压力计安装使用方法及注意事项469

6．送风量的检测470

（1）动压测定管法470

（2）标准孔板法475

（3）实际入炉风量的计算479

（4）差压计和二次仪表的选用480

7．温度的检测482

（1）温度和温标483

（2）测温仪表484

（3）温度的检测方法493

（1）奥氏气体分析仪499

8．炉气成分的检测499

（2）导热式气体分析器501

（3）红外线气体分析仪501

（4）气相色谱分析仪502

三、冲天炉熔炼过程的控制与调节503

1．风量的自动控制504

（1）按重量调节风量504

（2）按体积调节风量504

（1）脱湿法505

（3）按炉气成分调节风量505

2．送风湿度的控制505

（2）额定湿度法506

3．铁水温度的自动控制507

4．冲天炉的自动配料、加料、计数的集中控制507

四、炉前铁水质量的检测与控制508

1．铁水化学成分炉前快速检测508

（1）三角试块法508

（3）炉前热分析法测定碳、硅含量510

（2）激冷试棒法510

2．球化率炉前检测513

（1）三角试块和圆形试棒断口检查法513

（2）炉前快速金相检查法513

（3）热分析法513

（4）试验室仪器分析法513

（4）其它检测方法514

3．铁水含气量的检测514

（1）浓差电池炉前快速定氧514

（2）铸铁中氧、氢、氮的测定517

（1）固定式碎铁机519

（2）移动式碎铁机519

第十一章 冲天炉备料、配料和加料设备519

1．新生铁的破碎519

一、炉料制备设备519

（3）移动式装卸碎铁联合机521

（4）转盘式碎铁机523

2．废（旧）铸铁件的破碎524

（1）架式落锤526

（3）吊车式落锤528

（2）桥式落锤528

（4）门式起重机落锤529

（5）防护装置529

3．废钢的切割和去锈530

（1）机械切割532

（2）焰弧切割534

4．钢铁屑的处理537

（1）去污537

（2）破碎537

（3）压块539

二、配料设备543

1．电磁配铁秤543

2．胶带运输机电子秤543

3．铁料翻斗544

4．过渡料车544

5．磅秤式自动称量斗544

6．电子称量斗544

7．电磁振动给料机544

1．翻斗加料机555

三、加料设备555

2．单轨加料机556

（1）2～3t/h冲天炉单轨加料机556

（2）5～7t/h冲天炉单轨加料机557

（3）10t/h冲天炉单轨加料机557

（4）料桶568

3．爬式加料机568

（1）固定爬式加料机569

（2）回转爬式加料机571

（3）料桶590

（4）爬式加料机常见的故障和排除590

四、修炉材料制备设备599

1．轮碾机599

2．锤式粉碎机599

3．挤泥机601

（1）生产任务602

1．选择设备所需的基础资料及注意事项602

一、主要设备的选择602

第十二章 冲天炉熔化工部设计602

（2）生产性质603

（3）工作制度604

（4）工作时间基数605

（5）地方条件605

2．选择设备的几点原则605

3．主要设备计算606

（1）金属和金属炉料熔化平衡表606

（2）计算公式606

（3）计算示例607

二、熔化工部配套设施610

1．加配料的配套设施610

（1）原材料的存放610

（2）原材料的运输612

2．出渣的配套设施612

4．冲天炉出铁的配套设施613

3．冲天炉打炉的配套设施613

三、冲天炉熔化工部的布置613

5．冲天炉前炉的配套设施613

（2）渣包出渣613

（1）就地出渣613

（3）炉渣粒化613

1．布置时应注意的几个方面614

（1）与相邻工部的关系614

（2）与厂房建筑的关系614

（3）与通风除尘的关系615

（4）与水电动力的关系615

2．布置示例615

（4）3t/h冲天炉配回转单轨加料机616

（6）3t/h冲天炉配固定爬式加料机616

（5）3t/h冲天炉配固定爬式加料机（平行跨厂房）616

（1）1t/h冲天炉配翻斗加料机（地面配料）616

（3）2t/h冲天炉配固定单轨加料机616

（2）1t/h冲天炉配翻斗加料机（机械化配料）616

（7）5t/h冲天炉配回转单轨加料机632

（8）5t/h冲天炉配固定爬式加料机（纵横跨厂房）632

（9）5t/h冲天炉配固定爬式加料机（平行跨厂房）632

（1）加料配料过程特点633

（2）工艺流程633

1．冲天炉配料和加料自动化的介绍633

2．ZLCK-1型冲天炉配料、加料程序控制器633

（1）设备性能633

（12）冲天炉配回转前炉的布置图633

四、冲天炉加料配料的自动化633

（14）冲天炉—工频电炉双联布置图633

（13）冲天炉—电弧炉双联布置图633

（11）10t/h冲天炉配固定爬式加料机633

（10）7t/h冲天炉配回转单轨加料机633

（2）设备组成634

（3）程序控制系统635

（4）工艺流程场致发光动态模拟显示635

附录一 国外冲天炉资料636

附录二 国外铸铁标准641

附录三 国外铸造用焦标准系列654

附录四 铸铁机械性能试验方法656

附录五 焦炭主要性能的检测659

附录六 流体力学数据669

附录七 热力学数据679

附录八 常用的物理化学数据687

附录九 常用热电偶的分度表700