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第二节　金属熔炼设备

金属熔炼是铸造生产中相当重要的环节。熔炼的目的是要获得预定成分和一定温度的金属液，并尽量减少金属液中的气体和夹杂物，提高熔炼设备的熔化率，降低燃料消耗，以达到最佳的技术经济指标。

一、铸铁的熔炼设备：

冲天炉、反射炉、工频感应炉等。冲天炉结构简单、操作方便、熔化率高、成本低，应用广泛。

(一)冲天炉的结构

1、组成：

冲天炉由炉身、烟筒、炉缸和前炉组成。

加料口以下，主风口以上部分，称为炉身;

高于加料口的部分，称为烟囱;

主风口以下至炉底部分为炉缸;

前炉是储存铁水和排渣用。

2、冲天炉生产率是用每小时能熔化多少吨铁水表示，通常为0.5～30吨/小时(t/h)，最常用的为1.5～10吨/小时(t/h)，炉子内径越大，其生产率越高。

(二)冲天炉的熔化过程

金属炉料：新生铁、回炉铁、废钢、铁合金。

炉料熔化后，含碳量增高，硅、锰因烧损而减少，磷基本不变，硫含量增大。

所以，脱硫是熔化过程中的重要问题。

(三)生产技术经济指标

1.铁水出炉温度。一般在 1400 ～ 1500 ℃。

2.熔化率(生产率)：

每小时熔化的铁水t/h(吨 / 小时)。

熔化强度q：每平方米炉膛面积能够熔化金属炉料的重量。

3.燃料消耗率：用铁焦比α或焦碳消耗率β表示。

国内，冲天炉的铁焦比α一般为8～10，即，焦碳消耗率β为10～12.5 % 。

二、铸钢的熔炼设备

炼钢过程包括钢液内、炉渣内、钢液与炉渣间、炉渣与炉气间以及炉渣与炉衬间一系列氧化还原反应。

常用的设备：一般工厂为了生产铸钢件，采用电弧炉(容量为0.5～20t)和感应电炉做为铸钢熔炼设备。

(一)电弧炉：

1、依靠石墨电极与炉料之间产生的电弧发热进行冶炼。炉温可达2000℃。

2、酸性炉衬：价格便宜、寿命长、生产率高，但不能去除硫、磷。

碱性炉衬：可以去除硫、磷，冶炼优质钢，但成本高。

3、最大优点是热效率可高达 75%;缺点是钢液吸收氢气。

(二)感应电炉：

1、当工频电流通过感应线圈(铜管制成)时，金属炉料在交变磁场作用下，表面层产生感应电流(称为涡流)而发热，使金属熔化并过热达到所需温度。

2、感应电炉熔化炉料阶段的热效率比电弧炉低，但仍能达到60%左右。

3、感应电炉的优点在于钢中元素烧损率较低，可以制得含气少、非金属夹渣少、含碳低、合金元素损失少的各种优质钢;其熔炼速度快，能源损耗少，易于实现真空熔炼，适用于中、小型铸钢件熔炼。

4、缺点是炉渣的温度较低，故其冶金化学反应能力较差，使得炼钢中的一些冶金反应(如脱磷、脱硫、脱氧等)进行得不充分，另外其电气设备价格较贵，对炉衬材料要求较高。

(三)有色金属熔炼

1.有色金属：除铁与铁合金以外的其它金属。常用于铸造的金属有铜、铝、镁、锡、铅、锌等。

2.熔炼要求：金属炉料快速熔化，以免合金元素的烧损，同时要求燃料及电能消耗尽可能少，炉龄要长，操作力求简便。

3.常用设备：坩埚炉、反射炉、电阻炉。

【例题5•单选题】在使用冲天炉熔炼铸铁的过程中，( )是熔化过程中要解决的重要问题之一。

A.脱磷　B.脱碳　C.脱硫　D.脱锰

答案：C

炉料熔化后，含碳量增高，硅、锰因烧损而减少，磷基本不变，硫含量增大。

所以，脱硫是熔化过程中的重要问题。

【例题6•单选题】某车间拟更新铸钢熔炼设备，要求制得的钢液含气少、非金属夹渣少、含碳低、合金元素损失少，并且要易于实现真空熔炼。下列设备中，符合上述要求的熔炼炉是( )。

A.酸性电弧炉　B.碱性电弧炉 C.感应电炉 D.坩埚炉

答案：C

感应电炉的优点在于钢中元素烧损率较低，可以制得含气少、非金属夹渣少、含碳低、合金元素损失少的各种优质钢。

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