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冲天炉与感应电炉熔炼性能分析比较

2011-10-20     发布者:泊头文恒铸造设备厂

冲天炉作为铸铁熔炼的首要设备,目前仍然担负着70%左右铸铁件的熔炼任务。近年来,我国的冲天炉容炼已开始走上大容量、长炉龄、外热风的发展之路,适应我国生产条件的、具有自主知识产权的长炉龄、外热风冲天炉正在满足铸造生产发展的需要。
感应电炉作为熔炼设备在铸铁熔炼和双联熔炼中已有几十年的历史,采用感应炉熔炼和保温的厂家越来越多。我国制造和应用工频炉和中频炉也有了丰富的经验,在电源结构、变频技术、集成控制、循环冷却技术等诸多方面都取得了令人瞩目的进步。
在铸铁熔炼中,采用冲天炉还是采用感应炉?怎样选择冲天炉和感应炉?只有在了解冲天炉和感应炉的熔炼特点之后才能作出正确的决定。
冲天炉和感应电炉熔炼的机理不同,性能差别较大,因而对生产的适应性也不同。铸铁件的种类(牌号、产量、机械加工要求等)和生产方式、炉料的种类和状态,以及熔炼操作的水平和生产管理水平都会对熔炼设备的性能提出各自不同的要求。只有熔炼设备的性能特点与生产条件协调一致,才能实现高品质*、节能降耗、安全环保的生产过程,才能达到技术经济的高指标。
熔炼特点分析比较
  (1)工艺性能:
  1) 冲天炉和感应炉的生产能力及对产量的适应性不同。目前冲天炉的熔化率从1t/h到100t/h都在应用,如果生产需要,也可小于1t/h和大于100t/h。任何一种规格的冲天炉,其熔化率都可在相应范围内调整而不影响其正常熔炼,调整幅度达增减10%~20%。因此可以在产量上满足任何生产规模的需要。由于冲天炉的综合效益随着熔化率的增大而提高,大容量、长炉龄、外热风冲天炉的综合效益更高,因此大批大量生产更适合采用冲天炉。用于熔炼的感应炉,目前可制造的单台容量也可达到近百吨,能满足大规模生产的需要。但电力装机容量的扩大常常是诸多企业难于逾越的障碍。因此,感应炉更适合中小规模的生产。
  2) 对产品的适应性不同。 冲天炉能熔炼铸铁,其中包括灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、白口铸铁和部分合金铸铁及铁合金,也可用于熔化某些石料。冲天炉的出炉铁液温度可控制在15500C左右,能满足质量从几克到几十吨铸件的浇铸。感应炉可熔化常用的各种牌号钢铁和有色金属。仅就铸铁件生产而言,感应炉对产品的适应性优于冲天炉,感应炉能熔炼多种高合金铸铁,如高铬铸铁,而冲天炉不能。
  3) 对生产方式的适应性不同, 冲天炉是连续熔炼,铁液以一定的流量从炉内连续流出;而感应炉是间断熔炼,间隔一段时间提供等于炉子容量的铁液。可见,对于平行作业的生产方式,冲天炉更适宜;而对于阶段工作制的生产方式,感应炉更适宜。采用多台感应炉组合、通过控制熔炼和出铁顺序的办法也可用于平行作业的生产方式,但多台组合将带来能耗、配套设施及占地面积的增加并加重生产管理的负担。
  (2)对环境的影响
  1) 冲天炉和感应炉的污染排放物都有灰尘和有害气体,不同的是冲天炉的灰尘中大颗粒的比例很大,其中主要是焦炭颗粒,而感应炉烟尘为氧化物微细颗粒;由于冲天炉中的焦炭燃烧,烟气中的SO2、CO2的排放量更多,烟气量也更大;冲天炉没有电磁污染,而感应炉有较强的电磁污染;热辐射污染感应炉比冲天炉更重;冲天炉的污染物排放在厂房之外,感应炉的污染全在厂房之内。从环境保护看,除尘装置可以较彻底地解决冲天炉的污染问题。目前发展中的烟尘反吹及炉渣粒化技术,已为冲天炉污染治理开辟了一条污染物无害化、资源化处理的可行之路,感应炉的污染治理目前尚不具备这样的优势。
  2) 冲天炉以焦炭为燃料,每吨铁液的焦炭(固定碳质量分数85%)消耗量在100kg左右,完全燃烧发热量为2896MJ;感应炉以电为能源,每吨铁液耗电能2160MJ(600kWh)左右。如果按消耗的煤对比,1kg焦炭需要1.25kg煤,则每吨铁液折合消耗煤125kg;1度电需要0.36kg煤,则每吨铁液折合消耗煤216kg煤。目前我国的电力结构主要是火电,感应电炉对不可再生资源的消耗超过冲天炉70%。由此而带来的污染物排放量也超过了冲天炉。而且炼焦煤的挥发份成为化工原料,电煤中可作化工原料的挥发份却被烧掉了。随着电力结构的变化,现状会得到改变,而冲天炉的能源结构也将随着改变,例如采用等离子加热送风的冲天炉,焦炭的消耗量可减少60%以上,相应的污染物排放量也将大幅度减少。以焦炭或碳床实现冶金目的,以非焦燃料如天然气、煤气、电、燃油等提供热量的冲天炉已有成功的先例,提高性能及实际应用可行性的研究也在进行中。在保持熔炼性能的前提下,改善冲天炉的能源结构将使冲天炉的优越性更加显著。
  (3)设备结构及配套对熔炼的影响
  不同结构及配套的冲天炉,性能有明显的差别。生产中可以根据铸件的牌号及炉料的成分、产量及生产方式等要求选择适当的冲天炉结构及配套装置。冲天炉有很强的结构和配套适应性,从常温送风常炉衬单班制人工操作冲天炉到外热风无炉衬长炉龄自动化冲天炉,有多种多样的冲天炉系统可供选择。感应炉属于坩埚炉,基本功能是熔化和过热,结构的改变对其基本功能的影响不大,因此生产中只能按感应炉的基本功能选择生产条件,而不能根据生产条件选择炉子。

(4)热效率及余热回收:
  从生产能源利用率看,冲天炉的热效率约40%~60%,感应炉约为60%,冲天炉低于感应炉,但从每吨铁液消耗的资源性能源看,冲天炉却比感应炉低得多。冲天炉的热量损失包括烟气带走的物理热和CO潜藏的化学热、炉体散热、炉渣和打炉残料热量等;感应炉的热损失包括炉体和炉口散热、冷却水带走的感应圈电阻热等。对于这些损失热量的回收,冲天炉比感应炉具有更充分的可行性和更大的效益,例如目前国内已成功应用的外热风,长炉龄和烟气余热锅炉技术,,已使损失的热量大幅度减少,随着大容量冲天炉数量的上升,我国铸铁熔炼的吨铁液能耗将显著下降,赶超世界*水平的目标是能够达到的



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