冲天炉结构、工艺参数

着重讲解冲天炉砌筑和维修工艺要及工艺参数的确定。（包括7t/h多排小风口冲天炉、7-10t/h双排大间距热风冲天炉）（1）冲天炉的结构（2）冲天炉用耐火材料1）耐火材料种类冲天炉炉衬一般用耐火材料及耐火混合料修砌。耐火材料的种类很多，其分类如下。1）按耐火材料的化学矿物组成分类①硅质耐火材料（SiO2为主）②硅酸铝质耐火材料，又可分三类，即半硅质耐火材料，粘土质耐火材料和高铝质耐火材料。③镁质耐火材料（MgO为主）④其它耐火材料，如铬铁矿质耐火材料、碳质耐火材料。2）按耐火材料的化学性质分类①酸性耐火材料②碱性耐火材料③中性耐火材料（2）耐火材料的特性现将冲天炉常用的耐火材料分述如下：1）硅质耐火材料常用的硅质耐火材料SiO2含量＞93%，是用天然的石英或石英砂加工制成的。SiO2呈酸性，因此硅质耐火材料是强酸性耐火材料。我国四川、河南等省出产一种“泡砂石”，这种材料中SiO2含量为80%～93%，也基本属硅质或半硅质耐火材料。2）硅酸铝质耐火材料以Al2O3和SiO2为主的耐火材料都称为硅酸铝质耐火材料。常用的有以下三种。①半硅质耐火材料。15%～30%Al2O3，其它主要为SiO2，属较强酸性耐火材料。有些地区，因其产量高，成本低，常代替粘土质耐火材料使用。②粘土质耐火材料。是冲天炉最常用的一种，其成分为30%～45%Al2O3，55%～65%SiO2，仍属酸性耐火材料，但酸性较弱。③高铝质耐火材料。在硅酸铝质耐火材料中，当Al2O3含量＞46%时统称高铝质耐火材料。高铝质耐火材料的化学性质接近中性耐火材料，能抵抗酸性渣侵蚀，但抗碱性渣能力要比抗酸性渣弱些。高铝质耐火材料耐火度比粘土质耐火材料高，但价格较贵。3）镁质耐火材料镁质耐火材料是以MgO为主的耐火材料，其中MgO含量在85%以上。这种耐火材料呈碱性，能抵抗碱性炉渣的侵蚀，用于砌碱性冲天炉。这种耐火材料耐火度很高，在2000℃以上。4）其它耐火材料其它耐火材料有铬铁矿质耐火材料、碳质耐火材料（包括石墨和焦炭耐火材料）等中性耐火材料。11.1.2耐火砖及耐火混合料（1）耐火砖型号和规格粘土质和半硅质冲天炉用耐火砖有H-1至H-12十二个型号，现中小型冲天炉多用H-1至H-3三种，H-4以上各型砖多供大型（8～10t/h以上）冲天炉使用。各种冲天炉用砖的形状尺寸见表11.2。（2）耐火混合料冲天炉砌砖可用粘土质耐火泥。耐火泥一般由耐火材料厂生产，但国内冲天炉砌砖多使用自配耐火砂浆乃将60%～75%的石英砂或耐火砖末（粒度在1～1.5mm以下）和25%～40%的耐火黏土加水混制而成。选料时，石英砂粒度不要过大，否则会使砖缝过宽而影响炉衬寿命。捣制和修补炉衬用的耐火材料一般用较粗的耐火砖末（粒度1～3mm）或石英砂（粒度0.5～3mm）加耐火粘土配制而成。粘土加入量约为混合剂总重的15%～25%。这种混合剂水分一般可控制在5%～8%范围内。混合料配制可在碾轮式混砂机中进行。要求先干混5～10min左右，加水后湿混5～10min左右，以充分发挥粘土的粘结作用。11.1.3冲天炉修砌的工艺要求修砌冲天炉炉衬主要应保证炉膛及风口的尺寸正确并注意修砌质量，以减少炉衬的侵蚀。炉衬侵蚀速度过快，必然造成炉膛形状过早破坏，炉膛迅速扩大，同时也会使炉渣增多，严重妨碍冲天炉的正常熔炼。为了减少炉衬侵蚀，用耐火砖修砌时，特别是修砌新炉时，砖缝应控制在2mm以下，在日常修补炉衬时，砖缝可适当放宽。但过宽对炉衬抗侵蚀能力影响很大，故仍需对砖缝大小规定必要的要求。修炉工作中，应注意修好连接前后炉的过桥和出铁口、出渣口，这对保证冲天炉顺利工作起着关键的作用。11.2冲天炉基本熔炼工艺参数11.2.1风量的计算冲天炉所需的风量可按送风强度计算，也可按每小时焦炭消耗量计算。（1）按最佳送风强度计算风量最惠送风强度与层焦耗的关系归纳成下式（焦炭固定碳含量按93%计算）：（2）按焦炭消耗量计算风量冲天炉熔化率与焦炭燃烧状况的关系可用下式表示：11.2.2底焦高度的选择（1）底焦高度的确定底焦高度:是指第一排风口中心线至底焦顶面之间的高度。底焦的平衡位置与下列因素有关。1）供风强度越大，底焦高度也越高。2）风口排距大，风口斜度大和风口排数多，底焦高度也相应增高。3）焦炭块度小，反应性能高，底焦高度相应降低。反之，底焦高度应提高。4）层焦耗越高，底焦高度也越高。装炉低焦高度（）针对不同结构的炉子，有两种估算方法。①多排小风口冲天炉（11.9）式中—底焦高度，mm；Dmax—最大炉膛直径，mm。②大排距双层送风（倒大双）冲天炉（11.10）在熔化率≤5t/h的冲天炉或风口倒置时取上限；熔化率＞5t/h的冲天炉或风口顺置时取下限。（2）底焦高度的校核1）观察开风后的滴铁时间如果开风6～8min后风口处能见铁滴，说明初选的底焦高度合适；如果时间小于5min，说明底焦不够；如果时间大于10min，说明底焦高度过高。2）观察炉衬侵蚀高度冲天炉熔化时，从熔化区上平面开始，炉衬将有明显侵蚀，且往往在炉壁四周挂有少量炉渣，此处亦正是运行底焦高度略高于此，即可判定初选的装炉底焦高度是合适的。11.2.3层焦量和层铁量的确定（1）层焦量层焦的作用是补偿熔化一批铁料所损失的底焦，并将各批铁料分隔开来。因此，层焦量是按焦层的厚度计算的。按炉膛最大截面积计算的层焦厚度一般取160～200mm左右。据此，可按下式计算层焦量：层焦加入量也可按选定铁焦比计算：（2）层铁量层料厚度对冲天炉熔化区的影响很大。薄料层能提高熔化区的平均高度，延长铁液的过热路程，改善铁液的过热条件。因此，应尽量选择薄料层，但也不能过于薄，以防止相邻铁料窜混和上料过于频繁。一般取冲天炉每小时平均熔化量的1/10左右。11.2.4熔剂量的确定冲天炉用熔剂主要是石灰石以及少量氟石。合适的熔剂加入量应根据层焦质量、焦炭含灰量、铁料带入的泥砂和对炉渣成分的要求，通过配料计算来决定。但由于这种计算比较麻烦，生产上大多是按经验决定的，即：Pc=(0.2～0.4)PK（㎏）（11.13）PF=(0.2～0.3)Pc（㎏）（11.14）式中Pc、PF—分别为每批层焦中石灰石与氟石的加入量（㎏）。石灰石的加入量大多为层焦量的30%左右。氟石应尽量少加或不加，因为氟石对人体和农作物有害。