3 冲天炉节能及环保的途径

　　3．1提高冲天炉熔炼性能是节能和环保的基础

　　3．1．1合理的炉型结构
　　冲天炉最佳熔炼性能应有最合理的炉型结构与之相适应。炉型结构是由铸件技术要求和炉料、燃料等情况决定的。一般熔化型冲天炉不依其冶金过程获得铸件要求的成分，主要是C、Si含量。炉料按铸件成分要求配置，多采用两排大间距或多排风口，造成氧化性的炉内气氛，以提高燃烧比，充分利用燃料热量。为使炉料充分预热，炉子应有足够的有效高度，一般为平均炉径的5倍-10倍(小炉取大值)。为防止铁水降温和过量增碳，炉缸深度一般不宜过大。而冶金型冲天炉是以低C、低Si炉料为主，铁水的碳、硅含量大部分依赖熔炼中增加。因此炉型必须保证炉内的还原性气氛。采用单排或两排大间距风口形成较大还原带；4叩cC以上的预热送风补充炉内热量并加速焦炭燃烧，使氧化带更短，温度更高。
　　风口比及风口倾角取决于焦炭块度与强度，强度低、块度小的焦炭送风阻力大，采用小的风口比如1％-3％可增大送风动力以吹透底焦。向下倾角可减轻炉壁效应。曲线炉膛除节省底焦、过热带热量集中外，炉径更大的熔化带减缓了炉气上升速度。使烟尘有利于向渣中转移，减少有害物质的排放量。
　　炉衬应选择高耐火度、高强度材料，尤其搪衬材料，应采用合理的成分配比，使其只有高耐火度和抗侵蚀性。越抗侵蚀的炉衬，炉膛尺寸、形状改变得越慢，产生的渣量越少，污染少，热量损火也少。减少炉壁散热既减少能量浪费也减少热污染。为此，在炉壳炉衬之间应认真设置隔热层，并不要吝惜选用导热率更低而可能价格较高的绝热材料。如果是预热送风，则应该用绝热材料严密包敷热风管道及换热器外壳。水冷炉壁对于长时间连续熔炼的冲天炉尤其是无炉衬冲天炉是必要的，可以减缓炉衬侵蚀，保护炉壳，但同时损失了大量热量。在冷却水的循环中设置热能利用环节可回收一部分热量。
　　噪声是动力的浪费。选择高效低噪音风机、采用稍大些的送风管径并在其布置上减少转弯、缩短距离，都可收到节能和降低噪声的效果。

　　3．1．2改善送风制度
　　风炭配合是冲天炉熔炼的第一要素。而送风制度必须符合焦炭的燃烧条件和铁料熔化、铁水过热及冶金要求所需要的炉内热量分布和炉内气氛。因此，鼓风机的输出压力必须稍大于送风管路和熔炼时炉内总阻力之和，以保证进入炉内的风量满足送风强度的要求，送风强度取决于焦铁比，过大的送风强度能形成更大的氧化带和更高的炉气流速，也增强了炉内的氧化气氛，增加了元素的烧损。过去曾大力推荐“满风足压”，送风强度甚至超过最惠送风强度30％-50％是与当时使用低强度、高灰份、高反应性的土焦及多排小风口炉型相适应的，也是过分强调节焦使然。在节焦的同时，也常带来铁水氧化的不良后果。目前，我国冲天炉炉料中，废钢、尤其是轻薄废钢的比例很大。要求冲天炉有一定的还原性气氛，以更有利于铁水增C和增Si，所以，用较低的送风强度及采用预热送风、脱湿、富氧送风等方法缩短氧化带，增大还原带。在这种情况下，焦铁比一般较高，常在1：7左右；专用于熔炼钢屑的小容量炉子，焦铁比高至1：2。
　　在熔炼过程中，送风强度不是恒定的，它随炉衬的侵蚀而减小；使用定压式风机时，也会随炉内阻力的变化而增减；使用定容式风机则会因为送风系统的泄漏(如打开风眼窗、开渣口等)而变化。在小批量、多品种车间，对铁水的流量要求往往是变化的，有时也会通过改变风量及调整焦铁比而调整熔化率和出铁温度。
　　铸件的产量和质量要求、结构特点是决定焦铁比和送风强度的主要因素。根据熔化率、铁水温度、铁水和熔渣状态及时调整风量和层焦量，可以取得好的经济与环保效果。
　　风量的分配是影响炉内热量分布和气氛的重要因素。多排小风口冲天炉的主风口设置在底焦柱稍偏下部位；各排风口间距离保证它们的氧化区相接，从而形成连续的氧化带；上排风口进风量更关注炉气中的CO的燃烧，以控制较高的燃烧比。过高的氧化气氛恶化了冶金环境，但提高焦炭热量的利用率；较小的风口形成较高的进风速度，更适合使用灰份较高、块度小、反应性高的焦炭。两排大间距风口冲天炉的主风口设置在上排，形成两个氧化高温区，热量比较集中，可将铁水过热至更高温度；两排风口之间有较大的还原区，形成良好的冶金环境；上排风口的进风比例大，除焦炭燃烧外，也使还原区上来的CO充分燃烧，保证提供铁水过热和熔化带炉料熔化所需要的热量。两排大间距冲天炉烟气中CO含量较高，焦炭热量的利用率不及多排小风口；但是它出铁温度高，元素烧损少；更适于反应性差，块度较大且均匀，强度较高的焦炭。由于其较好的冶金性能，当采用高温预热鼓风时，可全部使用废钢及大量钢屑熔制铸铁。
　　单排风口冲天炉热量集中，还原带很大，是冶金型冲天炉，用钢铁切屑和轻薄料熔炼灰铸铁。为了增强还原气氛，尽量提高风口区温度，风温多在600℃以上，并仅设置1个—2个水冷、内突式风口。这种炉子熔化强度较低。