谈谈冲天炉的炉衬

谈谈冲天炉炉衬

海林市经久工业炉制造厂 (黑龙江 海林 157100) 赵文鹤

冲天炉作为铸铁的主要熔炼设备，在我国铸件生产中有着很重要的地位。冲天炉又分为常炉衬冲天炉和无炉衬冲天炉，无炉衬冲天炉一般熔化率都在5T/H以上，集中在需要连续供应铁水的大型铸造企业，对于我国大量存在的中小型铸造厂使用最多的还是常炉衬单班作业冲天炉，关于冲天炉的炉衬相关研究资料并不多，本人觉得有必要从节能减排角度对冲天炉炉衬加以论述，以引起同行的重视。

一． 和中频炉炉衬比较冲天炉炉衬烧损为什么要快的多

用于铸铁熔炼的中频炉炉衬多以石英砂为主要原料加少量硼酸捣制而成，这种炉衬的寿命一般在100炉左右（累计时间150个小时），而同样以石英砂为主要原料修筑的冲天炉炉衬寿命最长也不过十几个小时，这是为什么呢？其实中频炉熔炼铸铁采用的是氧化法重熔工艺，铁料从炉口分批加入熔满后加入各种合金调整成分，温度及成分都满足要求时出铁，整个熔炼过程没有加入造渣材料进行造渣，炉衬和铸铁液单相接触几乎不发生化学反应，熔炼铁水的最高温度一般不大于1550℃，也就是说炉衬的最高工作温度不大于1550℃，远小于石英砂的耐火度1710℃。而从冲天炉加料口加入的除铁料和合金外还同时加入焦炭和石灰石，焦炭中的灰份、脱落的炉衬材料和石灰石在高温环境下发生复杂的化学反应形成低熔点具有良好流动性的炉渣，炉渣和炉衬接触加快了炉衬的烧损，冲天炉内氧化带的最高炉气温度将大于1800℃（热风冲天炉这一温度将更高），冲天炉内存在的造渣过程及很高的炉气温度都加快了炉衬的烧损。

二． 目前我国常炉衬冲天炉炉衬现状

新砌冲天炉一般采用高等级粘土砖或高铝砖按设计尺寸砌筑，这时的炉衬尺寸准确，开火时炉况稳定，高温铁水稳定时间长，补加接力焦的时间间隔相对较长。每次开炉后炉膛都因烧损而扩大，停炉后再用石英砂或耐火砖粉等耐火材料加适量耐火粘土混匀后，再加适量水混成较干的泥贴在烧损部分，对于烧损较深的部位也可以贴上部分耐火砖，恢复到刚砌炉时的尺寸，完成修炉过程。修补后的冲天炉再开炉时炉衬烧损速度快于新砌冲天炉，这一点从炉渣量增加可以得到证实，随着修炉次数的增加炉衬烧损速度加快的现象更加明显。正是由于炉衬侵蚀过快，熔炼过程中炉膛不断扩大，送风强度不断减少，铁水温度难以保证，炉衬急剧侵蚀的同时也产生大量的炉渣，加大了炉渣热损失，增加了焦耗。

三． 修补炉衬烧损过快的原因

5T/H以下的冲天炉炉膛需要修补的部位空间狭小，很难采用修炉机械，只有用手工贴泥的方法进行修补，这就要求修补用耐火泥有较好的可塑性，较多的耐火粘土加入量将必不可少，同时也必须加大水分含量。修炉后进行烘干，粘土失水产生裂纹，水分蒸发留下气孔，在这些气孔中绝大部分是通透性的。由于时间限制还有许多厂家修炉后不经烘干直接开炉，这将使炉衬内的水分在短时间内大量气化引起炉衬脱落。开炉后形成的炉渣粘附于炉衬的表面，通过炉衬表面的裂纹和通透气孔向内部渗透，和炉衬发生化学反应，降低炉衬的耐火度，加快炉衬的烧损。由于炉衬的过快烧损使炉渣的粘度增加流动性下降，为了熔炼的顺利进行，必须增加石灰石和焦炭的加入量，这样更进一步加剧了炉衬的烧损。

四． 水冷冲天炉的炉衬

水冷冲天炉又分为水冷薄炉衬冲天炉和水冷无炉衬冲天炉，这种薄炉衬和无炉衬都指风眼以上，风眼以下及炉缸区都用较高级的耐火材料修筑较厚的炉衬，风眼以上的水冷段炉体通过循环水将炉壁的热量部分导出，使炉渣在炉壳内凝结，并维持60-100mm的厚度，所以水冷冲天炉又称水冷挂渣冲天炉，水冷冲天炉的炉衬寿命取决于无水冷的炉缸部分的炉衬，水冷所带走的热量一般在12%―15%，熔化率越小水冷热损失将越大。

五． 组合式冲天炉的炉衬

通过以上分析可以看出，增加修炉材料的紧实度，减少耐火粘土加入量，减少水分加入量，同时适当增强炉衬的冷却可以延长炉衬的寿命。组合式冲天炉采用分节式结构，对炉衬烧损速度快的氧化带采用了独家研制的廉价耐火材料，在炉体中间放置打炉坩埚后，用风动工具捣制而成，炉衬的耐火粘土含量和水分含量较普通常炉衬冲天炉大大降低，炉衬干燥后形成的气孔和裂纹大大减少。除下置式前炉外，其余各节都设计成中空夹层结构，在中空夹层中通有冷却炉衬的空气，在降低炉衬外表面的温度的同时，也适当降低炉衬内表面的温度，减慢了炉渣和炉衬的化学反应，延长了炉衬寿命。冷却炉壁的空气也起到隔热作用，减少炉壁的散热，在正常开炉数火后炉壁的油漆都不会脱落，可见隔热效果之好。冷却炉壁的空气最后形成220-280℃的热风通过风眼送入内，减少热量损耗。组合式冲天炉修补炉衬和新砌炉衬有同样的寿命。从现场获得的数据如下：石灰石加入量是普通常炉衬冲天炉的1/3,炉渣产生量是普通的1/3,炉衬烧损速度6―10mm/h(指烧损最大的氧化带)。

六． 结语

开炉炉衬就会烧损，但烧损程度是有区别的，减少炉衬的烧损，就可以较长时间保持炉膛的合理尺寸，维持适当的熔化强度，延长铁水最高温度持续时间，减少炉渣能量损耗，减少焦炭消耗。组合式冲天炉所采用的薄壁、风冷、捣制炉衬，炉衬侵蚀速度低，有推广价值。

作者简介：赵文鹤 ，男， 1967年生，铸造工程师，拥有多项国家专利，其中发明专利3项，实用新型专利4项

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