日本专家铸造技术讲座.doc

铸造技术讲座
铃木兹
承蒙泊头市铸造协会约稿,使我有机会能在泊头市的会刊上发表我的技术讲座,非常高兴。借此机会谈点对中国铸造工厂的意见,供大家参考,如果能对今后的铸造工厂在设计上、工艺上起点作用的话,十分荣幸。

冲天炉由于是让焦炭的燃烧热与金属炉料直接接触而使其熔化过热的,热效率高且经济性好。但是,为了有效的使用冲天炉必须注意下列事项,设计好冲天炉。

冲天炉的参数分技术参数和结构参数,下面仅介绍技术参数的熔化率和结构参数的高径比。
表2-1冲天炉风口区的炉膛内径与熔化率
风口区内径/mm
熔化率/t·h-1
450
500
550
600
650
700
750







211熔化率
 
冲天炉的熔化率是由炉膛截面积(正确地说是风口区炉膛截面积)所决定的。
因为冲天炉是圆形的,其熔化率与炉径的平方成正比,如表2-1所示。
 
熔化率1 t/h以下的小炉子,其内径小,炉料易在冲天炉内部卡住(棚料现象),为防止棚料必须使用小块金属炉料,从生铁的块度和废钢的形状来说是相当困难的。小炉子由于内部狭窄修炉困难,必须把熔化带做成分开式的。
由于上述原因,对冲天炉来说最低是内径700 mm(熔化率2 t/h)以上的炉子是合适的。 
高径比
高径比是冲天炉的有效高度与风口区内径之比(如图2-1)。这时冲天炉的有效高度是指从一排风口中心线到加料口下沿高度。,。高径比高的炉子炉料予热时间长热效率高,能得到高温铁水。但是易棚料并且金属炉料太重压缩底焦,使燃烧状况恶化。因为中国的焦炭是软质的,~。(译注:日本因焦炭质量好,冲天炉是一排风口的,高径比较低,应取5左右,小炉子要高些大炉子低些。)特别是内径600 mm以下的小炉子,°~10°的倾斜使炉料容易向下移动。
 我在这里讲了600 mm以下的小炉子热效率低,700 mm以上的炉子好,但是在小工厂,不能用2 t/h的炉子怎么办好呢?在这种情况下1t/h的小炉子也挺合适,如果能做出表面光洁没有缺陷的铸件,其工厂就可以生存下去。在日本象这样有客户、效益好的工厂也挺多。

这里只介绍冲天操作上的重要事项。
2121底焦
底焦高度在熔炼操作上是非常重要的。金属炉料在底焦顶部熔化,铁水在炽热的底焦间滴下时吸收热量而变成高温,因此小炉子也好,大炉子也好,底焦高度几乎没有多大变化,如表2-2所示。
 
表2-2冲天炉底焦高度
熔化率/t·h-1
底焦高度(从一排风口中心线算起)/mm
1
2
3
800
900
1000
(日本用一排风口冲天炉,所以底焦高度数值低,在中国因三排风口高550 mm,所以底焦高度应比上述数据高出550 mm左右。底焦高度以开风后一排风口5~7分钟见铁,出铁口11~12分钟流铁为合适)。

决定低焦高度的是封好炉底以后称量所加入的焦炭达到规定高度的总重量,下一次就以此重量为基准加入底焦。由于点火用的木柴和木炭在送风一开始就烧成灰而被吹走了,测量底焦高度时要在底焦烧透后开风前进行。内径700 mm的炉子底焦量大致是270 kg~300kg。
2122层焦
底焦随燃烧的进行,高度下降,补充底焦的减少以维持底焦高度的是层焦。层焦在硬质焦碳时是以金属炉料重的13%左右为好,对于中国的软焦炭以15%~16%左右为适当。
熔炼过程中底焦高度不要升高也不要降低,底焦高度低了铁水温度低,铁水还氧化;底焦高度高时铁水温度高,增碳使材质下降、熔化率也变慢。由于熔炼过程中从外边没有办法观察到底焦高度,得由连续测温和反复进行炉前检验来判断。
2123铁水温度的测量
铁水温度的测量有用光学高温计(干电池式)、铂铑热电偶插入式测量等各种测温仪器。光学高温计的观测结果因人而异,而插入式要消耗铂铑头,增加费用,最正确还是观察铁水表面光泽、颜色、花纹来判断,这由多年反复进行炉前检查和观察铁水表面就能自然地掌握。关于铁水表面花纹将在“”节中予以介绍。
2124送风(风量)的控制
为了得到高温铁水,送风的控制是重要的。多数人认为往冲天炉里多吹入空气,炉温高,这是错误的认识。因为焦炭的燃烧是化学反应,是在一定时间一定的条件下进行的。并且因为空气中的氧占21%,其余79%的氮气要带走炉内的热量排出炉外而降低炉温。也就是说,往冲天炉内送入焦碳燃烧所必需的而且充分的空