中頻爐與沖天爐對比分析

1.概述

近幾年新建鑄造廠不斷增加，不少企業為上沖天爐熔煉還是上中頻電爐熔煉方案為難。采用沖天爐和中頻電爐熔煉那種方式更好，從以下幾點出發分析，工藝、材質、投資、環保、可持續發展等方面做以區別。

鐵水的內在質量要保證鑄件的使用性能和可靠性，故鐵水的熔煉質量是鑄造生產過程的關鍵環節。

全球都在關注環境保護的今天，隨著社會的發展和進步，對環境保護的意識提高，對環保的要求也越來越高。選用什么樣的熔化設備顯得越來越重要了，為此我們在新建鑄造廠項目中，，采用沖天爐和中頻電爐熔煉那種方式更好。

2、沖天爐與感應電爐熔煉的各自特點

2.1、沖天爐熔煉的特點

2.1.1、沖天爐熔煉的優點：

1）沖天爐是較普遍應用的鑄鐵熔煉設備，它用焦炭做燃料。焦炭燃燒產生的熱量直接用來熔化爐料和提高鐵液溫度，在能源消耗方面比電弧爐和其他熔爐節省，而且設備比較簡單，大小工廠皆可采用。20世紀70年代后，沖天爐設備的改造取得重大的突破性進展，沖天爐的計算機輔助操作使沖天爐達到完全自動化生產，保持高效率，又能滿足環保的要求。因此至今為止，世紀各國仍采用沖天爐作為主要的熔煉設備，與感應電爐雙聯，提高總的熱效率，調整和均勻鐵液的化學成分，適應大量生產。

2）可連續出鐵液。大型水冷無爐襯長爐齡沖天爐，可以連續工作300小時。

3）設備費用低。沖天爐設備費用低，但要實現出煙除塵，是廢氣凈化能滿足環保要求，除塵設備是沖天爐設備的5倍以上。

2.1.2、沖天爐熔煉缺點：

1）熔煉過程中排放大量的灰塵和廢氣，易造成環境污染。

2）在沖天爐熔煉過程中，由于鐵液直接與焦炭接觸，故會發生鐵液增碳和增硫的過程。鐵液吸收來自焦炭的硫，對生產球墨鑄鐵不利；沖天爐內爐料溶化后，硫的質量分數往往增加50%～100%，焦炭中的硫進入鐵液。

A:焦炭中一部分S轉化成SO2被鐵液和鐵料吸收。

B:鐵液和焦炭接觸，焦炭中的硫直接熔于鐵液中。

3）鐵液的化學成分和溫度波動較大。沖天爐內爐氣中O2和CO2含量越多，氧化作用越強，合金元素的燒損越嚴重。

沖天爐熔煉時錳的燒損為15%～25%.

4）由于增加焦炭、大量爐渣，運輸量增加較大。

2.2電爐熔煉特點

2.2.1、中頻電爐熔煉優點

1）適合于各種批量和規模的生產需要。

2）占地面積少。

3）由于感應爐熔煉時產生電磁攪拌現象，使得鐵液的溫度成分都均勻。

4）鐵水氧化的易控制，元素燒損少；

①電爐熔煉時錳的燒損為5%。

②碳含量的變化，當鐵液溫度超過C-Si-O的平衡臨界溫度時，爐襯中的Si02被鐵水中的碳還原，使鐵液脫碳增硅。

5）能控制化學成分的波動范圍，化學成分能夠準確地達到規定要求；

6）硫含量易控制。

3、如果考慮環保費用等因素，兩種熔煉方式的運行成本相比，電爐熔化比沖天爐熔化便宜的多。

4、環保分析

環境保護已成為我國的基本國策。

沖天爐熔化是生鐵與焦炭、石灰石等直接接觸，通過焦炭燃燒產生的熱能將生鐵熔化，熔煉過程中會產生大量的CO、CO2、S02氣體和粉塵，如果直接排放，將造成大氣的嚴重污染。同時，為了爐渣?；?，通常還會有廢水排放，隨著人類環保意識的逐漸增強和環保法律的不斷健全，要滿足達標排放，必須設置昂貴的冷卻及除塵裝置，處理后的廢氣濃度可控制在50mg/m3以下。另外，由于沖天爐結構的特點，打爐后的一段時間內，加料口處溫度通?？蛇_800～900℃，影響操作環境和建筑安全，沖天爐的過熱效率比較低。

沖天爐高溫粉塵等對大氣、周圍環境、工人的污染和侵害是比較嚴重，影響工人身體健康。

據報道，從2000年至今，因為環保問題的原因，我國僅山西省先后有超過1100家焦炭生產廠家關閉停產，隨著我國對環保要求越來越嚴，關閉數量還在不斷增加，這必將造成焦炭市場緊張，那么對鑄造生產廠家造成更大的壓力。

對于單一中頻感應爐熔煉，由于爐料中不含焦炭、石灰石，同時加料后爐料不再受外界沖擊，因此，粉塵很少，配備除塵系統后，排放標準可達10mg/m3以下，及無需要爐渣處理，所以環保設備的投入大大減少，有利于環境保護。同時也減少了操作管理及日常的維護保養工作量。

5、材料品質分析

5.1、沖天爐

1）沖天爐出來的鐵水成分無法調節，溫度難控制，澆鑄成的鑄件質量差，成品率低，化學成分波動范圍難以控制。在一般有爐襯熱風沖天爐中，隨著熔煉時間的延長，爐襯的燒損，路徑將不斷地擴大，如補焦不及時，量不準確，將造成底焦頂面波動增大，不僅溫度降低，鐵水氧化燒損增加，同時增大了化學成分的波動范圍，要控制碳、硅的波動是比較困難的。

2）鐵水氧化性氣孔的產生：沖天爐出來的鐵水中的硅、錳元素的氧化燒損是通過爐氣中的氧和二氧化碳吸附于鐵滴表面后融入鐵水中的，此時溶解氧為原子態。沖天爐中的溶解氧，一部分與鐵水中硅、錳反應生成氧化物夾雜，一部分溶解氧在石墨表面吸附，氧化石墨生成一氧化碳氣。

3）鐵水硫含量的控制：在沖天爐熔煉過程中，焦炭中的硫將有60%進入鐵水中。

5.2感應電爐

1）感應電爐熔煉鑄鐵，鐵水溫度可升到1600℃，在該溫度下，鐵水氧化物夾雜、氣孔較低，可抑制增硫，消除石墨遺傳性，能夠穩定化學成分。

2）感應電爐熔煉鑄鐵元素燒損低，鐵水中的硅、錳元素的氧化損燒大大低于沖天爐熔煉。