三、金属炉料对冲天炉铁液温度的影响
金属炉料块度
大：预热、熔化时间长，熔化区下移，过热区缩短。
卡料，炉料不能均匀下移，恶化热交换条件。 小：阻塞气流通道，造成严重氧化。 一般最大料块尺寸应小于1/3炉内径 炉料的纯洁度 表面的泥沙和铁锈，阻碍料块受热，熔融成渣消耗 热量
四、熔炼操作参数对冲天炉铁液温度的影响
送风位置 侧部送风 侧部插入式 中央送风
中央送风冲天炉
整体结构
直筒型，整块式炉底门 盅罩保护
中央风嘴
钢管，耐火泥和石英砂
主要特点
1 供风均匀，炉衬侵蚀小
削弱炉壁效应，减少炉壁冲刷，降低鼓风消耗，充分利用小 块焦炭
2 结构简单，炉况较稳定
炉体结构和送风系统简单而严密，漏风少，风口尺寸稳定， 炉衬侵蚀小，炉膛尺寸稳定，炉况稳定
程度增大，CO比CO2具有更大
的稳定性
炉气燃烧比
概念 意义：
v
CO2 100 % CO2 CO
10200 23800 v 100 % 34000
燃料利用率： A
炉气性质：判断氧化性或还原性 燃烧温度：ηv增加，温度上升 燃烧产物量：燃烧产物脱离焦炭层时的气相成分
四 冲天炉内焦炭燃烧
扩大过热区，铁液温度提高
批料层过薄：铁焦混杂串料 成分与温度波动大
五、冲天炉结构参数对铁液温度的影响
1、炉型的影响（气温分布）
缩小送风区直径：
送风强度提高、有利穿透 炉气均匀、强化燃烧。 扩大溶化区直径： 溶化强度提高、溶化区域 小,提高平均熔化区高度。 缩小加料口直径： 下料均匀、减少炉壁效应
2、风口布置的影响
二、送风对冲天炉铁液温度的影响
1、风量的影响
风量提高 进风速度、炉内气体流动速度
空气量提高，强化燃烧、扩大
氧化带、提高高温区温度。 提高燃烧速度、料层下降快、 过热区高度缩短， 过热不足。 最佳送风量（最惠风量）
2、风速的影响
提高风速：风口处平均流速 （风量不变，截面改变）
穿透能力提高 清除焦碳表面灰渣 减少炉衬侵蚀 对焦碳吹冷 加大元素烧损 增加送风动能 国内小风口40-60m/s 国外10m/s
双层送风冲天炉
炉型与风口布置 曲线炉膛 两排倒置风口
主要特点
双层燃烧 热量上移
风口角度：5-20，30-75 改善炉气分布 克服炉壁效应
卡腰三节炉
结构概况
上节，中节炉身 下入炉缸
斜度大，深入炉缸，强 化燃烧，利于过热
炉气分布均匀
削弱了炉壁效应，炉壁 冲刷轻
六、冲天炉的网形图
2、焦碳的性质、块度、强度和气孔率
焦碳的性质：
发热量Q；单位重量焦碳完全燃烧所放出的热量 Q=34000（1-A）千焦/公斤
反应性R：焦碳还原CO2的能力 CO R= %
2CO2+CO
焦碳的块度：
影响冲天炉氧化带高度，块度提高空隙加大有利于 径确定。
焦碳强度：
燃
烧。块度过大，反应面积减少不利于燃烧，根据炉堂直
tT 2243
三、焦碳层状燃烧
固体块状燃料呈层状堆积时所进行的燃烧（冲天炉底焦）
1焦碳燃烧的反应过程
加热着火
放热大于散热
动力燃烧
化学反应控制
扩散燃烧
氧扩散控制
2、焦碳的层状燃烧过程
氧化带 氧基本消失，CO2达到最 大值
还原带
氧化带顶面至恒定区 干燥带
氧化带


燃烧反应
C+O2=CO2
二、冲天炉熔炼原理及工艺过程 1、工艺过程：
修炉烘炉 点火加底焦 加料
送风熔化
连续加料
停风打炉
2、工作过程
焦碳燃烧：热量的来源，形成高温炉气和炽热的 焦碳表面。
热交换： 向上运动的高温炉气和炽热的焦碳表 面与向下运动的炉料间进行，使炉料 预热、熔化、过热。
冶金反应：由于高温、炉气、炉渣与元素间反应 而使金属液成分变化。
获得高温铁水的关键
炉气最高温度和
过热区的高度
Δt=αh（tmax—tm）
（四）炉缸区的热交换 冷却区----没有空气供给焦碳不燃烧。 开渣口操作----可以利于铁液过热。
第三节 影响铁液温度的主要因素 一、焦碳对冲天炉铁液温度的影响
固定碳含量高 大于85% 块度适当大、强度高 低的反应能力 小于30 %
3 氧化烧损大
焦炭运行失常造成的风口区内焦炭层中较大的空隙时氧化烧 损的主要原因（焦炭块度过大，风量风速过大，结渣，风渣帽）
风口排数
单排风口：燃烧集中
多排风口：气流均匀 主副倒置：意见不统一
多排小风口冲天炉
整体结构
曲线炉膛，炉体五节：活动炉缸， １－５排风口区，６－７排风口区 热风炉胆，钢板圈
主风口
缺点：
铁水温度、成分不易控制，增碳、增硫。
铁水中非金属夹杂物和含气量较多。
铁及合金元素有一定烧损。
对炉料和焦炭有一定要求。
过热能力较差。
必须有高效的除尘装置。
2、电炉
电弧炉
电弧炉熔炼的优缺点: 温度高
可以脱硫磷
可以减少合金元素氧化烧损
对炉料要求不严格
耗电量大 易使钢液含气量增加 炉中钢液温度不均匀
2C+O2=2CO
ΔQ=34070kj/kg
ΔQ=10270kj/kg ΔQ=23800kj/kg
2CO+O2=2CO2
还原带

CO2+C=2CO ΔQ=-162500kj/kg
燃烧热力学特性
1.氧化反应能自发进行，还原反应 978K以上具有自发进行可能性。
2. 978K时碳氧化燃烧具有相同的
反应趋势。 3.温度低于978K 2CO+O2=2CO2 反应进行的完全程度最大。 4.温度高于978K放热反应进行不 利 ，生成CO比CO2具有更大的 稳定性。 5.温度高于978K，还原反应进行
1、底焦高度 理论底焦高度H1，实际底焦高度Ho Ho>H1 空烧、
焦耗大、溶化率低
预热充分、溶化区窄位置 高、有利过热。 H0<H1 溶化带下移、落生， 铁液温度低、氧化严重
溶化速度快
2.焦碳消耗量
每批层焦量=溶化每批金属料的底焦烧失量
每批层焦的底焦烧失时间=每批金属料的溶化
时间
3、批料量
减少批料量：溶化时间缩短 溶化区缩小、平均位置提高
基本控制因素：焦耗、风量 重要指标：温度、生产率 焦耗一定：风量 风量一定：焦耗
生产率 温度 生产率温度
要求生产率一定：
低焦耗低风量——温度低 高焦耗高风量——温度高 要求一定铁水温度： 最佳配合是最佳送风量与
所需温度和焦耗线的交点
金属炉料不接触燃料和炉气.
金属液成分稳定，烧损少.
热效率低5-8%.
4 煤粉化铁炉
煤粉化铁炉熔炼特点
煤粉与空气充分混合，燃烧充分，燃料利 用率高 高温炉气和炉壁热作用，过热效果差。 （过桥，火道，竖炉底） 空气过剩，硅，锰烧损大，脱碳明显，利 于低碳铁水
5、反射炉
是借助于高温炉气和炉顶热幅射加热和熔化的, 可以熔化大量金属液，可以把巨型废件整体重熔, 对炉料和燃料要求不严格. 有周期式和连续式熔化的不同形式. 热效率低12-15%. 占地面积大，熔化速度慢. 金属元素烧损多.
第三排，２＋３＝６６％
热风装置：密筋片式
主要特点
1 多排倒置式小风口
提高风速，强化高灰份小粒度焦炭燃烧，改善气流分布， 鼓风能耗高
2 曲线炉膛－－扩大了熔化区
(1)强化底焦燃烧,削弱炉壁效应（风口区小） (2) 改善下料均匀性，充分利用炉膛容积
(3) 提高熔化区位置，改善熔化区形状
3 热风炉胆
提高理论燃烧温度200度
承受炉料的冲击和挤压，防止破碎。强度高反应性下降。
焦碳的气孔率：
焦碳内气孔的体积占包括气孔在内的焦碳体积的百分数。
气孔率提高反应面积加大，反应性提高35-45%
二、焦炭发热量计算与燃烧计算
发热量：单位重量的固体燃料或液体燃料，或标态下
单位体积的气体燃料，经完全燃烧，且燃烧产物冷却 到反应物质的温度时所放出的热量。 焦炭发热量：
燃烧过程存在固态炉料和溶剂 的作用 燃烧比与焦炭消耗 熔化率与风量和焦耗 低焦耗，弱送风，精控制 风量与炉气成分 影响不大：还原强，氧化带 高，还原区短，两方面作用 抵消 炉气成分可计算出风量
焦炭燃烧主要影响因素
焦炭：粒度，成份，发热量，反应性，强度 送风：送风位置，风口结构，风量，风速，风温，
含氧量，适度
铸铁的熔炼
第一章 概论
第一节 熔炼的基本要求
1
、铁水质量高---成分、温度、纯净。
2、融化速度快---予热、熔化、过热。 3、熔耗少---元素、电力、燃料、炉衬。 4、操作方便
5、符合环保要求
优质、高产、低耗、无污染
第二节 熔炼设备
1、冲天炉
优点：
结构简单 热效率高
占地面积小
生产成本低 操作方便 生产效率高 连续生产
3、风温的影响
提高进入空气的温度
增加氧化带的热量
强化燃烧速度 提高炉气最高温度
缩短氧化区域 加剧co2的还原 降低炉气燃烧比
4、风中氧的浓度的影响 富氧送风
加速底焦的燃烧速度,与热风效果相似
增加CO2的浓度.
风中含氧量增加3%,提高炉气最高温度
相当400º C热风的熔炼效果.
氧化带缩短、还原带扩大
第二章 冲天炉内焦碳燃烧的基本规律
一、焦碳的基本组成与性质
1、焦碳的基本组成
碳C（固定碳含量）：热量来源 80-87% 挥发分Л：可燃气体CO、H2、CH4、小于1.5% 硫S：有害元素小于1.2% 灰份A：不可燃部分CaO、MgO、SiO2、Al2O3、