冲天炉的构造、工作环境及其所用耐火材料

冲天炉是用以熔化铸造铁水且连续生产的炉子。一般用焦炎作为燃料，铁水与燃烧的焦炭直接接触，因而热效率高，一般达40%~50%。近年来也有用重油、煤气和煤粉作为燃料的。
 
冲天炉每小时能够熔化的铁水量称之为熔化率。冲天炉的主要尺寸炉腔直径就是根据熔化率来确定的，一般每平方米炉腔截面的熔化率为7~9t/h焦比也称焦铁比，即1kg焦炭与其熔化的铁水重量之比，它是衡量冲天炉生产的重要技术经济指标。目前生产中的焦比随要求的铁水温度的高低大约为1:8~1:16.除铁水温度外，影响焦比因素的还有排出烟气的温度及其CO的含量、燃烧用风的温度和风口出风速度等。
 
供风量一般是按单位炉腔截面积每分钟送入的风量来表示，它随着熔化率和焦比面变化，一般取100~160m2m2.min,焦炭耗量越多供风最亦越大。在焦比一定的情况下，增加风域时熔化速度加快，在最佳风量下铁水温度最高，低于或高于最佳风量时，铁水温度都要降低。
 
冲天炉按照炉脆形式分类有：直炉膜冲天炉，曲线炉腔冲天炉；
 
按照风门形式分类有：多排小风门的冲大炉、多排交叉风口冲天炉、大间距小风口冲
大炉：
 
按照燃料种类分类有：焦炭、煤粉、燃油和天然气冲天炉
 
一、冲天炉的构造
冲天炉的基本构造是由炉膛、烟肉、前炉三大部分组成。第一供风口以上到加料口下沿为炉子的有效高度，有效高度一般为炉腔直径的4~7倍，直径小时取上限，大时取下限在有限高度内，下部装入底焦层，底焦以上到加料口下沿为料柱层，即炉料的预热段。预热段与底焦层交界处为熔化带位置，铁料在此处熔化。熔化带有一下落范围，确定层焦厚度时往往以此定为160~180mm。
 
第一供风口以下至炉底一段为炉缸深度。无前炉时，炉缸用于贮存铁水；有前炉时，炉
缸深度可以减小到第一排风口的空气不冲刷炉底为限。
 
有效高度和炉缸组成炉身，是冲天炉的主要工作部分。
 
加料口以上为烟圆，烟圆的内径不宜太小，至少应等于炉身内径；若为曲线炉腌则至少应等于主风口处炉径与最大炉径的平均值，烟肉的高度除保证排烟所需负压外，还需高出厂房最高天窗2~3m以上。烟圆顶部设灭火除尘器。目前常用的除尘方式是在冲天炉烟肉穿出广房后的顶部装设重力除尘器。烟气进入除尘器后速度降至1m/s以下，使烟气中粉尘在重力落后收集排除。这种除尘器结构简单，但因在烟圆顶部不宜做的过大，所以除少效率不高；也可采用湿法除尘，即在烟肉顶部装设水喷雾装置，将烟气中的粉尘洗下来。
 
此法虽效率很高，但洗下的污水中含有硫酸和氧氧酸，设备腐蚀很快，并且需降低酸度，达
到排放标准后，才能排入下水道；也有用炉气物理化学热预热空气，使烟气温度降低后，经
过于除尘再用排烟机将烟气排出。
 
(一）风口
供给焦炭燃烧的空气，多数是炉脸周围的风口最好用定容式鼓风机送人炉内。风山面积与加膜截面积之比叫风口比，现在一般取3%~8%。炉腔大时采用较小的风口比，以使提高风速使风能够吹到炉子中心。合理提高风速能改善炉子中心燃烧状况并相对减少对炉壁的侵蚀，但风速过高将增加风机动力消耗，风的扩张角减小，形成燃烧死区，有的为了改善大直径炉子中心的燃烧状况而采用中央送风，这种供风增加了硅、锰的元素的烧损量，由15%~20%增加到30%以上。
 
(二）热风供热
冲天炉采用热风可以改善焦炭的燃烧并带进一些物理热，可以提高熔比率，降低焦比，提高铁水温度。空气预热到120~130℃就有明显效果。
 
冲天炉的排烟温度高于400C,含CO量10%左右，因此充分利用其物理热和化学热是很有意义的。
 
利用炉气化学热和物理热的预热器通常是装在装料口上部的烟肉内。这种情况要有点燃炉气的装置，同时在落炉时要防止预热器烧毁。
 
单独利用物理热的预热器通常装在熔化带以上的炉身上，目前多采用密筋炉胆预热器，风温可达180~250C,空气阻力为2000~3000Pa。预热器下端距第一排风口的距离，对直径500~900mm的冲天炉以1100~1500mm为宜，直径越大距离越大。距离过小时，预热器寿命短，过长时风温不高。
 
二、冲天炉的工作环境
冲天炉是诗造车间的主要热工设备之一，用来熔化生铁铁块和使铁水过热，以期获得质量良好的铁水。
 
冲大炉的工作温度：炉底和炉缸部位为1400~1500℃；燃烧带温度最高达1400~1600C;预热带为800~1200C;装料口附近为300~500%。
 
砌体遭受熔铁和料柱的负荷，下料时受机械磨损作用，熔融炉渣的侵蚀以及开风和休风的温度急剧变化的影响。
 
在炉气中含有大量的还原性气体。CO含量为10%左右。
 
三、冲天炉用耐火材料
依据冲天炉的工作环境，耐火砖必须选择满足工作温度条件，抗磨、抗热震性好，耐熔铁及熔渣侵蚀，含Fe2O,较低的质量较好的粘土砖砌筑，一般选用N-1,N-2a,N-3a。