目录 1
第一章 冲天妒熔炼原理 7
一、热工原理 7
1．焦炭的燃烧 7
（1）碳燃烧的热力学分析 7
（2）碳燃烧的动力学分析 9
（1）风量沿炉子高度的分布 11
（2）风量在炉子横截面上的分布 11
2．冲天炉内气流运动 11
（3）强化焦炭燃烧的途径 11
（3）风量沿径向分布 12
（4）风压在炉内的分布 12
3．冲天炉内温度与炉气成分分布 12
（1）焦炭层状燃烧时温度与炉气成分分布 13
（2）单排风口冲天炉底焦燃烧时氧化带及还原带的形成 14
（3）单排风口冲天炉炉温与炉气成分分布 15
（4）大排距冲天炉炉温与炉气成分分布 15
4．冲天炉内各区带的划分 16
（1）冲天炉预热区热交换 17
5．冲天炉各区热交换的特点 17
（3）冲天炉过热区热交换 19
（2）冲天炉熔化区热交换 19
（4）冲天炉炉缸区热交换 20
6．影响冲天炉熔炼高温铁水的因素 20
（1）焦炭的影响 20
（2）送风的影响 23
（3）炉料的影响 25
7．冲天炉网状图 25
（1）冶金反应自发进行的热力学判据 26
（2）自由焓变化值的计算 26
二、冶金原理 26
1．有关的热力学问题 26
2．炉内的冶金环境 36
（1）炉气的冶金特性 36
（2）炉渣的物理化学特性 38
3．炉内元素变化的热力学 41
（1）铁的氧化与还原 41
（2）碳的溶解与氧化 44
（3）硅的氧化与二氧化硅的还原 46
（4）锰的氧化与氧化锰的还原 50
（5）铁水中其它元素的氧化 52
（6）铁水的脱硫 52
第二章 冲天炉的结构 61
一、冲天炉设计原则 61
1．冲天炉的基本组成 61
2．冲天炉结构类型 61
3．冲天炉结构设计的原则及应考虑的问题 61
（1）冲天炉结构设计的原则 62
（2）冲天炉结构设计应考虑的问题 63
二、炉体基本结构 63
1．炉身 63
（1）炉壳结构 64
（2）炉身下段（炉缸）的结构 64
（3）炉身上段的结构 64
（4）直筒型炉身直径和高度 66
（5）曲线炉膛炉身主要尺寸的确定 68
2．风箱 69
（1）风箱的结构 69
（6）砌体 69
（2）风箱尺寸的确定 72
3．风口及窥视孔 73
（1）风口的结构 73
（2）窥视孔结构 74
（3）风口参数的确定 76
4．炉底部分 81
（1）炉底板及框架 81
（2）妒脚 82
（3）基座 84
（4）基础及地脚螺钉 86
（5）炉底门 86
5．炉底门启闭机构及锁紧机构 86
（1）常用的炉底门启闭机构 86
（2）常用的炉底门锁紧机构 93
（3）炉底门承受压力的计算 96
6．活动炉身（炉缸） 96
（1）炉身活动的方式 96
（2）活动炉身的移动装置 97
（1）烟囱结构 101
7．烟囱 101
（2）烟囱抽力计算 102
8．过桥 104
三、前炉的结构 104
1．固定式前炉的结构 104
（1）前炉炉筒 104
（2）前炉盖 104
（3）前炉盖与前炉的紧固结构 105
（4）出铁槽与出渣槽 106
（5）工作门 106
（1）固定式前炉直径及高度的确定 108
（2）前炉出铁口、出渣口直径的确定 108
（6）过桥观察孔 108
2．固定式前炉主要参数的确定 108
（7）活动式前炉炉底 108
（3）固定式前炉的主要参数 112
3．回转式前炉 112
（1）横向式回转前炉的结构 112
（2）横向式回转前炉结构参数 112
（3）轴向式回转前炉 113
（3）大排距冲天炉分析 115
（2）单风箱送风大排距冲天炉实例 115
四、国内几种冲天炉介绍 115
（1）双风箱送风大排距冲天炉实例 115
1．大排距冲天炉 115
（4）大排距冲天炉优缺点 118
2．中央送风冲天炉 118
（1）中央送风冲天炉实例 119
（2）中央与侧吹相结合送风冲天炉 120
（3）中央送风冲天炉分析 122
3．多排小风口冲天炉 123
（4）中央送风冲天炉优缺点 123
（1）多排小风口冲天炉实例 124
（2）多排小风口冲天炉分析 124
（3）多排小风口冲天炉优缺点 126
4．卡腰冲天炉 126
（1）卡腰冲天炉实例 126
（2）卡腰冲天炉分析 127
五、冲天炉推荐标准系列 128
（1）常用鼓风机的类型、结构及特性 131
2．冲天炉常用鼓风机的类型及特点 131
第三章 冲天炉配套设备及操作用具 131
1．对冲天炉供风设备的要求 131
一、供风设备 131
（2）鼓风机供风特点 140
3．鼓风机的选择 141
（1）风量、风压及功率的计算 141
（2）鼓风机性能换算 142
（3）鼓风机的选用 143
4．鼓风机的联合运行 143
（1）离心式鼓风机的联合运行 144
（2）回转式鼓风机的联合运行 145
5．送风管道的设计 145
（1）风管的设计 145
（2）控制调节装置 145
6．供风设备的维护 149
（1）供风设备维护工作要点 149
（2）鼓风机的故障与检修 149
（1）炉后排渣的连续渣铁分离装置的原理及结构特点 150
1．炉渣分离装置 150
二、炉渣分离及处理设备 150
（2）炉前排渣的连续渣铁分离装置的原理及结构特点 151
（3）压力分渣装置的原理及结构特点 152
2．炉渣粒化装置 152
（1）炉渣粒化原理及渣量水量的确定 152
（2）炉渣粒化装置的设计 153
（3）炉渣提升装置 153
（4）炉渣粒化装置的其它附属设备 155
（5）简易炉渣粒化装置 157
三、操作用具 158
1．手工操作用具 158
（1）修炉用具 158
（2）炉前操作用具 158
2．喷补修炉机构 158
3．堵出铁口机构 158
（1）手动堵出铁口机构 158
（2）气动堵出铁口机构 159
（2）变幅悬臂旋转式 160
（1）定幅悬臂旋转式 160
4．前炉盖吊挂装置 160
（3）单轨式 161
5．落炉料处理装置 161
（1）落炉耙 161
（2）落炉车 161
（1）手端浇包 163
（2）手抬浇包 163
（3）吊包 163
1．铁水包 163
四、炉前铁水处理装置 163
（4）浇注线上用吊包 164
2．孕育处理装置 164
（1）出铁槽孕育处理装置 164
（2）浇包孕育处理装置 167
3．脱硫处理装置 169
（1）摇包脱硫装置 169
（2）透气塞脱硫装置 169
（3）炉前连续脱硫装置 169
（4）其他脱硫装置 169
（2）压力加镁用铁水包 170
4．球化处理装置 170
（1）冲入法用铁水包 170
（3）密流包处理装置 171
（4）GF包球化处理装置 171
5．剩余铁水处理装置 172
第四章 冲天炉炉料及耐火材料 173
一、燃料 173
1．焦炭 173
（1）焦炭的性质与要求 173
（3）焦炭产地与技术指标 174
（2）焦炭的分类与标准 174
2．焦炭代用品 175
（1）无烟煤 175
（2）成型焦 176
3．辅助燃料 177
（1）粉状燃料 177
（2）气体燃料 178
（3）液体燃料 179
（1）铸造用生铁锭（GB718—82） 180
二、金属材料 180
1．生铁锭 180
（2）炼钢用生铁（GB717—75） 182
（3）球墨铸铁用生铁（GB1412—78） 183
2．合金材料 184
（1）铁合金 184
（2）脱氧、除气等常用合金材料 191
5．回炉料及废机铁 193
3．常用金属材料 194
（1）铜（GB466—64） 194
（2）镁（YB86—60） 194
（3）锡（GB728—65） 195
（4）铋（GB915—66） 195
（5）镍（YB127—72） 196
（6）锌（GB470—64） 196
（7）碲（GB1476—79） 197
（8）锑（YB754—70） 197
（9）工业用纯铝（重1071—55） 197
4．废钢 198
（1）对耐火材料的基本要求 199
1．耐火材料 199
6．散状金属炉料 199
三、耐火材料 199
（2）酸性耐火材料 200
（3）中性耐火材料 202
（4）碱性耐火材料 204
（5）成型耐火材料主要特性 205
2．轻质砖与隔热材料 208
（1）轻质砖 208
（2）隔热材料 210
3．耐火泥与耐火粉料 210
（1）耐火泥 210
（2）耐火泥浆 213
4．粘结材料 213
（1）沥青 213
（2）煤焦油（YB294—64） 213
（3）卤水 213
（4）水玻璃 215
（6）磷酸 216
（5）硼砂（537—79） 216
5．耐火混凝土及其他筑炉材料 217
（1）耐火混凝土 217
（2）水泥 218
（3）红砖 219
四、熔剂及其他 219
1．熔剂材料 219
（1）石灰石 219
（1）冰晶石（YB121—63） 220
（3）烧碱（GB209—63） 220
（2）石灰 220
（2）萤石 220
2．其他材料 220
（4）熟石灰 220
（3）白云石 220
（2）选择与确定 222
1．底焦高度 222
（1）定义 222
一、合理工艺参数的选择 222
第五章 冲天炉的操作和管理 222
2．批料参数 223
（1）单位焦耗量 223
（2）批焦量 224
（3）批铁量 225
（4）批熔剂量 225
3．送风参数 225
（1）风量 227
（2）风压 229
二、配料计算 230
1．配料原则 230
2．配料计算的步骤 230
3．试算法计算实例 232
4．其他配料计算法 233
（1）表格法 233
（2）图算法 237
（3）最低配料成本配料法 237
（1）材料准备 243
2．冲天炉各主要工序的把关要点 243
3．具体操作工艺 243
三、操作工艺 243
1．对冲天炉操作的总体要求 243
（2）修炉、修包及其烘烤 246
（3）点火及装料 247
（4）熔化及控制 248
（5）停风及打炉 248
四、炉况判断 248
2．加料口观察 249
3．风量、风压观察 249
1．风口观察 249
4．出渣口观察 250
5．炉渣观察 250
6．铁水观察 251
（1）铁水温度的观察 251
（2）铁水氧化状况的观察 251
（3）铁水化学成分的观察 252
五、事故排除 256
六、操作管理记录表格 257
（1）孕育铸铁牌号 262
1．孕育铸铁的牌号、性能、成分和组织 262
一、孕育铸铁 262
第六章 冲天妒熔炼高级铸铁和合金铸铁 262
（2）孕育铸铁的组织和性能特点 264
（3）美国普通工程类密烘铸铁的物理性能 264
2．孕育铸铁化学成分的影响 264
（1）五元素的一般作用 264
（2）铸件壁厚、机械性能和碳、硅含量的关系 266
3．冲天炉熔炼孕育铸铁的要点 267
（1）冲天炉结构 267
（2）金属料配料要点 267
（3）冲天炉熔炼孕育铸铁时某些工艺参数的调整 272
4．炉前孕育处理 276
（1）孕育机理和目的 276
（2）孕育效果和影响因素 277
（3）常用孕育剂的类别和组成 281
（4）孕育处理方法 282
5．孕育铸铁炉前控制 285
（1）三角试片法 285
（1）可锻铸铁的分类及牌号 287
1．可锻铸铁分类、成分和性能 287
二、可锻铸铁 287
（2）激冷型法 287
（2）可锻铸铁化学成分和金相组织 288
2．可锻铸铁化学成分的特点 290
（1）各元素一般作用 291
（2）可锻铸铁件应用实例 294
3．冲天炉熔炼可锻铸铁的要点 295
（1）废钢加入量 295
（2）冲天炉熔炼可锻铸铁元素增减率 295
（1）孕育剂 296
（3）对金属炉料的要求 296
4．炉前处理 296
（2）孕育处理方法 298
5．可锻铸铁的炉前控制 298
三、蠕墨铸铁 299
1．蠕铁的化学成分、机械性能和金相组织 299
（1）蠕铁化学成分 299
（2）蠕铁金相组织和使用性能特点 301
（2）蠕铁炉前处理方法 304
（1）国内常用的蠕化剂的成分 304
3．蠕化剂和处理方法 304
2．冲天炉熔炼蠕铁的要点 304
（3）蠕化剂加入量 306
（4）几种蠕化剂的应用实例 312
4．蠕铁的炉前检查和控制 312
四、球墨铸铁 313
1．球墨铸铁的牌号 313
2．球墨铸铁化学成分 314
（1）球墨铸铁化学成分的特点 314
（2）干扰元素 315
（3）合金元素 316
（4）原铁水化学成分与对生铁的要求 316
3．球墨铸铁的熔化 316
（1）球墨铸铁对原铁水的要求 317
（2）冲天炉如何降低铁水含硫量 317
4．球化处理与孕育处理 321
（1）球化处理 321
（2）孕育处理 330
5．球铁的炉前检验 331
（1）特殊地方生铁的利用 332
6．球墨铸铁生产中的两个特殊问题 332
（2）大断面球铁的生产 334
五、合金铸铁 335
1冲天炉熔炼合金铸铁的类别及性能 335
（1）合金铸铁性能及应用范围 336
（2）合金铸铁化学成分 337
2．合金元素的添加 337
（1）铸铁中加入合金元素的作用 337
（3）合金元素加入的方法 339
（2）合金元素加入量和对金相组织的影响 339
（4）常用合金熔点及密度 348
3．冲天炉熔炼合金铸铁操作要点 348
（1）冲天炉熔炼磷铜钛耐磨铸铁 349
（2）冲天炉熔炼稀土磷钒钛耐磨铸铁 349
（3）冲天炉熔炼硼耐磨铸铁 350
（4）冲天炉熔炼锑铜耐磨铸铁 350
（5）冲天炉熔炼高钨抗磨铸铁 351
（6）冲天炉熔炼中锰抗磨球铁 351
（8）冲天炉熔炼钼铬冷硬铸铁 352
（7）冲天炉熔炼铝硅耐热球墨铸铁 352
第七章 其它类型的冲天炉 355
一、热风冲天炉 355
1．热风的作用 355
2．预热送风的效果及技术经济指标分析 355
3．预热送风的类型 356
4．热风冲天炉用换热器 357
（1）冲天炉对换热器的要求 357
（2）换热器的结构 357
（3）换热器的材料 363
（4）换热器的热膨胀补偿问题 364
5．换热器的计算 364
（1）换热器的传热 365
（2）换热器器壁表面温度的计算 367
（3）管式换热器计算实例 367
（4）辐射换热器（筋片式炉胆）的计算实例 369
6．内热式热风冲天炉的基本结构及特点 369
（1）筋片式炉胆的基本特性数值 369
7．外热式热风冲天炉的基本结构及特点 370
（3）内热式冲天炉的基本结构 370
（2）内热式φ500～900炉胆冲天炉设计计算总表 370
8．冲天炉选用热风的原则 371
二、加氧送风冲天炉 379
1．冲天炉加氧送风的意义 379
2．加氧送风的方法 379
3．加氧量 380
4．冲天炉加氧送风的布置 380
三、附加燃料的冲天炉 381
1．冲天炉附加燃料的特点 381
2．附加燃料的作用 382
3．附加煤粉的机构及其工艺参数 382
4．附加油及其参数 385
5．附加天然气 385
四、水冷冲天炉、热风水冷无炉衬冲天炉及碱性冲天炉 386
1．冲天炉水冷却的意义 386
（2）冲天炉冷却水量的计算 387
（3）炉壳内表面温度的计算 387
（1）冷却装置内层壁所传出的热量的计算 387
2．冷却水量的确定 387
（4）温度急降区厚度的计算 388
（5）炉壳水锈层的计算公式 388
3．水冷冲天炉的形式 388
（1）对水冷却的要求 388
（2）水冷结构的类型 388
（3）用冷却器的冲天炉 390
4．汽化冷却的冲天炉 390
（1）汽化冷却的实质 390
（2）冲天炉使用汽化冷却的优点 391
（3）冲天炉汽化冷却的装置 393
5．风口的水冷却 393
6．热风水冷无炉衬冲天炉 394
7．碱性冲天炉 396
五、冲天炉—工频炉双联熔炼 398
六、非焦化铁炉简介 403
1．煤粉化铁炉 404
2．天然气化铁炉 404
3．油化铁炉 406
4．工频感应电炉 406
（1）无芯工频感应电炉 407
（2）有芯工频感应电炉 410
第八章 冲天炉的物料平衡和热平衡 413
一、概述 413
二、冲天炉物料计算和热平衡计算的原始数据 414
三、冲天炉物料平衡计算 415
1．金属量计算 415
2．焦炭量计算 415
4．废气量计算 416
3．熔渣量计算 416
5．物料平衡表 419
四、冲天炉的热平衡计算 419
1．热量收入计算 419
2．热量支出计算 422
3．热平衡图表的编制 427
4．冲天炉熔炼的热效率 427
五、冲天炉热平衡实例分析 429
2．安全装置 432
二、安全劳保用具 432
1．劳保用品 432
一、安全守则 432
第九章 冲天炉的安全生产与环境保护 432
3．防爆装置 433
三、消声装置 436
1．冲天炉系统的噪声源、噪声的危害及要求 436
2．噪声的防治 436
3．消声器原理、结构及型号 437
4．典型布置及效果 439
1．冲天炉烟气的组成、有害物质的危害及排放标准 442
四、烟气除尘净化装置 442
2．干法除尘器 445
3．湿法除尘器 449
4．冲天炉烟气除尘净化系统的设计 451
5．废水处理 455
二、冲天炉熔炼过程中主要参数的检测 456
第十章 检测与控制 458
一、概述 458
（1）金属炉料重量检测 459
2．炉料重量的检测 459
（4）大屏幕数字显示及报警系统 459
（2）供风系统 459
（3）炉况控制系统 459
（1）配料加料系统 459
1．冲天炉熔炼过程中需要检测和控制的主要参数 459
（2）焦炭、石灰石重量检测 461
3．炉内料位的检测 461
4．加料批数检测和显示 461
5．送风压力的检测 466
（1）压力和测压仪表 466
（2）液柱式压力计 467
（3）压力计安装使用方法及注意事项 469
6．送风量的检测 470
（1）动压测定管法 470
（2）标准孔板法 475
（3）实际入炉风量的计算 479
（4）差压计和二次仪表的选用 480
7．温度的检测 482
（1）温度和温标 483
（2）测温仪表 484
（3）温度的检测方法 493
（1）奥氏气体分析仪 499
8．炉气成分的检测 499
（2）导热式气体分析器 501
（3）红外线气体分析仪 501
（4）气相色谱分析仪 502
三、冲天炉熔炼过程的控制与调节 503
1．风量的自动控制 504
（1）按重量调节风量 504
（2）按体积调节风量 504
（1）脱湿法 505
（3）按炉气成分调节风量 505
2．送风湿度的控制 505
（2）额定湿度法 506
3．铁水温度的自动控制 507
4．冲天炉的自动配料、加料、计数的集中控制 507
四、炉前铁水质量的检测与控制 508
1．铁水化学成分炉前快速检测 508
（1）三角试块法 508
（3）炉前热分析法测定碳、硅含量 510
（2）激冷试棒法 510
2．球化率炉前检测 513
（1）三角试块和圆形试棒断口检查法 513
（2）炉前快速金相检查法 513
（3）热分析法 513
（4）试验室仪器分析法 513
（4）其它检测方法 514
3．铁水含气量的检测 514
（1）浓差电池炉前快速定氧 514
（2）铸铁中氧、氢、氮的测定 517
（1）固定式碎铁机 519
（2）移动式碎铁机 519
第十一章 冲天炉备料、配料和加料设备 519
1．新生铁的破碎 519
一、炉料制备设备 519
（3）移动式装卸碎铁联合机 521
（4）转盘式碎铁机 523
2．废（旧）铸铁件的破碎 524
（1）架式落锤 526
（3）吊车式落锤 528
（2）桥式落锤 528
（4）门式起重机落锤 529
（5）防护装置 529
3．废钢的切割和去锈 530
（1）机械切割 532
（2）焰弧切割 534
4．钢铁屑的处理 537
（1）去污 537
（2）破碎 537
（3）压块 539
二、配料设备 543
1．电磁配铁秤 543
2．胶带运输机电子秤 543
3．铁料翻斗 544
4．过渡料车 544
5．磅秤式自动称量斗 544
6．电子称量斗 544
7．电磁振动给料机 544
1．翻斗加料机 555
三、加料设备 555
2．单轨加料机 556
（1）2～3t/h冲天炉单轨加料机 556
（2）5～7t/h冲天炉单轨加料机 557
（3）10t/h冲天炉单轨加料机 557
（4）料桶 568
3．爬式加料机 568
（1）固定爬式加料机 569
（2）回转爬式加料机 571
（3）料桶 590
（4）爬式加料机常见的故障和排除 590
四、修炉材料制备设备 599
1．轮碾机 599
2．锤式粉碎机 599
3．挤泥机 601
（1）生产任务 602
1．选择设备所需的基础资料及注意事项 602
一、主要设备的选择 602
第十二章 冲天炉熔化工部设计 602
（2）生产性质 603
（3）工作制度 604
（4）工作时间基数 605
（5）地方条件 605
2．选择设备的几点原则 605
3．主要设备计算 606
（1）金属和金属炉料熔化平衡表 606
（2）计算公式 606
（3）计算示例 607
二、熔化工部配套设施 610
1．加配料的配套设施 610
（1）原材料的存放 610
（2）原材料的运输 612
2．出渣的配套设施 612
4．冲天炉出铁的配套设施 613
3．冲天炉打炉的配套设施 613
三、冲天炉熔化工部的布置 613
5．冲天炉前炉的配套设施 613
（2）渣包出渣 613
（1）就地出渣 613
（3）炉渣粒化 613
1．布置时应注意的几个方面 614
（1）与相邻工部的关系 614
（2）与厂房建筑的关系 614
（3）与通风除尘的关系 615
（4）与水电动力的关系 615
2．布置示例 615
（4）3t/h冲天炉配回转单轨加料机 616
（6）3t/h冲天炉配固定爬式加料机 616
（5）3t/h冲天炉配固定爬式加料机（平行跨厂房） 616
（1）1t/h冲天炉配翻斗加料机（地面配料） 616
（3）2t/h冲天炉配固定单轨加料机 616
（2）1t/h冲天炉配翻斗加料机（机械化配料） 616
（7）5t/h冲天炉配回转单轨加料机 632
（8）5t/h冲天炉配固定爬式加料机（纵横跨厂房） 632
（9）5t/h冲天炉配固定爬式加料机（平行跨厂房） 632
（1）加料配料过程特点 633
（2）工艺流程 633
1．冲天炉配料和加料自动化的介绍 633
2．ZLCK-1型冲天炉配料、加料程序控制器 633
（1）设备性能 633
（12）冲天炉配回转前炉的布置图 633
四、冲天炉加料配料的自动化 633
（14）冲天炉—工频电炉双联布置图 633
（13）冲天炉—电弧炉双联布置图 633
（11）10t/h冲天炉配固定爬式加料机 633
（10）7t/h冲天炉配回转单轨加料机 633
（2）设备组成 634
（3）程序控制系统 635
（4）工艺流程场致发光动态模拟显示 635
附录一 国外冲天炉资料 636
附录二 国外铸铁标准 641
附录三 国外铸造用焦标准系列 654
附录四 铸铁机械性能试验方法 656
附录五 焦炭主要性能的检测 659
附录六 流体力学数据 669
附录七 热力学数据 679
附录八 常用的物理化学数据 687
附录九 常用热电偶的分度表 700