“冲天炉的低成本熔炼作业法”介绍

yue426856

河北春风集团公司高级经济师陈金河，是从铸造生产第一线逐步成长起来的冲天炉技术和管理专家，在二十多年的冲天炉工作实践中，摸索出了一整套大幅度降低冲天炉熔化成本的办法，每吨铁水成本仅800元左右，取得了巨大的经济效益，其作业法被春风实业集团公司命名为“陈金河熔炼作业法”。该公司视其作业法为散热器市场竞争的法宝，一直秘而不宣，今对该作业法扼要介绍如下。
1.低成本熔炼作业法概况
春风实业集团是一个以生产铸铁散热器闻名国内外的企业，其所在地一无焦碳、二无生铁，在与山西的铸铁散热器市场竞争中，处于很不利的位置。为了求生存、求发展，自1992年开始，该公司以陈金河为代表的一班人，围绕冲天炉的熔化成本，开展了长期的试验研究，总结出了一整套经验，大幅度降低了散热器的生产成本。
每吨铁水的直接成本由材料成本、动力成本、人工成本和设备折旧成本等几部分构成，即
铁水成本=（金属炉料+焦碳+熔化辅料+炉衬+电力+人工+设备折旧）成本
普通冲天炉采用一般熔炼作业方法时，每吨灰铁铁水的成本构成如图1。从图1可以看出，金属炉料的成本是铁水成本的最主要部分，其次为焦碳，其余部分所占比例很小，要降低铁水成本必须抓主要矛盾，研究新的冲天炉金属炉料，尽可能降低金属炉料成本。
低成本熔炼作业法的要点为，利用高温热风冲天炉，在确保铁水质量的前提下，以熔炼经济效益为目标，不断进行技术改造和创新，通过创造性的炉料新技术和其他环节最大可能地降低铁水熔化成本。
绝大多数关于冲天炉的研究一般只是停留在技术层面上。低成本熔炼作业法以经济效益为目标，以技术改造和进步为手段，将技术和经济两方面结合起来进行长期深入的研究，开辟了冲天炉新的一个研究领域，为大幅度降低铸铁件生产成本，取得了良好的经验。
目前该作业法已经在河北张家口、保定、山东淄博、安徽宁国、山西太谷、湖南张家界、江苏张家港等地的铸造厂推广应用，生产高强度灰铁井管、球墨铸铁管、出口灰铁铸件、可锻铸铁管件、低铬耐磨球和一般工程铸件，取得了良好的经济效益。
2.低成本熔炼作业法的金属炉料和焦碳
为了大幅度降低铁水熔化成本，在长期实践的基础上，低成本炼作业法在冲天炉金属炉料方面进行了大胆的、创造性的试验研究，在冲天炉上成功地使用了下列金属炉料：
2.1冲天炉精矿粉球团
精矿粉球团是一种以品位65～68%的精制铁矿粉为主要成分，配合以矿化剂、增碳剂、粘接剂等成分轧制形成的椭球形（Φ42×Φ21）新型冲天炉炉料，出铁率40～45%，每吨成本约215元。与高炉烧结矿不同，该球团不用烧结即可直接投炉使用。
在冲天炉上使用一定比例的精矿粉球团为炉料，直接生产铸铁件，在一定程度上改变了矿石→高炉→冲天炉→铸铁件的传统铸铁件生产工艺路线，铸铁件的成本构成中减少了高炉冶炼部分。在铸件中，精矿粉球团部分的每吨铁水成本不到300元，大大降低了铸铁件成本。
使用冲天炉精矿粉球团除了可降低铸铁件成本外，还可以起到替代废钢的作用。生产高强度铸铁、其球墨铸铁和可锻铸铁时，经常需要在炉料中配一定的废钢，如果使用一定量的精矿粉球团，可以在不使用废钢的情况下达到要求的铁水成分和质量。精矿粉球团代替废钢可以降低高强度铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁的生产成本200～400元。
2.2切屑球团
切屑球团是以金属切屑为主要成分，配合粘接剂轧制形成的椭球形（Φ42×Φ21）冲天炉炉料，出铁率～85%，每吨成本约400元，每吨铁水成本约450元。
2.3钢渣、铁渣和铁豆
钢渣、铁渣和铁豆是钢铁工业废料，一般锈蚀比较严重，出铁率70～90%，按不同的含铁率，每吨购价约450～700元。钢渣、铁渣和铁豆的价格比生铁锭便宜许多，每吨可以降低铸铁件成本200～350元。
2.4高合金生铁锭
在铸铁件的生产中，常在炉后配料中加入一定的铁合金以调节铁水成分。炉后加入的铁合金在炉内的氧化烧损较大，回收率较低。如果用高合金生铁锭（例如含锰3.5%的生铁锭）代替铁合金，可以提高合金的回收率，同时由于高合金生铁，一般是地方小高炉利用当地铁矿资源冶炼的等外品生铁，售价低廉，可以降低铸铁件的成本。
由于钢渣、铁渣和铁豆等金属炉料中，硫、磷等有害元素含量忽高忽低，化学成分不稳定，为了保证铁水质量，低成本熔炼作业法一般使用质量较好的焦碳，硫含量小于0.5%，固定碳含量大于83%，虽然价格较高的焦碳会提高铁水成本，但其在铁水成本中所占的比例很小。
3.低成本熔炼作业法的修炉时间和方法
低成本熔炼作业法的修炉方法，也体现了经济效益的观念，在充分保证炉衬寿命的前提下，使用最廉价的修炉材料。其开炉、修炉时间安排和方法如下：
3.1早6：30开始熔化生产，至晚7：30打炉。晚班从当晚约9：00开始修炉，至第二天凌晨烘炉、点炉，接白班生产。
3.2使用河南产红硅石粉作为主要修炉材料，红硅石粉每吨价格约90元，不到耐火砖价格的五分之一。搪料的干配比为：红硅石粉80%+耐火粘土20%，在搅拌机中干混后加水适量湿混，闷料12小时以上。混料时必须严格控制水分，在能良好打结的前提下，水分约少越好。
3.3热风炉炉衬浸蚀较大，熔化一个小时炉衬浸蚀量约15～20mm，因此修炉工作量较大。修炉时用备好的红硅石粉修炉料自下而上逐层捣筑紧实。
3.4按尺寸修好炉衬后烘炉、点炉。
4.低成本熔炼作业法使用的热风冲天炉
普通冷风冲天炉无法使用上述的有关金属炉料，使用劣质炉料的冲天炉，炉内必须有很强的还原性气氛。低成本熔炼作业法使用高温热风（400～500℃）冲天炉进行熔炼生产，该炉是长期试验研究的结果，如图2。
按照冶金原理，冲天炉内焦碳燃烧温度越高，则炉气中一氧化碳浓度越高、还原性气氛越强。燃烧温度足够高时，炉内即具有足够高的还原性气氛，可以将含铁氧化物还原为铁，冲天炉就可以以精矿粉球团矿和钢铁工业含铁氧化物废料为炉料生产铸铁件。
高温热风冲天炉结构特点为，采用与工业发达国家冲天炉相近、比国内冲天炉较低的的有效高度；加料口上方存在着利用炉气物理热和化学热，加热冲天炉鼓风的热风换热器；冲天炉加料口尺寸按炉气中一氧化碳燃烧需要补充的空气量开设，加料口较普通冲天炉小。
高温热风冲天炉工作原理为，由于采用较小的有效高度，炉气逸出炉料时仍保持较高的温度，炉气中的一氧化碳与加料口补充进炉气的空气混合后，进入设置在加料口上方的换热器，在其中燃烧放出热量，因此该炉也被称之为直燃热风冲天炉；一氧化碳燃烧放出的化学热和炉气包含的物理热，通过换热器加热冲天炉鼓风、获得热风。也就是说，高温热风冲天炉内，除了焦碳的燃烧外，同时存在炉气中一氧化碳的燃烧。炉气中一氧化碳燃烧产生的热能通过加热鼓风反馈给焦碳燃烧，促进焦碳燃烧。焦碳的更剧烈燃烧使炉气中的一氧化碳成分增多，炉气燃烧产生的热能增多，热风温度增高，焦碳的燃烧进一步剧烈。焦碳燃烧和炉气燃烧的相互促进，使燃烧温度越来越高，还原性气氛越来越强，达到在炉内还原精矿粉球团和钢铁工业含铁氧化物废料的目的。
高温热风冲天炉，在提高冲天炉内焦碳燃烧温度的同时，充分有效地利用炉气中的物理热和一氧化碳化学热加热冲天炉鼓风，提高了冲天炉的热工效率，保持了较高的铁焦比。
高温热风冲天炉钢材耗费多、造价较高，但该炉可以使用廉价劣质炉料，生产优质铸件，因此具有良好的综合技术经济效益。高温热风冲天炉是实现低成本熔炼作业法的基础条件，该冲天炉一般使用固定碳含量大于83%的焦碳，总铁焦比6～8，铁水温度1500～1550℃，炉渣质轻色浅，氧化铁含量小于1.5%。炉渣可作水泥工业原料，每吨售价约70元。
为了减少冲天炉设备折旧费在铁水成本中的比例，该公司的每个铸造厂仅仅配备一台冲天炉。
5.结语
低成本熔炼作业法是生产第一线的铸造工作者在实践中总结出的冲天炉熔化操作法，可以大大降低铸铁件的铸造成本。学习和推广该作业法，对于提高我国铸铁件在国际上的竞争力，具有积极意义。

本贴由张明于2000年12月09日15:14:17在〖中国铸造〗发表.