第二節(jié) 金屬熔煉設(shè)備
熔煉目的：獲得預(yù)定成分和一定溫度的金屬液，并盡量減少金屬液中的氣體和夾雜物，提高熔煉設(shè)備的熔化率，降低燃料消耗，以達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
一、鑄鐵熔煉設(shè)備（掌握）
主要有沖天爐、反射爐、工頻感應(yīng)爐等。其中，沖天爐簡(jiǎn)單、操作方便、熔化率高、成本低，應(yīng)用廣泛。
（一）沖天爐的結(jié)構(gòu)
沖天爐由爐身、煙囪、爐缸和前爐組成。
加料口以下，主風(fēng)口以上部分，稱為爐身；高于加料口的部分，稱為煙囪；主風(fēng)口以下至爐底部分為爐缸；前爐是儲(chǔ)存鐵水和排渣用。
沖天爐生產(chǎn)率是用每小時(shí)能熔化多少噸鐵水表示，通常為0.5～30噸/小時(shí)（t/h），最常用的為1.5～10噸/小時(shí)（t/h），爐子內(nèi)徑越大，其生產(chǎn)率越高。
（二）沖天爐的熔化過(guò)程
金屬爐料：新生鐵、回爐鐵、廢鋼、鐵合金。
爐料熔化后，含碳量增高，硅、錳因燒損而減少，磷基本不變，硫含量增大。
所以，脫硫是熔化過(guò)程中的重要問(wèn)題。
（三）生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
1.鐵水出爐溫度1400～1500℃，在燃料消耗相同的條件下，溫度越高，經(jīng)濟(jì)效果越好。
2.熔化率（生產(chǎn)率）：每小時(shí)熔化的鐵水t/h（噸/小時(shí)），反映熔化能力，公稱熔化率系列為2、3、5、8、10。
熔化強(qiáng)度：每平方米爐膛面積每小時(shí)熔化金屬爐料的重量。
Q熔化率，A沖天爐內(nèi)熔化帶斷面面積。
一般在q=6～9t/m2.h，也有超過(guò)9t/m2.h的。
3.燃料消耗率：用鐵焦比α或焦炭消耗率β表示。
國(guó)內(nèi)，沖天爐的鐵焦比α一般為8～10，即，焦炭消耗率β為10%～12.5%。
【例題·單選題】（2009）使用沖天爐生產(chǎn)鐵水，（?。┦侨刍^(guò)程中的重要問(wèn)題之一。
A.脫磷
B.脫硫
C.脫碳
D.脫錳
『正確答案』B
『答案解析』在熔煉過(guò)程中，鐵水中的硫含量增大，由于硫是鑄鐵中的有害物質(zhì)，所以脫硫是熔化過(guò)程的重要問(wèn)題之一。
二、鑄鋼熔煉設(shè)備
氧化還原反應(yīng)發(fā)生鋼液內(nèi)、爐渣內(nèi)、鋼液與爐渣間、爐渣與爐氣間，爐渣與爐襯間。
常用的設(shè)備：一般工廠為了生產(chǎn)鑄鋼件，采用電弧爐（容量為0.5～20t）和感應(yīng)電爐做為鑄鋼熔煉設(shè)備。
（一）電弧爐：依靠石墨電極與爐料之間產(chǎn)生的電弧發(fā)熱進(jìn)行冶煉。爐溫可達(dá)2000℃。
酸性爐襯：價(jià)格便宜、壽命長(zhǎng)、生產(chǎn)率高，但不能去除硫、磷。
堿性爐襯：可以去除硫、磷，冶煉優(yōu)質(zhì)鋼，但成本高。
優(yōu)點(diǎn)是熱效率高達(dá)75%。缺點(diǎn)是鋼液吸收氫氣。
（二）感應(yīng)電爐：
工作原理：當(dāng)工頻電流通過(guò)感應(yīng)線圈時(shí)，金屬爐料在交變磁場(chǎng)作用下，表面層產(chǎn)生感應(yīng)電流（稱為渦流）而發(fā)熱，使金屬熔化并過(guò)熱達(dá)到所需溫度。
感應(yīng)電爐熱效率為60%左右。
感應(yīng)電爐的優(yōu)點(diǎn)在于鋼中元素?zé)龘p率較低，可以制得含氣少、非金屬夾渣少、含碳低、合金元素?fù)p失少的各種優(yōu)質(zhì)鋼；其熔煉速度快，能源損耗少，易于實(shí)現(xiàn)真空熔煉，適用于中、小型鑄鋼件熔煉。
缺點(diǎn)是爐渣的溫度較低，故其冶金化學(xué)反應(yīng)能力較差，使得煉鋼中的一些冶金反應(yīng)進(jìn)行得不充分，另外其電氣設(shè)備價(jià)格較貴，對(duì)爐襯材料要求較高。
【例題·單選題】（2008）某車間擬更新鑄鋼熔煉設(shè)備，要求制得的鋼液含氣少、非金屬夾渣少、含碳低、合金元素?fù)p失少，并且要易于實(shí)現(xiàn)真空熔煉。下列設(shè)備中，符合上述要求的熔煉爐是（?。?BR> A.酸性電弧爐
B.堿性電弧爐
C.感應(yīng)電爐
D.坩堝爐
『正確答案』C
『答案解析』鑄鋼的熔煉設(shè)備有電弧爐、感應(yīng)電爐。感應(yīng)電爐的優(yōu)點(diǎn)在于鋼中元素?zé)龘p率低，可以制得含氣少、非金屬夾渣少，含碳低，合金元素?fù)p失少的各種優(yōu)質(zhì)鋼；并且其熔煉速度快，能源損耗少，易于實(shí)現(xiàn)真空熔煉。所以本題應(yīng)該選擇C。
（三）有色金屬熔煉
1.有色金屬：除鐵與鐵合金以外的其它金屬。常用于鑄造的金屬有銅、鋁、鎂、錫、鉛、鋅等。
2.熔煉要求：金屬爐料快速熔化，以免合金元素的燒損，同時(shí)要求燃料及電能消耗盡可能少，爐齡要長(zhǎng)，操作力求簡(jiǎn)便。
3.常用設(shè)備：坩堝爐、反射爐、電阻爐。
熔煉目的：獲得預(yù)定成分和一定溫度的金屬液，并盡量減少金屬液中的氣體和夾雜物，提高熔煉設(shè)備的熔化率，降低燃料消耗，以達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
一、鑄鐵熔煉設(shè)備（掌握）
主要有沖天爐、反射爐、工頻感應(yīng)爐等。其中，沖天爐簡(jiǎn)單、操作方便、熔化率高、成本低，應(yīng)用廣泛。
（一）沖天爐的結(jié)構(gòu)
沖天爐由爐身、煙囪、爐缸和前爐組成。
加料口以下，主風(fēng)口以上部分，稱為爐身；高于加料口的部分，稱為煙囪；主風(fēng)口以下至爐底部分為爐缸；前爐是儲(chǔ)存鐵水和排渣用。
沖天爐生產(chǎn)率是用每小時(shí)能熔化多少噸鐵水表示，通常為0.5～30噸/小時(shí)（t/h），最常用的為1.5～10噸/小時(shí)（t/h），爐子內(nèi)徑越大，其生產(chǎn)率越高。
（二）沖天爐的熔化過(guò)程
金屬爐料：新生鐵、回爐鐵、廢鋼、鐵合金。
爐料熔化后，含碳量增高，硅、錳因燒損而減少，磷基本不變，硫含量增大。
所以，脫硫是熔化過(guò)程中的重要問(wèn)題。
（三）生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
1.鐵水出爐溫度1400～1500℃，在燃料消耗相同的條件下，溫度越高，經(jīng)濟(jì)效果越好。
2.熔化率（生產(chǎn)率）：每小時(shí)熔化的鐵水t/h（噸/小時(shí)），反映熔化能力，公稱熔化率系列為2、3、5、8、10。
熔化強(qiáng)度：每平方米爐膛面積每小時(shí)熔化金屬爐料的重量。
Q熔化率，A沖天爐內(nèi)熔化帶斷面面積。
一般在q=6～9t/m2.h，也有超過(guò)9t/m2.h的。
3.燃料消耗率：用鐵焦比α或焦炭消耗率β表示。
國(guó)內(nèi)，沖天爐的鐵焦比α一般為8～10，即，焦炭消耗率β為10%～12.5%。
【例題·單選題】（2009）使用沖天爐生產(chǎn)鐵水，（?。┦侨刍^(guò)程中的重要問(wèn)題之一。
A.脫磷
B.脫硫
C.脫碳
D.脫錳
『正確答案』B
『答案解析』在熔煉過(guò)程中，鐵水中的硫含量增大，由于硫是鑄鐵中的有害物質(zhì)，所以脫硫是熔化過(guò)程的重要問(wèn)題之一。
二、鑄鋼熔煉設(shè)備
氧化還原反應(yīng)發(fā)生鋼液內(nèi)、爐渣內(nèi)、鋼液與爐渣間、爐渣與爐氣間，爐渣與爐襯間。
常用的設(shè)備：一般工廠為了生產(chǎn)鑄鋼件，采用電弧爐（容量為0.5～20t）和感應(yīng)電爐做為鑄鋼熔煉設(shè)備。
（一）電弧爐：依靠石墨電極與爐料之間產(chǎn)生的電弧發(fā)熱進(jìn)行冶煉。爐溫可達(dá)2000℃。
酸性爐襯：價(jià)格便宜、壽命長(zhǎng)、生產(chǎn)率高，但不能去除硫、磷。
堿性爐襯：可以去除硫、磷，冶煉優(yōu)質(zhì)鋼，但成本高。
優(yōu)點(diǎn)是熱效率高達(dá)75%。缺點(diǎn)是鋼液吸收氫氣。
（二）感應(yīng)電爐：
工作原理：當(dāng)工頻電流通過(guò)感應(yīng)線圈時(shí)，金屬爐料在交變磁場(chǎng)作用下，表面層產(chǎn)生感應(yīng)電流（稱為渦流）而發(fā)熱，使金屬熔化并過(guò)熱達(dá)到所需溫度。
感應(yīng)電爐熱效率為60%左右。
感應(yīng)電爐的優(yōu)點(diǎn)在于鋼中元素?zé)龘p率較低，可以制得含氣少、非金屬夾渣少、含碳低、合金元素?fù)p失少的各種優(yōu)質(zhì)鋼；其熔煉速度快，能源損耗少，易于實(shí)現(xiàn)真空熔煉，適用于中、小型鑄鋼件熔煉。
缺點(diǎn)是爐渣的溫度較低，故其冶金化學(xué)反應(yīng)能力較差，使得煉鋼中的一些冶金反應(yīng)進(jìn)行得不充分，另外其電氣設(shè)備價(jià)格較貴，對(duì)爐襯材料要求較高。
【例題·單選題】（2008）某車間擬更新鑄鋼熔煉設(shè)備，要求制得的鋼液含氣少、非金屬夾渣少、含碳低、合金元素?fù)p失少，并且要易于實(shí)現(xiàn)真空熔煉。下列設(shè)備中，符合上述要求的熔煉爐是（?。?BR> A.酸性電弧爐
B.堿性電弧爐
C.感應(yīng)電爐
D.坩堝爐
『正確答案』C
『答案解析』鑄鋼的熔煉設(shè)備有電弧爐、感應(yīng)電爐。感應(yīng)電爐的優(yōu)點(diǎn)在于鋼中元素?zé)龘p率低，可以制得含氣少、非金屬夾渣少，含碳低，合金元素?fù)p失少的各種優(yōu)質(zhì)鋼；并且其熔煉速度快，能源損耗少，易于實(shí)現(xiàn)真空熔煉。所以本題應(yīng)該選擇C。
（三）有色金屬熔煉
1.有色金屬：除鐵與鐵合金以外的其它金屬。常用于鑄造的金屬有銅、鋁、鎂、錫、鉛、鋅等。
2.熔煉要求：金屬爐料快速熔化，以免合金元素的燒損，同時(shí)要求燃料及電能消耗盡可能少，爐齡要長(zhǎng)，操作力求簡(jiǎn)便。
3.常用設(shè)備：坩堝爐、反射爐、電阻爐。