第二節(jié) 金屬熔煉設備
熔煉目的：獲得預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，提高熔煉設備的熔化率，降低燃料消耗，以達到的技術經濟指標。
一、鑄鐵熔煉設備（掌握）
主要有沖天爐、反射爐、工頻感應爐等。其中，沖天爐簡單、操作方便、熔化率高、成本低，應用廣泛。
（一）沖天爐的結構
沖天爐由爐身、煙囪、爐缸和前爐組成。
加料口以下，主風口以上部分，稱為爐身；高于加料口的部分，稱為煙囪；主風口以下至爐底部分為爐缸；前爐是儲存鐵水和排渣用。
沖天爐生產率是用每小時能熔化多少噸鐵水表示，通常為0.5～30噸/小時（t/h），最常用的為1.5～10噸/小時（t/h），爐子內徑越大，其生產率越高。
（二）沖天爐的熔化過程
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，脫硫是熔化過程中的重要問題。
（三）生產技術經濟指標
1.鐵水出爐溫度1400～1500℃，在燃料消耗相同的條件下，溫度越高，經濟效果越好。
2.熔化率（生產率）：每小時熔化的鐵水t/h（噸/小時），反映熔化能力，公稱熔化率系列為2、3、5、8、10。
熔化強度：每平方米爐膛面積每小時熔化金屬爐料的重量。
【例題·單選題】（2009）使用沖天爐生產鐵水，（ ）是熔化過程中的重要問題之一。
A.脫磷
B.脫硫
C.脫碳
D.脫錳
『正確答案』B
『答案解析』在熔煉過程中，鐵水中的硫含量增大，由于硫是鑄鐵中的有害物質，所以脫硫是熔化過程的重要問題之一。
二、鑄鋼熔煉設備
氧化還原反應發(fā)生鋼液內、爐渣內、鋼液與爐渣間、爐渣與爐氣間，爐渣與爐襯間。
常用的設備：一般工廠為了生產鑄鋼件，采用電弧爐（容量為0.5～20t）和感應電爐做為鑄鋼熔煉設備。
（一）電弧爐：依靠石墨電極與爐料之間產生的電弧發(fā)熱進行冶煉。爐溫可達2000℃。
酸性爐襯：價格便宜、壽命長、生產率高，但不能去除硫、磷。
堿性爐襯：可以去除硫、磷，冶煉優(yōu)質鋼，但成本高。
優(yōu)點是熱效率高達75%。缺點是鋼液吸收氫氣。
（二）感應電爐：
工作原理：當工頻電流通過感應線圈時，金屬爐料在交變磁場作用下，表面層產生感應電流（稱為渦流）而發(fā)熱，使金屬熔化并過熱達到所需溫度。
感應電爐熱效率為60%左右。
感應電爐的優(yōu)點在于鋼中元素燒損率較低，可以制得含氣少、非金屬夾渣少、含碳低、合金元素損失少的各種優(yōu)質鋼；其熔煉速度快，能源損耗少，易于實現真空熔煉，適用于中、小型鑄鋼件熔煉。
缺點是爐渣的溫度較低，故其冶金化學反應能力較差，使得煉鋼中的一些冶金反應進行得不充分，另外其電氣設備價格較貴，對爐襯材料要求較高。
【例題·單選題】（2008）某車間擬更新鑄鋼熔煉設備，要求制得的鋼液含氣少、非金屬夾渣少、含碳低、合金元素損失少，并且要易于實現真空熔煉。下列設備中，符合上述要求的熔煉爐是（ ）。
A.酸性電弧爐
B.堿性電弧爐
C.感應電爐
D.坩堝爐
『正確答案』C
『答案解析』鑄鋼的熔煉設備有電弧爐、感應電爐。感應電爐的優(yōu)點在于鋼中元素燒損率低，可以制得含氣少、非金屬夾渣少，含碳低，合金元素損失少的各種優(yōu)質鋼；并且其熔煉速度快，能源損耗少，易于實現真空熔煉。所以本題應該選擇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，同時要求燃料及電能消耗盡可能少，爐齡要長，操作力求簡便。
3.常用設備：坩堝爐、反射爐、電阻爐。
坩鍋爐是最簡單的一種熔煉爐，坩鍋爐特點：獲得金屬液質量較高，但是生產率和熱效率較低。
熔煉目的：獲得預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，提高熔煉設備的熔化率，降低燃料消耗，以達到的技術經濟指標。
一、鑄鐵熔煉設備（掌握）
主要有沖天爐、反射爐、工頻感應爐等。其中，沖天爐簡單、操作方便、熔化率高、成本低，應用廣泛。
（一）沖天爐的結構
沖天爐由爐身、煙囪、爐缸和前爐組成。
加料口以下，主風口以上部分，稱為爐身；高于加料口的部分，稱為煙囪；主風口以下至爐底部分為爐缸；前爐是儲存鐵水和排渣用。
沖天爐生產率是用每小時能熔化多少噸鐵水表示，通常為0.5～30噸/小時（t/h），最常用的為1.5～10噸/小時（t/h），爐子內徑越大，其生產率越高。
（二）沖天爐的熔化過程
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，脫硫是熔化過程中的重要問題。
（三）生產技術經濟指標
1.鐵水出爐溫度1400～1500℃，在燃料消耗相同的條件下，溫度越高，經濟效果越好。
2.熔化率（生產率）：每小時熔化的鐵水t/h（噸/小時），反映熔化能力，公稱熔化率系列為2、3、5、8、10。
熔化強度：每平方米爐膛面積每小時熔化金屬爐料的重量。
【例題·單選題】（2009）使用沖天爐生產鐵水，（ ）是熔化過程中的重要問題之一。
A.脫磷
B.脫硫
C.脫碳
D.脫錳
『正確答案』B
『答案解析』在熔煉過程中，鐵水中的硫含量增大，由于硫是鑄鐵中的有害物質，所以脫硫是熔化過程的重要問題之一。
二、鑄鋼熔煉設備
氧化還原反應發(fā)生鋼液內、爐渣內、鋼液與爐渣間、爐渣與爐氣間，爐渣與爐襯間。
常用的設備：一般工廠為了生產鑄鋼件，采用電弧爐（容量為0.5～20t）和感應電爐做為鑄鋼熔煉設備。
（一）電弧爐：依靠石墨電極與爐料之間產生的電弧發(fā)熱進行冶煉。爐溫可達2000℃。
酸性爐襯：價格便宜、壽命長、生產率高，但不能去除硫、磷。
堿性爐襯：可以去除硫、磷，冶煉優(yōu)質鋼，但成本高。
優(yōu)點是熱效率高達75%。缺點是鋼液吸收氫氣。
（二）感應電爐：
工作原理：當工頻電流通過感應線圈時，金屬爐料在交變磁場作用下，表面層產生感應電流（稱為渦流）而發(fā)熱，使金屬熔化并過熱達到所需溫度。
感應電爐熱效率為60%左右。
感應電爐的優(yōu)點在于鋼中元素燒損率較低，可以制得含氣少、非金屬夾渣少、含碳低、合金元素損失少的各種優(yōu)質鋼；其熔煉速度快，能源損耗少，易于實現真空熔煉，適用于中、小型鑄鋼件熔煉。
缺點是爐渣的溫度較低，故其冶金化學反應能力較差，使得煉鋼中的一些冶金反應進行得不充分，另外其電氣設備價格較貴，對爐襯材料要求較高。
【例題·單選題】（2008）某車間擬更新鑄鋼熔煉設備，要求制得的鋼液含氣少、非金屬夾渣少、含碳低、合金元素損失少，并且要易于實現真空熔煉。下列設備中，符合上述要求的熔煉爐是（ ）。
A.酸性電弧爐
B.堿性電弧爐
C.感應電爐
D.坩堝爐
『正確答案』C
『答案解析』鑄鋼的熔煉設備有電弧爐、感應電爐。感應電爐的優(yōu)點在于鋼中元素燒損率低，可以制得含氣少、非金屬夾渣少，含碳低，合金元素損失少的各種優(yōu)質鋼；并且其熔煉速度快，能源損耗少，易于實現真空熔煉。所以本題應該選擇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，同時要求燃料及電能消耗盡可能少，爐齡要長，操作力求簡便。
3.常用設備：坩堝爐、反射爐、電阻爐。
坩鍋爐是最簡單的一種熔煉爐，坩鍋爐特點：獲得金屬液質量較高，但是生產率和熱效率較低。