鑄鐵的熔煉方法及其特點
熔煉鑄鐵的方法依照所用的熔爐設(shè)備而分為沖天爐熔煉，感應(yīng)電爐熔煉，電孤爐熔煉，反射爐熔煉，以及由某些方法的聯(lián)合，如沖天爐一電孤爐、沖天爐一感應(yīng)電爐雙聯(lián)法等。
鑄鐵
1.沖天爐熔煉法
(1)沖天爐構(gòu)造 沖天爐的爐身、風(fēng)箱及煙道等用鋼板焊成。爐身內(nèi)部通常砌以耐火磚層，以便抵御焦碳燃燒產(chǎn)生的高溫作用。為了儲存鐵液，多數(shù)沖天爐都配有前爐。
(2)沖天爐熔煉原理 在熔煉過程中，爐身的下部裝滿焦碳，稱為底焦。在底焦的上面交替裝有一批批的鐵料(生鐵、廢鋼、回爐料、鐵合金等)、焦碳及熔劑(石灰石、螢石等)。通過鼓風(fēng)，使底焦強烈燃燒，產(chǎn)生的高溫爐氣沿爐身高度方向上升，使其上面一層鐵料熔化。
(3)沖天爐熔煉的優(yōu)缺點及其應(yīng)用 沖天爐是最普遍應(yīng)用的鑄鐵熔煉設(shè)備。它用焦炭作燃料，焦炭燃燒產(chǎn)生的熱量直接用來熔化爐料和提高鐵液溫度，在能量消耗方面比電孤爐和其它熔爐節(jié)省。而且設(shè)備比較簡單，大小工廠皆可采用。但沖天爐也存在一定的缺點，主要是由于鐵液直接與焦炭接觸，故在熔煉過程中會發(fā)生鐵液增碳和增硫的過程。
采用了沖天爐一電孤爐雙聯(lián)熔煉法或沖天爐一感應(yīng)電爐雙聯(lián)熔煉法，以充分利用沖天爐熔化效率較高、電孤爐和感應(yīng)電爐對鐵液過熱能力強及化學(xué)成分控制容易的優(yōu)點。
2.感應(yīng)電爐熔煉
(1)感應(yīng)電爐構(gòu)造及工作原理 感應(yīng)電爐是利用電流感應(yīng)產(chǎn)生熱量來加熱和熔化鐵料的熔爐。爐子的構(gòu)造分為有芯式和無芯式兩種，在無芯式感應(yīng)電爐中，坩堝內(nèi)的鐵料在交變磁場的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，并因此產(chǎn)生熱量，而將其自身熔化和使鐵液過程熱。在有芯式感應(yīng)電爐中，需要加入用其它熔爐(如沖天爐)熔化的鐵液，在環(huán)形鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的交變磁場使溝槽內(nèi)的鐵液過程，并利用溝槽中鐵液與其上面熔池中的鐵液循環(huán)作用而加熱全部鐵液。無芯式感應(yīng)電爐具有熔化固體爐料的能力，而有芯感應(yīng)電爐只能過熱已熔化的鐵液，但在過熱鐵液的電能消耗方面，則以有芯感應(yīng)電爐更為節(jié)省。
(2)感應(yīng)電爐熔煉的優(yōu)缺點及其應(yīng)用 與沖天爐熔煉相比，感應(yīng)電爐熔煉的優(yōu)點是熔煉過程中不會有增碳和增硫現(xiàn)象，而且熔煉過程可以造渣覆蓋鐵液，在一定程度上能防止鐵液中硅、錳及合金元素的氧化，并減少鐵液從爐氣中吸收氣體，從而使鐵液比較純凈。這種熔煉方法的缺點是電能耗費大。
感應(yīng)電爐適用于熔煉高質(zhì)量灰鑄鐵、合金鑄鐵、球墨鑄鐵及蠕墨鑄鐵等。無芯感應(yīng)電爐能夠直接熔化固體爐料，而且開爐及停爐比較方便，適合于間斷性生產(chǎn)條件。有芯感應(yīng)電爐開爐及停爐不便，適合于連續(xù)性生產(chǎn)。這種爐子熔化固體爐料的熱效率低，而對過熱鐵液的熱效率高，故適于與沖天爐配合使用。目前這兩種形式的感應(yīng)電爐在鑄鐵生產(chǎn)上都得到應(yīng)用。
3.電弧爐熔煉
(1)電弧爐構(gòu)造及工作原理 電弧爐熔煉是利用石墨電極與鐵料(鐵液)之間產(chǎn)生電弧所發(fā)生的熱量來熔化鐵料和使鐵液進行過熱的。生產(chǎn)上普遍使用的是三相電弧爐，在電弧爐熔煉過程中，當(dāng)鐵料熔清后，進一步地提高溫度及調(diào)整化學(xué)成分的冶煉操作是在熔渣覆蓋鐵液的條件下進行。電弧爐依照爐渣和爐襯耐火材料的性質(zhì)而分為酸性和堿性兩種。堿性電弧爐具有脫硫和脫磷的能力。
(2)弧爐熔煉的優(yōu)缺點及其應(yīng)用 電弧爐熔煉的優(yōu)點是熔化固體爐料的能力強，而且鐵液是在熔渣覆蓋條件下進行過熱和調(diào)整化學(xué)成分的，故在一定程度上能避免鐵液吸氣和元素的氧化。這為熔煉低碳鑄鐵和合金鑄鐵創(chuàng)造了良好的條件。電弧爐的缺點是耗電能多，從熔化的角度看不如沖天爐經(jīng)濟，故鑄鐵生產(chǎn)上常采用沖天一電弧爐雙聯(lián)法熔煉。由于堿性電弧爐襯耐急冷急熱性差，在間歇式熔煉條件下，爐襯壽命短，導(dǎo)致熔煉成本高，故多采用酸性電弧爐與沖天爐相配合。
鑄鐵
1.沖天爐熔煉法
(1)沖天爐構(gòu)造 沖天爐的爐身、風(fēng)箱及煙道等用鋼板焊成。爐身內(nèi)部通常砌以耐火磚層，以便抵御焦碳燃燒產(chǎn)生的高溫作用。為了儲存鐵液，多數(shù)沖天爐都配有前爐。
(2)沖天爐熔煉原理 在熔煉過程中，爐身的下部裝滿焦碳，稱為底焦。在底焦的上面交替裝有一批批的鐵料(生鐵、廢鋼、回爐料、鐵合金等)、焦碳及熔劑(石灰石、螢石等)。通過鼓風(fēng)，使底焦強烈燃燒，產(chǎn)生的高溫爐氣沿爐身高度方向上升，使其上面一層鐵料熔化。
(3)沖天爐熔煉的優(yōu)缺點及其應(yīng)用 沖天爐是最普遍應(yīng)用的鑄鐵熔煉設(shè)備。它用焦炭作燃料，焦炭燃燒產(chǎn)生的熱量直接用來熔化爐料和提高鐵液溫度，在能量消耗方面比電孤爐和其它熔爐節(jié)省。而且設(shè)備比較簡單，大小工廠皆可采用。但沖天爐也存在一定的缺點，主要是由于鐵液直接與焦炭接觸，故在熔煉過程中會發(fā)生鐵液增碳和增硫的過程。
采用了沖天爐一電孤爐雙聯(lián)熔煉法或沖天爐一感應(yīng)電爐雙聯(lián)熔煉法，以充分利用沖天爐熔化效率較高、電孤爐和感應(yīng)電爐對鐵液過熱能力強及化學(xué)成分控制容易的優(yōu)點。
2.感應(yīng)電爐熔煉
(1)感應(yīng)電爐構(gòu)造及工作原理 感應(yīng)電爐是利用電流感應(yīng)產(chǎn)生熱量來加熱和熔化鐵料的熔爐。爐子的構(gòu)造分為有芯式和無芯式兩種，在無芯式感應(yīng)電爐中，坩堝內(nèi)的鐵料在交變磁場的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，并因此產(chǎn)生熱量，而將其自身熔化和使鐵液過程熱。在有芯式感應(yīng)電爐中，需要加入用其它熔爐(如沖天爐)熔化的鐵液，在環(huán)形鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的交變磁場使溝槽內(nèi)的鐵液過程，并利用溝槽中鐵液與其上面熔池中的鐵液循環(huán)作用而加熱全部鐵液。無芯式感應(yīng)電爐具有熔化固體爐料的能力，而有芯感應(yīng)電爐只能過熱已熔化的鐵液，但在過熱鐵液的電能消耗方面，則以有芯感應(yīng)電爐更為節(jié)省。
(2)感應(yīng)電爐熔煉的優(yōu)缺點及其應(yīng)用 與沖天爐熔煉相比，感應(yīng)電爐熔煉的優(yōu)點是熔煉過程中不會有增碳和增硫現(xiàn)象，而且熔煉過程可以造渣覆蓋鐵液，在一定程度上能防止鐵液中硅、錳及合金元素的氧化，并減少鐵液從爐氣中吸收氣體，從而使鐵液比較純凈。這種熔煉方法的缺點是電能耗費大。
感應(yīng)電爐適用于熔煉高質(zhì)量灰鑄鐵、合金鑄鐵、球墨鑄鐵及蠕墨鑄鐵等。無芯感應(yīng)電爐能夠直接熔化固體爐料，而且開爐及停爐比較方便，適合于間斷性生產(chǎn)條件。有芯感應(yīng)電爐開爐及停爐不便，適合于連續(xù)性生產(chǎn)。這種爐子熔化固體爐料的熱效率低，而對過熱鐵液的熱效率高，故適于與沖天爐配合使用。目前這兩種形式的感應(yīng)電爐在鑄鐵生產(chǎn)上都得到應(yīng)用。
3.電弧爐熔煉
(1)電弧爐構(gòu)造及工作原理 電弧爐熔煉是利用石墨電極與鐵料(鐵液)之間產(chǎn)生電弧所發(fā)生的熱量來熔化鐵料和使鐵液進行過熱的。生產(chǎn)上普遍使用的是三相電弧爐，在電弧爐熔煉過程中，當(dāng)鐵料熔清后，進一步地提高溫度及調(diào)整化學(xué)成分的冶煉操作是在熔渣覆蓋鐵液的條件下進行。電弧爐依照爐渣和爐襯耐火材料的性質(zhì)而分為酸性和堿性兩種。堿性電弧爐具有脫硫和脫磷的能力。
(2)弧爐熔煉的優(yōu)缺點及其應(yīng)用 電弧爐熔煉的優(yōu)點是熔化固體爐料的能力強，而且鐵液是在熔渣覆蓋條件下進行過熱和調(diào)整化學(xué)成分的，故在一定程度上能避免鐵液吸氣和元素的氧化。這為熔煉低碳鑄鐵和合金鑄鐵創(chuàng)造了良好的條件。電弧爐的缺點是耗電能多，從熔化的角度看不如沖天爐經(jīng)濟，故鑄鐵生產(chǎn)上常采用沖天一電弧爐雙聯(lián)法熔煉。由于堿性電弧爐襯耐急冷急熱性差，在間歇式熔煉條件下，爐襯壽命短，導(dǎo)致熔煉成本高，故多采用酸性電弧爐與沖天爐相配合。
