浅谈冲天炉和电炉熔炼-兴达机床量具

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浅谈冲天炉和电炉熔炼

来源:兴达机床量具 发布时间:2013/5/1 8:34:26

    铸造作为传统的成型工艺,近年来在造型、制芯、砂处理、熔化等方面得到不断的改进,由于熔化工艺关系到铸件材质、浇注成型率、运行成本等方面,特别是全球关注环境保护的今天,选用什么样的熔化设备,显得越来越重要了,为此,在新建铸造项目的可行性研究报告(或备案报告)中,往往要对熔化设备的选用加以论证,但冲天炉和电炉熔炼那种方式更好,历来是大家争论的焦点,在此,笔者不敢妄加定论,但两种熔炼方法生产的铸件,在材料的品质、加工性能、抗冲击性和韧性方面确实略有差异,国内外两种熔炼方式都有。以下是冲天炉与电炉熔炼的各自特点

    一、冲天炉熔炼与电炉熔炼具有如下特点:
    
    1、可连续出铁液。2、适合于各种批量和规模的生产需要。3、设备费用低。4、占地面积少。5、铁液通过高温焦碳层时,有净化作用,可提供优质的铁液。6、铁液品质稳定,特别是对高牌号的铸件。7、熔炼过程排放大量的灰尘和废气,如果处理不好,易造成环境污染。8、铁液吸收来自焦碳的硫,对生产球墨铸铁不利。9、铁液的化学成分和温度波动较大,且供应量不易改变。10、货物运输量较大。

    二、冲天炉与电炉熔化的成本比较

    1、成本构成:熔炼成本的构成大致由下列几方面组成:设备折旧、占地面积分摊、原材料费用、运行费用、环保治理费用、人工费等。

    2、投资比较:就熔化工部一次性装备费用而言,双联熔炼比单一感应炉熔炼低20~40%,但是其占地面积及土建工程费用则要高出30%左右。

    3、计算举例:以年产3万吨铸铁件的某专业铸造厂为例(上表1),双联熔炼,按两班制作业。
   
    计算依据如下:
    
    铸件工艺出品率按75%,征地价为5万/亩;

    冲天炉焦铁比为1:7,焦炭价为1800元/吨;

    石灰石占焦炭比例30%,石灰石80元/吨;
    
    脱硫剂占铁液含量2%,脱硫剂800元/吨;

    冲天炉熔化时铁损3%,生铁价2000元/吨;

    焦炭损失按5%;冲天炉每吨铁液风机功率20Kw;

    每吨铁液冲天炉修炉费用为3元,电炉修炉费用为1元,每吨铁液设备维修费为2元;

    双联熔炼时,每吨铁水升温100℃,保温至浇注时耗电量为40kWh;

    当地电价为0.5元/kWh;

    工人年薪及福利均按3.5万元/人;

    设备及厂房折旧年限12年,在此基础上,分析计算每吨铁水的运行成本为:

    设备折旧费为:A=12500000÷12÷(30000÷75%)=26元/吨

    占地面积分摊:B=4000×50000÷666.7÷30÷(30000÷75%)=0.25元/吨

    原材料费用:C=(1÷(1-3%))×2000+(1÷(1-3%))×1/7÷(1-5%)×1800+(1÷(1-3%))×1/7×30%×80+2%×800=2360.4元/吨

    运行费用:冲天炉熔化:D=20×0.5+3+2=15元/吨

    电炉升温:40×0.5+1=21元/吨

    人工费用:通常人工费为0.5元/吨
 
    环保治理费用视具体情况考虑。

    以上费用合计:2423.1元/吨铁水

    单一中频感应炉熔炼时,熔化1吨铁液需要600Kwh,基本电费60元/吨,铁损2%,则

    设备折旧费为:A=26000000÷12÷(30000÷75%)=54.2元/吨

    占地面积分摊:B=3400×50000÷666.7÷30÷(30000÷75%)=0.2元/吨

    原材料费用:C=2000÷(1-2%)=2040.8元/吨

    运行费用:6000×0.5+60+1=361元/吨

    人工费用:通常人工费为0.4元/吨

    以上合计:2456.6元/吨铁水

    分析比较结果:两种熔炼方法的综合运行成本相差仅为33元/吨铁水,如果考虑到环保费用,昼夜用电可分时计价等因素,则此两种熔炼方式的运行成本基本相当。

    三、环保分析:冲天炉熔化是生铁与焦炭、石灰石等直接接触,通过焦炭燃烧产生的热能将生铁熔化,熔炼过程中会产生大量的CO、CO2、SO2气体和粉尘,如果直接排放,将造成大气的严重污染,同时,为了炉渣粒化,通常还会有废水需要排放,随着人类环保意识的逐渐增强和环保法规的不断健全,要满足达标排放,必须设置昂贵的冷却及除尘装置,处理后的废气浓度可控制在50mg/m3以下。另外,由于冲天炉结构的特点,打炉后一段时间内,加料口处温度通常可达800~900℃,影响操作环境和建筑安全。冲天炉的热效率比较低,一般只能达到40%左右。在发达国家,冲天炉炉渣和废气的排放量一般占铸造厂废弃物排放量的16.5%左右。对于单一中频感应炉熔炼,由于炉料中不含焦炭、石灰石,同时加料后炉料不再受外界冲击,因此,粉尘很少,配备除尘系统后,排放标准可达10mg/m3以下,亦无需要炉渣粒化处理,所以环保设备的投入大大减少,有利于环境保护。同时也减少了操作管理及日常的维护保养工作量。

    四:结语

    通过以上分析比较,在投资、运行成本、炉料的适应性等方面,冲天炉具有一定的优势,但在环境保护、铁水成分调整、生产组织等方面,电炉熔炼更有特点,笔者认为:在电力条件允许、铁水材质满足工艺要求和铸件性能的前提下,熔化设备应优先选用电炉熔炼。但必须注意,由于熔炼方式不同,冶金条件不同,使用电炉熔炼时要将传统的冲天炉熔炼工艺作相应的变动,并制订新的熔炼工艺。同时,必须注意由于铁水在高温下长期保温,造成结晶核心的减少,会引起过冷度增加,铸件白口倾向增大,特别是对灰铁铸件。对于一个新的铸造项目,虽然产品相同,但可能由于厂址不同,分析选用的熔化设备不同;同样一个铸造厂,可能由于生产的产品不同,分析选用的熔化设备不同;同一个铸造厂,不同的时期选用的熔化设备也可能不同,总之,一个铸造厂究竟选用什么样的熔化设备,必须用发展的眼光进行分析,要视具体情况而定,冲天炉和熔化电炉的优缺点也会随着技术的不断发展而改变。

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