铸铁的熔炼

4.6　铸铁的熔炼

4.6.1　铸铁的基本知识

铸铁是铁碳合金的一种，含碳量在2%～4% 之间。含碳量的多少和碳在铸铁中的存在形式决定了铸铁的种类和性能。碳的存在形式取决于铸铁的成分和铸铁的高温金属液冷却到室温的速度，速度越快，容易形成碳化铁；反之则易以石墨的形式出现。

常见的铸铁有灰口铁、白口铁、麻口铁、球墨铸铁、可锻铸铁等。灰口铁由于具有良好的铸造性能，优良的切削加工性能，力学性能也能满足一般零件的要求，故在实际生产中应用最广；白口铁硬而脆，切削性能极差，应用最少；麻口铁的性能较差，应用较少；球墨铸铁和可锻铸铁常用于较为重要的机械零件。

4.6.2　冲天炉的相关知识

铸造车间铸铁的熔炼是在化铁炉中进行的。其中应用最广的是冲天炉，利用冲天炉将金属炉料熔化为高温铁水，并使铁水的温度和成分符合预期要求，以浇注出合格的铸件。冲天炉结构简单，操作方便，熔化率高，成本低。

4.6.3　冲天炉的结构

冲天炉分为炉底、炉身、烟囱、送风系统、前炉和上料机构。如图4-8所示。

图4-8　冲天炉的结构示意图

1.冲天炉用料

冲天炉用料包括：金属料（铸造原生铁、废钢、回炉铁、铁合金）；燃料（主要是焦炭，有铸造焦、冶金焦、土焦三种）；熔剂（其作用是造渣和增加铁水流动性，主要是石灰石和氟石）。

2.修炉材料

有耐火砖，耐火黏土、石英砂和焦炭粉按一定比例混合搅拌而成。

3.冲天炉的操作

分为熔化前的准备，点火及加底焦，加料，炉前操作，打炉及熔化结束。

4.冲天炉熔炼的基本原理

冲天炉熔炼铸铁是连续进行的，除了把固态的金属炉料熔化为液体外，还需要使金属液体有一定的过热温度（一般为1430°），以满足浇注时的时间要求。同时，通过熔炼使铸件的化学成分满足预期的要求，保证铸件的力学性能。铸铁熔炼和过热所需要的热量主要是燃料（如焦炭）燃烧提供的，其熔炼过程是燃料燃烧和伴随燃烧所发生的化学冶金过程。影响该过程的主要是焦炭的燃烧和金属液的温度高低，其关键在于过热。而过热的大小，很大程度上取决于底焦的高度。所以，底焦高度及燃烧的好坏影响着铸铁熔炼的质量。